Законы экологии в земледелии

Осознание угрозы экологической катастрофы заставляет человечество все глубже осмысливать коллизии общества и природы и искать пути гармонизации отношений между ними. Одним из результатов такого поиска явилось Решение Конференции ООН по окружающей среде в 1992 г. в Рио-де-Жанейро о создании модели устойчивого развития биосферы.
Эта позиция предвосхищена трудами В.И. Вернадского о ноосфере и размышлениями К.Э. Циолковского о Земле как колыбели человечества.
В России стратегия устойчивого развития биосферы получила официальную поддержку на государственном уровне. В "Концепции перехода Российской Федерации на модель устойчивого развития" предполагается последовательная реализация трех основополагающих позиций:
- экологизация хозяйственной деятельности;
- сохранение и восстановление биосферы с усилением ориентации на потребности будущих поколений;
- формирование ноосферы.
Применительно к АПК экологизация земледелия, т.е. приведение его в соответствие с законами экологии, является исходной позицией на пути к модели устойчивого развития.
Для достижения экологической устойчивости и сохранения природно-ресурсного потенциала требуется не только осуществить экологизацию производственной деятельности человека, но и обеспечить охрану природных жизнеобеспечивающих систем. Для этого необходима система мер по предотвращению их загрязнения, поддержанию целостности и восстановлению. Решение этой задачи - не что иное, как возврат долгов природе и введение социально-экономического развития в экологически безопасное русло, определенное возможностями природно-ресурсного потенциала регионов, емкостью ландшафтов, т.е. способностью их принять и трансформировать определенное количество вещества и энергии при устойчивом функционировании.
Возникающие повсеместно экологические эксцессы постоянно напоминают о том, что антропогенная трансформация природных экосистем не должна нарушать сложившиеся природные потоки веществ и энергии сверх экологически допустимого предела и потенциальную способность агроэкосистем к саморегуляции.
Преодоление противоречий между возрастающими потребностями человечества и ограниченными возможностями биосферы, предотвращение экологического кризиса лежит на пути сочетания интеллектуального потенциала человека и самоорганизующих свойств биосферы.
Пришло время отказаться от антропоцентрического подхода к природопользованию, когда человек взаимодействует с природой, исходя из своих текущих интересов, не думая о том, что достанется потомкам. Лишь ориентируясь на приоритет сохранения природы, человечество сможет избежать катастроф. Спасение его - в адаптации к природе, познании ее законов и следовании им.
Сегодня природные законы и правила, использовавшиеся в различных отраслях, должны быть соотнесены с общеэкологическими законами. Это относится, в частности, и к земледелию. Принятые в земледельческой науке законы (равнозначности и незаменимости факторов жизни растений, минимума, оптимума, максимума, совокупного действия факторов, возврата, убывающего плодородия почвы) определяют взаимодействие факторов жизни растений в процессе создания урожая. Законы эти использовались как общетеоретическая основа формирования систем земледелия. Однако сейчас, когда системы земледелия рассматриваются как инструментарий для конструирования агроландшафтов, оптимизированных в соответствии с требованиями сохранения природы, совокупность экологических законов и правил их построения существенно возрастает.
Судя по обобщению, сделанному в одной из работ Н.Ф. Реймерса, современная экология насчитывает около 250 законов, принципов и правил. Не все они безукоризненно обоснованы. Наряду с твердыми теоретическими постулатами часть их представлена аксиомами, гипотезами, но в целом они отражают экологические закономерности в рамках всего цикла экологических наук и природопользования. Многие из них будут использованы при разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия. В их числе можно назвать следующие.
Закон единства организма и среды В.И.Вернадского, правило экологической индивидуальности Л.Г. Раменского, экологическая аксиома Ч. Дарвина (аксиома адаптированности), закон относительной независимости адаптации и ряд других правил определяют исходную посылку земледелия - адаптированность сельскохозяйственных растений и технологий их возделывания к конкретным природным условиям.
Правило меры преобразования природных систем запрещает при их эксплуатации переходить некоторые пределы, за которыми теряется их способность к самоподдержанию (самоорганизации и саморегуляции). Несоблюдение этого правила ведет к опустыниванию современного (холодного) или южного (аридного) типа. В маргинальных и наиболее уязвимых районах коренным преобразованием может быть охвачено не более 1 % площади экосистем, находящихся в природно-естественном состоянии. Площадь коренным образом измененных экосистем в наиболее благоприятных условиях может достигать 40%, после чего ущерб возрастает.
Закон необходимого разнообразия утверждает, что система не может сформироваться из абсолютно одинаковых элементов или на принципе монополизма. Монокультура не обладает свойствами самоподдержания. Монокультура хлопчатника в Средней Азии, например, привела к экологическому кризису в этом регионе.
Правило цепных реакций "жесткого" управления природой свидетельствует о том, что создание объектов, меняющих природные процессы, чревато природными цепными реакциями, значительная часть которых оказывается экологически, социально и экономически неприемлемыми в длительном интервале времени. Примеры цепных реакций техногенного изменения природной среды весьма многочисленны. Они следуют за созданием гидромелиоративных систем, сведением лесов, массовой распашкой земель в сложных эрозионных ландшафтах, особенно в условиях вечной мерзлоты. Конкретный наглядный пример - антропогенная катастрофа Аральского моря.
Наряду с этими и другими положениями в своде экологических законов и правил получили развитие и углубление упомянутые законы земледелия. Закончились длительные споры вокруг закона А. Тюрго - Т. Мальтуса, который стал азбучной истиной сельскохозяйственной экологии. Этот закон убывающей отдачи в современной трактовке формулируется следующим образом: повышение удельного вложения энергии в агросистему не дает адекватного пропорционального увеличения ее продуктивности. Падение энергетической эффективности сельскохозяйственного производства общеизвестно. С начала текущего столетия количество энергии, затрачиваемое на единицу сельскохозяйственной продукции, в развитых странах мира возросло в 8-10 раз. Энергетические расходы на жизнь одного человека все время возрастают. В каменном веке они составляли около 4 тыс. ккал за сутки, в индустриальную эпоху - 70 тыс., а в передовых развитых странах в настоящее время - 230-250 тыс. ккал (1 ккал = 4,2 кДж).
Закон минимума Ю. Либиха в разные времена получил существенные дополнения. Ф. Блэкман в 1909 г. сформулировал закон ограничивающих (лимитирующих) факторов в следующей редакции: факторы среды, имеющие в конкретных условиях пессимальное значение, особенно затрудняют (ограничивают) возможность существования вида в данных условиях вопреки и несмотря на оптимальное сочетание других отдельных условий.
В 1913 г. В. Шелфорд сформулировал закон толерантности, согласно которому лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору. Позже (1957-1973 гг.) появился закон относительности действия лимитирующих факторов Лундегарда - Полетаева: форма кривой роста численности популяции (ее биомассы) зависит не только от одного вещества с минимальной концентрацией, но и от концентрации и свойств других ионов, имеющихся в среде.
Важной поправкой и дополнением к закону минимума служит закон неоднозначного (селективного) действия фактора на различные функции организма: любой экологический фактор неодинаково влияет на функции организма, оптимум для одних процессов (например, дыхания) не есть оптимум для других (например, питания) и наоборот.
Дополнительное правило замещения дефицитных веществ закона минимума Ю. Либиха было углублено Э. Рюбелем в виде закона (эффекта) компенсации факторов: отсутствие или недостаток некоторых экологических факторов может быть компенсирован другим близким фактором. Например, недостаток света может быть компенсирован для растения обилием диоксида углерода.
Стремлению сузить сферу действия закона минимума противостоит закон незаменимости фундаментальных факторов, сформулированный В.Р. Вильямсом.
Наиболее общее значение, очевидно, имеет закон совокупного действия факторов: взаимосвязь экологических факторов и их взаимное усиление и ослабление определяют их воздействие на организм и успешность его жизни. При этом важны не только воздействие извне, но и физиологическое состояние организма. Иногда закон совокупного действия факторов называют законом физиологических взаимодействий. Этот закон был сформулирован в 1909 г. Э.А. Митчерлихом под названием "закона эффективности факторов" в приложении к сельскохозяйственным культурам. Б. Бауле назвал его "законом совокупного действия", а А. Тинеман дополнил и развил. Закон носит имена этих исследователей.
Таковы наиболее близкие к земледелию законы и правила экологии, хотя имеется много других, в той или иной мере затрагивающих агрономические аспекты природопользования.

---