Заняття 2. Основні екологічні закони.

1. Eкологічні фактори.

2. Поняття про екологічні закони.

3. Закон біогенної міграції атомів, закон взаємокомпенсації екологічних факторів, закон взаємокомпенсації екологічних факторів.

4. Закон толерантності (Шелфорда). 

5. Узагальнюючі закони Коммнонера та Чіраса.

1. Усі компоненти середовища існування, які впливають на живі організми та їхні угруповання називають екологічними факторами.

Абіотичні фактори - це компоненти і власти­вості неживої природи (температура, вологість, освіт­леність, газовий склад атмосфери, сольовий склад води тощо), які прямо чи опосередковано впливають на окремі організми або їхні угруповання. 

Біотичні фактори - це різні форми взаємодій між особинами в популяціях і між популяціями в угрупованнях. Вони можуть бути антагоністичними (конкуренція, паразитизм тощо), взаємовигідними (мутуалізм) чи нейтральними. Будь-який організм постійно взаємодіє з особинами свого (внутрішньо­видові зв’язки) чи інших (міжвидові зв’язки) видів. 

До окремої групи екологічних факторів належать різні форми господарської діяльності людини - ан­тропогенні фактори, які змінюють стан середо­вища існування різних видів живих істот, у тому числі й самої людини. За відносно короткий період існування людини як біологічного виду її діяльність докорінно змінила вигляд нашої планети і з кожним роком цей вплив усе більше зростає. 

Пристосування організмів до умов середо­вища існування називають адаптаціями. Вони вини­кають на всіх рівнях організації живої матерії: від молекулярного до біогеоценотичного. Але адаптації непостійні: вони змінюються в процесі історичного розвитку виду залежно від змін інтенсивності дії еко­логічних факторів.

Інтенсивність дії певних екологічних факторів може залишатися відносно постійною протягом знач­них історичних періодів розвитку біосфери (наприк­лад, сонячне випромінювання, сила земного тяжіння, газовий склад атмосфери). Але інтенсивність дії більшості з них мінлива (температура, вологість тощо). 

Ступінь мінливості кожного з екологічних фак­торів залежить від особливостей середовища існуван­ня організмів. Наприклад, температура на поверхні ґрунту може значно змінюватись залежно від пори року і, навіть, часу доби, тоді як на глибині понад 3 м такі зміни практично відсутні.

Зміни дії екологічних факторів можуть бути: 

- періодичними, залежно від часу доби, пори року, положення Місяця відносно Землі тощо; 

- неперіодичними, наприклад, виверження вул­канів, землетруси, урагани тощо; 

- спрямованими протягом значних історичних проміжків часу, наприклад, зміни клімату Землі. 

Кожен із живих організмів постійно пристосову­ється до всього комплексу екологічних факторів, тобто до середовища існування, регулюючи свої про­цеси життєдіяльності відповідно до їхніх змін. При цьому до дії кожного з них він пристосовується неза­лежно від інших. Організми, які виявляються не­здатними пристосуватись до змін довкілля, зникають із певної екосистеми або з планети взагалі.

 2. Згідно з новими екологічними довідниками існує близько 40 різних екологічних законів, більшість яких має біоекологічний характер. Екологічні закони це — правила природноісторичного характеру (внутрішньо стійкі зв'язки природних явищ і процесів), які не  припускають альтернативних тлумачень. 

Прийнято вважати, що в екології закони — це середньостатистичні прояви якихось причинно-зумовлених явищ і не ідентичні законам фізики, математики чи хімії. Всі без виключення закони важливі, вони детально описані в сучасних екологічних і біологічних довідниках.

3. Закон біогенної міграції атомів (Вернадського): міграція хімічних елементів на земній поверхні і в біосфері в цілому відбувається або за безпосередньої участі живої речовини, або в середовищі, геохімічні особливості якого (О2, СО2, Н2 та ін.) зумовлені живою речовиною — і тією, що існує сьогодні, і тією, що діяла на Землі за всю її геологічну історію. 

Функціонування будь-якої живої істоти підтримується необхідним надходженням до неї речовин та енергії. Його припенення  викликає смерть або змушує організм до тимчасової зупинки життедіяльності. Стійкість біосфери до змін і руйнівних впливів пояснюється як тим що всі ці роки потік енергії від сонця не припинявся ні на мить так і тим що біосфера безперервно  регулювала використання речовин "навчившись" застосовувати їх багаторазово.

Кожен вид організмів пристосовується до певних умов довкілля особливим чином, тобто не існує двох близьких видів, подібних за своїми адаптаціями (правило екологічної індивідуальності). На­приклад, два види ссавців: кріт (ряд Комахоїдні) і сліпак (ряд Гризуни)  пристосовані до існу­вання в ґрунті. Але кріт риє ходи за допомогою пе­редніх кінцівок, а сліпак - різців.

Мала інтенсивність дії деяких екологічних фак­торів може бути частково компенсована іншими по­дібними факторами (закон взаємокомпенсації екологічних факторів). Так, у місцях, де багато стронцію, молюски під час росту черепашок можуть частково замінювати ним кальцій. Нестачу світла фотосинтезуючі рослини можуть частково компен­сувати надлишком двооксиду карбону. Але взаємо-компенсація екологічних факторів має певні межі й жоден із важливих факторів не може бути повністю замінений іншими. Якщо інтенсивність дії хоча б одного з них виходить за межі витривалості, існуван­ня виду стає неможливим, незважаючи на оптималь­не поєднання та інтенсивність дії інших. Так, у місцях, де багато стронцію, молюски можуть замінювати ним кальцій під час росту черепашок лише частково; не­стача вологи гальмуватиме процес фотосинтезу навіть за оптимальних освітлення і концентрації СО., в ат­мосфері.

4. Фактор, інтенсивність дії якого наближується до меж витривалості або виходить за них, називають обмежувальним. Обмежувальні фактори визнача­ють територію розселення виду - його ареал (від лат. ареа - площа, простір). Так, поширення багатьох видів тварин на північ стримується нестачею тепла і світла, на південь - дефіцитом вологи. Отже, мож­ливість існування виду в певних умовах визнача­ється будь-яким фактором, інтенсивність дії якого наближуватиметься до критичних точок мінімуму та максимуму або виходитиме за них (закон толерант­ності; від лат. толератіо - терпець).

Закон толерантності (Шелфорда) — лімітуючим фактором процвітання організму (виду) може бути як мінімум, так і максимум екологічного фактора, діапазон між якими визначає величину витривалості — толерантності організму.

Якщо організм добре пристосований до дії певно­го екологічного фактора, то це не означає, що він так само пристосований і до дії інших. Наприклад, ли­шайники можуть оселятись на субстратах, бідних на органіку (наприклад, скелях), і витримувати тривалі періоди посухи, але дуже чутливі до забруднення атмосферного повітря.

Існує і закон оптимуму: кожен з екологічних факторів має лише певні межі позитивного впливу на організми. Межі інтенсивності дії екологічного фактора, сприятливої для організмів певного виду, називають зоною оптимуму. Чим більше інтенсивність дії екологічного фактора відхиляти­меться від оптимуму в той чи інший бік, тим більше буде його пригнічувальна дія на живі організми (зона пригнічення). Значення інтенсивності дії фактора, за якими існування організмів стає взагалі немож­ливим, називають верхньою та нижньою межами витривалості (або відповідно точками максиму­му і мінімуму). Відстань між точками максимуму і мінімуму - це ті межі інтенсивності дії екологічного фактора, в яких можливе існування організмів пев­ного виду.
Оптимум і межі витривалості організмів по відно­шенню до дії певного фактора залежать від того, з якою інтенсивністю і в якому поєднанні діють інші (явище взаємодії екологічних факторів). На­приклад, низькі температури легше переносити у суху і безвітряну погоду.

5. Американський еколог Баррі Коммнонер у 1974 p. вдало узагальнив екологічні закони, звівши їх до чотирьох: 

1) «все пов'язане з усім»; 

2) «все повинне кудись дітися» (закон збереження енергії); 

3) «природа знає краще»; 

4) «ніщо не дається задарма» (за всі втручання в природні процеси ми змушені будемо розплачуватися). 

Сформульовані в працях відомого американського еколога Д. Чіраса у 1991 – 1993 pp екологічні закони демонструють механізми опору деградації природи: 

1) закон рециклічності або повторного багаторазового використання найважливіших речовин; 

2) закон постійного відновлення ресурсів; 

3) заон консервативного споживання (коли живі істоти споживають лише те й у такій кількості, що їм необхідно; 

4) закон популяційного контролю (природа не допускає «вибухового» росту популяцій, регулюючи кількісний склад того чи іншого виду шляхом створення відповідних умов для його існування й розмноження). 

Найважливішим завданням екології Д. Чірас вважає вивчення структури та функцій екосистем, їх врівноваженості, або неврівноваженості, тобто причин стабільності й розбалансування екосистем. 

Терміни: Абіотичні фактори, антропогенні фактори, біотичні фактори, екологічні закони, закон оптимуму, закон толерантності, закон взаємокомпенсації екологічних факторів, правило екологічної індивідуальності, закон біогенної міграції атомів.