3.2 ЗАКОНОМІРНОСТІ ВЗАЄМОДІЇ БІОСИСТЕМ ТА ДОВКІЛЛЯ
Система проявляє свої властивості (наприклад, цілісність) лише в процесі взаємодії зі своїм оточуючим середовищем. При цьому система є провідним компонентом цієї взаємодії, а її склад та властивості визначають закономірності процесу взаємодії та його результат. Отже, можна визначити кілька закономірностей взаємодії живого організму з навколишнім середовищем. Ці закономірності вивчає окремий розділ екології – аутекологія, що вивчає взаємовідносини окремого живого організму (особини, виду) з навколишнім середовищем. Від аутекології слід відрізняти більш широкий розділ – факторіальну екологію, яка досліджує закономірності впливу середовища на біо- та екосистеми (наприклад, хімічна або фізична екологія).
1) Закон єдності організму та середовища (у різний час сформульований К.Ф.Рульє, І.М. Сеченовим та В.І.Вернадським) – між живими організмами та їх середовищем існування формуються тісні взаємовідносини та взаємозалежності, які зумовлюють їх діалектичну єдність (єдність протилежностей).
При всій очевидності цього принципу, його доля була непростою. Його взяв на озброєння та всіляко маніпулював Т.Д.Лисенко, який використовував твердження щодо «діалектичної єдності організму та середовища». У період розвінчання його наукового культу, багато вчених відсахнулися і іншу крайнощ – якщо цей закон підтриманий Лисенком, то цей закон є невірним «у принципі». Це зробило закон єдності організму та середовища непопулярним у вітчизняній літературі, зокрема у більшості підручників з екології він не згадується (запозичено у Розенберг Г.С. та інш. 2000 зі змінами)
Біологічні та екологічні системи на будь-якому рівні є відкритими. Тому існує постійний обмін з навколишнім середовищем речовиною, енергією та інформацією. Середовище для організму з одного боку є джерелом речовини, енергії та інформації про довкілля (так звана «ресурсна» функція). З іншого боку, в ході життєдіяльності організм вивільнює до середовища енергію, речовину та інформацію (утилізаційна функція).
Завдяки цьому живий організм буде існувати до тих пір, поки його властивості будуть відповідати умовам довкілля. Причому довкілля постійно знаходиться під тиском живих організмів. Живі організми – активний компонент екосистем, який перетворює речовину та енергію, збагачує середовище новою інформацією. Тиск організмів на середовище зростає до тих пір, поки не буде обмежений зустрічним впливом факторів середовища (дефіцит ресурсів, вплив конкурентних організмів).
2) Звідси випливає правило «максимального тиску життя» – організми використовують весь наявний ресурс та розмножуються з такою інтенсивністю, яка забезпечує максимально можливе їх число.
Відповідно загальнофізичного закону «сила протидії дорівнює силі дії», максимальному тиску життя протистоять фактори середовища, які обмежують використання наявних ресурсів та зростання чисельності виду.
Сила протидії дорівнює силі дії (тиску).
Тобто, чим більш напруженим буде тиск життя (зростання чисельності, інтенсивне вичерпування ресурсу), тим більш жорстко будуть впливати обмежуючі фактори середовища. Наприклад, якщо хижак успішно полює на жертву, її чисельність знижується до тих пір, поки зусилля, що витрачаються на полювання, компенсуються здобиччю. Як тільки чисельність жертви досягне рівня, коли витрати будуть перевищувати ефективність полювання, хижак буде змушений або переключитися на іншу жертву, або померти с голоду.
Як окремий випадок правила максимального тиску життя, Ч.Дарвіном було сформульовано закон обмеження росту чисельності – будь-яка популяція обмежена в рості зовнішніми факторами. Він підрахував, що потомство однієї пари слонів (дуже повільно розмножуються, оскільки статевої зрілості досягають лише у 13-річному віці, а загальна кількість нащадків від однієї пари не перевищує 6 особин) за 750 років досягло б чисельності майже 20 мільйонів! Якщо врахувати, що загальна чисельність популяції слонів в Африці на той час складала понад 1 мільйон., то їх нащадки за 100 років досягли б чисельності 2 мільярдів та вкрили всю Африку суцільним шаром!