Оптимальные условия существования видов и основные законы экологии
Концепция лимитирующих факторов. Закон минимума Либиха.
Взаимоотношения организмов и популяций со средой обитания являются очень сложными. Возможность и успех выживания организмов и популяций зависят:
· от состояния лимитирующих факторов;
· от диапазона толерантности;
· от компенсации факторов.
Не все экологические факторы: свет, температура, влажность, наличие солей, обеспеченность биогенными элементами и т. д. - одинаково важны для успешного выживания организма. Те факторы, которые являются критическими или лимитирующими для жизнедеятельности организма, вызывают наибольший интерес прежде всего с практической точки зрения.
Идея о том, что выносливость организма определяется самым слабым звеном среди всех его потребностей, впервые была высказана К. Либихом в 1840 г. Он сформулировал принцип, который известен как закон минимума Либиха: "Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени".
Выводы К. Либиха касались роли питания в жизни растений. Они сводились к тому, что рост растений и их урожайность лимитируется не теми элементами питания, которые необходимы и потребляются в больших количествах, а теми, которые используются в микроколичествах, но которых в почве очень мало.
Современная формулировка закона Ю.Либиха – жизненные возможности экосистемы лимитируются теми из экологических факторов среды, количество и качество которых близки к необходимому экосистеме минимуму, снижение их ведет к гибели организма или разрушению экосистемы.
|
|
|
Закон толерантности Шелфорда
Наравне с влиянием недостатка, "минимума" экологических факторов, негативным может быть и влияние их избытка, т.е. максимума тепла, света, влаги. Представления о лимитирующем влиянии максимума наравне с минимумом ввел В. Шелфорд в 1913 г, сформулировавший этот принцип как "закон толерантности" (Shelford V. Е. Animal communities in Temperate America. Chicago Univ. Press, 1913):
Лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма по отношению к данному фактору.
После работ В. Шелфорда было проведено значительное число исследований по "экологии толерантности", что помогло ученым и практикам понять ряд закономерностей распределения организмов в природе.
Диапазон между минимумом и максимумом экологических факторов принято называть диапазоном толерантности. Многомерное пространство факторов с определением диапазона толерантности по каждому из них называют экологической нишей.
|
|
|
Закон толерантности, сформулированный В. Шелфордом, был дополнен рядом положений:
- организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий – в отношении другого;
- наиболее широко распространены организмы с большим диапазоном толерантности;
- диапазон толерантности для одного экологического фактора может зависеть от других экологических факторов;
- если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для вида, то это сказывается и на диапазоне толерантности для других экологических факторов;
- пределы толерантности существенно зависят от состояния организма; (так, пределы толерантности для организмов в период размножения или на стадии личинки обычно уже, чем для взрослых особей);
- в природных популяциях существенное влияние на диапазон толерантности могут оказывать межпопуляционные отношения (конкуренция, хищничество, паразиты и т. п.).
Диапазон толерантности определяет оптимальные условия существования видов. Для каждого вида существуют оптимум, стрессовые зоны и пределы устойчивости в отношении каждого фактора окружающей среды (рис.4.2).
Рисунок 4.2 – Оптимальные условия существования видов
и пределы устойчивости
|
|
|
На уровне сообществ и даже видов известно явление компенсации факторов, под которым понимают способность приспосабливаться (адаптироваться) к условиям среды так, чтобы ослабить лимитирующее влияние температуры, света, воды и других физических факторов. Виды с широким географическим распространением почти всегда образуют адаптированные к местным условиям популяции – экотипы. Понятие адаптации будет рассмотрено ниже.
Устойчивость живых систем
Живые организмы, образующие популяции различных биологических сообществ и экосистем, в определенной степени способны противостоять внешним изменениям, стрессам и воздействиям или восстанавливаться до первоначального состояния, если эти внешние воздействия не слишком сильные. Другими словами, организмы имеют некоторую степень устойчивости.
Необходимо различать три вида устойчивости живых систем:
инертность или выносливость (живучесть) – это способность живых систем сопротивляться различным нарушениям или изменениям.
постоянство – это способность живых систем, например, популяций, сохранять свои размеры.
упругость – способность живых систем самовосстанавливаться после действия внешних нарушений, если они не были катастрофическими.
|
|
|
Последствия экологических стрессов.
1. На уровне организмов:
- физиологические и биохимические изменения (пульс, температура);
- психологические нарушения (нарушение сна);
- поведенческие нарушения (неадекватное поведение, невроз);
- сокращение или отсутствие воспроизводства;
- мутации;
- врожденные уродства;
- заболевания;
- смерть.
2. На уровне популяций:
- понижение или повышение численности популяции;
- изменения в возрастной структуре (старые или молодые особи гибнут);
- естественный отбор наследственных черт, способствующих выживанию в условиях экологического стресса;
- потеря генетического разнообразия и приспособляемости;
- вымирание.
3. На уровне сообществ, экосистем и экосферы:
- нарушение энергетического потока (изменение теплоотдачи, изменение в трофических цепях);
- нарушение химических циклов (понижение запасов питательных веществ, чрезмерное поступление питательных веществ);
- сокращение видового разнообразия;
- сокращение или исчезновение экологической ниши;
- возможное понижение устойчивости экосистемы;
- возможная гибель экосистемы.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 255; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!