Общее количество экологических факторов, воздействующих на организм или на биоценоз, огромно, некоторые из них хорошо известны и понятны, например температура воды и воздуха, действие других, например, изменения силы гравитации - только недавно стало изучаться. Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях живых существ можно выделить ряд закономерностей, большинство из которых отражено в экологических законах или принципах.
Закон незаменимости биосферы: биосфера – это единственная система, обеспечивающая устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях. Её не в состоянии заменить созданная человеком техносфера.
Закон минимума (сформулировал в 1840 году немецкий агроном Ю. Либих): выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.
Таким образом, фактор, находящийся в недостатке или избытке, не только отрицательно влияет на организм, но и ограничивает возможности действия других факторов. Например, если в организме имеются в достатке все, кроме одного, необходимого для организма элемента, то рост и развитие организма будет зависеть именно от содержания этого элемента. Лимитирующие факторы обычно обусловливают границы распространения видов (популяций), а также продуктивность организмов и сообществ.
Закон толерантности (предложил в 1913 году американский эколог В. Шелфорд): лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которым определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.
В 1930 г. Э. Рюбель в развитие закона минимума сформулировал «закон компенсации факторов»: одни факторы могут усиливать или смягчать действие других факторов. Например, температура оказывает более выраженное влияние при высокой влажности.
Вернадским В.И. были выведены два фундаментальных экологических закона (принципа).
1. Первый биогеохимический закон: биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится к своему максимальному проявлению.
Это означает, что распространение живых организмов на земле постоянно возрастает. Они могут сохранять в самых неблагоприятных условиях и занимать различные экологические ниши.
2. Закон биогенной миграции атомов (В.И. Вернадского): миграция химических элементов на земной поверхности и биосфере в целом осуществляется при непосредственном участии живого вещества.
Из этого закона следует, что в ходе эволюции право на жизнь в биосфере получают только те виды, которые необходимы биосфере для выполнения определенных функций и усиления непосредственно биогенной миграции химических элементов.
Закон конкурентного исключения Гаузе гласит: два вида не могут существовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны, т.е. если они занимают одну и ту же экологическую нишу. Как правило, близкие виды со сходными потребностями обитают в разных географических областях, что предотвращает их конфронтацию. Если же такие виды обитают в одном месте, то при глубоком анализе всегда можно выявить, каким способом они избегают конкуренции. Чаще всего это различия в суточной или сезонной активности или в пище. Именно этот закон во многом объясняет возникающие все чаще противоречия между странами – цивилизации не могут уйти из биосферы, в которой все меньше места остается для расселения и наблюдается нехватка природных ресурсов.
Закономерности взаимодействия человеческого общества с окружающей средой описывают 4 экологических закона Б. Коммонера:
1) Всё связано со всем.
Для поддержания устойчивого состояния биосферы необходимо заниматься экологическими проблемами на уровне всей планеты, так как проблемы одной страны неизбежно повлияют на другие страны. Влияние на экологическую систему вызывает ряд последствий, которые трудно предсказать.
2) Всё должно куда-то деваться.
Тяжесть воздействия человеческого общества на окружающую среду во многом зависит и от наших знаний о возможных последствиях такого воздействия и методах снижения нагрузки на окружающую среду.
3) Природа «знает» лучше.
Человек не должен пытаться быть «умнее» природы. Всё, что существует на данный момент в биосфере, от простых молекул до человека, прошло в процессе эволюции (серьёзного отбора на право существования), главным критерием которого являлась вписанность в глобальный биотический круговорот.
4) Ничто не даётся даром.
Каждое новое приобретение экологической системы в процессе эволюции сопровождается возникновением новых, более сложных проблем. Из этого закона следует, что недопустимо постоянное расходование природных ресурсов, так как они неизбежно оплачиваются расходующей их системой, и этих платежей нельзя избежать.
Одним из основных законов в природопользовании является закон динамического равновесия Реймерса Н.Ф.: Вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем и их иерархии взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально-структурные количественные и качественные перемены при сохранении общей суммы вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств системы, где эти изменения происходят.
Закон динамического равновесия подчеркивает, что окружающая среда балансирует, постоянно выравнивая различные энергетические и химические процессы, то есть находится в состоянии динамического равновесия, которое может быть нарушено при любом внешнем воздействии. А, значит, любые изменения среды повлекут за собой цепные реакции в биосфере, направленные на нейтрализацию произведенного изменения.
Еще одним законом, предупреждающим возможные последствия воздействия на биосферу, является закон обратной связи взаимодействия человека и биосферы П. Дансеро («закон бумеранга»): Любое изменение в природной среде, вызванное хозяйственной деятельностью человека, бумерангом возвращается к человеку и имеет нежелательные последствия, влияющие на экономику, социальную жизнь и здоровье людей.