Законы экологических факторов

Экологический срез: правило оптимума, законы Либиха и Шелфорда

Законы экологических факторов

Тема воздействия человека на экологию и экологии на жизнь на планете сегодня очень актуальна.

Всё больше говорится об отрицательном влиянии деятельности человека на природу, глобальном потеплении, угрозе исчезновения некоторых видов животных, загрязнении мирового океана и т.д.

Мы же, являясь теми, кому всё это далеко не безразлично, не можем не посвятить одну из наших статей экологической теме.

Ниже мы поговорим о том, как могут воздействовать экологические факторы на живые организмы, что поможет каждому из нас сделать определённые выводы.

Вместо введения

Невзирая на то, что многообразие экологических факторов просто огромно, а природа их происхождения нередко может различаться, есть такие закономерности и правила воздействия этих экологических факторов на живые организмы, которые являются универсальными.

Каким бы ни был экологический фактор, воздействовать на живые организмы он будет так:

  • Происходят изменения в географическом распространении видов
  • Происходят изменения в плодовитости и смертности видов
  • Возникает миграция видов
  • У видов появляются приспособительные качества и адаптации

Однако максимально эффективно действовать фактор будет в том случае, если его значение является для организма оптимальным, а не критическим. Воздействие же фактора будет сказываться абсолютно на всех живых организмах, в том числе и на человеке.

Закономерности воздействия экологических факторов на организмы

Далее нами будут рассмотрены основные закономерности воздействия экологических факторов на организмы:

  • Правило оптимума
  • Закон минимума Либиха
  • Закон толерантности Шелфорда

Правило оптимума

В первую очередь следует сказать о том, что результат действия экологического фактора зависит от того, насколько он интенсивен.

Наиболее благоприятный диапазон воздействия называется зоной оптимума, гарантирующей нормальную жизнедеятельность.

И если действие фактора отклоняется от зоны оптимума, то оказывается негативное воздействие на жизнедеятельность популяции вида, т.е. фактор переходит в зону угнетения.

Минимальные и максимальные значения фактора называются критическими точками, вне пределов которых организм существовать уже не может. Диапазон воздействия экологического фактора между критическими точками – это зона толерантности организма в отношении конкретного фактора.

Если, например, отобразить действие фактора графически, то точка на оси X, которая будет соответствовать лучшему показателю жизнедеятельности организма, будет являться оптимальной величиной фактора или просто точкой оптимума. Однако определить её очень трудно, поэтому чаще в расчёт берётся зона оптимума или зона комфорта.

Из этого следует, что точки, соответствующие минимальным, максимальным и оптимальным показателям, являются кардинальными точками, определяющими возможные варианты реагирования организма на конкретный фактор. И если среда характеризуется такими условиями, где фактор или несколько факторов выходят заграницы зоны оптимума и действуют на организм угнетающе, то она будет являться экстремальной средой.

Представленные закономерности и являются правилом оптимума.

Закон минимума Либиха

Для поддержания жизнедеятельности живых организмов нужно, чтобы условия среды сочетались определённым образом.

Например, когда среда обладает всеми благоприятными условиями, кроме одного, это одно условие играет решающую роль в жизни конкретного организма.

Учитывая то, что он ограничивает развитие организма, его следует называть лимитирующим фактором. Другими словами, лимитирующим является экологический фактор со значением, выходящим за пределы выживаемости вида.

Изначально учёные остановили, что развитие живых организмов лимитируется недостатком какого-то одного элемента (света, влаги, минеральных солей и т.д.).

Однако в середине XIX столетия немецким химиком-органиком Юстасом Либихом было впервые экспериментально доказано, что рост растений находится в зависимости от компонента питания, изначально присутствующего в минимальном количестве. Данное явление получило название закона минимума Либиха.

Если же дать этому закону современную формулировку, то выглядеть она будет следующим образом: выносливость живого организма определяет самое слабое звено в цепочке его экологических потребностей.

Закон толерантности Шелфорда

Через 70 лет после открытия закона минимума Либиха было установлено, что лимитирующее воздействие оказывается не только недостатком, но и преизбытком фактора (обильные дожди губят урожай, почва становится неплодородной от перенасыщения удобрениями и т.п.).

Эта идея была введена американским зоологом Виктором Шелфордом, который и сформулировал закон толерантности.

Этот закон звучит так: роль лимитирующего фактора процветания организма может выполнять и минимум, и максимум экологического воздействия, а имеющийся между ними диапазон указывает на предел толерантности (величину выносливости) или экологическую валентность организма к конкретному экологическому фактору.

Сам же принцип ограничивающих факторов применим к любым типам живых организмов: животным и растениями, биотическим и абиотическим формам.

К примеру, конкуренция одного вида с другим – это лимитирующий фактор; сорняки, вредители или недостаточная популяция другого вида – это тоже лимитирующие факторы.

Однако, исходя из закона толерантности, если какое-то вещество или энергия присутствуют в среде в избытке, начинается загрязнение среды.

Что же касается предела выносливости организма, то измерить его можно на стадии перехода от одной стадии развития к другой, т.к. нередко молодые особи являются более требовательными к среде и уязвимыми, нежели взрослые. Самым же критическим с позиции влияния любых факторов можно назвать именно период размножения, когда множество факторов приобретают статус лимитирующих.

Следует также отметить, что всё, сказанное до этого, относительно выносливости организма, касалось лишь одного фактора, однако для живой природы характерно совместное действие всех экологических факторов.

Взаимодействие экологических факторов

Смещение самой оптимальной зоны и пределов толерантности живого организма в отношении какого-то экологического фактора зависит от сочетания действий других факторов. Этот феномен называется констелляцией или взаимодействием экологических факторов.

К примеру, каждый знает, что жаркая погода гораздо легче переносится, когда воздух сухой, а не влажный; замёрзнуть при низкой температуре можно быстрее, когда дует ветер; растущие в тени растения меньше нуждаются в цинке, чем растения, растущие на солнце и т.д. Говоря несколько иначе, имеет место компенсация действия экологических факторов.

Но эта компенсация ограничена, ведь один фактор не способен на 100% заменить другой. Если не будет воды или одного из питательных элементов, то растения погибнут, даже если другие факторы будут находиться в идеальном сочетании.

И из этого можно заключить, что каждое условие среды, которое поддерживает жизнь, имеет одинаковое значение, а лимитировать существование живого организма может любой фактор. Этот закон называется законом равнозначности условий жизни.

В огромном количестве законов, которые определяют взаимодействие особи или человека с окружающей средой, можно также выделить и правило соответствия условий среды генетической предопределённости организма. Согласно этому правилу, существование какого-либо вида обусловлено соответствием окружающей природной среды его генетическому потенциалу адаптации к изменениям и колебаниям.

Послесловие

Любой из видов живых организмов появился в конкретной среде, в какой-то мере к ней адаптировался и продолжение его жизни возможно только лишь в ней или в максимально к ней близкой. Быстрые и резкие изменения среды обитания могут стать причиной того, что организм просто не сможет к ней приспособиться, т.к. его генетический адаптивный потенциал окажется недостаточным для этого.

И это является одной из основных гипотез, объясняющих вымирание крупных пресмыкающихся по причине резкого изменения экологических условий на планете, ведь приспособиться крупным организмам намного сложнее, нежели мелким, и адаптация требует огромных временных затрат. Исходя из этого, серьёзные преобразования окружающей среды представляют угрозу для любого живого существа на планете, и для человека в том числе.

Берегите природу и старайтесь сохранять чистоту не только внутри себя, но и снаружи!

Источник: https://4brain.ru/blog/%D1%8D%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9-%D1%81%D1%80%D0%B5%D0%B7-%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%BB%D0%BE-%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BC%D1%83%D0%BC%D0%B0/

Конспект

Законы экологических факторов

Раздел ОГЭ: 5.1. Влияние экологических факторов на организмы. Приспособления организмов к различным экологическим факторам. Популяция. Взаимодействия разных видов (конкуренция, хищничество, симбиоз, паразитизм). Сезонные изменения в живой природе

Экология — наука о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой.

Любой компонент среды, способный оказывать влияние на живые организмы, называют экологическим фактором.

Каждый вид приспособлен к определённым значениям факторов среды. Так, существуют теплолюбивые и холодостойкие, влаголюбивые и засухоустойчивые виды.

Пределы колебаний фактора, при которых возможно существование данного вида организмов (например, температура от О °С до 45 °С), называют диапазоном устойчивости или пределами выносливости вида.

При этом оптимальным, наиболее благоприятным для данного вида является более узкий диапазон (например, температура от 18 °С до 28 °С).

Биологический оптимум — это наилучшее сочетание условий для вида (например, температура от 18 °С до 28 °С, влажность от 60% до 85% и т. д.).

Если в определённой местности какой-то из факторов приближается к пределу максимума или минимума диапазона устойчивости вида, то недостаток или избыток именно этого фактора ограничивает возможности нормальной жизнедеятельности, и такой фактор называют лимитирующим или ограничивающим. Например, в пустыне ограничивающим фактором для растений является количество влаги.

Экологические факторы действуют на организм в комплексе, поэтому ему легче перенести отклонение какого-то фактора от нормы, если остальные факторы близки к оптимуму.

Сочетание жаркой и засушливой погоды неблагоприятно для растений средней полосы, поскольку чрезмерное повышение температуры организма может быть предотвращено с помощью испарения воды. Однако, если и воды в окружающей среде недостаточно, перенести такое сочетание факторов трудно.

Теплокровные животные в морозы могут замерзать при нехватке корма и нормально себя чувствовать, если корма достаточно.

Приспособления живых организмов к различным экологическим факторам выражаются в особенностях:

  • строения (морфологические приспособления, например большая или меньшая длина корней растений или ушей животных);
  • процессов жизнедеятельности (физиологические приспособления, например, аэробность или анаэробность организмов, возможности повышения или снижения плодовитости);
  • поведения (этологические приспособления, например у животных есть возможность перейти в тень или мигрировать) (табл. 2, разд. 3.6).

Конкретные приспособления или адаптации зависят прежде всего от среды обитания.

В пределах среды жизни организмы разных видов предпочитают местообитания с конкретными условиями, к которым имеются приспособления. Организмы с приспособлениями к определённым взаимоотношениям со средой образуют экологические группы.

У обитателей толщи воды могут быть приспособления для «парения» в ней — известковые выросты, у обитателей дна — уплощённая форма тела. Глубоководные бурые и красные водоросли имеют дополнительные пигменты, позволяющие осуществлять фотосинтез только за счёт лучей сине-фиолетовой части спектра, проникающих на большую глубину.

У разных водных обитателей есть приспособления к степени солёности воды (см. с. 54, 55), концентрации в ней растворённого кислорода.

Для растений важен режим освещённости (светолюбивые растения имеют более толстые листовые пластинки, теневыносливые — тонкие). Для растений, обитающих на суше, особенно важен режим влажности.

У наземных животных стратегии выживания в неблагоприятных температурных условиях зависят от того, теплокровны они или холоднокровны. Холоднокровные обычно прекращают активность при температуре свыше 45 °С и ниже О °С.

Теплокровные сохраняют тепло с помощью перьев или меха, жировой прослойки.

Они могут впадать в спячку (с понижением температуры тела до 5 °С — ежи, летучие мыши) или зимний покой (в состоянии уменьшенной активности и обмена веществ — белки, хомяки) или мигрировать, что обычно связано с недоступностью кормовой базы.

В жару животные снижают физическую активность, ищут укрытия, некоторые выделяют пот. Усилению теплоотдачи способствует относительно большая поверхность тела, поэтому среди близких видов обычно более крупные с маленькими ушами обитают в более холодном климате. Среди животных также выделяют экологические группы.

Для питания различными видами пищи у птиц формируются особые приспособления, выражающиеся в форме клюва и лап, скорости полёта, особенностях зрения.

Сезонные изменения в природе

К периодичности действия факторов (смене дня и ночи и времён года, фаз Луны, приливов и отливов) организмы приспосабливаются с помощью наследственно закреплённых биоритмов.

Фотопериодизм — реакция организмов на изменение длины светового дня (фотопериода). Например, существуют растения, которые цветут при большой продолжительности светового дня. Такие растения называют длиннодневными (лён, овёс).

Растения, цветущие при меньшей продолжительности фотопериода, называют короткодневными (магнолии), обычно это растения южного происхождения.

Если такие растения выращивают в северных районах, то они зацветают ближе к осени, когда день становится короче.

Фотопериодические реакции обеспечивают не только приспособление к сезонным изменениям абиотических факторов, но и приспособление к совместному обитанию в биоценозе. Так, в лесу многие растения цветут до распускания основной массы листьев.

При смене сезонов — наступлении зимы — листопадные деревья и кустарники уменьшают испарение, сбрасывая листья, а также концентрируют соки, прекращая всасывание воды и запасая питательные вещества (концентрированные коллоидные растворы не замерзают).

У многолетних и двулетних трав отмирает надземная часть, и растение зимует в виде корневищ, клубней или луковиц. Однолетние растения отмирают целиком, оставляя на зиму семена.

Большинство наземных холоднокровных животных впадают в оцепенение, многие насекомые зимуют на покоящихся стадиях развития (яйца, куколки), теплокровные линяют, применяют другие стратегии (см. выше).

Для рассмотрения вопросов о взаимоотношениях организмов с биотическими факторами среды важно учесть, что в экосистемах обитают не одиночные особи, а популяции различных видов.

Популяции

Популяциями называют совместно обитающие группы особей одного вида, не имеющих преград для скрещивания.

Особи популяции так или иначе связаны между собой (имеются внутривидовые отношения) и с особями других видов (межвидовые отношения). Внутривидовые отношения часто характеризуются конкуренцией (за пищу, самок, у растений — за свет и т. д.). Иногда наблюдаются формы группового поведения.

Внутри- и межвидовые отношения и действие условий среды определяют численность популяции — общее число её особей.

Изменение численности зависит от таких характеристик, как возрастная и половая структура, рождаемость, смертность и ёмкость среды, т. е. предельная допустимая плотность популяции в данных условиях.

Плотность популяции — число особей (или биомасса), приходящееся на единицу площади или объёма биогеоценоза.

Численность популяций подвержена колебаниям: наблюдаются согласованные колебания хищников и жертв, для некоторых видов (например, насекомых) характерны сильные сезонные колебания. Однако численность популяции не должна быть ниже определённого предела, иначе любое случайное событие (пожар, наводнение) с большой вероятностью уничтожит её полностью.

Это конспект для 6-9 классов по теме «Влияние экологических факторов на организмы». Выберите дальнейшие действия:

Источник: https://uchitel.pro/%D0%B2%D0%BB%D0%B8%D1%8F%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D1%8D%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D1%85-%D1%84%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2-%D0%BD%D0%B0-%D0%BE%D1%80/

Тема 1. Экологические факторы и основные законы экологии

Законы экологических факторов

Введение

Предметэкологиикак науки. Структура и методы экологии.

Экология– это наука, изучающая взаимоотношенияживых организмов между собой и сокружающей средой (т.е. с компонентамиживой и неживой природы). Термин«экология» ввёл в 1868 г. биолог Э.Геккель,а как наука она сформировалась в начале20-го века.

Предметомэкологиимогут быть как отдельные особи, так иразличные сообщества, т.к. организмы вприроде живут не изолированно. Особиодного видаобразуют популяции– группировки, населяющие определеннуютерриторию.

Вместе с популяциями другихвидов, обитающими на этой территории,они образуют сообщества(ценозы).Сообщества в совокупности с неживымикомпонентами среды составляют экосистемы.

Экосистемы испытывают влияниеразличных природных факторов, времении деятельности человека.

Взависимости от объекта изучения, выделяютследующие разделыэкологии:

экологияособей(аутэкология)- изучает свойства отдельных организмов,их устойчивость и способность к адаптациив окружающей среде;

-популяционная экология и экологияэкосистем (синэкология)- изучает структуру и размещение популяцийи сообществ, их взаимодействие со средойи изменения во времени;

экологияотдельных экосистем(тундр, лесов, морей и т.д.);

биосфернаяэкология -изучает глобальные изменения на всейпланете в результате естественныхпроцессов и воздействия человека;

городскаяэкология -изучает возможности улучшения городскойсреды обитания человека;

экономическаяэкология -разрабатывает экономические механизмыприродопользования;

юридическаяэкология -разрабатывает законы, направленные назащиту природы

.Среда обитанияи экологические факторы; группы факторов,понятие об экологической нише вида.Законыэкологии: з. минимума Либиха, з.толерантности Шелфорда, з. оптимума;правила Коммонера

1.1. Среда обитания и экологические факторы; группы факторов

Средаобитанияили окружающаясреда – этота часть природы, которая окружает живойорганизм и с которой он непосредственновзаимодействует. Она характеризуетсяогромным разнообразием.

Компонентыи явления окружающей среды, оказывающиепрямое или косвенное воздействие наживые организмы, называют экологическимифакторами.

Организмреагируетна воздействие этих факторов с помощьюспецифическихприспособительных реакцийи таким образом приспосабливается –адаптируется— к условиям среды обитания.

Экологическиефакторыподразделяются на две категории: факторынеживой природы (абиотические)и факторы живой природы (биотические). К абиотическимфакторамотносят:

-космические: солнечнаяактивностьи геомагнитныевозмущения («бури»);

-климатические:свет, температура, влажность, скоростьдвижения воздуха, атм. давление;

химические:газовый состав воздуха, солевой составводы;

эдафогенные(почвенные):механический состав, влагоемкость,воздухопроницаемость почв,концентрация, кислотность и составпочвенных растворов;

орографические:рельеф, высота и экспозиция склона гори др.

Биотическиефакторы –это совокупностьвлияний жизнедеятельности однихорганизмов на другие.Их подразделяют на фитогенные(влияниерастительных организмов); зоогенные(влияние животных); микробиогенные(влияние вирусов, бактерий и простейших);антропогенные(деятельность человека).

Так,растения,являясьавтотрофами, предоставляют пищудля прочих живых организмов. Влияниеживотныхдруг на друга («типывзаимоотношений») мырассмотримпозже.

Влияниемикроорганизмовигрибовна более высокоорганизованные организмы варьирует от паразитизма(болезнетворныебактерии и грибки) довзаимопомощи, симбиоза(молочнокислые бактерии).

Влияниечеловекаохватывает всю биосферу и по своеймощности сопоставимо с самыми сильнымиабиотическими факторами (космическимии геологическими). Факторывзаимодействуют друг с другом,взаимно усиливая или ослабляя давлениена организм.

Совокупностьвсех факторов среды,необходимое для нормального существованиявида, называют его экологическойнишей. Иногдаэкологическую нишу характеризуют какобразжизнипредставителей данного вида.

Устойчивостьвида– это способностьвида сохранять жизнеспособность ифункционирование при значительном изменении факторов его экологическойниши.

Она зависит как от генофондаданного вида, так и от его способностивключаться в разнообразные пищевыецепи.

1.2. Законы экологии

Факторысреды, которые ограничивают возможностиорганизмовк росту, развитию, размножению и расселениюназывают лимитирующими. Их действие объясняют два закона.

1.Закон минимума (закон Либиха).В 19 в. химик Ю.Либих выяснил,что рост и развитие растений зависятне только от тех элементов питания,которые присутствуют в достаточномколичестве, но и от тех, которых нехватает,таккак избыток воды или азота не заменятнедостатка бора или железа.

Он сформулировалзакон, согласно которому дляулучшения роста растенийнеобходимо- впервуюочередьувеличиватьсодержание того элемента питания,который присутствует в минимальномколичестве.

Вобобщённом виде этот закон применимко всему живому: дляоптимизации условий существованияорганизма ему нужно дать, в первуюочередь, то, в чём он испытывает наиболееострую нужду.А для этого нужно знать биологическиепотребности каждого вида, т.к. они могутсильно отличаться.

2.Законтолерантности (з. Шелфорда).Позже В.

Шелфорд установил, что нетолько фактор, присутствующий в минимуме,влияет нажизнеспособность организма,но и фактор,присутствующий в избытке, может привестик нежелательным последствиям (так,большинству растений нужно много воды,а кактус от её избытка гибнет).

Шелфорд назвалфакторы, присутствующие как в недостатке,так и в избытке (поотношению к оптимальным требованияморганизма), лимитирующими,а выведенное им правило «закономлимитирующего фактора» или «закономтолерантности»(толерантность — терпение, терпимость)

Изэтих законов вытекает третий – законоптимума:любойэкологический фактор имеет пределыположительного влияния на живой организм.

В20-м веке американский эколог Б.Коммонерввёл несколько простых правил, которыеназвали «законамиКоммонера»: — все связаносо всем (вприроде ничто не изолировано, всекомпоненты экосистем и человеческоеобщество влияют друг на друга);

-все надо кудатодевать (хозяйственнаядеятельность человека приводит кнакоплению отходов, а потому необходимодумать об их уменьшении, разложении или захоронении);

-за все приходится платить(этовсеобщийзакон рационального природопользования:мы платим энергией за дополнительнуюочистку отходов, удобрениями – заповышение урожая; собственным здоровьем– за несоблюдение законов природы ит.д.);

-природа знает лучше(не надо пытаться быть умнее природы,«покорять» и уродовать её; с природойнужно сотрудничать, используя естественныебиологические механизмы).

Источник: https://studfile.net/preview/4189821/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.