3. Основные законы воздействия экологических факторов на организмы. Лимитирующие факторы
Немецкий учёный Юстут Либих установил, что продуктивность культурных растений в первую очередь зависит от того питательного вещества или минерального элемента, который представлен в почве в наименьшем количестве.
наибольшее значение для организма имеет тот экологический фактор, значение которого ближе к минимальному, необходимому для данного организма.
Суть модели заключается в том, что вода при наполнении бочки будет переливаться через самую низкую доску, а длина других досок уже никакого значения не имеет. Например, если содержание азота в почве составляет лишь \(30\) % от необходимого количества, а калия — \(60\) % , то растение будет развиваться только до тех пор, пока не будет использован весь азот. Ограничивающим фактором для дальнейшего роста будет недостаточное содержание азота. Для увеличения продуктивности нужно в первую очередь внести в почву именно азотные удобрение.
Но избыток какого-либо экологического фактора может оказывать такое же негативное влияние на развитие организма, как и его недостаток.
Факторы, препятствующие нормальному развитию живого организма из-за их избытка или недостатка по сравнению с потребностями, называются лимитирующими.
лимитирующим фактором, ограничивающим развитие организма, может быть как минимум, так и максимум воздействия экологического фактора.
Толерантность — это способность живых организмов выдерживать колебания внешних условий (например, изменения температуры, освещённости). Это свойство живых организмов имеет очень важное значение, оно позволяет приспосабливаться к
постоянно изменяющимся условиям. У разных видов толерантность по отношению к тем или иным факторам выражена в разной степени. Так, для растения может оказаться губительным как недостаток, так и избыток влаги в почве.
любому экологическому фактору характерен определённый диапазон благоприятного воздействия на живые организмы.
Закон оптимума можно отобразить графически симметричной куполообразной кривой ( кривая толерантности ), которая показывает изменение жизненной активности вида с увеличением значения фактора.
Пределами выносливости (экологической валентностью) называют минимальное и максимальное значения фактора, при которых возможна жизнедеятельность. За их пределами организмы погибают. Эти значения являются нижними и верхними границами выносливости вида. Их называют критическими точками . Например, животные и растения плохо переносят сильную жару и сильные морозы; оптимальными являются средние температуры. Точно так же и засуха, и постоянные проливные дожди одинаково неблагоприятны для урожая.
У всех организмов в ходе эволюции выработалась способность приспосабливаться к тому или иному диапазону факторов. У некоторых видов пределы выносливости по определённому фактору узкие. Это означает, что они могут существовать только в относительно постоянных условиях среды. В этом случае получаются узкие кривые.
Пологие кривые наблюдаются в том случае, если пределы выносливости вида по данному фактору широкие. У видов с широким диапазоном толерантности больше возможностей для распространение в окружающей среде.
Но по разным факторам пределы выносливости отличаются: по одному фактору вид может иметь широкие пределы, а по другим — узкие.
широкие пределы выносливости вида к одному фактору не означает такой же экологической толерантности по отношению к другим факторам.
Виды, способные переносить значительные изменения влажности, могут быть совсем не приспособлены к широким колебаниям температуры. Например, многие амфибии способны выживать при низких и высоких температурах, но не могут переносить даже кратковременного отсутствия влаги.
результат воздействия экологического фактора во многом определяется тем, какое влияние оказывают другие факторы.
Источник
3. Основные законы воздействия экологических факторов на организмы. Лимитирующие факторы
Немецкий учёный Юстут Либих установил, что продуктивность культурных растений в первую очередь зависит от того питательного вещества или минерального элемента, который представлен в почве в наименьшем количестве.
успешную жизнедеятельность организма ограничивает экологический фактор, количество и качество которого близки к минимуму, необходимому организму.
Суть модели состоит в том, что вода при наполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску в бочке, и длина остальных досок уже не имеет значения.
если фосфора в почве лишь \(20\) % от необходимой нормы, а кальция — \(50\) % от нормы, то растение будет развиваться только до тех пор, пока не усвоит весь фосфор. Ограничивающим дальнейший рост фактором станет низкое содержание фосфора. Для увеличения продуктивности необходимо в первую очередь внести в почву именно фосфорсодержащее удобрение.
Но избыток какого-либо экологического фактора может оказывать такое же негативное влияние на развитие организма, как и его недостаток.
Факторы, препятствующие нормальному развитию живого организма из-за их избытка или недостатка по сравнению с потребностями, называются лимитирующими.
лимитирующим фактором, ограничивающим развитие организма, может быть как минимум, так и максимум воздействия экологического фактора.
Толерантность (от лат. tolerantia — «терпение») — способность организмов выдерживать изменения условий жизни (например, колебания температуры, влажности, света). Это свойство живых организмов имеет очень важное значение, оно позволяет приспосабливаться к постоянно изменяющимся условиям. У разных видов толерантность по отношению к тем или иным факторам выражена в разной степени.
Источник
2. Закономерности продукционных процессов. Факторы, лимитирующие первичную продукцию.
Рис. 3. Сравнение вертикального распределения первичной продукции в наземных и морских экосистемах.
Вертикальное распределение первичной продукции в наземных и водных экосистемах показано на рис. 3. Здесь сравниваются лес, для которого время оборота (отношение биомассы к продуктивности) измеряется в годах, и море, для которого время оборота измеряется днями. Даже если в лесу «продуцентами» считать только зеленые листья, масса которых составляет всего 1-5% всей биомассы, и сравнивать с фитопланктоном только их, то время замещения продуцентов в лесу все же больше. В более плодородных прибрежных водах первичная продукция приурочена к верхнему слою воды толщиной около 30 м, а в более чистых, но бедных водах открытого моря зона первичной продукции может простираться вниз на 100 м и ниже. Вот почему прибрежные воды кажутся темно-зелеными, а океанские — синими. Во всех водах пик фотосинтеза приходится на слой воды, лежащий непосредственно под поверхностным слоем, так как циркулирующий в воде фитопланктон адаптирован к сумеречному освещению и яркий солнечный свет тормозит процессы его жизнедеятельности. В лесу, где фотосинтезирующие единицы (листья) неподвижны, листья на вершинах деревьев адаптированы к солнечному свету, а листья подлеска — к тени.
Общее распределение мировой продукции показано на рис. 4. Поскольку площадь океана примерно в 2,5 раза больше площади суши, разумно было предположить, что морские экосистемы фиксируют больше суммарной солнечной энергии, чем наземные системы. На самом деле суша, видимо, дает больше продукции, чем море (возможно, даже в 2 раза).
Рис. 4. Мировое распределение первичной продукции основных типов экосистем.
Очень обширные пространства Земли попадают в категорию низкопродуктивных из-за таких ограничивающих факторов, как вода (в пустынях) или биогенные элементы (в открытом океане). Плодородные от природы области, получающие естественные энергетические субсидии, встречаются главным образом в дельтах рек, эстуариях, прибрежных зонах апвеллинга и в районах, хорошо «перепаханных» ледником, а также на лессовых (перенесенных ветром) или вулканических почвах — там где осадки достаточно обильны. На суше отмечается общая корреляция между величиной эвапотранспирации (и в меньшей степени количеством осадков) и продуктивностью, в озерах и океанах — обратная корреляция между глубиной и продуктивностью. На отдельных особенно благоприятных участках экосистем каждого типа продукция может быть вдвое (а то и в несколько раз) выше средних величин.
За верхний предел валовой продукции фотосинтеза для практических расчетов следует принять величину 50000 ккал/ м 2 за год. Человеку придется подгонять свои нужды под этот предел. Годовая продукция большинства сельскохозяйственных культур невелика, поскольку однолетние зерновые продуктивны лишь на протяжении нескольких месяцев (менее полугода). Кроме того необходимо учитывать, что чистая первичная продукция составляет около половины валовой продуктивности и что урожай зерновых, доступный человеку, не превышает одной трети валовой продуктивности. Получение двойных урожаев за счет выращивания таких культур, которые дают продукцию в течение всего года, может приблизить валовую продуктивность к уровню лучших природных сообществ.
При высоких температурах (и как следствие трудности поддержания тока воды через растение) растение обычно тратит больше энергии валовой продукции на дыхание. Иначе говоря, в жарком климате поддержание структуры обходится растению дороже, хотя С4-растения выработали в эволюции способ фотосинтеза, частично обходящий ограничения, накладываемые жарким и сухим климатом. Общая связь между валовой и чистой продукцией в зависимости от географической широты показана на рис. 5_.
Рис. 5. Динамика изменения доли валовой первичной продукции, переходящей в чистую первичную продукцию.
Источник