1.2 Законы и аксиомы ноксологии

1.2.1. Законы ноксологии

Закон Куражсковского

Человек и окружающая его среда (природная,

производственная, городская, бытовая и др.) в про-

цессе жизнедеятельности постоянно взаимодей-

ствуют друг с другом. При этом действует Закон со-

хранения жизни Ю.Н. Куражсковского.

Профессор Куражсковский Юрий Николаевич

– доктор географических наук, специалист по мето-

дологии решения проблем экологии, охраны приро-

ды и природопользования. Основоположник науки –

«Природопользование».

Отмечая, что в жизни экологических систем

действуют общие термодинамические принципы и

законы сохранения энергии, вещества, информации

Куражсковский сделал вывод что в живых системах выполняется принцип

энергетической проводимости: поток энергии, вещества и информации в систе-

ме как целом должен быть сквозным, охватывающим всю систему или косвен-

но отзывающимся в ней. Иначе система не будет иметь свойства единства.

Из этого принципа Куражсковский вывел законом сохранения жизни, за-

кон сформулирован в книге «Введение в экологию и природопользование»:15

«Жизнь может существовать только в процессе движения через живое тело

потока веществ, энергии и информации. Прекращение движения в этом

потоке прекращает жизнь». (Второй экологический закон).

Рис. 1.1. Закон сохранения жизни

Из закона следует, что человек и окружающая его среда гармонично взаи-

модействуют и развиваются лишь в условиях, когда потоки энергии, вещества и

информации находятся в пределах, благоприятно воспринимаемых человеком и

природной средой. Любое превышение привычных уровней потоков сопровож-

дается негативными воздействиями на человека и/или природную среду.

Изменяя величину любого потока от минимально значимой до максималь-

но возможной, можно пройти ряд характерных состояний взаимодействия в си-

стеме «человек – среда обитания»: комфортное (оптимальное) состояние; допу-

стимое состояние; опасное состояние; чрезвычайно опасное состояние.

Комфортное состояние - все потоки гарантируют сохранение здоровья

человека и целостности ОПС.

То есть потоки соответствуют оптимальным условиям взаимодействия: со-

здают оптимальные условия деятельности и отдыха; предпосылки для проявле-

ния наивысшей работоспособности и как следствие продуктивности деятельно-

сти; гарантируют сохранение здоровья человека и целостности компонент сре-

ды обитания.

Допустимое состояние - потоки не оказывают негативного влияния на

здоровье, но приводят к дискомфорту, снижая эффективность деятельности че-

ловека.

Опасное состояние - потоки превышают допустимые уровни и оказывают

негативное воздействие на здоровье человека, вызывая при длительном воздей-

ствии заболевания, или приводят к деградации природной среды.

Чрезвычайно опасное состояние - потоки за короткий период времени

могут нанести травму, привести человека к летальному исходу, вызвать разру-

шения в природной среде.

В процессе жизнедеятельности человек потребляет и выделяет потоки кис-

лорода, воды, пищи, потоки механической, тепловой, солнечной, других видов

энергии, потоки отходов жизнедеятельности, формирует и потребляет потоки

информации и др. В социальной среде (социуме) формируются специфические

факторы, которые способны формировать негативные потоки (войны, болезни,

страх, эмоции, голод, курение, потребление алкоголя, наркотиков, обман, шан-

таж, разбой, убийства и др.).

Вещество

Энергия

Информация

Вещество

Энергия

Информация16

Основные потоки в техносфере:

Потоки сырья, энергии, продукции и отходов в производственной сфере;

Потоки, возникающие при техногенных авариях;

Транспортные потоки;

Световые потоки при искусственном освещении;

Информационные и другие потоки.

Потоки в естественной среде – это:

Солнечное излучение, космическая пыль, излучение звезд, планет, элек-

трическое и магнитное поля Земли;

Круговороты веществ в биосфере;

Пищевые цепи в экосистемах и биогеоценозах;

Атмосферные, гидросферные, литосферные и другие явления создают ос-

новные потоки вещества и энергии в естественной среде.

Потоки масс, энергий и информации, распределяясь в земном простран-

стве, образуют среду обитания человека. Человек и окружающая его среда гар-

монично взаимодействуют и развиваются лишь в условиях, когда потоки энер-

гии, вещества и информации находятся в пределах, благоприятно воспринима-

емых человеком и природной средой. Превышение привычных уровней пото-

ков в естественных условиях может приводить к изменению климата, возник-

новению стихийных явлений и оказывать негативное воздействие на человека и

природную среду. Любое превышение привычных уровней потоков сопровож-

дается негативными воздействиями на человека, техносферу и/или природную

среду.

Опасности реализуются в виде потоков энергии, вещества и информации,

они существуют в пространстве и во времени. Опасности возникают, если по-

вседневные потоки вещества, энергии и информации в техносфере превышают

пороговые значения. Изменяя потоки в среде обитания от минимально значи-

мых до максимально возможных, можно получить ряд характерных состояний

в системе «человек – среда обитания», а именно: комфортное (оптимальное),

допустимое, опасное, чрезвычайно опасное.

Комфорт – это оптимальное сочетание параметров микроклимата и

удобств в зонах деятельности и отдыха человека. Комфортное состояние среды

обитания реализуется, когда потоки создают оптимальные условия для дея-

тельности, отдыха и проявления наивысшей работоспособности при сохране-

нии здоровья человека и целостности компонентов среды обитания.

Допустимое состояние реализуется, когда потоки, воздействуя на человека

и среду обитания, приводят к дискомфорту, снижают эффективность деятель-

ности человека, но не оказывают негативного влияния на здоровье, не выходя

за пределы адаптации организма. При этом интенсивность негативных воздей-

ствий находится в пределах толерантности человеческого организма и окружа-

ющей природной среды, когда возможные негативные последствия обратимы.17

Общий закон биологической стойкости

Толерантность – способность организмов выносить отклонения факторов

среды от оптимальных для них. Опасное состояние реализуется, когда потоки

превышают допустимые уровни и оказывают негативное влияние на здоровье

человека, вызывая при длительном воздействии заболевания, и могут приво-

дить к деградации техносферы и природной среды. Чрезвычайно опасное со-

стояние возникает, когда потоки высоких уровней за короткий период времени

могут привести к травмированию человека вплоть до летального исхода и вы-

звать разрушения в техносфере и в природной среде. Из четырех характерных

состояний взаимодействия человека со средой обитания лишь первые два

(комфортное и допустимое) соответствуют позитивным условиям повседневной

жизнедеятельности, а два других (опасное и чрезвычайно опасное) – недопу-

стимы для процессов жизнедеятельности человека, сохранения и развития при-

родной среды.

Реакция организма на воздействие фактора обусловлена дозировкой этого

фактора. Очень часто фактор среды, особенно абиотический, переносится орга-

низмом лишь в определенных пределах. Наиболее эффективно действие факто-

ра при некоторой оптимальной для данного организма величине. Диапазон дей-

ствия экологического фактора ограничен соответствующими крайними порого-

выми значениями (точками минимума и максимума) данного фактора, при ко-

тором возможно существование организма. Максимально и минимально пере-

носимые значения фактора – это критические точки, за пределами которых

наступает смерть. Пределы выносливости между критическими точками назы-

вают экологической валентностью или толерантностью живых существ по

отношению к конкретному фактору среды. Распределение плотности популя-

ции подчиняется нормальному распределению. Плотность популяции тем вы-

ше, чем ближе значение фактора к среднему значению, которое называется

экологическим оптимумом вида по данному параметру. Такой закон распреде-

ления плотности популяции, а следовательно, и жизненной активности получил

название общего закона биологической стойкости.

Диапазон благоприятного воздействия фактора на организмы данного вида

называется зоной оптимума (или зоной комфорта). Точки оптимума, минимума

и максимума составляют три кардинальные точки, определяющие возможность

реакции организма на данный фактор. Чем сильнее отклонение от оптимума,

тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организм. Этот

диапазон величины фактора называется зоной пессимума (или зоной угнете-

ния). Рассмотренные закономерности воздействия фактора на организм извест-

но, как правило оптимума.

Закон минимума Либиха

Установлены и другие закономерности, характеризующие взаимодействия

организма и среды. Одна из них была установлена немецким химиком Ю. Ли-

бихом в 1840 году и получила название закона минимума Либиха, согласно

которому рост растений ограничивается нехваткой единственного биогенного 18

элемента, концентрация которого лежит в минимуме. Если другие элементы

будут содержаться в достаточном количестве, а концентрация этого единствен-

ного элемента опустится ниже нормы, растение погибнет. Такие элементы по-

лучили название лимитирующих факторов. Итак, существование и выносли-

вость организма определяются самым слабым звеном в комплексе его экологи-

ческих потребностей. Или относительное действие фактора на организм тем

больше, чем больше этот фактор приближается к минимуму по сравнению с

прочими. Величина урожая определяется наличием в почве того из элементов

питания, потребность в котором удовлетворена меньше всего, т.е. данный эле-

мент находится в минимальном количестве. По мере повышения его содержа-

ния урожай будет возрастать, пока в минимуме не окажется другой элемент.

Позднее закон минимума стал трактоваться более широко, и в настоящее

время говорят о лимитирующих экологических факторах. Экологический фак-

тор играет роль лимитирующего в том случае, когда он отсутствует или нахо-

дится ниже критического уровня, или превосходит максимально выносимый

предел. Иными словами, этот фактор обусловливает возможности организма в

попытке вторгнуться в ту или иную среду. Одни и те же факторы могут быть

или лимитирующими или нет. Пример со светом: для большинства растений

это необходимый фактор как поставщик энергии для фотосинтеза, тогда как для

грибов или глубоководных и почвенных животных этот фактор не обязателен.

Фосфаты в морской воде – лимитирующий фактор развития планктона. Кисло-

род в почве не лимитирующий фактор, а в воде – лимитирующий.

Следствие из закона Либиха: недостаток или чрезмерное обилие какого-

либо лимитирующего фактора, может компенсироваться другим фактором, из-

меняющим отношение организма к лимитирующему фактору.

Закон толерантности Шелфорда

Однако ограничивающее значение имеют не только те факторы, которые

находятся в минимуме. Впервые представление о лимитирующем влиянии мак-

симального значения фактора наравне с минимумом было высказано в 1913 го-

ду американским зоологом В. Шелфордом. Согласно сформулированному за-

кону толерантности Шелфорда существование вида определяется как недо-

статком, так и избытком любого из факторов, имеющих уровень, близкий к

пределу переносимости данным организмом. В связи с этим все факторы, уро-

вень которых приближается к пределу выносливости организма, называются

лимитирующими.19