для каждого вида растений (животных) существуют оптимум, стрессовые зоны и пределы устойчивости или выносливости в отношении каждого средового фактора.

При значении фактора, близком к пределу толерантности, организм может существовать непродолжительное время. В более узком интервале условий возможно существование и рост особей. Обычно где-то в средней части диапазона устойчивости имеются условия, наиболее благоприятные для жизнедеятельности, роста и размножения.

На практике обычно определяют оптимум для отдельных показателей жизнедеятельности – скорости роста, выживаемости и др.

Третий вопрос. Реакция организмов на изменения уровня экологических факторов.

Оптимальное воздействие на разные организмы один и тот же фактор может оказывать при разных значениях(одни растения предпочитают влажную почву, другие – относительно сухую).

Живые организмы делят на способных существовать в широком или узком диапазоне изменения какого-либо фактора среды. Виды. способные существовать при небольших отклонениях от оптимального значения фактора, называются узкоспециализированными или стенобионтами, а выдерживающие значительные изменения фактора – широкоприспособленными, или эврибионтами.

Например, стенобионтным являются жень-шень, водные растения и др., эврибионты – многие сорные растения из семейства злаковых.

К каждому экологическому фактору организм приспосабливается относительно независимым путем. Для организма имеет значение не только амплитуда, но и скорость колебаний того или иного фактора.

Преодоление неблагоприятных воздействий ведет к выживанию вида. Преодоление неблагоприятных воздействий животными возможно двумя способами:

1) путем их избегания, обладают животные достаточно подвижные (мигрируют, строят убежища и др.);

2) путем приобретения выносливости.

Требовательность и толерантность к факторам среды определяет область географического распределения особей рассматриваемого вида вне зависимости от степени постоянства их обитания, т. е. ареал вида.

В основе ответных реакций растений лежит выработка приспособительных изменений их строения и процессов жизнедеятельности. При ритмически повторяющихся климатических ситуациях растения и животные могут приспосабливаться путём выработки соответствий временной организации жизненных процессов, в результате чего у них чередуются периоды активного функционирования организма с периодами спячки (животные) или состоянием покоя (растения).

Свойство видов адаптироваться (приспосабливаться) к тому или иному диапазону факторов среды обозначается понятием экологическая пластичность (экологическая валентность) вида. Чем шире диапазоны колебаний экологического фактора, в пределах которого вид может существовать, тем больше его экологическая пластичность.

Четвертый вопрос. Совместное действие экологических факторов.

Очевидно, что все экологические факторы среды действуют на организм совместно. При этом оптимальная зона и пределы выносливости организмов по отношению к какому-либо фактору могут смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Эта закономерность носит название взаимодействие факторов. Так, например, в мороз животные могут погибать при отсутствии пищи и относительно нормально себя чувствовать при ее достатке. Жару легче переносить в сухом, а не влажном воздухе. Т.е., один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает неодинаковое воздействие. Напротив, один и тот же экологический результат может быть получен разными путями. Например, увядание растений можно приостановить либо путем увеличения влаги в почве (полив, либо снижение температуры воздуха, уменьшающего скорость испарения. Таким образом, создается эффект частичного взаимозамещения факторов, или эффект компенсации. Именно благодаря последнему в заполярье удается получать урожай капусты, которые не уступают урожаям средней полосы России: недостаток тепла восполняется здесь избытком световой энергии при долгом летнем полярном дне. Однако взаимная компенсация действия факторов среды имеет определенные пределы и полностью заменить один из них другим нельзя. Например, исключение бора или тем более воды из рациона питания растения делает его жизнь невозможной, несмотря на самые благоприятные сочетания других условий.

Значение других экологических факторов в комплексном воздействии среды неравноценно. Поэтому среди последних выделяют ведущие (главные экологические факторы и второстепенные (сопутствующие)). В качестве ведущих выступают те факторы, которые необходимы для жизнедеятельности организма. Для разных видов требуются обычно различные ведущие факторы, даже если организмы живут в одном месте. В то же время следует отметить, что в разные периоды развития организма имеет место смена ведущих факторов, что особенно характерно для растений. Так, например, для эфемероидов в период цветения ведущим фактором является свет, а в период формирования семян – достаточное количество влаги и минеральных веществ.

Например, для злаков в период прорастания ведущим фактором является температура, в период созревания – количество питательных веществ и влажность воздуха, цветения и созревания – количество почвенной влаги. Роль ведущего фактора в разное время года может меняться, например, в пробуждении активности у птиц (синиц) в конце зимы ведущим фактором является свет (длина светового дня), то летом – его действие равнозначно температурному фактору.

Ведущий фактор может быть неодинаков у одних и тех же видов, живущих в разных физико-географических условиях. Например, активность комаров в теплых районах определяется комплексом светового режима, на севере – изменениями температуры.

При учете в сельскохозяйственной практике закономерностей взаимодействия экологических факторов можно поддерживать оптимальные условия для выращивания культурных растений и домашних животных.

Огромную роль играет взаимодействие биотических и абиотических факторов. Следует помнить, что конечное состояние любого организма или системы организмов – это всегда результат многочисленных взаимодействий различных абиотических и биотических условий.

Пятый вопрос. Лимитирующие факторы. Законы лимитирующих факторов.

Любому живому организму не вообще те или иные экологические факторы (влажность, температура, и т.д.)а их определённый режим. Реакция организма зависит от количества (дозы) фактора. Любой вид животного или растения обладает чёткой избирательностью к составу пищи: каждому растению необходимы определённые минеральные элементы. Для нормального существования организм должен иметь весь набор необходимых факторов в оптимальных режимах и достаточных количествах.

Фактор, уровень которого в качественном и количественном отношении (недостаток или избыток) оказывается близким к пределам выносливости данного организма, называется ограничивающим или лимитирующим.

Ещё в середине 19 в. (1840 г.) известный немецкий химик Юстас фон Либих, разрабатывая систему применения минеральных удобрений, сформулировал правило минимума, в соответствии с которым возможность существования данного вида в определённом районе и степень его «процветания» зависят от факторов, представленных в наименьшем количестве. (величина урожая определяется количеством в почве того из элементов питания, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего.)

Закон минимума справедлив как для растений, так и для животных, включая и человека. Например, недостаток источников влаги жёстко ограничивает возможность заселения аридных зон малоподвижными животными. Не менее эффективно минеральный состав почвы (например, засоление) может лимитировать набор видов, формирующих растительные сообщества. Впоследствии в закон Либиха были внесены уточнения. Важной поправкой и дополнением 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 пищеварения, и наоборот.

Э. Рюбелем в 1930 г. был установлен закон (эффекта) компенсации (взаимозаменяемости) факторов: отсутствие или недостаток некоторых экологических факторов может быть компенсировано другим близким (аналогичным) фактором.

Например, недостаток света может быть компенсирован для растения обилием диоксида углерода, и т.д.

Но подробные возможности чрезвычайно ограничены.

В 1949 г. В. Р. Вильямс сформулировал закон незаменимости фундаментальных факторов: полное отсутствие в среде фундаментальных экологических факторов (света, воды, биогенов и т.д.) не может быть заменено другими факторами.

К этой группе уточнений закона Ю. Либиха относится правило фазовых реакций «польза-вред»: малые концентрации концентрата действуют на организм в направлении усиления его функций (их стимулирования), тогда как более высокие концентрации угнетают или даже приводят к его смерти.

Например, известны лечебные свойства малых концентраций змеиного яда.

Фактор среды ощущается не только при его недостатке, но и при его избытке. Например, жизненная активность организма заметно угнетается при малых значениях и при чрезмерном воздействии, например, температуры. Чем шире пределы колебаний какого-либо фактора, при котором организм может сохранять жизненность, тем выше устойчивость, т. е. толерантность данного организма к соответствующему фактору (от лат tolerantia –терпение). Толерантность – это способность организма выдерживать отклонения экологических факторов от оптимальных для его жизнедеятельности значений.

Впервые предположение о лимитирующем (ограничивающем) влиянии максимального значения фактора наравне с минимальным его значением было высказано в 1913 году американским зоологом В Шелфордом, установившим фундаментальный биологический закон толерантности: любой живой организм имеет определённые, эволюционно унаследованные верхний и нижние пределы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору.

Другая формулировка закона В. Шелфорда поясняет, почему закон толерантности одновременно называют законом лимитирующих факторов: даже единственный фактор за пределами зоны своего оптимума приводит к стрессовому состоянию организма и в пределе – к его гибели.

Дополнения к закону толерантности:

- организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного экологического фактора и низкий диапазон в отношении другого;

- организмы с широким диапазоном толерантности в отношении всех экологических факторов обычно наиболее распространены;

- диапазон толерантности может сузиться и в отношении других экологических факторов, если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для организма;

- многие факторы среды становятся ограничивающими (лимитирующими) особенно в период размножения.

Резюме.

Неживая и живая природа, окружающая организмы, носит название среды обитания. В условиях нашей планеты сформировалось четыре среды обитания: наземно-воздушная, водная, почвенная и организменная. Экологические факторы. Классификации экологических факторов: по природе происхождения выделяют абиотические и биотические; по среде возникновения; по степени воздействия; по времени; по характеру воздействия. Интервал экологического фактора от минимума до максимума, при которых ещё возможен рост, называют диапазоном устойчивости (или диапазоном толерантности). Точки, ограничивающие его, т. е. мин. и мах. – это пределы устойчивости. По отношению к изменению уровня действия экологического фактора выделяют эври- и стенобионтные организмы. Факторы действуют на организмы комплексно, неравнозначно: главные и сопутствующие экологические факторы. Фактор, уровень которого оказывается близким к пределам выносливости данного организма, называется ограничивающим или лимитирующим.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: