<<
>>

МНОЮ ФАКТОРНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ - ЗАКОН ОПТИМУМА


В природе, как правило, на живые организмы воздействует не один какой-либо фактор, а комплекс экологических факторов. Например (рнс. 7), плодовитость дальневосточной горбуши составляет приблизительно 1500 икринок.
Самка горбуши в период нереста вырывает в галечном дне реки продолговатую яму, откладывает туда нкру, которую самец поливает молокой и засыпает слоем песка и гальки, образуя гнездо-бугор. При этом в гнездо попадает приблизительно 50% икры, содержащейся в самке, остальная — относится течением. Однако до весны сохраняется 4% икринок, остальная часть гибнет из-за недостатка аэрации, промерзания, ин-
фекций. Мальки выносятся течением в море, но по пути служат пищей многим хищным рыбам. В итоге устья реки достигает не более 1,8% мальков от числа зародышей. Через несколько лет взрослая горбуша возвращается из моря в реку, где она родилась, и приступает к размножению, после которого погибает. В среднем до половозрастного состояния доживает одна особь из 750 зародышей.

Экологические факторы разнообразны и каждый вид, испытывая их влияние, отвечает на них по-разному. Тем не менее ответные реакции организмов на любой фактор окружающей среды подчиняются общим экологическим законам. Главный из них — закон оптимума. Сущность закона отражает перенос живыми организмами действия экологических факторов разной силы.
Любой экологический фактор имеет пределы положительного влияния на живые организмы, например, температура и влажность влияют на скорость размножения. Мы живем в мире с переменными экологическими условиями, и лишь в определенных местах планеты значения некоторых факторов более или менее стабильны (в глубине пещер, на дне океанов).
Графически закон оптимума (рис. 8) выражается симметричной кривой и показывает, как изменяется жизнедеятельность вида при постепенном увеличении меры фактора. При оптимальных значениях фактора организмы активно растут, питаются, размножаются. Чем больше отклоняется значение фактора вправо или влево от оптимума, т. е. в сторону уменьшения или увеличения силы действия, тем менее благоприятно это для организмов. Кривая, отражающая жизнедеятельность, резко спускается вниз по обе стороны от оптимума. Здесь располагаются две зоны пессимума (угнетения). При пересечении кривой с горизонтальной осью находятся две критические точки, соответствующие значениям фактора, которые организмы уже не выдерживают, за их пределами наступает смерть. Расстояние между критическими точками показывает степень выносливости организмов к изменению фактора или экологическую пластичность вида (толерантность — терпимость). Условия, близкие к критическим точкам, особенно тяжелы для выживания. Такие условия называют экстремальными (min и max).
Рассмотрим закон оптимума при действии экологического фактора — температуры (рис.
9). Кривые зависимости оптимума



от температуры для разных видов не совпадают. Часто то, что является оптимальным для одного вида, для другого представляет пессимум или находится за пределами критических точек. Например, верблюды и тушканчики не выносят условий северных пустынь, северные олени — жарких южных условий.
Ряд видов может жить только в очень стабильных условиях и не выдерживает резких колебаний экологических факторов. Другие же виды могут выдерживать широкие колебания экологических факторов. Например, растение недоброга вянет, если воздух не насыщен водяными парами, ковыль хорошо переносит изменения влажности и не погибает даже в засуху. Таким образом, закон оптимума показывает, что для каждого вида есть своя мера влияния фактора, а уменьшение и усиление воздействия этой меры ведет к гибели организмов.
К видам с широкой экологической пластичностью — эвриби- онтным видам (evri в переводе с греческого — широкий), относится горностай, который специализируется по птице н мышевидным грызунам. В период их вымирания он питается разнообразной пищей вплоть до семян можжевельника. К видам с узкой экологической пластичностью — стенобионтным видам (steno в переводе с греческого — узкий), относятся обитатели тундры — северные олени, животные пустынь, морские и пресноводные животные.
Из закона оптимума вытекает, что нет положительных или отрицательных, важных или второстепенных факторов, все зависит от силы воздействия каждого фактора. При суммарном воздействии экологических факторов на живые организмы любой фактор может стать либо ограничивающим — лимитирующим, либо оптимальным в зависимости от силы своего воздействия. Таким образом, следствием закона оптимума является закон ограничивающего лимитирующего фактора, сущность которого состоит в определении экологического фактора, который больше всего отклоняется от оптимального значения.
Закон минимума был открыт немецким химиком Либихом в 1840 г. Либих изучал действие различных химических элементов, содержащихся в почве, на рост и развитие растений, Он установил, что рост растений ограничивается химическим элементом, концентрация которого лежит в области минимума. На основании исследований он сформулировал принцип, известный как закон минимума Либиха: вещество, находящееся в минимуме, управляет урожаем, его величиной и устойчивостью во времени. Впоследствии закон минимума стал трактоваться более широко и в настоящее время известен как закон лимитирующего фактора.

Рассмотрим действие закона лимитирующего фактора иа примере. Бор — необходимый элемент, но его всегда мало в почве, когда при возделывании одной культуры в течение длительного времени будут исчерпаны его запасы, рост растений прекращается, даже если другие элементы имеются в изобилии. Ограничивающим или лимитирующим фактором может быть не только недостаток экологического фактора, но и избыток. Действие ограничивающего фактора проявляется и в том случае, когда другие факторы благоприятны. С законом оптимума и ограничивающего фактора постоянно сталкивается практика сельского хозяйства. Например, рост и развитие пшеницы, а следовательно и получение урожая постоянно ограничиваются то критическими температурами, то недостатком или избытком влаги, то нехваткой минеральных удобрений, а иногда такими катастрофическими воздействиями, как град и бури. Требуется много сил и средств, чтобы поддержать оптимальные условия для посевов, и при этом в первую очередь компенсировать или смягчить действие именно ограничивающих факторов.
Оптимум и границы выносливости не являются абсолютно постоянными в течение всей жизни организмов. Чаще наоборот, для разных этапов жизненного цикла характерен свой оптимум. Например, у бабочки озимой совки, которая является полевым вредителем, выживаемость яиц максимальна при температуре +25°С, личинок — 4-22°С, куколок — +19°С; икра лососей может развиваться только в интервале температур от 0°С до 12°С, а взрослые особи легко переносят колебания температуры от -2°С до +20вС. Действие фактора ограничения можно наблюдать в природе очень часто. Например: озимая совка — вредитель зерновых и овощных культур, встречается в таежной, лесостепной и степной зонах. Зимуют в почве взрослые личинки, накопившие жировое тело, они могут переносить температуру до -11°С, а личинки младших возрастов не выдерживают охлаждение ниже -5°С. Восточная граница распространения озимой совки совпадает с январской изотермой -20°С и в Сибири этот вид отсутствует, т. е. зимняя температура — фактор, ограничивающий распространение данного вида. Увеличение устойчивости организмов к резкому колебанию экологического фактора в состоянии скрытой жизни находит широкое применение в сельскохозяйственной практике. В специальных хранилищах создаются условия (особые режимы) для длительного хранения семяи различных культур. Сухие семена могут долго лежать не теряя всхожести, например, семена мака — 10 лет, ячменя, пшеницы — 32 года, плоды одуванчика — 68 лет, лотоса — до 250 лет. Известен случай, когда проросли семена лотоса, пролежавшие в торфе болота, высохшего 2000 лет назад.

ВОПРОСЫ Сформулируйте понятие экологического фактора н дайте классификацию нх по воздействию на живые организмы. Проиллюстрируйте явление адаптации живых организмов к важнейшим абиотическим факторам — свету» температуре, влажности. Раскройте понятия фотосинтеза, фотопериодизма, транспирации. Каковы особенности их действия у растений и животных? Какова роль анабиоза для живых организмов? Проиллюстрируйте морфологические и физиологические формы адаптации живых организмов к изменению температуры. Дайте понятие среды жизни живых организмов. Расскажите об особенностях водной среды. Объясните, каким образом физические свойства воды — плотность, теплопроводность, температура, солевой и газовый режимы влияют на живые организмы. Объясните, почему наземно-воздушная среда более разнообразная, чем водная. Каковы особенности и общие условия у почвы и воды как сред жизни? Расскажите о живых организмах в качестве среды жизни. Каким образом проявляется конвергенция у живых организмов? Перечислите экологические правила приспособления живых организмов к среде обитания, приобретения сходных изменений в окраске и телосложения. Сформулируйте сущность закона оптимума. Какова практическая значимость закона оптимума и лимитирующего фактора?



<< | >>
Источник: Салова Т. Ю., Громова Н. Ю., Шкрабак В. С., Курмашев. Основы экологии. Аудит и экспертиза техники и технологии. 2004

Еще по теме МНОЮ ФАКТОРНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ - ЗАКОН ОПТИМУМА:

  1. 8.1.9 Воздействие загрязнений на живые организмы .
  2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ОРГАНИЗМЫ. ЛИМИТИРУЮЩИЙ ФАКТОР. ЗАКОН МИНИМУМА ЛИБИХА. ЗАКОН ТОЛЕРАНТНОСТИ ШЕЛФОРДА. УЧЕНИЕ ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ОПТИМУМАХ ВИДОВ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.
  3. 5.4. Живые организмы как среда жизни
  4. Живые организмы как среда обитания
  5. СРЕДЫ ОБИТАНИЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ
  6. 2. Влияние температуры на живые организмы
  7. Живые организмы как среда жизни
  8. Глава вторая ФАКТОРЫ СРЕДЫИ ИХ ДЕЙСТВИЕНА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ
  9. ЛЕКЦИЯ № 5 Факторы окружающей среды и живые организмы. Адаптация к среде обитания
  10. ОСНОВАНА ЛИ ЖИЗНЬ НА ЗАКОНАХ ФИЗИКИ? Для организма следует ожидать новых законов.
  11. Закономерности воздействия факторов среды на организмы
  12. Основные виды воздействия загрязняющих веществ на организм человека
  13. Регуляция температуры тела Восприятие организмом температурных воздействий (терморецепция)
  14. § 6. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ОТНОШЕНИЙ ОРГАНИЗМОВ И УСЛОВИЙ СРЕДЫ
  15. Общие законы функционирования системы организм — среда
  16. Факторный анализ в дидактике
  17. Факторный анализ в дидактике
  18. ПРАВИЛО ОПТИМУМА