Положения (законы, правила, принципы), используемые в социальной и прикладной экологии

1. Принцип целостного (комплексного) рассмотрения явле­ний,

Известный американский эколог Б. Коммонер считает, что слож­ность решения экологических проблем, в конечном счете, связана с тем, что происходящие в экосфере (экосистемах, биосфере) про­цессы выходят за рамки наших обычных пред­ставлений. Человек привык рассматривать отдельно взятые еди­ничные события, каждое из которых имеет, как правило, единствен­ную причину. В экосфере же каждое событие - это одновременно и причина для возникновения других. Например, отходы животновод­ства - это пища для бактерий, а продукты жизнедеятельности бак­терий включаются в питание растений, растения поедают животные, и круг замыкается. В техносфере такие циклы, как правило, отсутствуют. Производимый продукт используется один раз, а в дальнейшем он не участвует в его повторном получении.

Такими действиями люди «.. разомкнули круг жизни, превратив его бесчисленные циклы в линейные цепи искусственных событий...» Результат этого - отходы и загрязнения.

2.Принцип природных цепных реакций. Под природной ценной реакцией понимается ряд природных явлений, каж­дое из которых ведет к изменению связанных с ним других явлений.Цепные реакции могут вызываться различными вмеша­тельствами в экосистемы. Их вероятность и отрицательные послед­ствия резко усиливаются под влиянием антропогенных факторов. На­помним, что любое жесткое вмешательство в природные про­цессы неизбежно сопровождается цепными реакциями. Их понимание - краеугольный камень научного природополь­зования.

Приведем некоторые примеры природных цепных реакций:

- исчезновение насекомого-опылителя делает невозможным пло­доношение определенных видов растений. Это, в свою очередь, ведет к нарушению жизнедеятельности или исчезновению живот­ных, питающихся данными растениями, а следовательно, и других видов, входящих в цепи питания (хищников, паразитов и т. п.). Ко­нечный результат - разрушение цепей питания, обеднение экосис­тем, снижение их устойчивости;

- тепличные газы вызывают потепление климата. За этим следует высвобождение жидкой воды из вечных льдов и повышение уровня Мирового океана. Это, в свою очередь, вызывает уменьшение площа­ди суши, изменение циркуляции воздушных масс, нарушение гидроло­гических и других процессов в биосфере: иссушение (аридизацию) или увлажнение территорий, изменение видового состава сообщества, ин­тенсификацию динамики и других свойств экосистем и т. п.;

3. Закон внутреннего динамического равновесия. Цепныере­акции являются результатом нарушения закона внутреннего динамичес­кого равновесия в соответствии, с которым вещество, энергия, ин­формация и динамические качества отдельных природных си­стем и их иерархия взаимосвязаны настолько, что любое изме­нение одного из этих показателей вызывает перемены в дру­гих.По Коммонеру - это принцип или закон - «все связано со всем».

4. 3акон снижения энергетической эффективности природо­пользования.Чем сильнее система выводится из состояния эколо­гического равновесия, тем больше требуется энергетических затрат на ее восстановление. Следовательно, с течением времени по мере возрастания разбалансированности систем получение из них одних и тех же объемов продукции требует все больших затрат энергии. Это значит, что жесткое вмешательство в природные процессы (распашка земель, рубки леса на больших площадях, нарушение влагооборотов и химизма вод и др.) практически всегда сопровож­дается экологическим и экономическим ущербом. Хотя на первых порах удается получить кратковременный, а по сути своей мнимый положительный экономический эффект.

5. Принцип неполноты информации об экосистемах.Со­гласно данному принципу, наши знания об экосистемах прак­тически всегда недостаточны.Это объясняется многокомпонентностью экосистем, большим числом связей и взаимозависи­мостей, динамикой процессов и т. п. В результате этого каждая экосистема по-своему индивидуальна. По этим же причинам к эко­системам практически не применим принцип аналогий. При осуще­ствлении любого проекта обязательно требуются дополнительные исследования, выявляющие специфические свойства экосистем.

6. Принцип обманчивого благополучия.В соответствии с этим принципом результаты вмешательства человека в при­родные процессы и системы могут существенно различать­ся на начальном и последующих этапах. Первые успехи сменяются неудачами.Реальные результаты обычно проявляются лишь после периода прохождения цепных реакций. Продолжитель­ность периодов цепных реакций зависит от степени динамичности факторов среды, продолжительности жизни видов и создаваемых сообществ, а также от других факторов.

Особенно показательны в этом отношении примеры со степным лесоразведением. Хороший рост молодых растений здесь нередко сменяется резким его ухудшением и даже гибелью в более стар­шем возрасте (чаще всего 15-20-летнем). Этот возраст получил название «критического». Исследования показали, что причины не­удач связаны с недоучетом свойственной степным условиям вы­сокой динамичности влагообеспеченности. Она относительно бла­гоприятна в первые годы жизни растений, когда их потребность во влаге невелика, и резко ухудшается с момента перехода растений от индивидуальной жизни к сообществу. Последнее имеет место при смыкании надземных и подземных органов. К этому времени используются резервные запасы влаги из почв, а потребность рас­тений в ней достигает значений, близких к максимальным.

7.Правила одного и десяти процентов.Эти правила, несмотря на их относительность и большое количество исключений, могут использоваться в качестве определенных придержек в природополь­зовании и при оценке различных видов антропогенных воздействий на среду и экосистемы.

В соответствии с правилом одного процента, человек не должен высвобождать и рассеивать в окружающую среду энергию больше той, которая связывается при фотосинте­зев высокопродуктивных экосистемах (не более 1% от солнечной энергии, достигающей поверхности Земли). Подмечено, например, что в регионах Земли, которые по тем или иным причинам получа­ют дополнительную энергию в значениях, близких к 1 % от солнеч­ной, имеют место ураганы, смерчи, цунами, наводнения и другие стихийные бедствия. Превышение одного процента в масштабах планеты соответствует повышению среднегодовой температуры на 2-2,5°С, что приравнивается к катастрофическому пределу.

8.Правило десяти процентов.Это правило распространено на природопользование из общей экологии, в соответствии с которым с более низкого на более высокий трофический уровень переходит в среднем около 10% энергии (если животное потребляет с пищей 100 ккал энергии, то только 10 ккал можно найти сконцентрирован­ными в теле животного, а 90% энергии рассеивается). Примени­тельно к природопользованию это значит, что из экосистем нельзя единовременно, обычно за год, изымать более 10% возобновимого ресурса: из рек - годового стока воды, из лесов - биомассы, из популяций - численности особей и т. п. Повторное изъятие массы возможно только после восстановления ее до исходных значений. Это правило в ряде случаев имеет очень относительный характер.

Например, при взрыве численности особей в популяциях их можно изымать в несколько раз больше, чем 10%, а в период низкой чис­ленности, или депрессий, потребление должно быть нулевым.

9. Принцип оптимальности.В соответствии с этим принци­пом любая система, в том числе и экологическая, с наиболь­шей эффективностью функционирует в определенных пространственно-временных пределах.Иначе - никакая сис­тема не может сужаться и расширяться до бесконечности. Размер должен соответствовать функциям. Чтобы рожать живых детены­шей, млекопитающее не может быть ни микроскопически малым, ни чрезмерно большим. И то и другое ведет к срывам, невозмож­ности рождения жизнеспособного потомства. Это же относится и к экосистемам. Гигантские однородные системы менее устойчивы, чем несколько систем более мелких на этом же пространстве.

Например, более вероятна гибель от пожаров, насекомых или грибных болезней экосистем (лесных, луговых и др.), представлен­ных крупными однородными массивами, чем экосистем, представ­ленных чередованием разных сообществ на этих же площадях: лес­ных, травянистых.

По этой же причине в крупных городах (системах) функциональ­ные срывы, например стрессы, намного вероятнее, чем в малых. Существует прогностический афоризм - «Любой гигантизм - на­чало конца». В качестве других примеров можно назвать распад империй, вымирание динозавров, низкую устойчивость предприя­тий-гигантов и др.

10. Правило островного измельчания видов.Это правило отражает закономерность, согласно которой обитающие на неболь­ших островах особи одних и тех же видов мельче, чем особи на материках.

Из этого следует важный прикладной аспект: территории для охраны или восстановления численности видов или популяций, за­поведники, заказники и другие охраняемые объекты должны иметь такие размеры, чтобы они не вели к измельчению видов, а следо­вательно, и к потере ими жизнестойкости.

11. Принцип накопления загрязнителей в цепях питания («накопительный эффект», «биоаккумуляция»).Влияние заг­рязняющих веществ на организмы и экосистемы во многом обус­ловливается таким явлением, как «накопительный эффект в цепях питания». Механизм его в общих чертах связан с тем, что объем поедаемой организмом пищи в течение всей жизни или отдель­ных периодов значительно превышает объем самого организма. Загрязняющие же вещества не во всех случаях полностью выво­дятся из организмов. Поэтому в их телах на каждом следующем трофическом уровне создаются более высокие концентрации заг­рязняющих веществ.

Биоаккумуляция - это одно из проявлений концентрационной функции живых организмов (живого вещества, по В. И. Вернад­скому). Прогрессирующая биоаккумуляция связана также с тем, что с повышением трофических уровней, как правило, увеличи­ваются размеры организмов и продолжительность их жизни. Вместе с тем замедляются процессы обмена веществ (вспом­ним правило соотношения объемов и поверхностей), а следова­тельно, и скорость их выведения из организма. В наибольшей степени «накопительный эффект» свойственен стойким загряз­нителям - тяжелым металлам, хлорорганическим и другим со­единениям. Так, особенно много данных имеется по биоаккуму­ляции ДДТ. Если концентрацию этого ядохимиката в водной среде принять за единицу, то в микроводорослях и бактериях она со­ставляет 20-100 единиц, в теле личинок комара 500-1000 еди­ниц, в рыбах -5-12 тыс. единиц, а в птицах, питающихся рыбой -30-100 тыс. единиц.

Поскольку человек значительное количество пищи получает с конечных звеньев цепей питания, то он выступает четко выражен­ным потребителем и биоаккумулятором загрязняющих веществ. Такое явление образно называют «экологическим бумерангом». Он выражается в том, что, загрязняя среду, человек в наибольшей сте­пени и получает продукты этого загрязнения.

Наиболее интенсивен «накопительный эффект» у водных орга­низмов и у организмов, питающихся гидробионтами. Такое явле­ние связано с тем, что гидробионты, например рыбы, получают загрязняющие вещества не только с пищей, но и из воды в процес­се дыхания.

Интенсивная биоаккумуляция загрязнителей часто связана с от­дельными органами и тканями. Так, ДДТ и другие хлорорганические соединения интенсивно накапливаются в жировых тканях (под­кожной клетчатке, мозге, половых железах). По мере использования жировых отложений (похудения) концентрация загрязнителей замет­но увеличивается. Накапливаясь в половых железах, загрязнители могут не оказывать существенного отрицательного влияния на взрос­лые особи, но прерывать размножение и приводить к гибели целые популяции. Установлено, например, что под действием ДЦТ в крови птиц может снижаться содержание стероидных гормонов, ответ­ственных за образование яичной скорлупы, что нарушает ее проч­ность и является препятствием для высиживания птенцов. По этой причине в США совершенно перестал размножаться сокол сапсан.

12. Принцип самоочищения экосистем.Экосистемы и свой­ственная им среда способны к самоочищению. Эту способность обычно характеризуют через потенциал разложения. Под ним по­нимают свойство экосистем или среды без саморазрушения разла­гать чужеродные природные или антропогенные вещества и вклю­чать их в круговороты. Самоочистительная способность свойственна всем элементам среды: воздуху, водам и почвам.

13. Понятие о предельно допустимых концентрациях (ПДК) загрязнения сред.Под предельно допустимой концентрацией (ПДК) понимают такое количество любого загрязнителя, которое не оказы­вает па человека и его потомство отрицательного прямого или косвенного воздействия, не ухудшает работоспособности, самочувствия, а также не изменяет санитарно-бытовых условий жизни. К настоящему времени разработаны ПДК основных загрязняю­щих веществ для воздуха, вод, производственных и бытовых поме­щений, продуктов питания, почв, многих строительных и других ма­териалов, с которыми контактирует человек. Ведется разработка ПДК для растений (растительности) и животного мира.

Для воздуха различают обычно максимальные разовые (крат­ковременные) и среднесуточные значения ПДК. Первые заметно превышают вторые, иногда на порядок и более.

В отдельных странах ПДК нередко существенно различаются. Это свидетельствует о значительном субъективизме при подходе к их установлению. Имеются совершенно справедливые высказы­вания, что для некоторых наиболее опасных загрязнителей (канце­рогенов, мутагенов и др.) значения ПДК не должны ничем отли­чаться от естественного содержания этих веществ в среде.

Наряду с национальными ПДК существуют международные, ре­комендуемые Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ). Они близки к усредненным межнациональным.

По мере накопления сведений о тех или иных загрязняющих ве­ществах значения ПДК время от времени пересматриваются и из­меняются, как правило, в сторону ужесточения.