Manusia harus menaati hukum alam, karena... Ini adalah hukum yang objektif dan jauh lebih tinggi daripada hukum masyarakat. Total lebih dari 250 hukum telah ditemukan, sebut saja hukum dasar perkembangan alam (menurut N.F. Reimers):

• 1. Hukum migrasi biogenik atom (V.I. Vernadsky). Salah satu kebutuhan utamanya adalah menjaga permukaan bumi yang hidup dalam kondisi yang relatif tidak berubah. Undang-undang ini menentukan perlunya mempertimbangkan dampak terhadap biota dalam setiap proyek transformasi alam;
• 2. Hukum keseimbangan dinamis internal (setiap perubahan lingkungan, materi, energi, informasi, dll pasti mengarah pada perkembangan alam reaksi berantai atau pembentukan ekosistem baru, yang pembentukannya mungkin tidak dapat diubah lagi karena perubahan lingkungan);
• 3. Hukum “Semua atau Tidak Sama Sekali” (H. Bowling). Berguna untuk peramalan lingkungan;
• 4. Hukum keteguhan (Vernadsky V.I.). Jumlah makhluk hidup di alam adalah konstan. Konsekuensi hukum adalah aturan penyelesaian wajib ceruk ekologis, dan secara tidak langsung prinsip eksklusi (T.F. Gause);
• 5. Hukum minimum (J. Liebig). Daya tahan tubuh ditentukan oleh mata rantai terlemah dalam rantai kebutuhan lingkungan;
• 6. Hukum sumber daya alam yang terbatas (semua Sumber daya alam Lahannya terbatas;
• 7. Hukum perkembangan sistem alam dengan mengorbankan lingkungan. Pengembangan diri yang benar-benar terisolasi tidak mungkin dilakukan. Biosfer bumi berkembang tidak hanya karena sumber daya planet ini, tetapi juga di bawah kendali sistem ruang angkasa(Tenaga surya);
• 8. Hukum pengurangan intensitas lingkungan dari produk jadi (efisiensi manusia dari 2 menjadi 5%, sisanya terbuang percuma);
• 9. Hukum Kejatuhan potensi sumber daya alam. Dengan satu metode produksi dan satu jenis teknologi, sumber daya alam menjadi semakin sulit diakses dan memerlukan peningkatan tenaga kerja dan energi untuk mengekstraksinya;
• 10. Hukum penurunan efisiensi energi pengelolaan lingkungan hidup. Biaya per unit produk alami meningkat 58-62 kali lipat dibandingkan Zaman Batu. Konsumsi energi per orang (kkal/hari) di Zaman Batu 4 ribu, di masyarakat agraris 12 ribu, di negara industri maju sekarang 230-250 ribu. Sejak awal abad ke-20, jumlah energi per unit produksi pertanian meningkat 8 -10 kali lipat. Efisiensi energi keseluruhan produksi pertanian 30 kali lebih tinggi dibandingkan kondisi pertanian primitif. Peningkatan sepuluh kali lipat dalam biaya energi untuk pupuk dan peralatan hanya memberikan peningkatan hasil sebesar 10-15%;
• 11. Hukum kesuburan tanah (alami) yang semakin berkurang (50% lahan subur di dunia telah hilang dengan tingkat kehilangan rata-rata 7 juta hektar/tahun). Intensifikasi produksi pertanian memungkinkan memperoleh lebih banyak hasil dengan input tenaga kerja yang lebih sedikit dan sebagian menetralkan pengaruh Hukum Menurunnya Kesuburan, tetapi pada saat yang sama efisiensi energi produksi menurun;
• 12. Hukum kesatuan fisika dan kimia makhluk hidup (V.I. Vernadsky). Semua zat hidup di Bumi bersatu secara fisikokimia. Setiap fisik dan kimia agen yang mematikan bagi organisme tertentu (pengendalian hama) pasti memiliki a pengaruh yang merugikan pada orang lain (seseorang meracuni dirinya sendiri dengan racun dan pestisida!);
• 13. Hukum korelasi ekologi. (Sangat penting untuk konservasi spesies hewan);
• 14. B. “Hukum” ekologi pada umumnya: 1) segala sesuatu berhubungan dengan segala sesuatu; 2) segala sesuatu harus menuju ke suatu tempat; 3) alam “tahu” lebih baik. 4) tidak ada yang diberikan secara cuma-cuma.

Sehubungan dengan kegiatan pengelolaan dan perlindungan lingkungan hidup lingkungan alami Kebutuhan untuk mempertimbangkan hukum perkembangan alam sering disebutkan. Memaksa homo sapiens bukan untuk merestrukturisasi alam dengan menunjukkan kekuatannya, namun, setelah memahami dengan benar hukum perkembangannya, dan mengikutinya. Hukum perkembangan alam adalah hukum yang lebih besar pesanan tinggi bagi manusia dibandingkan dengan hukum perkembangan sosial. Ini adalah hukum yang obyektif. Berdasarkan tindakan mereka dan berkat mereka, manusia muncul dan dapat eksis.

Mempertimbangkan hukum alam ketika merencanakan dan melaksanakan kegiatan yang membahayakan lingkungan dan kepatuhannya harus menjadi kriteria utama untuk validitas lingkungan dan dapat diterimanya kegiatan tersebut. Pengetahuan dan pertimbangan mereka sangat penting dalam pelaksanaan tindakan hukum untuk perlindungan alam seperti standarisasi dampak maksimum yang diperbolehkan terhadap lingkungan, penilaian dampak kegiatan yang direncanakan terhadap lingkungan, penilaian lingkungan, merencanakan langkah-langkah untuk melindungi lingkungan alam, dll. Hukum pembangunan alam juga harus diperhitungkan ketika menyiapkan rancangan undang-undang tentang perlindungan lingkungan. Memastikan pertimbangan dan kepatuhan terhadap hukum alam ketika melakukan kegiatan ekonomi, manajerial dan lingkungan lainnya keputusan penting- salah satu syaratnya dasar metodologis jalan keluar dari krisis lingkungan hidup.

1. Hukum migrasi biogenik atom(V.I. Vernadsky). Migrasi unsur kimia pada permukaan bumi dan di biosfer secara keseluruhan, hal ini dilakukan baik dengan partisipasi langsung makhluk hidup (migrasi biogenik) atau terjadi di lingkungan yang ciri geokimianya (O 2, CO 2, H 2, dll.) ditentukan oleh langsung partisipasi materi hidup - baik yang saat ini menghuni biosfer, maupun yang telah ada di Bumi sepanjang sejarah geologi.

2. Hukum keseimbangan dinamis internal. Materi, energi, informasi dan kualitas dinamis individu sistem alami dan hierarkinya sangat terkait sehingga setiap perubahan pada salah satu indikator ini menyebabkan perubahan kualitatif dan kuantitatif struktural fungsional yang mempertahankan jumlah total kualitas material-energi, informasional, dan dinamis dari sistem tempat perubahan ini terjadi, atau dalam hierarkinya.

Akibat empiris dari undang-undang ini:

a) setiap perubahan lingkungan pasti mengarah pada perkembangan reaksi berantai alami yang bertujuan untuk menetralisir perubahan atau pembentukan sistem alam baru, yang pembentukannya, dengan perubahan lingkungan yang signifikan, dapat menjadi tidak dapat diubah;

b) interaksi komponen ekologi material-energi, informasi dan kualitas dinamis sistem alam secara kuantitatif tidak linier;

c) perubahan yang terjadi di ekosistem besar relatif tidak dapat diubah: melewati hierarki dari bawah ke atas - dari lokasi dampak hingga biosfer secara keseluruhan, perubahan tersebut mengubah proses global dan dengan demikian memindahkannya ke tingkat evolusi baru;

d) setiap transformasi alam lokal menyebabkan respons dalam totalitas global biosfer dan divisi terbesarnya, yang mengarah pada potensi ekologi dan ekonomi yang relatif konstan, yang peningkatannya hanya mungkin dilakukan melalui peningkatan signifikan dalam investasi energi.

3. Hukum semua atau tidak sama sekali(H.Boulich). Pengaruh yang lemah mungkin tidak menimbulkan respons dalam sistem alam sampai, setelah terakumulasi, pengaruh tersebut mengarah pada berkembangnya proses dinamis yang penuh kekerasan.

4. Hukum Keteguhan(V.I. Vernadsky). Jumlah materi hidup pada zaman geologi tertentu adalah konstan.

5. Hukum minimum(Yu. Liebig). Daya tahan suatu organisme ditentukan oleh mata rantai terlemah dalam rantai kebutuhan lingkungannya.

6. Hukum sumber daya alam yang terbatas. Semua sumber daya alam (dan kondisi) bumi terbatas. Karena planet ini secara alami merupakan keseluruhan yang terbatas, maka tidak mungkin ada bagian yang tak terbatas di dalamnya.

7. Hukum perkembangan suatu sistem alam dengan mengorbankan lingkungannya. Setiap sistem alam hanya dapat berkembang melalui penggunaan material, energi dan kemampuan informasi dari lingkungannya. Pengembangan diri yang sepenuhnya terisolasi tidak mungkin dilakukan.

8. Hukum penurunan efisiensi energi pengelolaan lingkungan. Dengan kemajuan zaman, ketika memperoleh produk-produk bermanfaat dari sistem alam, rata-rata semakin banyak energi yang dikeluarkan per unitnya.

9. Hukum Menurunnya Kesuburan (Alami).. Karena pemanenan yang terus-menerus dan terganggunya proses pembentukan tanah alami, serta monokultur jangka panjang, sebagai akibat dari akumulasi zat beracun, dilepaskan oleh tanaman, pada lahan budidaya terjadi penurunan kesuburan tanah alami secara bertahap.

10. Hukum kesatuan fisika dan kimia makhluk hidup(V.I. Vernadsky). Semua materi hidup di Bumi bersatu secara fisik dan kimia. Kehidupan adalah turunan kimia dari kerak bumi.

11. Hukum korelasi ekologi. Dalam suatu ekosistem, seperti halnya dalam bentukan sistem alam integral lainnya, terutama dalam komunitas biotik, semua spesies hidup dan komponen ekologi abiotik yang termasuk di dalamnya secara fungsional saling bersesuaian.

12. "Semuanya terhubung dengan segalanya"(B. Rakyat jelata). Mencerminkan adanya rantai hubungan yang kompleks di ekosfer.

13. “Semuanya harus pergi ke suatu tempat”(B. Rakyat jelata). Ini mengikuti hukum dasar kekekalan materi. Memungkinkan kita untuk melihat secara segar masalah limbah produksi dan konsumsi material.

14. " Alam tahu yang terbaik"(B. Rakyat jelata). Berdasarkan kenyataan bahwa struktur organ makhluk hidup atau organisme modern ekosistem alami terbaik dalam arti bahwa mereka dipilih dari sejumlah alternatif lain yang gagal; pilihan baru apa pun kemungkinan besar akan lebih buruk daripada pilihan yang ada saat ini.

15. "Tidak ada yang datang secara gratis"(B. Rakyat jelata). Menyatukan ketiga undang-undang sebelumnya, karena biosfer sebagai ekosistem global merupakan satu kesatuan, di dalamnya tidak ada yang dapat dimenangkan atau dirugikan, yang tidak dapat menjadi objek perbaikan secara umum.

Habitat - ini adalah bagian alam yang mengelilingi organisme hidup dan berinteraksi langsung dengannya. Komponen dan sifat lingkungan hidup bermacam-macam dan dapat berubah. Setiap makhluk hidup hidup di dunia yang kompleks dan terus berubah, terus-menerus beradaptasi dengannya dan mengatur aktivitas hidupnya sesuai dengan perubahannya.

Sifat individu atau unsur lingkungan yang mempengaruhi organisme disebut faktor lingkungan. Faktor lingkungan beragam. Mereka mungkin diperlukan atau, sebaliknya, berbahaya bagi makhluk hidup, meningkatkan atau menghambat kelangsungan hidup dan reproduksi. Faktor lingkungan mempunyai sifat dan tindakan yang berbeda-beda. Diantaranya adalah abiotik Dan biotik, antropogenik.

Faktor abiotik - suhu, cahaya, radiasi radioaktif, tekanan, kelembaban udara, komposisi garam air, angin, arus, medan - ini semua adalah properti alam mati yang secara langsung atau tidak langsung mempengaruhi organisme hidup.

Faktor biotik - ini adalah bentuk pengaruh makhluk hidup satu sama lain. Setiap organisme terus-menerus mengalami langsung atau pengaruh tidak langsung makhluk lain, melakukan kontak dengan perwakilan spesiesnya sendiri dan spesies lain - tumbuhan, hewan, mikroorganisme, bergantung pada mereka dan mempengaruhi mereka sendiri. Dunia organik di sekitarnya - komponen lingkungan hidup setiap makhluk hidup.

Hubungan timbal balik antar organisme menjadi dasar keberadaan biocenosis dan populasi; pertimbangan mereka termasuk dalam bidang syn-ecology.

Faktor antropogenik - ini adalah bentuk kegiatan masyarakat manusia, yang mengakibatkan perubahan alam sebagai habitat spesies lain atau secara langsung mempengaruhi kehidupannya. Sepanjang sejarah manusia, perkembangan perburuan, dan kemudian pertanian, industri, dan transportasi telah banyak mengubah sifat planet kita. Arti dampak antropogenik karena seluruh kehidupan dunia di Bumi terus meningkat pesat.

Meskipun manusia mempengaruhi margasatwa melalui perubahan faktor abiotik dan hubungan biotik spesies, aktivitas manusia di planet ini harus diidentifikasi sebagai kekuatan khusus yang tidak sesuai dengan kerangka klasifikasi ini. Saat ini, nasib permukaan bumi yang hidup, semua jenis organisme, berada di tangan masyarakat manusia dan bergantung pada pengaruh antropogenik terhadap alam.

Faktor lingkungan yang sama juga dimilikinya arti yang berbeda dalam kehidupan organisme yang hidup bersama jenis yang berbeda. Misalnya, angin kencang di musim dingin tidak menguntungkan bagi hewan besar yang hidup di tempat terbuka, namun tidak berpengaruh pada hewan kecil yang bersembunyi di liang atau di bawah salju. Komposisi garam dalam tanah penting untuk nutrisi tanaman, tetapi tidak mempengaruhi sebagian besar hewan darat, dll.

Perubahan faktor lingkungan dari waktu ke waktu dapat berupa: 1) teratur, periodik, berubah kekuatan dampaknya sehubungan dengan waktu, atau musim dalam setahun, atau irama pasang surut air laut; 2) tidak teratur, tanpa periodisitas yang jelas, misalnya perubahan kondisi cuaca pada tahun yang berbeda, fenomena bencana - badai, hujan lebat, tanah longsor, dll; 3) diarahkan dalam jangka waktu tertentu, terkadang lama, misalnya, selama pendinginan atau pemanasan iklim, pertumbuhan badan air yang berlebihan, penggembalaan ternak yang terus-menerus di wilayah yang sama, dll.

Di antara faktor lingkungan, sumber daya dan kondisi dibedakan. Sumber daya lingkungan, organisme menggunakan dan mengkonsumsi, sehingga mengurangi jumlahnya. Sumber daya mencakup makanan, air ketika langka, tempat berlindung, tempat yang nyaman untuk berkembang biak, dan lain-lain. Kondisi - ini adalah faktor-faktor yang memaksa organisme untuk beradaptasi, tetapi biasanya tidak dapat mempengaruhinya. Faktor lingkungan yang sama dapat menjadi sumber daya bagi beberapa spesies dan kondisi bagi spesies lainnya. Misalnya, cahaya merupakan sumber energi vital bagi tumbuhan, dan bagi hewan yang memiliki penglihatan, cahaya merupakan syarat untuk orientasi visual. Air dapat menjadi kondisi kehidupan dan sumber daya bagi banyak organisme.

Adaptasi organisme terhadap lingkungannya disebut adaptasi. Adaptasi adalah setiap perubahan struktur dan fungsi organisme yang meningkatkan peluangnya untuk bertahan hidup.

Kemampuan beradaptasi adalah salah satunya sifat dasar kehidupan secara umum, karena memberikan kemungkinan keberadaannya, kemampuan organisme untuk bertahan hidup dan bereproduksi. Adaptasi muncul tingkat yang berbeda: dari biokimia sel dan perilaku organisme individu hingga struktur dan fungsi komunitas dan sistem ekologi. Adaptasi muncul dan berkembang selama evolusi spesies.

Mekanisme adaptasi dasar pada tingkat organisme: 1) biokimia– memanifestasikan dirinya dalam proses intraseluler, seperti perubahan kerja enzim atau perubahan kuantitasnya; 2) fisiologis– misalnya, peningkatan keringat seiring dengan peningkatan suhu pada sejumlah spesies; 3) morfo-anatomi– ciri-ciri struktur dan bentuk tubuh yang berhubungan dengan gaya hidup; 4) perilaku– misalnya, hewan yang mencari habitat yang menguntungkan, membuat liang, sarang, dan sebagainya; 5) ontogenetik– akselerasi atau deselerasi perkembangan individu, mendorong kelangsungan hidup ketika kondisi berubah.

Faktor lingkungan lingkungan mempunyai pengaruh yang berbeda-beda terhadap makhluk hidup, yaitu dapat mempengaruhi keduanya iritasi, menyebabkan perubahan adaptif pada fungsi fisiologis dan biokimia; Bagaimana pembatas, menyebabkan ketidakmungkinan keberadaan dalam kondisi tersebut; Bagaimana pengubah, menyebabkan perubahan morfologi dan anatomi organisme; Bagaimana sinyal, menunjukkan perubahan faktor lingkungan lainnya.

Meskipun faktor lingkungan sangat beragam, sejumlah pola umum dapat diidentifikasi berdasarkan sifat dampaknya terhadap organisme dan respons makhluk hidup.

1. Hukum optimal.

Setiap faktor mempunyai batasan tertentu pengaruh positif pada organisme (Gbr. 1). Hasil dari suatu faktor variabel terutama bergantung pada kekuatan manifestasinya. Tindakan faktor yang tidak mencukupi dan berlebihan berdampak negatif pada aktivitas kehidupan individu. Kekuatan pengaruh yang menguntungkan disebut zona faktor lingkungan optimal atau sederhananya optimal untuk organisme spesies ini. Semakin besar penyimpangan dari nilai optimum, semakin besar efek penghambatan faktor ini terhadap organisme. (zona pesimum). Nilai maksimum dan minimum yang dapat ditransfer dari faktor tersebut adalah titik kritis, di belakang di luar mana keberadaan tidak lagi mungkin terjadi, kematian terjadi. Batas ketahanan antara titik-titik kritis disebut valensi ekologis makhluk hidup dalam kaitannya dengan faktor lingkungan tertentu.

Beras. 1. Skema pengaruh faktor lingkungan terhadap organisme hidup

Perwakilan spesies yang berbeda sangat berbeda satu sama lain baik dalam posisi optimal maupun dalam valensi ekologis. Misalnya, rubah kutub di tundra dapat mentolerir fluktuasi suhu udara dalam kisaran lebih dari 80 °C (dari +30 hingga -55 °C), sedangkan krustasea air hangat Copilia mirabilis dapat menahan perubahan suhu air dalam kisaran tersebut. tidak lebih dari 6 °C (dari +23 hingga +29 °C). Kekuatan manifestasi suatu faktor yang sama dapat optimal untuk satu spesies, pesimis untuk spesies lain, dan melampaui batas daya tahan untuk spesies ketiga (Gbr. 2).

Valensi ekologis yang luas suatu spesies dalam kaitannya dengan faktor lingkungan abiotik ditunjukkan dengan menambahkan awalan “eury” pada nama faktor tersebut. Eurytermik spesies yang tahan terhadap fluktuasi suhu yang signifikan, eurybate– jangkauan luas tekanan, euryhaline– tingkat salinitas lingkungan yang berbeda.

Beras. 2. Posisi kurva optimal pada skala suhu untuk berbagai jenis:

1, 2 - spesies stenotermik, kriofil;

3–7 – spesies eurytermal;

8, 9 - spesies stenotermik, termofil

Ketidakmampuan untuk mentolerir fluktuasi signifikan dalam suatu faktor, atau valensi lingkungan yang sempit, ditandai dengan awalan “steno” - stenotermik, stenobat, stenohalin spesies, dll. Dalam arti kata yang lebih luas, spesies, yang keberadaannya didefinisikan secara ketat keadaan lingkungan, ditelepon stenobiontik, dan mereka yang mampu beradaptasi berbeda situasi ekologis, – eurybiont.

Kondisi yang mendekati titik kritis akibat salah satu atau beberapa faktor sekaligus disebut ekstrim.

Posisi titik optimum dan titik kritis pada gradien faktor dapat bergeser dalam batas tertentu karena pengaruh kondisi lingkungan. Hal ini terjadi secara teratur pada banyak spesies seiring perubahan musim. Di musim dingin, misalnya, burung pipit tahan terhadap cuaca beku yang parah, dan di musim panas mereka mati karena kedinginan pada suhu di bawah nol. Fenomena pergeseran titik optimum terhadap suatu faktor disebut aklimatisasi. Dalam hal suhu, ini adalah proses pengerasan termal tubuh yang terkenal. Aklimatisasi suhu memerlukan jangka waktu yang cukup lama. Mekanismenya adalah perubahan enzim dalam sel yang mengkatalisis reaksi yang sama, tetapi dengan suhu yang berbeda(disebut demikian isozim). Setiap enzim dikodekan oleh gennya sendiri, oleh karena itu, beberapa gen perlu dimatikan dan yang lain diaktifkan, transkripsi, translasi, perakitan protein baru dalam jumlah yang cukup, dll. Proses keseluruhan memakan waktu rata-rata sekitar dua minggu dan distimulasi oleh perubahan lingkungan. Aklimatisasi, atau pengerasan, adalah adaptasi penting organisme yang terjadi ketika kondisi buruk mendekat secara bertahap atau ketika memasuki wilayah dengan iklim berbeda. Dia muncul dalam kasus ini bagian yang tidak terpisahkan proses aklimatisasi secara umum.

2. Ketidakjelasan pengaruh faktor tersebut fungsi yang berbeda.

Setiap faktor mempengaruhi fungsi tubuh yang berbeda secara berbeda (Gbr. 3). Nilai optimal untuk beberapa proses mungkin menjadi pesimis bagi proses lainnya. Jadi, suhu udara dari +40 hingga +45 °C pada hewan berdarah dingin sangat meningkatkan laju proses metabolisme dalam tubuh, tetapi memperlambatnya. aktivitas motorik, dan hewan-hewan tersebut jatuh pingsan karena panas. Bagi banyak ikan, suhu air yang optimal untuk pematangan produk reproduksi tidak baik untuk pemijahan, yang terjadi pada kisaran suhu yang berbeda.

Beras. 3. Skema ketergantungan fotosintesis dan respirasi tumbuhan terhadap suhu (menurut V. Larcher, 1978): t min, t pilih, t maks– suhu minimum, optimal dan maksimum untuk pertumbuhan tanaman (daerah teduh)

Siklus hidup, di mana selama periode tertentu organisme terutama menjalankan fungsi tertentu (nutrisi, pertumbuhan, reproduksi, pemukiman, dll.), selalu konsisten dengan perubahan musim dalam serangkaian faktor lingkungan. Organisme bergerak juga dapat mengubah habitatnya implementasi yang sukses semua fungsi vitalnya.

3. Keanekaragaman reaksi individu terhadap faktor lingkungan. Tingkat daya tahan, titik kritis, zona optimal dan pesimis individu tidak bersamaan. Variabilitas ini ditentukan baik oleh kualitas keturunan individu maupun oleh jenis kelamin, usia dan perbedaan fisiologis. Misalnya saja ngengat giling, salah satu hama pada produk tepung dan biji-bijian, yang kritis suhu minimum untuk ulat -7 °C, untuk bentuk dewasa -22 °C, dan untuk telur -27 °C. Suhu beku -10 °C membunuh ulat, tetapi tidak berbahaya bagi ulat dewasa dan telur hama ini. Akibatnya, valensi ekologis suatu spesies selalu lebih luas daripada valensi ekologis masing-masing individu.

4. Kemandirian relatif adaptasi organisme terhadap berbagai faktor. Tingkat toleransi terhadap faktor apa pun tidak berarti valensi ekologis yang sesuai dari spesies tersebut dalam kaitannya dengan faktor lain. Misalnya, spesies yang dapat mentoleransi variasi suhu yang luas belum tentu juga harus mampu mentoleransi variasi kelembapan dan salinitas yang luas. Spesies eurytermal dapat berupa stenohalin, stenobatik, atau sebaliknya. Valensi ekologis suatu spesies dalam kaitannya dengan berbagai faktor bisa sangat beragam. Hal ini menciptakan keragaman adaptasi yang luar biasa di alam. Himpunan valensi lingkungan dalam kaitannya dengan berbagai faktor lingkungan adalah spektrum ekologi spesies tersebut.

5. Ketidaksesuaian spektrum lingkungan spesies individu. Setiap spesies memiliki kemampuan ekologis yang spesifik. Bahkan di antara spesies yang memiliki kesamaan dalam metode adaptasinya terhadap lingkungan, terdapat perbedaan sikap terhadap beberapa faktor individu.

Beras. 4. Perubahan partisipasi spesies tanaman individu dalam tegakan rumput padang rumput tergantung pada kelembaban (menurut L.G. Ramensky et al., 1956): 1 – semanggi merah; 2 – yarrow biasa; 3 – seledri Delyavin; 4 – rumput biru padang rumput; 5 – penyelamatan; 6 – sedotan sejati; 7 – sedimen awal; 8 – padang rumput manis; 9 – geranium bukit; 10 – semak lapangan; 11 – salsify berhidung pendek

Aturan individualitas ekologis spesies dirumuskan oleh ahli botani Rusia L.G. Ramensky (1924) dalam kaitannya dengan tumbuhan (Gbr. 4), kemudian dikonfirmasi secara luas oleh penelitian zoologi.

6. Interaksi faktor. Zona optimal dan batas daya tahan organisme dalam kaitannya dengan faktor lingkungan apa pun dapat berubah tergantung pada kekuatan dan kombinasi faktor lain yang bertindak secara bersamaan (Gbr. 5). Pola ini disebut interaksi faktor. Misalnya, panas lebih mudah ditahan di udara kering dibandingkan udara lembab. Risiko pembekuan jauh lebih tinggi dalam kondisi dingin angin kencang daripada saat cuaca tenang. Jadi, faktor yang satu dan sama, jika digabungkan dengan faktor lain, mempunyai pengaruh yang berbeda. dampak lingkungan. Sebaliknya, dampak lingkungan yang sama dapat diperoleh dengan cara yang berbeda. Misalnya, layu tanaman dapat dihentikan dengan meningkatkan jumlah kelembapan di dalam tanah dan menurunkan suhu udara, sehingga mengurangi penguapan. Efek substitusi sebagian faktor tercipta.

Beras. 5. Kematian telur ulat sutera pinus Dendrolimus pini dibawah kombinasi yang berbeda suhu dan kelembaban

Pada saat yang sama, kompensasi timbal balik atas pengaruh faktor lingkungan memiliki batasan tertentu, dan tidak mungkin untuk sepenuhnya mengganti salah satu faktor tersebut dengan yang lain. Absen total air atau setidaknya salah satunya elemen utama nutrisi mineral membuat kehidupan tanaman tidak mungkin dilakukan, meskipun kombinasi kondisi lain paling menguntungkan. Defisit panas yang ekstrim di gurun kutub tidak dapat diimbangi dengan kelembapan yang melimpah atau penerangan 24 jam.

Dengan mempertimbangkan pola interaksi faktor lingkungan dalam praktik pertanian, dimungkinkan untuk secara terampil memelihara kondisi kehidupan yang optimal bagi tanaman budidaya dan hewan peliharaan.

7. Aturan faktor pembatas. Kemungkinan keberadaan organisme terutama dibatasi oleh faktor-faktor lingkungan yang jauh dari kondisi optimal. Jika setidaknya salah satu faktor lingkungan mendekati atau melampaui nilai kritis, meskipun kombinasi kondisi lain optimal, individu tersebut terancam kematian. Setiap faktor yang sangat menyimpang dari nilai optimal menjadi sangat penting dalam kehidupan suatu spesies atau perwakilan individunya pada periode waktu tertentu.

Faktor lingkungan yang membatasi menentukan jangkauan geografis suatu spesies. Sifat dari faktor-faktor ini mungkin berbeda (Gbr. 6). Dengan demikian, pergerakan spesies ke utara mungkin dibatasi oleh kurangnya panas, dan ke daerah kering karena kurangnya kelembapan atau suhu yang terlalu tinggi. Hubungan biotik juga dapat menjadi faktor pembatas penyebaran, misalnya pendudukan suatu wilayah oleh pesaing yang lebih kuat atau kurangnya penyerbuk tanaman. Jadi, penyerbukan buah ara bergantung sepenuhnya pada satu-satunya tipe serangga – tawon Blastophaga psenes. Tanah air pohon ini adalah Mediterania. Buah ara yang diperkenalkan ke California tidak menghasilkan buah sampai tawon penyerbuk diperkenalkan di sana. Distribusi kacang-kacangan di Arktik dibatasi oleh distribusi lebah yang melakukan penyerbukan. Di Pulau Dikson yang tidak terdapat lebah, tidak ditemukan tanaman polong-polongan, meskipun karena kondisi suhu keberadaan tanaman tersebut masih diperbolehkan.

Beras. 6. Tutupan salju yang dalam merupakan faktor pembatas persebaran rusa (menurut G. A. Novikov, 1981)

Untuk menentukan apakah suatu spesies dapat ada di suatu tempat area geografis, pertama-tama kita harus mengetahui apakah ada faktor lingkungan yang melampaui batas valensi lingkungannya, terutama pada periode pembangunan yang paling rentan.

Identifikasi faktor pembatas sangat penting dalam praktek pertanian, karena dengan mengarahkan upaya utama untuk menghilangkannya, seseorang dapat dengan cepat dan efektif meningkatkan hasil tanaman atau produktivitas hewan. Jadi, pada tanah yang sangat asam, hasil gandum dapat sedikit ditingkatkan dengan menggunakan pengaruh agronomi yang berbeda, namun efek terbaik hanya akan diperoleh melalui pengapuran, yang akan menghilangkan efek pembatas dari keasaman. Pengetahuan tentang faktor pembatas merupakan kunci untuk mengendalikan aktivitas kehidupan organisme. Pada periode kehidupan individu yang berbeda, berbagai faktor lingkungan bertindak sebagai faktor pembatas, sehingga diperlukan pengaturan yang terampil dan konstan terhadap kondisi kehidupan tanaman dan hewan budidaya.

Dalam ekologi, keragaman dan keragaman metode dan cara adaptasi terhadap lingkungan menciptakan perlunya beberapa klasifikasi. Dengan menggunakan kriteria tunggal apa pun, tidak mungkin untuk mencerminkan semua aspek kemampuan beradaptasi organisme terhadap lingkungan. Klasifikasi ekologi mencerminkan kesamaan yang muncul di antara sebagian besar perwakilan kelompok yang berbeda jika mereka menggunakan cara adaptasi yang serupa. Misalnya, jika kita mengklasifikasikan hewan menurut cara pergerakannya, maka kelompok spesies ekologis yang bergerak di air dengan cara reaktif akan mencakup hewan dengan posisi sistematis yang berbeda seperti ubur-ubur, cephalopoda, beberapa ciliates dan flagellata, larva dari a. jumlah capung, dll. (Gbr. 7). Dasarnya klasifikasi lingkungan Berbagai macam kriteria dapat digunakan: metode nutrisi, pergerakan, sikap terhadap suhu, kelembaban, salinitas, tekanan dll. Pembagian semua organisme menjadi eurybiont dan stenobiont menurut luasnya jangkauan adaptasi terhadap lingkungan merupakan contoh klasifikasi ekologi yang paling sederhana.

Beras. 7. Perwakilan dari kelompok ekologi organisme yang bergerak di air secara reaktif (menurut S. A. Zernov, 1949):

1 – flagellata Medusochloris phiale;

2 – ciliate Craspedotella tumpukan;

3 – ubur-ubur Cytaeis vulgaris;

4 – Pelagothuria holothurian pelagis;

5 – larva capung rocker;

6 – gurita renang Gurita vulgaris:

A– arah pancaran air;

B– arah pergerakan hewan

Contoh lainnya adalah pembagian organisme menjadi beberapa kelompok sesuai dengan sifat nutrisinya.Autotrof- ini adalah organisme yang menggunakan non-organisme sebagai sumber untuk membangun tubuhnya. senyawa organik. Heterotrof– semua makhluk hidup yang membutuhkan makanan yang berasal dari organik. Pada gilirannya, autotrof dibagi menjadi fototrof Dan kemotrof. Pertama untuk sintesis molekul organik menggunakan energi sinar matahari, yang kedua - energi ikatan kimia. Heterotrof dibagi menjadi saprofit, menggunakan larutan senyawa organik sederhana, dan holozoa. Holozoa memiliki seperangkat enzim pencernaan yang kompleks dan dapat mengonsumsi senyawa organik kompleks, memecahnya menjadi komponen yang lebih sederhana. Holozoa dibagi menjadi saprofag(memakan sisa-sisa tanaman yang mati) fitofag(konsumen tumbuhan hidup), zoofag(membutuhkan makanan hidup) dan nekrofag(karnivora). Pada gilirannya, masing-masing kelompok ini dapat dibagi menjadi kelompok-kelompok yang lebih kecil, yang memiliki pola nutrisi spesifiknya masing-masing.

Jika tidak, Anda dapat membuat klasifikasi menurut cara memperoleh makanan. Di antara hewan, misalnya, ada kelompok seperti filter(krustasea kecil, ompong, paus, dll), bentuk penggembalaan(kuku, kumbang daun), pengumpul(pelatuk, tikus tanah, tikus, ayam), pemburu mangsa yang bergerak(serigala, singa, lalat hitam, dll) dan sejumlah kelompok lainnya. Jadi, meskipun ada perbedaan besar dalam organisasi, metode yang sama dalam menguasai mangsa pada singa dan ngengat menyebabkan sejumlah analogi dalam kebiasaan berburu mereka dan garis besar umum struktur: tubuh ramping, perkembangan otot yang kuat, kemampuan untuk mengembangkan kecepatan tinggi jangka pendek, dll.

Klasifikasi ekologi membantu mengidentifikasi kemungkinan cara organisme beradaptasi terhadap lingkungan.

Metabolisme adalah salah satunya properti yang paling penting kehidupan, yang menentukan eratnya hubungan material-energi organisme dengan lingkungan. Metabolisme menunjukkan ketergantungan yang kuat pada kondisi kehidupan. Di alam, kita mengamati dua keadaan utama kehidupan: kehidupan aktif dan kedamaian. Selama kehidupan aktif, organisme makan, tumbuh, bergerak, berkembang, bereproduksi, dan dicirikan oleh metabolisme yang intens. Istirahat dapat bervariasi dalam kedalaman dan durasi; banyak fungsi tubuh melemah atau tidak berfungsi sama sekali, karena tingkat metabolisme turun di bawah pengaruh faktor eksternal dan internal.

Dalam keadaan istirahat yang dalam, yaitu penurunan metabolisme zat-energi, organisme menjadi kurang bergantung pada lingkungan dan memperoleh tingkat tinggi stabilitas dan mampu menahan kondisi yang tidak dapat mereka tahan selama kehidupan aktif. Kedua keadaan ini bergantian dalam kehidupan banyak spesies, sebagai adaptasi terhadap habitat dengan iklim yang tidak stabil dan perubahan musim yang tiba-tiba, yang merupakan ciri khas sebagian besar planet ini.

Dengan penekanan metabolisme yang dalam, organisme mungkin tidak menunjukkan tanda-tanda kehidupan sama sekali. Pertanyaan apakah mungkin menghentikan metabolisme sepenuhnya dan kemudian kembali ke kehidupan aktif, yaitu semacam “kebangkitan dari kematian”, telah diperdebatkan dalam sains selama lebih dari dua abad.

Fenomena pertama kali kematian imajiner ditemukan pada tahun 1702 oleh Anthony van Leeuwenhoek, penemu dunia mikroskopis makhluk hidup. “Animalcules” (rotifer) yang dia amati, ketika tetesan air mengering, mengerut, tampak mati dan dapat tetap dalam keadaan ini lama(Gbr. 8). Ditempatkan lagi di dalam air, mereka membengkak dan berpindah ke kehidupan aktif. Leeuwenhoek menjelaskan fenomena ini dengan fakta bahwa cangkang “hewan” tampaknya “tidak memungkinkan terjadinya penguapan sedikit pun” dan mereka tetap hidup dalam kondisi kering. Namun, dalam beberapa dekade, para naturalis sudah memperdebatkan kemungkinan bahwa “kehidupan dapat dihentikan sepenuhnya” dan dipulihkan kembali “dalam 20, 40, 100 tahun atau lebih.”

Pada tahun 70-an abad XVIII. Fenomena "kebangkitan" setelah pengeringan ditemukan dan dikonfirmasi oleh berbagai percobaan pada sejumlah organisme kecil lainnya - belut gandum, nematoda yang hidup bebas, dan tardigrada. J. Buffon, mengulangi eksperimen J. Needham dengan belut, berpendapat bahwa “organisme ini dapat dibuat mati dan hidup kembali sebanyak yang diinginkan.” L. Spallanzani adalah orang pertama yang menarik perhatian pada dormansi yang dalam pada benih dan spora tanaman, dan menganggapnya sebagai pelestariannya seiring berjalannya waktu.

Beras. 8. Rotifer Philidina roseola aktif tahapan yang berbeda pengeringan (menurut P. Yu. Schmidt, 1948):

1 – aktif; 2 – mulai berkontraksi; 3 – menyusut seluruhnya sebelum dikeringkan; 4 - dalam keadaan mati suri

DI DALAM pertengahan abad ke-19 V. telah ditetapkan secara meyakinkan bahwa ketahanan rotifera kering, tardigrades dan nematoda terhadap suhu tinggi dan rendah, kekurangan atau kekurangan oksigen meningkat sebanding dengan derajat dehidrasinya. Namun, dia tetap tinggal pertanyaan terbuka, apakah hal ini mengakibatkan gangguan total terhadap kehidupan atau hanya penindasan yang mendalam. Pada tahun 1878, Claude Bernal mengemukakan konsep tersebut "kehidupan tersembunyi" yang ditandai dengan terhentinya metabolisme dan “putusnya hubungan antara keberadaan dan lingkungan”.

Masalah ini akhirnya terselesaikan hanya pada sepertiga pertama abad ke-20 dengan berkembangnya teknologi dehidrasi vakum dalam. Eksperimen G. Ram, P. Becquerel dan ilmuwan lain menunjukkan kemungkinan tersebut penghentian kehidupan yang reversibel sepenuhnya. Dalam keadaan kering, ketika tidak lebih dari 2% air yang tersisa di dalam sel dalam bahan kimia bentuk terikat, organisme seperti rotifera, tardigrades, nematoda kecil, biji dan spora tumbuhan, spora bakteri dan jamur bertahan dalam oksigen cair (-218.4 °C), hidrogen cair (-259.4 °C), helium cair (- 269.0 °C) , yaitu suhu mendekati nol mutlak. Dalam hal ini, isi sel mengeras, bahkan hilang gerakan termal molekul, dan semua metabolisme berhenti secara alami. Setelah ditempatkan di kondisi normal organisme ini terus berkembang. Pada beberapa spesies, metabolisme berhenti ketika sudah habis suhu rendah dimungkinkan tanpa pengeringan, asalkan air membeku bukan dalam bentuk kristal, tetapi dalam keadaan amorf.

Penghentian total kehidupan yang bersifat sementara disebut mati suri Istilah ini dikemukakan oleh V. Preyer pada tahun 1891. Dalam keadaan mati suri, organisme menjadi resisten terhadap berbagai macam pengaruh. Misalnya, tardigrades dipelihara dalam sebuah percobaan radiasi pengion hingga 570 ribu roentgen dalam waktu 24 jam. Larva dehidrasi salah satu nyamuk chironomus Afrika - Polypodium vanderplanki - mempertahankan kemampuan untuk hidup kembali setelah terpapar suhu +102 °C.

Keadaan mati suri sangat memperluas batas-batas pelestarian kehidupan, termasuk dalam waktu. Misalnya pada ketebalan gletser Antartika di pengeboran yang dalam ditemukan mikroorganisme (spora bakteri, jamur dan ragi), yang kemudian berkembang pada media nutrisi biasa. Usia cakrawala es yang bersangkutan mencapai 10–13 ribu tahun. Spora beberapa bakteri yang hidup juga telah diisolasi dari lapisan yang lebih dalam yang berumur ratusan ribu tahun.

Anabiosis, bagaimanapun, sudah cukup peristiwa langka. Hal ini tidak mungkin terjadi pada semua spesies dan merupakan kondisi istirahat ekstrem di alam yang hidup. Miliknya kondisi yang diperlukan– pelestarian struktur intraseluler halus (organel dan membran) utuh selama pengeringan atau pendinginan organisme. Kondisi ini tidak mungkin terjadi pada sebagian besar spesies yang memiliki organisasi sel, jaringan, dan organ yang kompleks.

Kemampuan anabiosis terdapat pada spesies yang memiliki struktur sederhana atau disederhanakan dan hidup dalam kondisi fluktuasi kelembaban yang tajam (mengeringkan perairan kecil, lapisan atas tanah, bantalan lumut dan lumut kerak, dll.).

Bentuk dormansi lain yang terkait dengan keadaan penurunan aktivitas vital akibat penghambatan sebagian metabolisme jauh lebih luas di alam. Setiap tingkat penurunan tingkat metabolisme meningkatkan stabilitas organisme dan memungkinkan mereka menggunakan energi dengan lebih hemat.

Bentuk istirahat dalam keadaan aktivitas vital menurun dibedakan menjadi hipobiosis Dan kriptobiosis, atau perdamaian yang dipaksakan Dan istirahat fisiologis. Pada hipobiosis, penghambatan aktivitas, atau mati suri, terjadi di bawah tekanan langsung kondisi yang tidak menguntungkan dan berhenti segera setelah kondisi ini kembali normal (Gbr. 9). Penekanan proses vital seperti itu dapat terjadi dengan kekurangan panas, air, oksigen, peningkatan tekanan osmotik, dll. Sesuai dengan petunjuk di atas. faktor eksternal istirahat paksa dibedakan kriobiosis(pada suhu rendah), anhidrobiosis(dengan kekurangan air), anoksibiosis(dalam kondisi anaerobik), hiperosmobiosis(dengan kandungan garam tinggi dalam air), dll.

Tidak hanya di Arktik dan Antartika, tetapi juga di garis lintang tengah, beberapa spesies arthropoda yang tahan beku (collembolas, sejumlah lalat, kumbang tanah, dll.) menahan musim dingin dalam keadaan mati suri, dengan cepat mencair dan beralih ke aktivitas di bawah sinar matahari, dan kemudian kehilangan mobilitas lagi seiring turunnya suhu. Tanaman yang muncul di musim semi berhenti dan melanjutkan pertumbuhan dan perkembangan setelah pendinginan dan pemanasan. Setelah hujan, tanah gundul sering kali berubah menjadi hijau karena pesatnya perkembangbiakan alga tanah yang mengalami dormansi paksa.

Beras. 9. Pagon - bongkahan es dengan penghuni air tawar yang membeku di dalamnya (dari S.A. Zernov, 1949)

Kedalaman dan durasi penekanan metabolik pada hipobiosis bergantung pada durasi dan intensitas faktor penghambat. Dormansi paksa terjadi pada setiap tahap entogenesis. Manfaat hipobiosis – pemulihan cepat kehidupan aktif. Namun, keadaan organisme ini relatif tidak stabil dan, dalam jangka waktu lama, dapat menimbulkan kerusakan akibat ketidakseimbangan proses metabolisme, menipisnya sumber energi, akumulasi produk metabolisme yang kurang teroksidasi, dan perubahan fisiologis merugikan lainnya.

Kriptobiosis adalah jenis dormansi yang berbeda secara mendasar. Hal ini terkait dengan kompleksnya perubahan fisiologis endogen yang terjadi terlebih dahulu, sebelum timbulnya efek samping. perubahan musim, dan organisme siap menghadapinya. Kriptobiosis adalah adaptasi terutama terhadap faktor lingkungan abiotik musiman atau periodisitas lainnya, siklus regulernya. Dia membentuk bagian lingkaran kehidupan organisme, muncul bukan pada tahap mana pun, tetapi pada tahap perkembangan individu tertentu, yang disesuaikan dengan pengalaman periode kritis di tahun ini.

Transisi ke keadaan istirahat fisiologis membutuhkan waktu. Hal ini didahului dengan penumpukan zat cadangan, dehidrasi parsial jaringan dan organ, penurunan intensitas proses oksidatif dan sejumlah perubahan lain yang umumnya menurunkan metabolisme jaringan. Dalam keadaan kriptobiosis, organisme menjadi lebih tahan terhadap pengaruh lingkungan yang merugikan (Gbr. 10). Penataan ulang biokimia utama dalam kasus ini sebagian besar terjadi pada tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme (misalnya, peralihan metabolisme ke dalam derajat yang berbeda-beda ke jalur glikolisis karena cadangan karbohidrat, dll). Keluar dari kriptobiosis juga membutuhkan waktu dan tenaga dan tidak dapat dicapai hanya dengan berhenti tindakan negatif faktor a. Hal ini memerlukan kondisi khusus, berbeda untuk spesies yang berbeda (misalnya, pembekuan, adanya air tetes-cair, durasi tertentu siang hari, kualitas tertentu cahaya, fluktuasi suhu wajib, dll.).

Kriptobiosis sebagai strategi bertahan hidup dalam kondisi yang secara berkala tidak menguntungkan untuk kehidupan aktif adalah produk dari evolusi jangka panjang dan seleksi alam. Ini tersebar luas di satwa liar. Keadaan kriptobiosis merupakan ciri misalnya pada benih tanaman, kista dan spora berbagai mikroorganisme, jamur, dan alga. Diapause artropoda, hibernasi mamalia, dormansi tanaman yang dalam - juga Berbagai jenis kriptobiosis.

Beras. 10. Cacing tanah dalam keadaan diapause (menurut V. Tishler, 1971)

Keadaan hipobiosis, kriptobiosis, dan anabiosis menjamin kelangsungan hidup spesies kondisi alam garis lintang yang berbeda, seringkali ekstrim, memungkinkan organisme untuk bertahan hidup dalam jangka waktu yang lama dan tidak menguntungkan, menyebar di ruang angkasa, dan dalam banyak hal mendorong batas-batas kemungkinan dan distribusi kehidupan secara umum.

Ekologi dan kehidupan. Hukum alam. Kehidupan, sebagai siklus khusus di alam, juga mengupayakan keseimbangan... Keseimbangan adalah salah satu hukum dasar alam. Hukum keseimbangan mempengaruhi semua bidang kehidupan kita. Dunia saat ini seperti organisme tunggal, yang berarti konsekuensi dari pelanggaran umum terhadap hukum keseimbangan akan mempengaruhi semua orang... Jadi mengapa umat manusia, yang mengetahui tentang keberadaan hukum keseimbangan, terus-menerus dan dengan sangat gigih, terus melanggar hukum ini?

Ekologi - kata Yunani("eco" - rumah, tempat tinggal, lokasi, "logo" - pengajaran, sains). Ini adalah ilmu yang mempelajari hubungan organisme hidup dengan lingkungannya. Istilah ekologi dikemukakan oleh ilmuwan Jerman E. Haeckel pada tahun 1886.

Bagaimana disiplin ilmu"ekologi" memiliki lebih dari sejarah berusia berabad-abad. Dasar-dasar ekologi dapat ditemukan dalam karya-karya banyak filsuf terkemuka zaman dahulu. Pengamatan ekologi yang berharga terdapat dalam karya banyak ilmuwan alam abad ke-17, khususnya C. Linnaeus, J. Boffon, P. Pallas dan I. Lepekhin. Namun demikian penelitian sistematis ekologi baru dimulai pada awal abad ke-20.

Gagasan tentang ketidakmungkinan keberadaan organisme terlepas dari lingkungan dirumuskan dengan jelas oleh ilmuwan Rusia, profesor di Universitas Moskow C.F. Roulier dan naturalis terkenal Prancis I. Jaffroy Saint-Hillaire.
Landasan ilmiah ekologi adalah ajaran Charles Darwin tentang perjuangan suatu organisme untuk eksistensi. Ilmuwan Soviet seperti D. Kashkarev, S. Vavilov, V. Sukachev memberikan kontribusi yang signifikan terhadap perkembangan ekologi.

Penghargaan khusus dalam pengembangan ekologi adalah milik V.I. Vernadsky, pendiri doktrin biosfer. Inilah yang menjadi dasar ekologi. “Biosfer” adalah wilayah sebaran semua kehidupan di planet ini, inilah lingkungan tempat kita hidup: dunia binatang dan dunia tumbuhan, permukaan danau dan hamparan ladang, udara hutan dan aromanya. bunga-bunga.

Vladimir Ivanovich Vernadsky mengembangkan doktrin biosfer, menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa kemunculannya adalah hasil dari proses evolusi yang kompleks di seluruh planet, bahwa manusia harus dengan sangat hati-hati ikut campur dalam kehidupan biosfer, tanpa mengganggu alirannya. proses siklus biologis. DI DALAM tahun terakhir kehidupan, ilmuwan ini mencapai hasil yang luar biasa penemuan filosofis- gagasan transisi biosfer ke noosfer - lingkup nalar. Apakah ajarannya tentang noosfer di zaman kita menjadi dasar strategi lingkungan yang menjadi sandaran masa depan kita?

Jika kita melihat bumi dari jauh, bumi akan tampak sangat kecil bagi kita. Semua kosmonot dengan suara bulat berbicara tentang kesan utama mereka: “Bumi itu kecil!” Penerbangan ke luar angkasa telah menunjukkan bahwa umat manusia tidak punya tempat untuk berpindah dari Bumi; kita harus menghargai apa yang kita miliki - “bola” kita, yang mungkin di dalamnya terdapat keajaiban unik bagi Alam Semesta yang disebut kehidupan.

Jurnalis Vasily Peskov menemukan perbandingan yang mencolok, dengan mengatakan bahwa kehidupan di Bumi ibarat kulit tipis pada sebuah apel besar. Semua makhluk hidup - pohon, rerumputan, lumut kerak, jamur, binatang, burung, katak, ikan, dan manusia membentuk "kulit" kehidupan pada "apel" yang panas dari dalam. Semua manifestasi kehidupan di bumi adalah hamparan benang berwarna-warni yang terjalin erat.

Ada banyak contoh bagaimana buta huruf lingkungan hidup manusia telah membawa akibat yang menyedihkan. Misalnya, pada awal abad ini di Kanada, semua hewan predator di daerah tempat makan karibu dimusnahkan. Dan ada lebih banyak rusa. Lalu ada banyak sekali. Dan kemudian jumlah rusa mulai menurun tajam. Dan jika orang tidak menyadarinya pada waktunya, karibu itu akan hilang sama sekali.

Berikut contoh lainnya. Belum lama ini, warga di beberapa wilayah Jerman Barat mulai terserang tawon yang muncul dalam jumlah besar. Tawon menyengat orang ketika memasuki rumah. Tidak mungkin untuk segera memahami apa yang terjadi. Ternyata pihak yang memusnahkan rubahlah yang harus disalahkan. Rubah menghancurkan sarang tawon di tanah. Ketika rubah menghilang, tawon bertambah banyak sehingga mulai mengganggu manusia.

Contoh-contoh sederhana ini menunjukkan bahwa manusia, yang tidak mengetahui kehidupan alam, tidak boleh “mengoreksinya” sesuai dengan pemahaman mereka sendiri. Memang benar, di dunia hewan, keseimbangan sebagian besar dijaga oleh predator, menghancurkan hewan yang sakit dan lemah.

Selama jutaan tahun kehidupan di planet kita berkembang, semua jenis tumbuhan, hewan, mikroorganisme telah beradaptasi secara luar biasa satu sama lain, sedemikian rupa sehingga tanpa berlebihan kita dapat mengatakan: setiap orang hidup dengan mengorbankan atau dengan bantuan orang lain. dan berhubungan dengan lingkungan sistem yang kompleks hubungan. Dua atau tiga spesies hewan atau tumbuhan akan hilang dan tidak mungkin memprediksi gangguan apa yang akan terjadi selanjutnya.

Sayangnya, kekuatan manusia bisa berakibat fatal baginya. Dia menghancurkan alam di mana dia sendiri menjadi bagiannya. Bagian dalam bumi semakin miskin, tanah semakin menipis, air tercemar, hutan semakin sempit, dan semakin sedikit ruang yang tersisa bagi hewan di bumi. Apa yang Anda sukai: posum panggang, potongan kanguru, irisan daging buaya? Hidangan eksotis ini semakin banyak ditemukan di menu restoran Australia saat ini.

Para ilmuwan murni secara teoritis memodelkan spesies tumbuhan dan hewan yang memiliki peluang maksimum untuk bertahan hidup dalam kondisi polusi dan perusakan habitat. Dari tumbuhan - thistle dan dandelion, dari hewan - tikus, dari burung - gagak, dari serangga - kecoa. Menakutkan membayangkan betapa miskin, membosankan, dan monotonnya hal itu mengelilingi seseorang damai jika ini terjadi!

Sayangnya, seseorang mampu menghabiskan, menginjak-injak, mengubah menjadi gurun segala sesuatu yang mengairi, memberi makan, dan membuatnya bahagia. Gerald Durrell, seorang ahli zoologi dan penulis terkenal, meyakinkan kita: surga ada di Bumi, tetapi manusia akan kehilangannya jika mereka tidak memberikan ruang bagi kehidupan hewan, tumbuhan, untuk segala sesuatu yang menjadikan Bumi “kapal yang indah untuk kehidupan yang menakjubkan. perjalanan."

Tidak ada tempat bagi seseorang untuk bergerak. Hanya ada satu jalan keluar: kita harus menjaga apa yang kita miliki - “kerak” kehidupan kita yang tipis, rapuh, dan rentan. bola dunia. Vasily Peskov ("Mata Hutan", "Tanah Air"), Nikolai Verzilin ("Mengikuti Jejak Robinson: Tentang Rahasia Tanaman Hutan", "Hutan dan Kehidupan", "Perjalanan dengan Tanaman Rumah"), Yuri Dmitriev ( “Hijau Kalender Angka”, “Tetangga di Planet”, “Manusia dan Hewan”, “Buku Alam”), orang Prancis Jacques Cousteau (“Kejutan Laut”, “Penguasa Laut yang Perkasa”), Bernhard Grzimek dari Jerman (“Tidak Tempat Satwa Liar” ", "Serengeti Tidak Boleh Mati"), Gerald Durrell dari Inggris ("Jalan Kanguru", "Kebun Binatang di Bagasi Saya") dan banyak lainnya.

Segala sesuatu di alam berusaha untuk keseimbangan...

Sadi Carnot, putra Menteri Perang di bawah Napoleon Bonaparte dan paman calon Presiden Republik Prancis, menganalisis konsekuensi perang penaklukan Prancis awal XIX abad ini, sampai pada kesimpulan bahwa salah satu penyebab kekalahan Perancis adalah ketertinggalannya dalam penggunaan energi.

Dalam dua ratus tahun terakhir, orang telah menghabiskan banyak upaya untuk mencoba memahami konsep ini. Saat ini sudah jelas bahwa kesejahteraan manusia terkait dengan konsumsi energi. Misalnya, volume produk nasional bruto suatu negara hampir sebanding dengan volume energi yang dikonsumsi.

Termodinamika adalah studi tentang bagaimana energi diubah dalam tubuh fisik. Hal ini menjawab pertanyaan: bagaimana cara mendapatkan panas, bagaimana membuat proses mendapatkan panas dapat dikelola, bagaimana cara menyimpannya dan bagaimana cara terbaik menggunakannya. Untuk menjawabnya, para ilmuwan memperkenalkan definisi dan merumuskan hukum atau prinsip dasar termodinamika.

Energi(dari bahasa Yunani energi- tindakan, aktivitas) didefinisikan sebagai ukuran kuantitatif umum dari berbagai bentuk gerak materi.

Di alam, setiap proses fisik berhubungan dengan satu atau beberapa jenis energi: mekanik, kimia, termal, gravitasi, elektromagnetik, nuklir, dan sebagainya. Dengan kata lain, ini menyatakan kemampuan suatu benda atau sistem untuk melakukan kerja.

Penelitian dasar di bidang teori informasi memunculkan konsep tersebut energi informasi, atau energi dampak informasi , sebagai ukuran kuantitatif perubahan jumlah informasi.

Hukum pertama termodinamika dirumuskan secara singkat sebagai berikut: “Energi adalah kekal.” Ia tidak muncul begitu saja dan tidak hilang tanpa bekas; itu hanya bisa berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Penemuan mendasar tahun 50-an abad terakhir ini kita berutang kepada Lord Kelvin (Williams Thomson) dan Rudolf Clausis. Kelvin, sebagai seorang yang religius, percaya bahwa Sang Pencipta, pada saat penciptaan dunia, memberinya persediaan energi, dan bahwa anugerah ilahi ini akan ada selamanya.

Hukum kedua termodinamika menetapkan adanya asimetri fundamental di alam, yaitu keteraturan semua proses disipasi energi spontan yang terjadi di dalamnya: benda panas mendingin seiring waktu, tetapi benda dingin tidak menjadi panas dengan sendirinya, bagian atas yang berputar akhirnya berhenti, namun gasing yang diam tidak akan mulai berputar secara spontan.

Artinya, distribusi energi yang tersedia berubah secara permanen. Sifat materi ini tercermin prinsip entropi. Jika ada istilahnya entropi mencirikan derajat ketidakteraturan di alam, artinya harus ada istilah yang mendefinisikan derajat keteraturan. Entalpi dan merupakan fungsi yang mengevaluasi derajat keteraturan sistem (heterogenitas lokal).

Proses yang terjadi secara alami di alam disertai dengan peningkatan entropi (kekacauan).

Dengan cara yang mengejutkan ide-ide ini tercermin dalam model Alam Semesta. Ia mengembang, dan energinya hilang di ruang angkasa. Kerusakan alam yang terus menerus dan bersifat global merupakan ciri mendasar dari lingkungan di sekitar kita. dunia materi. Dalam konteks ini, apa yang ada dalam pikiran manusia di balik gambaran Mephistopheles memainkan peran penting di alam, menyediakan proses menghilangnya(dari bahasa Latin disipatio- hamburan). Pada saat yang sama, karena ketidakhomogenan lokal dalam distribusi materi di alam, ia terakumulasi di zona lokal Alam Semesta. Beginilah cara galaksi, konstelasi, tata surya, dan planet terbentuk.

Jika kita tidak secara sadar menjaga ketertiban di dalam rumah, maka apapun keinginan kita, kekacauan akan semakin bertambah di dalamnya. Sebaliknya, aktivitas kreatif yang bertujuan disertai dengan penurunan entropi (kekacauan) pada zona ruang lokal tertentu. Benar, hal ini hanya mungkin terjadi jika terjadi kekacauan yang lebih besar di luar zona ini: inilah asal muasal tempat pembuangan sampah dan sampah lainnya - produk sampingan dari aktivitas kreatif.

Dari praktik kita mengetahui bahwa aktivitas kreatif tidak mungkin terjadi tanpa menggunakan akal atau semacam algoritma yang lahir dari alam. Dalam hal ini, kelahiran kristal dalam batuan amorf adalah contoh aktivitas kreatif yang bertujuan di alam berdasarkan algoritma yang dihasilkan oleh alam itu sendiri.

Setiap organisme hidup juga merupakan contohnya ruang terbatas, di mana entropi tidak meningkat selama hidup. Berbeda dengan kristal, suatu organisme memiliki sifat pengaturan diri, yaitu kemampuan untuk mempertahankan lingkungan internal yang konstan ketika gangguan eksternal dan internal berubah. Sifat tidak meningkatkan entropi selama hidup ini merupakan salah satu ciri utama yang membedakan suatu unsur alam hidup dengan alam mati.

Jadi, menjaga ketertiban dikaitkan dengan algoritma pengaturan diri, kesadaran. Berdasarkan alegori Goethe, kita dapat mengatakan bahwa Sang Pencipta bertanggung jawab atas proses yang berhubungan dengan kehidupan yang tidak meningkatkan entropi. Ia menggunakan materi sebagai bahan eksperimen untuk membuat dan mengembangkan algoritma yang mendukung berbagai kehidupan untuk mencari kesempurnaannya.

Karena dalam praktiknya seringkali sulit untuk mengukur secara langsung jumlah energi dalam suatu benda, orang telah belajar mengevaluasinya dalam kaitannya dengan jumlah usaha yang dapat dilakukan dengannya. Dari pelajaran fisika sekolah kita mengetahui bahwa usaha dievaluasi sebagai suatu produk kekuatan, diterapkan pada tubuh, dikalikan dengan jarak perpindahan tubuh. Dengan satu atau lain cara, konsep gaya di alam dikaitkan dengan jenis interaksi.

Seperti yang telah kami catat, inti dari semuanya kekuatan yang diketahui Ada empat jenis utama interaksi benda fisik (Tabel 1.1.1). Ketika mempertimbangkan proses dinamis, penting untuk diingat bahwa setiap gerakan tubuh materi dapat dibagi menjadi tiga yang utama: translasi, osilasi dan rotasi.

Gerakan dan gaya memiliki arah yang tidak selalu bersamaan. Perbedaan ini diperhitungkan dengan koefisien yang sebanding dengan sudut antara arah gaya dan arah gerak. Sekarang kita dapat menjelaskan bahwa jam waktu, yang tergantung tak bergerak di dinding, menghabiskan energi akibat osilasi pendulum dan bagian lainnya. Sumbu bagian atas praktis tidak bergerak dibandingkan dengan lantai. Namun, gasing yang berputar memiliki energi rotasi dan menggunakannya untuk mengatasi hambatan udara dan gesekan poros terhadap lantai.

Untuk memperkirakan laju penggunaan atau perolehan energi, digunakan konsep daya sebagai laju perubahan energi total suatu sistem tertentu.

Jadi, hasil kali daya dan waktu menghasilkan energi. Daya diukur dalam watt. Dalam satu detik, sebuah alat penyimpan energi dengan daya satu watt mampu menyalurkan energi sebesar satu joule (J) ke sistem. Satu tenaga kuda didefinisikan sebagai konsumsi energi sebesar 746 J per detik.

Oleh karena itu, mari kita daftar hukum-hukum dasar yang diperlukan untuk memahami materi dalam buku yang mendasari proses-proses yang terjadi di Alam Semesta (dunia makro):

1. Hukum kesamaan hierarki.

2. Hukum ritme.

3. Hukum kekekalan energi.

4. Hukum entropi.