Factorii de mediu acționează întotdeauna asupra organismelor în combinație. Mai mult, rezultatul nu este suma influenței mai multor factori, ci este un proces complex de interacțiune a acestora. În același timp, vitalitatea organismului se modifică, apar proprietăți adaptative specifice care îi permit să supraviețuiască în anumite condiții și să tolereze fluctuațiile valorilor diferiților factori.
Influența factorilor de mediu asupra organismului poate fi reprezentată sub forma unei diagrame (Fig. 94).
Cea mai benefică intensitate pentru organism factor de mediu numit optim sau optim.
Abaterea de la acțiunea optimă a factorului duce la inhibarea funcțiilor vitale ale organismului.
Se numește limita dincolo de care existența unui organism este imposibilă limita de rezistenta.
Aceste limite sunt diferite pentru diferite tipuriși chiar pentru diferiți indivizi din aceeași specie. De exemplu, straturile superioare ale atmosferei, izvoarele termale și deșertul de gheață din Antarctica depășesc limitele rezistenței multor organisme.
Se numește un factor de mediu care depășește limitele rezistenței organismului limitare.
Are limite superioare și inferioare. Deci, pentru pești factorul limitativ este apa. În afara mediului acvatic, viața lor este imposibilă. O scădere a temperaturii apei sub 0 °C este limita inferioară, iar o creștere peste 45 °C este limita superioară a rezistenței.
Orez. 94. Schema acțiunii unui factor de mediu asupra organismului
Astfel, optimul reflectă caracteristicile condițiilor de viață diverse tipuri. După nivelul celor mai factori favorabili organismele sunt împărțite în iubitoare de căldură și frig, iubitoare de umiditate și rezistente la secetă, iubitoare de lumină și tolerante la umbră, adaptate vieții în apă sărată și dulce, etc. Cu cât limita de rezistență este mai largă, cu atât organismul este mai plastic. . În plus, limita rezistenței în raport cu diverși factori de mediu variază între organisme. De exemplu, plantele iubitoare de umiditate pot tolera schimbări mari de temperatură, în timp ce lipsa umidității le dăunează. Speciile adaptate îngust sunt mai puțin plastice și au o mică limită de rezistență speciile adaptate pe scară largă sunt mai plastice și au o gamă largă de fluctuații ale factorilor de mediu;
Pentru peștii care trăiesc în mările reci din Antarctica și Oceanul Arctic, intervalul de temperaturi tolerate este de 4-8 °C. Pe măsură ce temperatura crește (peste 10 °C), acestea se opresc din mișcare și cad în stupoare termică. Pe de altă parte, peștii de la latitudini ecuatoriale și temperate tolerează fluctuațiile de temperatură de la 10 la 40 °C. Animalele cu sânge cald au o gamă mai largă de rezistență. Astfel, vulpile arctice din tundra pot tolera schimbările de temperatură de la -50 la 30 °C.
Plantele temperate pot rezista la fluctuații de temperatură de 60-80 °C, în timp ce plantele tropicale au un interval de temperatură mult mai restrâns: 30-40 °C.
Interacțiunea factorilor de mediu este că modificarea intensității unuia dintre ele poate îngusta limita rezistenței la un alt factor sau, dimpotrivă, o poate crește. De exemplu, temperatura optimă crește toleranța la lipsa de umiditate și alimente. Umiditate ridicată reduce semnificativ rezistența organismului la temperaturi ridicate. Intensitatea expunerii la factorii de mediu depinde direct de durata acestei expuneri. Expunerea pe termen lung la temperaturi ridicate sau scăzute este dăunătoare multor plante, în timp ce plantele tolerează în mod normal schimbările pe termen scurt. Factorii limitatori pentru plante sunt compoziția solului, prezența azotului și a altor substanțe nutritive în acesta. Deci, trifoiul crește mai bine în soluri sărace în azot, iar urzica face opusul. O scădere a conținutului de azot din sol duce la o scădere a rezistenței la secetă a cerealelor. Plantele cresc mai rău pe soluri sărate; multe specii nu prind deloc rădăcini. Astfel, adaptabilitatea organismului la factorii individuali de mediu este individuală și poate avea atât o gamă largă, cât și îngustă de rezistență. Dar dacă modificarea cantitativă a cel puțin unuia dintre factori depășește limita rezistenței, atunci, în ciuda faptului că alte condiții sunt favorabile, organismul moare.
Se numește setul de factori de mediu (abiotici și biotici) care sunt necesari existenței unei specii nișă ecologică.
O nișă ecologică caracterizează modul de viață al unui organism, condițiile sale de viață și nutriția. Spre deosebire de o nișă, conceptul de habitat denotă teritoriul în care trăiește un organism, adică „adresa” acestuia. De exemplu, locuitorii erbivori din stepă, vacile și cangurii, ocupă aceeași nișă ecologică, dar au habitate diferite. Dimpotrivă, locuitorii pădurii - veverița și elanul, clasificați și ei erbivori, ocupă nișe ecologice diferite. Nișa ecologică determină întotdeauna distribuția unui organism și rolul acestuia în comunitate.
| |
§ 67. Impactul anumitor factori de mediu asupra organismelor§ 69. Proprietăţile de bază ale populaţiilor
Pagini similare
Adaptările organismelor la mediu se numesc adaptări. Capacitatea de adaptare este una dintre principalele proprietăți ale vieții în general, deoarece oferă însăși posibilitatea existenței sale, capacitatea organismelor de a supraviețui și de a se reproduce. Apar adaptări pe diferite niveluri: de la biochimia celulelor și comportamentul organismelor individuale până la structura și funcționarea comunităților și a sistemelor ecologice. Adaptările apar și se schimbă în timpul evoluției speciilor.
Proprietățile individuale sau elementele mediului care afectează organismele sunt numite factori de mediu. Factorii de mediu sunt diverși. Ele pot fi necesare sau, dimpotrivă, dăunătoare ființelor vii, promovează sau împiedică supraviețuirea și reproducerea. Factorii de mediu au naturi diferite și acțiuni specifice. Factorii ecologici sunt împărțiți în abiotici și biotici, antropici.
Factori abiotici - temperatura, lumina, radiațiile radioactive, presiunea, umiditatea aerului, compoziția sării apei, vântul, curenții, terenul - toate acestea sunt proprietăți de natură neînsuflețită care afectează direct sau indirect organismele vii.
Factorii biotici sunt forme de influență a ființelor vii unele asupra altora. Fiecare organism experimentează în mod constant influența directă sau indirectă a altor ființe, intră în contact cu reprezentanții propriei specii și ai altor specii, depinde de aceștia și îi influențează el însuși. Lumea organică din jur - componentă mediul oricărei ființe vii. Legăturile reciproce între organisme stau la baza existenței biocenozelor și populațiilor; consideraţia lor ţine de domeniul sinecologiei.
Factorii antropogeni sunt forme de activitate ale societății umane care duc la schimbări în natură ca habitat al altor specii sau le afectează direct viața. Deși oamenii influențează natura vie prin modificări ale factorilor abiotici și ale relațiilor biotice ale speciilor, activitatea antropică ar trebui identificată ca o forță specială care nu se încadrează în cadrul acestei clasificări. Importanța influenței antropice asupra lumii vii a planetei continuă să crească rapid. Același factor de mediu are sens diferitîn viața organismelor conviețuitoare din diferite specii. De exemplu, vânturile puternice iarna sunt nefavorabile pentru animalele mari, deschise, dar nu au niciun efect asupra celor mai mici care se ascund în vizuini sau sub zăpadă. Compoziția de sare a solului este importantă pentru nutriția plantelor, dar este indiferentă față de majoritatea animalelor terestre etc.
Modificările factorilor de mediu în timp pot fi: 1) periodic periodice, modificând puterea impactului în legătură cu momentul zilei sau anotimpul anului sau ritmul fluxurilor și refluxurilor în ocean; 2) neregulat, fără periodicitate clară, de exemplu modificări conditiile meteoîn diferiți ani, fenomene catastrofale - furtuni, averse, alunecări de teren etc.; 3) direcționate pe anumite perioade de timp, uneori lungi, de exemplu, în timpul răcirii sau încălzirii climei, supraîncălzirea corpurilor de apă, pășunatul constant al animalelor în aceeași zonă etc. Factorii de mediu de mediu au efecte variate asupra organismelor vii, de ex. poate acționa ca stimuli care provoacă modificări adaptive ale funcțiilor fiziologice și biochimice; ca limitări care fac imposibilă existența în condiții date; ca modificatori care provoacă modificări anatomice și morfologice în organism; ca semnale care indică modificări ale altor factori de mediu.
În ciuda varietății mari de factori de mediu, o serie de modele generale pot fi identificate în natura impactului lor asupra organismelor și în răspunsurile ființelor vii.
1.Legea optimului. Fiecare factor are doar anumite limite de influență pozitivă asupra organismelor. Rezultatul unui factor variabil depinde în primul rând de puterea manifestării acestuia. Atât acțiunea insuficientă, cât și cea excesivă a factorului afectează negativ activitatea de viață a indivizilor. Forța favorabilă de influență se numește zona optimă a factorului de mediu sau pur și simplu optim pentru organismele unei anumite specii. Cu cât abaterea de la optim este mai mare, cu atât este mai pronunțat efectul inhibitor al acestui factor asupra organismelor (zona pessimum). Valorile maxime și minime transferabile ale unui factor sunt puncte critice, dincolo de care existența nu mai este posibilă și apare moartea. Limitele de rezistență între punctele critice se numesc valența ecologică (gama de toleranță) a ființelor vii în raport cu un anumit factor de mediu.
Reprezentanții diferitelor specii diferă foarte mult unul de celălalt atât în ceea ce privește poziția optimului, cât și în valența ecologică. De exemplu, vulpile arctice din tundra pot tolera fluctuații ale temperaturii aerului în intervalul de aproximativ 80°C (de la +30° la -55°C), în timp ce crustaceele de apă caldă Copilia mirabilis pot rezista la schimbările de temperatură a apei în intervalul respectiv. de cel mult 6°C (de la 23° până la 29°C). Apariția unor intervale înguste de toleranță în evoluție poate fi considerată o formă de specializare, în urma căreia se realizează o eficiență mai mare în detrimentul adaptabilității și creșterii diversității în comunitate.
Aceeași putere de manifestare a unui factor poate fi optimă pentru un tip, pesimală pentru altul și poate depăși limitele rezistenței pentru un al treilea.
Valenta ecologica larga a unei specii in raport cu factorii de mediu abiotici este indicata prin adaugarea prefixului "eury" la numele factorului. Specii euritermale - tolerează fluctuații semnificative de temperatură, euribate - o gamă largă de presiune, eurihalină - diferite grade de salinitate a mediului.
Incapacitatea de a tolera fluctuații semnificative ale unui factor sau valență ecologică îngustă este caracterizată de prefixul „steno” - specii stenotermice, stenobat, stenohaline etc. Într-un sens mai larg, speciile a căror existență necesită condiții de mediu strict definite sunt numite stenobiont, și cei care sunt capabili să se adapteze la diferite condiții de mediu - eurybionts.
2. Ambiguitatea efectului factorului asupra diferitelor funcții. Fiecare factor afectează diferite funcții ale corpului în mod diferit. Optimul pentru unele procese poate fi un pessimum pentru altele. Astfel, temperatura aerului de la 40° la 45°C la animalele cu sânge rece crește foarte mult rata proceselor metabolice din organism, dar inhibă activitatea motorie, iar animalele cad în stupoare termică. Pentru mulți pești, temperatura apei care este optimă pentru maturarea produselor de reproducere este nefavorabilă pentru depunerea icrelor, care are loc într-un interval de temperatură diferit.
Ciclul de viață, în care în anumite perioade organismul îndeplinește în primul rând anumite funcții (nutriție, creștere, reproducere, așezare etc.), este întotdeauna în concordanță cu schimbările sezoniere într-un complex de factori de mediu. De asemenea, organismele mobile pot schimba habitatele pentru a-și îndeplini cu succes toate funcțiile vitale. Sezonul de reproducere este de obicei critic; În această perioadă, mulți factori de mediu devin adesea limitatori. Limitele de toleranță pentru reproducere indivizi, semințe, ouă, embrioni, răsaduri și larve sunt de obicei mai înguste decât pentru plantele sau animalele adulte care nu se reproduc. Astfel, un chiparos adult poate crește atât pe zonele înalte uscate, cât și scufundat în apă, dar se reproduce doar acolo unde există sol umed, dar nu inundat pentru dezvoltarea răsadurilor. Multe animale marine pot tolera apa salmastra sau dulce, cu un continut ridicat de clor, astfel incat ele patrund adesea in rauri in amonte. Dar larvele lor nu pot trăi în astfel de ape, așa că specia nu se poate reproduce în râu și nu se stabilește aici definitiv.
3. Variabilitatea, variabilitatea și diversitatea răspunsurilor la acțiunea factorilor de mediu la indivizii individuali ai speciei.
Gradul de rezistență, punctele critice, zonele optime și pesimile ale indivizilor individuali nu coincid. Această variabilitate este determinată atât de calitățile ereditare ale indivizilor, cât și de sexul, vârsta și diferențele fiziologice. De exemplu, molia morii, unul dintre dăunătorii produselor din făină și cereale, are o temperatură minimă critică pentru omizi de -7°C, pentru formele adulte -22°C, iar pentru ouă -27°C. Înghețul de 10°C ucide omizile, dar nu este periculos pentru adulți și ouăle acestui dăunător. În consecință, valența ecologică a unei specii este întotdeauna mai largă decât valența ecologică a fiecărui individ în parte.
4. Speciile se adaptează la fiecare factor de mediu într-un mod relativ independent. Gradul de toleranță la orice factor nu înseamnă valența ecologică corespunzătoare a speciei în raport cu alți factori. De exemplu, speciile care tolerează variații mari de temperatură nu trebuie neapărat să fie capabile să tolereze variații mari de umiditate sau salinitate. Speciile euritermale pot fi stenohaline, stenobatice sau invers. Valențele ecologice ale unei specii în raport cu diferiți factori pot fi foarte diverse. Acest lucru creează o varietate extraordinară de adaptări în natură. Un set de valențe de mediu în relație cu diverși factori de mediu constituie spectrul ecologic al unei specii.
5. Discrepanță în spectrele ecologice ale speciilor individuale. Fiecare specie este specifică prin capacitățile sale ecologice. Chiar și printre speciile care sunt similare în metodele lor de adaptare la mediu, există diferențe în atitudinea lor față de unii factori individuali.
6. Interacțiunea factorilor.
Zona optimă și limitele de rezistență ale organismelor în raport cu orice factor de mediu se pot schimba în funcție de forță și în ce combinație acționează simultan alți factori. Acest model se numește interacțiunea factorilor. De exemplu, căldura este mai ușor de suportat în aer uscat, mai degrabă decât în aer umed. Riscul de îngheț este semnificativ mai mare în condiții geroase vânt puternic decât pe vreme calmă. Astfel, același factor în combinație cu alții are impacturi diferite asupra mediului. Dimpotrivă, se poate obține același rezultat de mediu în moduri diferite. De exemplu, ofilirea plantelor poate fi oprită atât prin creșterea cantității de umiditate din sol, cât și prin scăderea temperaturii aerului, ceea ce reduce evaporarea. Se creează efectul substituirii parțiale a factorilor.
În același timp, compensarea reciprocă a factorilor de mediu are anumite limite și este imposibil să înlocuiți complet unul dintre ei cu altul. Absență totală apa sau cel puțin unul dintre elementele de bază ale nutriției minerale fac imposibilă viața plantelor, în ciuda celor mai favorabile combinații ale altor condiții. Deficitul extrem de căldură din deșerturile polare nu poate fi compensat nici prin abundență de umiditate, nici prin iluminare de 24 de ore.
7. Regula factorilor limitatori (limitatori). Factorii de mediu care sunt cel mai departe de optim fac ca o specie să fie deosebit de dificilă în aceste condiții. Dacă cel puțin unul dintre factorii de mediu se apropie sau depășește valorile critice, atunci, în ciuda combinației optime a altor condiții, indivizii sunt amenințați cu moartea. Asemenea factori care se abat puternic de la optim capătă o importanță capitală în viața speciei sau a reprezentanților ei individuali în fiecare perioadă specifică de timp.
Factorii limitativi de mediu determină aria geografică a unei specii. Natura acestor factori poate fi diferită. Astfel, deplasarea speciei spre nord poate fi limitată de lipsa căldurii, iar în regiunile aride de lipsa de umiditate sau de temperaturi prea ridicate. Relațiile biotice pot servi și ca factori limitatori pentru distribuție, de exemplu, ocuparea unui teritoriu de către un concurent mai puternic sau lipsa polenizatorilor pentru plante.
Pentru a determina dacă o specie poate exista într-o anumită zonă geografică, este necesar mai întâi să se determine dacă vreun factor de mediu depășește valența sa ecologică, în special în perioada sa cea mai vulnerabilă de dezvoltare.
Organismele cu o gamă largă de toleranță la toți factorii sunt de obicei cele mai răspândite.
8. Regula conformării condiţiilor de mediu cu predeterminarea genetică a organismului. O specie de organisme poate exista până și în măsura în care mediul natural care o înconjoară corespunde capacităților genetice de adaptare a acestei specii la fluctuațiile și schimbările sale. Fiecare specie vie a apărut într-un anumit mediu, adaptat la el într-un grad sau altul, iar existența ei ulterioară este posibilă numai în el sau într-un mediu similar. O schimbare bruscă și rapidă a mediului de viață poate duce la faptul că capacitățile genetice ale unei specii vor fi insuficiente pentru a se adapta la noile condiții.
În această lucrare voi acoperi în detaliu subiectul „Factori limitatori”. Voi lua în considerare definiția, tipurile, legile și exemplele lor.
Diferiții factori de mediu au semnificații diferite pentru organismele vii.
Pentru ca organismele să trăiască, este necesară o anumită combinație de condiții. Dacă toate condițiile de mediu sunt favorabile, cu excepția uneia, atunci această condiție devine decisivă pentru viața organismului în cauză.
Dintre varietatea de factori limitativi de mediu, atenția cercetătorilor este atrasă în primul rând de cei care inhibă activitatea vitală a organismelor și limitează creșterea și dezvoltarea acestora.
Partea principală
În presiunea totală a mediului se identifică factorii care limitează cel mai puternic succesul vieții organismelor. Astfel de factori se numesc limitatori sau limitatori.
Factori limitatori - Asta
1) orice factori care inhibă creșterea populației în ecosistem; 2) factori de mediu, a căror valoare se abate foarte mult de la optim.
În prezența combinațiilor optime de mai mulți factori, un factor limitator poate duce la oprimarea și moartea organismelor. De exemplu, plante iubitoare de căldură mor la temperaturi negative ale aerului, în ciuda conținutului optim de nutrienți din sol, umiditate optimă, iluminare și așa mai departe. Factorii limitatori sunt de neînlocuit dacă nu interacționează cu alți factori. De exemplu, lipsa de azot mineral din sol nu poate fi compensată de un exces de potasiu sau fosfor.
Factori limitatori pentru ecosistemele terestre:
Temperatură;
Nutrienții din sol.
Factori limitatori pentru ecosistemelor acvatice:
Temperatură;
Lumina soarelui;
Salinitate.
De obicei, acești factori interacționează în așa fel încât un proces este limitat simultan de mai mulți factori, iar o modificare a oricăruia dintre ei duce la un nou echilibru. De exemplu, o creștere a disponibilității alimentelor și o scădere a presiunii de pradă poate duce la creșterea dimensiunii populației.
Exemple de factori limitativi sunt: aflorimente de roci neerodate, baza de eroziune, laturile văilor etc.
Astfel, factorul care limitează răspândirea căprioarelor este adâncimea stratului de zăpadă; molii de vierme de iarnă (un dăunător al culturilor de legume și cereale) - temperatura de iarnă etc.
Ideea factorilor limitatori se bazează pe două legi ale ecologiei: legea minimului și legea toleranței.
Legea minimului
La mijlocul secolului al XIX-lea, chimistul organic german Liebig, studiind efectul diferitelor microelemente asupra creșterii plantelor, a fost primul care a stabilit următoarele: creșterea plantelor este limitată de un element a cărui concentrație și semnificație este la minim, adică prezent în o cantitate minimă. Așa-numitul „butoi Liebig” ajută la reprezentarea la figurat a legii minimului. Acesta este un butoi cu lamele de lemn diferite înălțimi asa cum se vede in poza. Este clar că indiferent de înălțimea celorlalte șipci, puteți turna exact la fel de multă apă în butoi precum înălțimea celor mai scurte șipci. La fel, un factor limitator limitează activitatea de viață a organismelor, în ciuda nivelului (dozei) altor factori. De exemplu, dacă se pune drojdie apa rece, temperatură scăzută va deveni un factor limitator în reproducerea lor. Fiecare gospodină știe acest lucru și, prin urmare, lasă drojdia să se „umfle” (și chiar să se înmulțească) în apă caldă cu o cantitate suficientă de zahăr.
Căldura, lumina, apa, oxigenul și alți factori pot limita sau limita dezvoltarea organismelor dacă mișcarea lor corespunde minimului ecologic. De exemplu, peștele înger tropical moare dacă temperatura apei scade sub 16 °C. Și dezvoltarea algelor în ecosistemele de adâncime este limitată de adâncimea de penetrare lumina soarelui: Nu există alge în straturile inferioare.
Mai târziu (în 1909), legea minimului a fost interpretată de F. Blackman în sens mai larg, ca acțiunea oricărui factor ecologic care este la minimum: factorii de mediu care au cea mai proastă semnificație în condiții specifice limitează mai ales posibilitatea existenței. a unei specii în aceste condiții în ciuda și în ciuda combinației optime a altor condiții hoteliere.
În formularea sa modernă, legea minimului sună astfel: rezistența organismului este determinată de cea mai slabă verigă din lanțul nevoilor sale de mediu .
Pentru a aplica cu succes legea factorilor limitativi în practică, trebuie respectate două principii:
Prima este restrictivă, adică legea este strict aplicabilă numai în condiții staționare, când afluxul și ieșirea de energie și substanțe sunt echilibrate. De exemplu, într-un anumit corp de apă, creșterea algelor este limitată în condiții naturale de lipsa fosfaților. Compușii de azot se găsesc în exces în apă. Dacă încep să se arunce în acest rezervor apa reziduala cu un conținut ridicat de fosfor mineral, atunci rezervorul poate „înflori”. Acest proces va progresa până când unul dintre elemente este utilizat până la minimul restrictiv. Acum poate fi azot dacă fosforul continuă să fie furnizat. În momentul de tranziție (când există încă suficient azot și suficient fosfor), efectul minim nu este observat, adică niciunul dintre aceste elemente nu afectează creșterea algelor.
Al doilea ia în considerare interacțiunea factorilor și adaptabilitatea organismelor. Uneori organismul este capabil să înlocuiască elementul deficitar cu altul, similar din punct de vedere chimic. Astfel, în locurile în care există mult stronțiu, în cochilii de moluște poate înlocui calciul atunci când există o deficiență a acestuia din urmă. Sau, de exemplu, nevoia de zinc la unele plante este redusă dacă cresc la umbră. Prin urmare, o concentrație scăzută de zinc va limita creșterea plantelor mai puțin la umbră decât la lumină puternică. În aceste cazuri, efectul limitator chiar cantitate insuficientă este posibil ca unul sau altul să nu apară.
Legea toleranței
Conceptul că, alături de un minim, un maxim poate fi și un factor limitativ a fost introdus 70 de ani mai târziu, în 1913, după Liebig, de zoologul american W. Shelford. El a atras atenția asupra faptului că nu numai acei factori de mediu ale căror valori sunt minime, ci și cei care se caracterizează printr-un maxim ecologic pot limita dezvoltarea organismelor vii și a formulat legea toleranței: „ Factorul limitator pentru prosperitatea unei populații (organism) poate fi fie un minim, fie un maxim al impactului asupra mediului, iar intervalul dintre ele determină cantitatea de rezistență (limită de toleranță) sau valența ecologică a organismului față de acest factor). (Fig. 2).
Figura 2 - Dependența rezultatului unui factor de mediu de intensitatea acestuia
Gama favorabilă de acțiune a unui factor de mediu se numește zona optima (activitati normale de viata). Cu cât abaterea acțiunii unui factor de la optim este mai semnificativă, cu atât acest factor inhibă mai mult activitatea vitală a populației. Acest interval se numește zonă de opresiune sau pesimism . Valorile maxime și minime transferabile ale unui factor sunt puncte critice dincolo de care existența unui organism sau a unei populații nu mai este posibilă. Limita de toleranță descrie amplitudinea fluctuațiilor factorilor, ceea ce asigură cea mai împlinită existență a populației. Indivizii pot avea intervale de toleranță ușor diferite.
Ulterior, au fost stabilite limite de toleranță pentru diverși factori de mediu pentru multe plante și animale. Legile lui J. Liebig și W. Shelford au ajutat la înțelegerea multor fenomene și distribuția organismelor în natură. Organismele nu pot fi distribuite peste tot deoarece populațiile au o anumită limită de toleranță în raport cu fluctuațiile factorilor de mediu de mediu.
Multe organisme sunt capabile să schimbe toleranța la factorii individuali dacă condițiile se schimbă treptat. Te poți obișnui, de exemplu, cu temperatura ridicată a apei din baie dacă intri apă caldă, iar apoi adăugați treptat fierbinte. Această adaptare la o schimbare lentă a factorului este o proprietate de protecție utilă. Dar poate fi și periculos. În mod neașteptat, fără semne de avertizare, chiar și o mică schimbare poate fi critică. Apare un efect de prag: ultimul pai ar putea fi fatal. De exemplu, o crenguță subțire poate face ca o cămilă deja supraîncărcată să se rupă.
Principiul factorilor limitatori este valabil pentru toate tipurile de organisme vii - plante, animale, microorganisme și se aplică atât factorilor abiotici, cât și biotici. De exemplu, concurența din partea unei alte specii poate deveni un factor limitator pentru dezvoltarea organismelor unei anumite specii. În agricultură, dăunătorii și buruienile devin adesea factorul limitativ, iar pentru unele plante factorul limitator în dezvoltare este lipsa (sau absența) reprezentanților unei alte specii. În conformitate cu legea toleranței, orice exces de materie sau energie se dovedește a fi un poluant. Astfel, excesul de apă, chiar și în zonele aride, este dăunător, iar apa poate fi considerată un poluant comun, deși este esențială în cantități optime. În special, excesul de apă previne formarea normală a solului în zona de cernoziom.
S-au găsit următoarele:
· organisme cu o gamă largă de toleranță la toți factorii sunt larg răspândite în natură și sunt adesea cosmopolite, de exemplu, multe bacterii patogene;
· Organismele pot avea o gamă largă de toleranță pentru un factor și o gamă îngustă pentru altul. De exemplu, oamenii sunt mai toleranți la absența alimentelor decât la lipsa apei, adică limita de toleranță pentru apă este mai îngustă decât pentru alimente;
· dacă condițiile pentru unul dintre factorii de mediu devin suboptime, atunci se poate modifica și limita de toleranță pentru alți factori. De exemplu, atunci când există o lipsă de azot în sol, cerealele necesită mult mai multă apă;
· limitele de toleranță la indivizii reproducători și la descendenți sunt mai mici decât la indivizii adulți, i.e. femelele în timpul sezonului de reproducere și descendenții lor sunt mai puțin rezistente decât organismele adulte. Astfel, distribuția geografică a păsărilor de vânat este determinată mai des de influența climei asupra ouălor și puilor, mai degrabă decât asupra păsărilor adulte. Îngrijirea urmașilor și atitudine atentă la maternitate sunt dictate de legile naturii. Din păcate, uneori „realizările” sociale contrazic aceste legi;
· valorile extreme (stresante) ale unuia dintre factori duc la o scădere a limitei de toleranță pentru alți factori. Dacă apa încălzită este eliberată într-un râu, peștii și alte organisme își consumă aproape toată energia pentru a face față stresului. Le lipsește energia pentru a obține hrană, pentru a se proteja de prădători și pentru a se reproduce, ceea ce duce la dispariția treptată. Stresul psihologic poate provoca, de asemenea, multe somatice (gr. soma- corp) boli nu numai la oameni, ci și la unele animale (de exemplu, câini). Cu valorile stresante ale factorului, adaptarea la acesta devine din ce în ce mai „costisitoare”.
Este posibil să se identifice verigi slabe probabile din mediu care se pot dovedi a fi critice sau limitative. Cu o influență direcționată asupra condițiilor limitative, este posibil să creșteți rapid și eficient randamentele plantelor și productivitatea animalelor. Astfel, la cultivarea grâului pe soluri acide, nicio măsură agronomică nu va fi eficientă decât dacă se folosește var, ceea ce va reduce efectul limitator al acizilor. Sau, dacă cultivați porumb în soluri cu conținut foarte scăzut de fosfor, atunci chiar și cu suficientă apă, azot, potasiu și alte nutrienti ea încetează să crească. Fosforul în acest caz este factorul limitativ. Și numai îngrășămintele cu fosfor pot salva recolta. Plantele pot muri din prea multe cantitate mare apa sau ingrasamant in exces, care in acest caz sunt si factori limitanti.
Dacă o modificare a valorii factorului limitator duce la o modificare mult mai mare (în unități comparate) a caracteristicilor de ieșire ale sistemului sau ale altor elemente, atunci factorul limitator se numește element de controlîn raport cu aceste din urmă caracteristici sau elemente controlate.
Adesea într-un mod bun identificarea factorilor limitanți este studiul distribuției și comportamentului organismelor la periferia gamei lor. Dacă suntem de acord cu afirmația lui Andrevarta și Birch (1954) conform căreia distribuția și abundența sunt controlate de aceiași factori, atunci studierea periferiei intervalului ar trebui să fie de două ori utilă. Cu toate acestea, mulți ecologisti cred că abundența în centrul intervalului și distribuția la periferie pot fi controlate de factori complet diferiți, mai ales că, după cum au descoperit geneticienii, indivizii din populațiile periferice pot diferi de indivizii din populațiile centrale la genotip. nivel.
Concluzie
În această lucrare, am examinat în detaliu definiția, tipurile, legile și exemplele factorilor limitatori.
După ce am analizat lucrarea, am tras concluzii.
Identificarea factorilor limitatori este o tehnică de aproximare care dezvăluie cele mai aspre și mai semnificative caracteristici ale sistemului.
Identificarea legăturilor limitatoare permite simplificarea semnificativă a descrierii și, în unele cazuri, evaluarea calitativă a stărilor dinamice ale sistemului.
Cunoașterea factorilor limitatori oferă cheia managementului ecosistemului, astfel încât numai o reglementare abilă a condițiilor de viață poate da rezultate eficiente de management.
Ideea factorilor limitatori, care provine din lucrările clasice ale lui Liebig, este utilizată activ în biochimie, fiziologie, agronomie, precum și în genetica cantitativă.
Un rol cheie în evoluție îl joacă factorii limitatori de organizare care limitează posibilitățile anumitor direcții de evoluție.
Valoarea conceptului de factori limitatori este că oferă un punct de plecare pentru cercetare situatii dificile.
Identificarea factorilor limitanți este cheia controlului activității vitale a organismelor.
Identificarea factorilor limitatori este foarte importantă pentru multe activități, în special agricultură.
Referințe
1.Ecologie. Manual pentru universități
2.Ecologie. Manual pentru universități. Autor: Korobkin V.I., Peredelsky L.V. Editura: Phoenix, 2010
3. Markov M.V. Agrofitocenologie. Ed. Universitatea din Kazan, 1972.
4. Nebel B. Știința de mediu. M.: Mir, 1993.
5. Ricklefs R. Fundamentele Ecologiei Generale. M.: Mir. 1979.
6. Dicționar enciclopedic sovietic. M.: Enciclopedia Sovietică, 1988.
7. Dicţionar Enciclopedic termeni de mediu. Kazan, 2001.
Factorii de mediu.
În concept mediu natural include toate condițiile de viață și de natură neînsuflețită în care există un organism, o populație sau o comunitate naturală. Mediul natural afectează direct sau indirect starea și proprietățile acestora. Componentele mediului natural care influențează starea și proprietățile unui organism, populație sau comunități naturale sunt numite factori de mediu. Dintre aceștia, se disting trei grupuri diferite de factori:
factori abiotici- toate componentele de natură neînsuflețită, dintre care cele mai importante sunt lumina, temperatura, umiditatea și alte componente climatice, precum și compoziția mediului apei, aerului și solului;
factori biotici - interacțiuni între diferiți indivizi din populații, între populații din comunități naturale;
factori limitativi - factori de mediu care trec dincolo de limitele rezistenței maxime sau minime, limitând existența unei specii.
factor antropogen - toate activitățile umane diverse care duc la schimbări în natură ca habitat al tuturor organismelor vii sau le afectează direct viața.
Diferiți factori de mediu, cum ar fi temperatura, umiditatea, alimentele, afectează fiecare individ. Ca răspuns la aceasta, organismele dezvoltă diverse adaptări la ele prin selecția naturală. Intensitatea factorilor care este cea mai favorabilă pentru activitatea de viață se numește optimă sau optimă.
Valoarea optimă a unui anumit factor este diferită pentru fiecare specie. În funcție de atitudinea lor față de unul sau altul, speciile pot fi iubitoare de căldură și frig (elefantul și ursul polar), iubitoare de umiditate și uscat (tei și saxaul), adaptate la salinitatea ridicată sau scăzută a apei etc.
Factorul limitator
Organismul este influențat simultan de numeroși factori de mediu diverși și multidirecționali. În natură, combinarea tuturor influențelor în valorile lor optime, cele mai favorabile este practic imposibilă. Prin urmare, chiar și în habitatele în care toți (sau cei mai buni) factori de mediu sunt combinați cel mai favorabil, fiecare dintre ei se abate cel mai adesea oarecum de la optim. Pentru a caracteriza efectul factorilor de mediu asupra animalelor și plantelor, este esențial ca în raport cu unii factori, organismele să aibă o gamă largă de rezistență și să poată suporta abateri semnificative ale intensității factorului de la valoarea optimă.
Temperatura efectivă se referă la diferența dintre temperatura ambiantă și pragul de temperatură pentru dezvoltare. Astfel, dezvoltarea ouălor de păstrăv începe la 0°C, ceea ce înseamnă că această temperatură servește drept prag de dezvoltare. La o temperatură a apei de 2 C, alevinii ies din cochilii faciale după 205 zile, la 5 ° C - după 82 de zile și la 10 ° C - după 41 de zile. În toate cazurile lucrarea temperaturi pozitive mediu pentru numărul de zile de dezvoltare rămâne constant: 410. Aceasta va fi suma temperaturilor efective.
Astfel, pentru a realiza programul de dezvoltare genetică, animalele cu temperaturi corporale instabile (și plantele) trebuie să primească o anumită cantitate de căldură.
Atât pragurile de dezvoltare, cât și suma temperaturilor efective sunt diferite pentru fiecare specie. Ele sunt determinate de adaptarea istorică a speciei la anumite condiții de viață.
Timpul de înflorire a plantelor depinde și de suma temperaturilor pe o anumită perioadă de timp. De exemplu, pentru a înflori coltsfoot, este necesar 77, pentru oxalis - 453, iar pentru căpșuni - 500. Suma temperaturilor efective care trebuie atinsă pentru a fi finalizată ciclu de viață, limitează adesea distribuția geografică a speciei. Astfel, granița de nord a vegetației arborelui coincide cu izotermele din iulie Yu...12°C. La nord nu mai este suficientă căldură pentru dezvoltarea copacilor, iar zona forestieră este înlocuită cu tundra. La fel, dacă orzul crește bine în zona temperată (suma sa de temperaturi pentru întreaga perioadă de la semănat până la recoltare este de 160-1900°C), atunci această cantitate de căldură nu este suficientă pentru orez sau bumbac (cu suma temperaturilor necesare pentru ele fiind 2000-4000°C ).
Mulți factori devin limitanți în timpul sezonului de reproducere. Limitele de rezistență pentru semințe, ouă, embrioni și larve sunt de obicei mai înguste decât pentru plantele și animalele adulte. De exemplu, mulți crabi pot intra într-un râu mult în amonte, dar larvele lor nu se pot dezvolta în apa râului. Gama de păsări de vânat este adesea determinată de efectele climei asupra ouălor sau puilor, mai degrabă decât asupra adulților.
Identificarea factorilor limitatori este foarte importantă din punct de vedere practic. Astfel, grâul nu crește bine în soluri acide, dar adăugarea de var în sol poate crește semnificativ recoltele. .
LIMITARE
Influența factorilor de mediu asupra organismelor vii este diversă, cu toate acestea, putem evidenția tipare generale acțiunile lor. Cu influența extrem de slabă sau extrem de puternică a unui factor, activitatea vitală a organismelor care suferă aceste influențe este inhibată. Factorul acționează cel mai favorabil la valori care sunt optime pentru un anumit organism. Domeniul de acţiune al unui factor ecologic în cadrul căruia este posibilă existenţa unei specii date este zona de toleranta fel. Zona de toleranță este limitată de punctele minime și maxime, acestea corespund valorilor extreme ale unui anumit factor la care este posibilă existența organismelor. Valoarea factorului corespunzătoare cea mai buna performanta pentru viata anumit tip, se numește optim sau punct optim(Fig. 3). Punctele optim, minim și maxim determină „norma de reacție” a corpului la un anumit factor. Punctele extreme ale curbei, care exprimă starea de oprimare a organismelor cu deficiență sau exces de factor de mediu, se numesc zone pessimum. Dincolo de aceste puncte, i.e. în afara zonei de toleranță, valoarea factorului de mediu este letală (mortală) pentru organismele vii.
Fig.3. Influența modificărilor exprimării cantitative a unui factor de mediu asupra activității vitale a organismului (se presupune că toți ceilalți factori funcționează la optimul lor). 1 – gradul de favorabilitate a acestor doze pentru organism: 2 – cuantumul costurilor necesare pentru adaptare
Condițiile de mediu în care orice factor sau combinația lor are un efect deprimant asupra activității vitale a organismelor sunt numite limitative. Factorii de mediu care au valori care sunt cele mai îndepărtate de optime în condiții specifice de mediu fac dificilă existența speciei în aceste condiții, în ciuda faptului că valori optime alti factori. Astfel de factori se numesc factori limitatori. Factorii limitatori devin de o importanță capitală pentru viața unei specii și, în cele din urmă, determină limitele habitatului unei anumite specii, zonă geografică.
Optimal - intensitatea cea mai favorabilă a factorului de mediu pentru organism - lumină, temperatură, aer, sol, umiditate, alimente etc.
Factori limitatori 1) orice factori care inhibă creșterea populației în ecosistem; 2) factori de mediu, a căror valoare se abate foarte mult de la optim.
În prezența combinațiilor optime de mai mulți factori, un factor limitator poate duce la oprimarea și moartea organismelor. De exemplu, plantele iubitoare de căldură mor la temperaturi negative ale aerului, în ciuda conținutului optim de nutrienți din sol, a umidității optime, a luminii și așa mai departe. Factorii limitatori sunt de neînlocuit dacă nu interacționează cu alți factori. De exemplu, lipsa de azot mineral din sol nu poate fi compensată de un exces de potasiu sau fosfor.