Влияние экологических факторов на организм. Законы минимума и максимума. Толерантность и экологическая пластичность вида

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 11Следующая ⇒

Взаимодействуя с факторами среды, организмы чутко реагируют на их величину или дозу. В процессе эволюции у особей каждого вида выработались приспособительные реакции к обитанию в среде с определенной, благоприятной для вида дозой того или иного фактора.

Правило экологической индивидуальности Раменского: каждый вид специфичен по экологическим возможностям адаптации, двух идентичных видов не существует.

Аксиома адаптированности: каждый вид адаптирован к строго определенной, специфичной для него совокупности условий существования.

Жизнь любого организма протекает между некоторым минимальным и максимальным значением экологического фактора (см. рисунок 1).

Минимум (максимум) – это значение экологического фактора, при котором еще возможно существование организма. За пределами минимума и максимума существование организма уже невозможно (см. рисунок 2).

Диапазон значений экологического фактора от минимума до максимума называется пределами выносливости (толерантности) вида по отношению к определенному фактору среды.

Интенсивность экологического фактора, наиболее благоприятная для жизнедеятельности организма, называется оптимумом. В зоне оптимума протекает нормальная жизнедеятельность организмов. Отклонения дозы фактора от оптимума приводят к угнетению жизнедеятельности вида.

Условия, при которых жизнедеятельность организма максимально угнетается, но он еще может существовать, — зона пессимума.

Понятие «толерантность вида» было предложено в 1913 г. В. Шелфордом под названием «закона выносливости или толерантности». Согласно В. Шелфорду «процветание вида может лимитироваться как минимальным, так и максимальным значением экологического фактора, диапазон между которыми определяет величину толерантности (выносливости) организма к данному фактору».

Пределы толерантности у разных организмов могут различаться довольно существенно. Например, у песцов они укладываются в диапазон от +30 до -55 °С, а у некоторых тепловодных рачков не превышают 3 °С(от +23 до +26 °С). Икра гольцов развивается при температуре 0—12 °С с оптимумом около +4 °С, а икра леопардовой лягушки — при температуре от 0 до +30 °С с оптимумом около +22 °С. Пресноводные креветки переносят температуру в диапазоне от +1 до +38 °С с оптимумом 25—28 °С.

Рисунок 1. Зависимость выносливости вида от интенсивности экологического фактора

Рисунок 2. Погибшее от мороза растение

В экологии для характеристики видов по их отношению к диапазону того или иного фактора введено понятие «экологической пластичности».

Экологическая пластичность (валентность) — свойство видов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды.

Виды с низкой экологической пластичностью и узкими пределами выносливости называются стенобионтными (см. рисунок 3). Виды с широкими пределами выносливости называются эврибионтными.

В отношении температуры виды характеризуются как стено-и эвритермные, по влажности — стено- и эвригидрические, по отношению к солености среды — стено- и эвригалинные, по отношению к кормовым ресурсам — стено- и эврифагные и т.д.

Рисунок 3. Экологическая пластичность некоторых рыб

Известным американским экологом Ю. Одумом были сформулированы следствия из закона толерантности:

1) Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий - в отношении других факторов.

2) Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам обычно наиболее широко распространены. Например, карась, карп и многие другие рыбы переносят довольно низкое (менее 2 мг/л) содержание кислорода в воде, большую ее мутность, высокий диапазон температур. Поэтому они широко распространены в водоемах разных типов. Форель, напротив, распространена в реках, где концентрация кислорода более 2 мг/л. При содержании кислорода менее 1, 6 мг/л она гибнет.

3) Если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для вида, то может сузиться и диапазон толерантности к другим экологическим факторам. Например, при недостатке азота снижается засухоустойчивость злаков, т. е., растениям для выживания требуется больше воды.

4) Периоды размножения обычно являются критическими для организмов, т.е. пределы толерантности у размножающихся особей и потомства меньше, чем у взрослых особей.

В природе каждый из факторов среды воздействует на организм не в отдельности, а в совокупности с другими факторами. При этом пределы выносливости особей по отношению к определенному фактору среды зависят от многих других воздействий. Например, достаточная обеспеченность многих видов пищевыми ресурсами повышает их устойчивость к изменению климата. Оптимальная соленость воды позволяет американским омарам выдерживать более высокие температуры. Снижение влажности воздуха позволяет многим позвоночным легче переносить жару.

Несмотря на некоторую компенсацию, доза фактора, оказывающего влияние на организм, может изменяться только до определенного предела. Если данный фактор выйдет за пределы выносливости вида, то существование последнего станет невозможным, независимо от степени влияния иных факторов.

Правило взаимодействия факторов: организм в определенной мере способен заменить дефицитное вещество или другой действующий фактор жизни функционально близким веществом или фактором.

Закон незаменимости фундаментальных факторов: полное отсутствие в среде фундаментальных (физиологических) факторов не может быть заменено другими факторами.

Фактор, уровень которого приближается к пределам выносливости организма, называется лимитирующим.

В 1840 г. немецкий агрохимик Юстус Либих предложил так называемый закон лимитирующего фактора (закон минимума Либиха):

«В комплексе экологических факторов сильнее действует тот, который наиболее близок к пределу выносливости».

Свой закон Ю. Либих установил по отношению к микроэлементам, которые крайне необходимы растениям и находятся в почве в недостаточных количествах. В дальнейшем закон минимума Либиха был перенесен на иные факторы среды.

В качестве наглядной иллюстрации закона Либиха изображают бочку, у которой составляющие доски имеют разную высоту. Длина самой короткой доски определяет уровень, до которого можно налить в бочку воды. Следовательно, длина самой короткой доски – это лимитирующий фактор для количества, воды, которую можно налить в бочку. Длина других досок не имеет значения. Другими словами, если уровень кислотности почвы слишком высок для озимой ржи, то никакие агротехнические мероприятия, за исключением известкования, не помогут существенно увеличить урожайность.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒