Модели на действие на факторите на околната среда Odum обща екология. Общи модели на влияние на факторите на околната среда върху тялото

Факторите на околната среда са количествено определени (Фигура 6). За всеки фактор може оптимална зона (зона на нормален живот), зона на песимизма(зона на потисничество) и граници на издръжливосторганизъм. Оптимумът е количеството фактор на околната среда, при което интензивността на жизнената дейност на организмите е максимална. В зоната на песимум жизнената активност на организмите е потисната. Отвъд границите на издръжливост съществуването на един организъм е невъзможно. Разграничете долната и горната граница на издръжливост.

Фигура 6: Зависимост на действието на фактора на средата от неговото действие

Способността на живите организми да издържат на количествени колебания в действието на фактора на околната среда вдо известна степен нар екологична валентност (толерантност, устойчивост, пластичност). Наричат ​​се видове с широка зона на толерантност еврибионт, с тесен стенобионт (Фигура 7 и Фигура 8).

Фигура 7: Екологична валентност (пластичност) на видовете:
1- еврибионт; 2 - стенобионт

Фигура 8: Екологична валентност (пластичност) на видовете
(според Y. Odum)

Организмите, които понасят значителни температурни колебания, се наричат ​​евритермни, а адаптираните към тесен температурен диапазон се наричат ​​стенотермни. По същия начин, по отношение на налягането, се разграничават еври- и стенобатни организми, по отношение на степента на соленост на околната среда - еври - и стенохалин и др.

Екологичните валентности на отделните индивиди не съвпадат. Следователно екологичната валентност на даден вид е по-широка от екологичната валентност на всеки индивид.

Екологичните валентности на даден вид към различни екологични фактори могат да се различават значително. Наборът от екологични валентности по отношение на различни фактори на околната среда е екологичен спектър мил.

Екологичният фактор, чиято количествена стойност надхвърля границите на издръжливостта на вида, се нарича ограничаване (ограничаващ) фактор. Такъв фактор ще ограничи разпространението на вида, дори ако всички други фактори са благоприятни. Ограничаващите фактори определят географския обхват на даден вид. Познаването на лимитиращите фактори за определен вид организми позволява чрез промяна на условията на местообитанието да потиска или стимулира развитието му.

Възможно е да се разграничат основните закономерности на действието на факторите на околната среда:

Заобикалящата органична и неорганична природа е местообитанието на вида, тя е част от природата, с която той пряко взаимодейства.

Организмите са в състояние да се адаптират към всякакви условия на околната среда, тези адаптации обикновено се наричат ​​адаптации. Те могат да бъдат анатомични, морфологични, физиологични, поведенчески. Елементите на околната среда, които причиняват адаптации, се наричат ​​фактори на околната среда или принуждаващи фактори. Реалното значение на факторите не е същото. Някои фактори са особено важни и незаменими, те обикновено се наричат ​​условия на съществуване.

Факторите на околната среда са разделени на 3 основни групи: абиотични, биотични и антропогенни, които като че ли съответстват на етапите на еволюционното развитие на нашата планета.

Абиотични или физико-химични - фактори от неживата природа, това са климатичните, които включват: светлинна и лъчиста енергия, температура, влажност, валежи, снежна покривка, атмосферно налягане, газов състав, движение на въздуха, атмосферно електричество; почвено-земни, геоморфоложки, хидроложки.

Биотични - фактори на дивата природа, които действат пряко или косвено върху тялото - това са микроорганизми, растения и растителни групи, животни.

Под антропогенни фактори се разбира въздействието на човека върху живите организми - пряко или непряко, чрез промени в околната среда.

Според M. Bigon, J. Harper, K. Townsend (1989) факторите на околната среда се разделят на 2 групи: условия и ресурси.

Условия - фактори на околната среда, които се променят във времето и пространството, на които организмите реагират по различен начин в зависимост от силата му (например температура, влажност на почвата и др.). В присъствието на определени организми условията могат да се променят, например растенията могат да променят pH на почвата, да засенчват пространството, но условията не се консумират или изчерпват от организмите и никой организъм не може да ги направи недостъпни или по-малко достъпни за други организми.

Ресурсите са всичко, което организмите използват и консумират, като в зависимост от условията организмите могат да променят количеството си или да ги направят недостъпни за другите. Има конкуренция между организмите за определен ресурс. В различни периоди от живота различни вещества могат да бъдат ресурси. Един и същ фактор в зависимост от средата може да бъде или ресурс, или състояние, например кислородът във въздушната среда е условие, а във водната среда е ресурс.

Някои фактори на околната среда остават постоянни почти винаги, редица други фактори варират значително (конкуренция, климатични фактори). Степента на променливост на фактора зависи от местообитанието. Променящите се фактори имат особено силно въздействие върху организмите. AS Monchadsky (1958) предлага класификация, която отчита променливостта на факторите. Според неговата класификация:

Група 1 - това са стабилни фактори. Не се променя дълго време (гравитационна сила, слънчева константа, състав на атмосферата, топография и др.)

Група 2 - променящи се фактори, които от своя страна се разделят на:

Фактори, които се променят редовно, периодично, поради движението на слънчевата система (слънчева радиация, фотопериодизъм, температура, приливи и отливи и др.)

Фактори, които се променят без строга периодичност (вятър, валежи, биотични и антропогенни).

Факторите на околната среда в най-простия случай имат пряк ефект, например гущер, който се пече на слънце - температурата на тялото му се повишава. Най-често се срещаме с непряко, косвено влияние. Един и същи фактор има пряко въздействие върху едни организми и косвено върху други. Въпреки голямото разнообразие от фактори на околната среда, могат да се разграничат редица модели на тяхното действие върху организмите.

Главен сред тях е законът за оптимума. Силата на факторите на околната среда непрекъснато се променя, само на някои места на планетата стойностите на факторите са повече или по-малко постоянни (на големи дълбочини). Законът за оптимума гласи, че всеки фактор на околната среда има определени граници на положително въздействие върху организмите. Има най-оптималните дозировки на фактори, при които организмите от този вид се чувстват най-комфортно. Графично законът се отразява със симетрична крива, показваща как жизнената активност се променя с увеличаване на дозата на фактора. В центъра под кривата е зоната на оптимума, в която организмите активно растат, хранят се и успешно се размножават. Колкото по-висока или по-ниска е стойността на фактора, толкова по-неблагоприятен е той за живите организми. Това са неоптимални или песимални зони. Стойностите на факторите, при които настъпва смъртта на организмите, се наричат ​​критични или екстремни точки (фиг. 1). На графиката това са точките на пресичане с оста x. Границата на издръжливост между две крайни точки се нарича екологична валентност или пластичност на вида. При някои видове разстоянието между критичните точки е голямо, което означава, че те могат да живеят в широк диапазон от стойности на факторите. За други критичните точки са близки, което означава, че видовете могат да живеят само в много тесен диапазон от факторни стойности - в много стабилни условия. Широката екологична валентност се обозначава с префикса „еври“, по отношение на отделни фактори, еврифаги, евритерми, в широк смисъл - се разграничават еврибионти. И за разлика от тях, видовете с тясна валентност - префиксът "стено", това са стенофаги, стеногали и стенобионти. Видовете, които са се развивали при относително стабилни условия за дълго време, губят своята екологична пластичност и развиват стенобионтни черти, докато видовете, които са съществували със значителни колебания във факторите на околната среда, придобиват повишена екологична пластичност и стават еврибионти.

Фиг. 1. Закон за оптимума.

Друг модел се отнася до двусмисления ефект на фактора върху различни функции на един и същ организъм. Оптималното за някои процеси може да бъде неоптимално за други функции. Например, температури от 25-30 градуса са оптимални за фотосинтезата, а дишането се извършва при по-високи температури.

Степента на издръжливост, критични точки, оптимум и песимум на отделните индивиди от вида не съвпадат. Това се определя от наследствени, физиологични, възрастови и полови особености. Например, хайверът на сьомгата се развива при температури от 0 o C до +12 o C, а възрастните лесно понасят колебания от -2 o C до +20 o C. Екологичната валентност на вида е по-широка от екологичната валентност на индивида.

За всеки фактор видовете се адаптират по независим начин. Степента на издръжливост на всеки фактор не означава същата адаптивност към друг. Видовете, които понасят добре ниските температури, не е задължително да са устойчиви например на висока влажност. Съвкупността от екологични валентности на даден вид по отношение на различни фактори съставлява неговия екологичен спектър.

Резултатите от въздействието на факторите на околната среда могат да бъдат най-различни в зависимост от това как – поотделно или в комбинация – действат. Например, дори не много силна слана става забележима за хората и животните, ако е придружена от вятър или висока влажност, тъй като тези два фактора водят до повишено охлаждане на тялото. Дори през лятото, по време на дъжд, малки животни с мокра коса могат да умрат от хипотермия.

Германският селскостопански химик Й. Либих през 1840 г. предполага, че издръжливостта на организмите се определя от най-слабото място в техните екологични нужди. Когато изучава селскостопанското производство, той установява, че добивът на зърно се определя не от тези хранителни вещества, които са достатъчни в почвата, а от тези, които липсват, които присъстват в липсващи количества. Освен това един елемент не може да бъде заменен с друг. J. Liebig формулира закона за минимума: растежът на растенията е ограничен от липсата на поне един елемент, чието количество е под необходимия минимум. По-късно този закон се развива в закона за ограничаващите фактори. Възможността за съществуване на даден вид се определя не от благоприятните условия на оптималната зона, а най-често от екстремни, критични стойности. Най-значим е факторът, който най-много се отклонява от оптималните стойности за организма. Факторът на околната среда, чиято интензивност се доближава до границата на издръжливост или надхвърля нея, се нарича ограничаващ. Такива фактори в екологията на видовете могат да бъдат силни пролетни и ранни есенни студове, тежки зими с много или малко сняг и др. Концепцията за ограничаващото влияние не само на минимум, но и на максимум е разработена от У. Шелфорд през 1913 г.: ограничаващият фактор за съществуването на даден вид може да бъде както минимум, така и максимум на екологичен фактор, обхватът между което определя размера на толерантността, издръжливостта на организма към този фактор. Образно казано лошо е както недохранването, така и прехранването – всичко е добро в умерени количества.

Говорейки за общите принципи на действие на факторите на околната среда, важно е да се отбележи, че в съвременните условия най-важна роля играе не природната среда, а промените, направени в нея от човека. Човек, в допълнение към прякото въздействие върху живите организми, най-често радикално променя околната среда, принуждавайки организмите да се адаптират към новите условия на съществуване за тях.

Въпреки голямото разнообразие от фактори на околната среда, могат да се идентифицират редица общи модели в естеството на тяхното въздействие върху организмите и в реакциите на живите същества.

Законът за толерантността (законът на оптимума или законът на У. Шелфорд) -всеки фактор има определени граници на положително въздействие върху организмите. Както недостатъчното, така и прекомерното действие на фактора се отразява негативно на живота на индивидите (много „добро“ също е „недобро“).

Факторите на околната среда се определят количествено. За всеки фактор може оптимална зона (зона на нормален живот), зона на песимизма (зона на потисничество) и граници на издръжливост организъм. Оптимумът е количеството фактор на околната среда, при което интензивността на жизнената дейност на организмите е максимална. В зоната на песимум жизнената активност на организмите е потисната. Отвъд границите на издръжливост съществуването на един организъм е невъзможно. Разграничете долната и горната граница на издръжливост.

Способността на живите организми да понасят в една или друга степен количествени колебания в действието на фактор на околната среда се нарича екологична валентност (толерантност, устойчивост, пластичност).

Стойностите на фактора на околната среда между горната и долната граница на издръжливост се наричат зона на толерантност. Наричат ​​се видове с широка зона на толерантност еврибионт, с тесен стенобионт . Наричат ​​се организми, които понасят големи температурни колебания евритермалени адаптиран към тесен температурен диапазон - стенотермален. По същия начин, по отношение на налягането, човек разграничава еври- и стенобатни организми, във връзка със степента на соленост на околната среда - еври- и стенохалин, във връзка с храната еври- и стенотрофи(по отношение на животните използвайте термините еври- и стенофаги) и т.н.

Екологичните валентности на отделните индивиди не съвпадат. Следователно екологичната валентност на даден вид е по-широка от екологичната валентност на всеки индивид.

Екологичните валентности на даден вид към различни екологични фактори могат да се различават значително. Наборът от екологични валентности по отношение на различни фактори на околната среда е екологичен спектър на вида.

Екологичният фактор, чиято количествена стойност надхвърля границите на издръжливостта на вида, се нарича ограничаващ (ограничаващ) фактор.

2. Неяснотата на ефекта на фактора върху различни функции -всеки фактор засяга различни функции на тялото по различни начини. Оптимумът за някои процеси може да бъде песимумът за други. Така за много риби температурата на водата, която е оптимална за узряването на репродуктивните продукти, е неблагоприятна за хвърляне на хайвера.

3. Разнообразие от индивидуални реакции към факторите на околната среда -степента на издръжливост, критичните точки, оптималните и песималните зони на отделните индивиди от един и същи вид не съвпадат. Тази вариабилност се определя както от наследствените качества на индивидите, така и от пола, възрастта и физиологичните различия. Например при пеперудата мелничен молец, един от вредителите на брашното и зърнените продукти, критичната минимална температура за гъсениците е -7 ° C, за възрастните форми -22 ° C, а за яйцата -27 ° C. Слана при -10 °C убива гъсениците, но не е опасна за възрастните и яйцата на този вредител. Следователно, екологичната валентност на даден вид винаги е по-широка от екологичната валентност на всеки индивид.

4. Относителна независимост на адаптацията на организмите към различни фактори- степента на толерантност към който и да е фактор не означава съответната екологична валентност на вида по отношение на други фактори. Например, видовете, които понасят големи температурни промени, не трябва да бъдат адаптирани към големи колебания във влажността или солеността. Евритермните видове могат да бъдат стенохалинни, стенобатични или обратното.

5. Несъвпадение на екологичните спектри на индивида видовеВсеки вид е специфичен по своите екологични възможности. Дори сред видовете, близки по отношение на начините за адаптиране към околната среда, има различия в отношението им към отделните фактори.

6. Взаимодействие на факторите- оптималната зона и границите на издръжливостта на организмите по отношение на всеки фактор на околната среда могат да бъдат изместени в зависимост от силата и комбинацията от други фактори, действащи едновременно. Например топлината се понася по-лесно в сух, отколкото във влажен въздух. Заплахата от замръзване е много по-висока при студ със силни ветрове, отколкото при тихо време.

7. Законът за минимума (законът на J. Liebig или правилото за ограничаващите фактори) -възможностите за съществуване на организмите са предимно ограничени от онези фактори на околната среда, които са най-отдалечени от оптималните. Ако поне един от факторите на околната среда се приближи или надхвърли критичните стойности, тогава, въпреки оптималната комбинация от други условия, индивидите са застрашени от смърт. По този начин движението на даден вид на север може да бъде ограничено (ограничено) от липса на топлина, а в сухи райони - от липса на влага или твърде високи температури. Идентифицирането на ограничаващите фактори е много важно в практиката на селското стопанство.

8. Хипотеза за незаменимостта на фундаменталните фактори (V. R. Williamson)- пълно отсъствие в околната среда пълното отсъствие в околната среда на основни фактори на околната среда (физиологично необходими; например светлина, вода, въглероден диоксид, хранителни вещества) не може да бъде компенсирано (заменено) от други фактори. И така, според Книгата на рекордите на Гинес, човек може да живее до 10 минути без въздух, 10-15 дни без вода и до 100 дни без храна.

Въпреки голямото разнообразие от фактори на околната среда, могат да се идентифицират редица общи модели в естеството на тяхното въздействие върху организмите и в реакциите на живите същества.

1. Законът за оптимума.

Всеки фактор има определени граници на положително въздействие върху организмите (фиг. 1). Резултатът от действието на променлив фактор зависи преди всичко от силата на неговото проявление. Както недостатъчното, така и прекомерното действие на фактора се отразява негативно на живота на индивидите. Благоприятният ефект се нарича зона с оптимален екологичен фактор или просто оптимално за организми от този вид. Колкото по-силно е отклонението от оптимума, толкова по-изразен е инхибиторният ефект на този фактор върху организмите. (зона на песимум). Максималните и минималните стойности на преносим фактор са критични точки перотвъд който съществуването вече не е възможно, настъпва смъртта. Границите на издръжливост между критичните точки се наричат екологична валентност живи същества във връзка с конкретен фактор на средата.

Ориз. един. Схема на действието на факторите на околната среда върху живите организми

Представителите на различните видове се различават значително помежду си както в позицията на оптимума, така и в екологичната валентност. Например, арктическите лисици в тундрата могат да понасят колебания в температурата на въздуха в диапазона над 80 °C (от +30 до -55 °C), докато топловодните ракообразни Copilia mirabilis издържат на промени в температурата на водата в диапазона от над 6 °C (от +23 до +29 °C). Една и съща сила на проявление на фактор може да бъде оптимална за един вид, песимална за друг и да надхвърли границите на издръжливост за трети (фиг. 2).

Широката екологична валентност на даден вид по отношение на абиотичните фактори на околната среда се обозначава чрез добавяне на префикса "еври" към името на фактора. евритермаленвидове - издържат на значителни температурни колебания, еврибатичен- широк диапазон на налягането, еврихалин- различна степен на засоляване на околната среда.

Ориз. 2. Положението на оптималните криви на температурната скала за различните видове:

1, 2 - стенотермни видове, криофили;

3-7 - евритермни видове;

8, 9 - стенотермни видове, термофили

Неспособността да се толерират значителни колебания във фактора или тясната екологична валентност се характеризира с префикса "стено" - стенотермален, стенобат, стенохалинвидове и пр. В по-широк смисъл се наричат ​​видове, чието съществуване изисква строго определени условия на средата стенобионт, и тези, които могат да се адаптират към различни условия на околната среда - еврибионтичен.

Наричат ​​се условия, приближаващи се до критични точки в един или няколко фактора наведнъж екстремни.

Позицията на оптималните и критичните точки на факторния градиент може да бъде изместена в определени граници под действието на условията на околната среда. Това се случва редовно при много видове със смяната на сезоните. През зимата, например, врабчетата издържат на силни студове, а през лятото умират от охлаждане при температури малко под нулата. Феноменът на изместване на оптимума по отношение на всеки фактор се нарича аклиматизация. По отношение на температурата това е добре познат процес на термично втвърдяване на тялото. Температурната аклиматизация изисква значителен период от време. Механизмът е промяната в клетките на ензими, които катализират едни и същи реакции, но при различни температури (т.нар. изоензими).Всеки ензим е кодиран от собствен ген, следователно е необходимо да се изключат някои гени и да се активират други, транскрипция, транслация, сглобяване на достатъчно количество нов протеин и т.н. Общият процес отнема средно около две седмици и се стимулира от промените в околната среда. Аклиматизацията или втвърдяването е важна адаптация на организмите, която се случва при постепенно настъпващи неблагоприятни условия или когато навлизат в територии с различен климат. В тези случаи тя е неразделна част от общия процес на аклиматизация.

2. Нееднозначност на действието на фактора върху различни функции.

Всеки фактор влияе по различен начин на различните функции на тялото (фиг. 3). Оптимумът за някои процеси може да бъде песимумът за други. Така температурата на въздуха от +40 до +45 ° C при хладнокръвни животни значително увеличава скоростта на метаболитните процеси в тялото, но инхибира двигателната активност и животните изпадат в термичен ступор. За много риби температурата на водата, която е оптимална за узряването на репродуктивните продукти, е неблагоприятна за хвърляне на хайвера, което се случва при различен температурен диапазон.

Ориз. 3. Схема на зависимостта на фотосинтезата и дишането на растението от температурата (според V. Larcher, 1978): t min, t opt, t max- минимална, оптимална и максимална температура за растеж на растенията (засенчена зона)

Жизненият цикъл, в който в определени периоди организмът изпълнява предимно определени функции (хранене, растеж, размножаване, разселване и др.), Винаги е в съответствие със сезонните промени в комплекса от фактори на околната среда. Мобилните организми също могат да променят местообитанията за успешното изпълнение на всичките си жизнени функции.

3. Разнообразие от индивидуални реакции към факторите на околната среда.Степента на издръжливост, критичните точки, оптималните и песималните зони на отделните индивиди не съвпадат. Тази вариабилност се определя както от наследствените качества на индивидите, така и от пола, възрастта и физиологичните различия. Например при пеперудата мелничен молец, един от вредителите по брашното и зърнените продукти, критичната минимална температура за гъсениците е -7 °C, за възрастните форми -22 °C, а за яйцата -27 °C. Слана при -10 °C убива гъсениците, но не е опасна за възрастните и яйцата на този вредител. Следователно, екологичната валентност на даден вид винаги е по-широка от екологичната валентност на всеки индивид.

4. Относителна независимост на адаптацията на организмите към различни фактори.Степента на толерантност към който и да е фактор не означава съответната екологична валентност на вида по отношение на други фактори. Например, видовете, които понасят големи температурни промени, не трябва да бъдат адаптирани към големи колебания във влажността или солеността. Евритермните видове могат да бъдат стенохалинни, стенобатични или обратното. Екологичните валентности на един вид по отношение на различни фактори могат да бъдат много разнообразни. Това създава изключително разнообразие от адаптации в природата. Наборът от екологични валентности по отношение на различни фактори на околната среда е екологичен спектър на вида.

5. Несъвпадение на екологичните спектри на отделните видове.Всеки вид е специфичен по своите екологични възможности. Дори сред видовете, близки по отношение на адаптацията към околната среда, има разлики по отношение на всеки индивидуален фактор.

Ориз. четири. Промени в участието на някои растителни видове в ливадни тревни насаждения в зависимост от влагата (по L. G. Ramensky et al., 1956): 1 - ливадна детелина; 2 - обикновен бял равнец; 3 - избата на Делявина; 4 - поляна от синята трева; 5 - типчак; 6 - истинска сламка; 7 - ранна острица; 8 - ливадна сладка обикновена; 9 - хълм здравец; 10 - полски рак; 11 - козя брада с къс нос

Правилото за екологична индивидуалност на видоветеформулиран от руския ботаник Л. Г. Раменски (1924 г.) по отношение на растенията (фиг. 4), след това е широко потвърден от зоологически изследвания.

6. Взаимодействие на факторите.Оптималната зона и границите на издръжливост на организмите по отношение на всеки фактор на околната среда могат да се изместят в зависимост от силата и комбинацията от други фактори, действащи едновременно (фиг. 5). Този модел е наименуван взаимодействия на факторите. Например топлината се понася по-лесно в сух, отколкото във влажен въздух. Заплахата от замръзване е много по-висока при студ със силни ветрове, отколкото при тихо време. По този начин един и същ фактор в комбинация с други има неравномерно въздействие върху околната среда. Напротив, един и същи екологичен резултат може да се получи по различни начини. Например увяхването на растенията може да бъде спряно както чрез увеличаване на количеството влага в почвата, така и чрез понижаване на температурата на въздуха, което намалява изпарението. Създава се ефект на частично взаимно заместване на факторите.

Ориз. 5. Смъртност на яйцата на боровата копринена буба Dendrolimus pini при различни комбинации от температура и влажност

В същото време взаимното компенсиране на действието на факторите на околната среда има определени граници и е невъзможно напълно да се замени един от тях с друг. Пълната липса на вода или дори един от основните елементи на минералното хранене прави живота на растението невъзможен, въпреки най-благоприятната комбинация от други условия. Изключителната липса на топлина в полярните пустини не може да бъде компенсирана нито с изобилие от влага, нито с денонощно осветление.

Като се вземат предвид моделите на взаимодействие на факторите на околната среда в селскостопанската практика, е възможно умело да се поддържат оптимални условия за жизнената дейност на култивираните растения и домашните животни.

7. Правилото на ограничаващите фактори.Възможностите за съществуване на организмите са предимно ограничени от онези фактори на околната среда, които са най-отдалечени от оптималните. Ако поне един от факторите на околната среда се приближи или надхвърли критичните стойности, тогава, въпреки оптималната комбинация от други условия, индивидите са застрашени от смърт. Всички фактори, които силно се отклоняват от оптимума, придобиват първостепенно значение в живота на вида или отделни негови представители в определени периоди от време.

Ограничаващите фактори на околната среда определят географския обхват на вида. Естеството на тези фактори може да бъде различно (фиг. 6). По този начин движението на даден вид на север може да бъде ограничено от липса на топлина, а към сухи райони - от липса на влага или твърде високи температури. Биотичните отношения, например заемането на територия от по-силен конкурент или липсата на опрашители за растенията, също могат да послужат като фактор, ограничаващ разпространението. И така, опрашването на смокините зависи изцяло от един вид насекомо - осата Blastophaga psenes. Родината на това дърво е Средиземноморието. Въведените смокини в Калифорния не дадоха плод, докато там не бяха въведени опрашители. Разпространението на бобовите растения в Арктика е ограничено от разпространението на земните пчели, които ги опрашват. На остров Диксън, където няма пчели, също не се срещат бобови растения, въпреки че съществуването на тези растения там все още е допустимо поради температурните условия.

Ориз. 6. Дълбоката снежна покривка е ограничаващ фактор в разпространението на елените (според Г. А. Новиков, 1981 г.)

За да се определи дали един вид може да съществува в даден географски район, първо трябва да се установи дали някакви фактори на околната среда надхвърлят неговата екологична валентност, особено в най-уязвимия период на развитие.

Идентифицирането на ограничаващите фактори е много важно в практиката на селското стопанство, тъй като, насочвайки основните усилия към тяхното премахване, можете бързо и ефективно да увеличите добивите на културите или продуктивността на животните. Така че, на силно киселинни почви, добивът на пшеница може да се увеличи донякъде чрез прилагане на различни агротехнически влияния, но най-добрият ефект ще се получи само в резултат на варуване, което ще премахне ограничаващите ефекти на киселинността. Следователно познаването на ограничаващите фактори е ключът към контролирането на живота на организмите. В различни периоди от живота на индивидите различни фактори на околната среда действат като ограничаващи фактори, поради което е необходимо умело и постоянно регулиране на условията на живот на отглежданите растения и животни.

| |
2.2. Адаптации на организма2.4. Принципи на екологична класификация на организмите

Неживата и жива природа, заобикаляща растенията, животните и хората, се нарича местообитание. Съвкупността от отделни компоненти на околната среда, които влияят на организмите, се наричат фактори на околната среда.

Според естеството на произхода се разграничават абиотични, биотични и антропогенни фактори.

Абиотични фактори - Това са свойства на неживата природа, които пряко или косвено засягат живите организми.

Биотични фактори - това са всички форми на влияние на живите организми един върху друг. Преди това човешкото въздействие върху живите организми също се приписваше на биотични фактори, но сега се разграничава специална категория фактори, генерирани от хората.

Антропогенни фактори - това са всички форми на дейност на човешкото общество, които водят до промяна в природата като местообитание и други видове и пряко засягат живота им.

По този начин всеки жив организъм се влияе от неживата природа, организми от други видове, включително хора, и от своя страна засяга всеки един от тези компоненти.

Закони за въздействието на факторите на околната среда върху живите организми

Въпреки разнообразието от фактори на околната среда и различното естество на техния произход, съществуват някои общи правила и закономерности на тяхното въздействие върху живите организми.

За живота на организмите е необходима определена комбинация от условия. Ако всички условия на средата са благоприятни, с изключение на едно, то именно това състояние става решаващо за живота на съответния организъм. Ограничава (ограничава) развитието на организма, затова се нарича ограничаващ фактор . Първоначално беше установено, че развитието на живите организми е ограничено от липсата на който и да е компонент, например минерални соли, влага, светлина и др. В средата на 19 век немският органичен химик Й. Либих пръв експериментално доказва, че растежът на растенията зависи от хранителния елемент, който присъства в относително минимално количество. Той нарече това явление закон на минимума (закон на Либих).

В съвременната формулировка законът на минимума звучи така: издръжливостта на един организъм се определя от най-слабото звено във веригата на неговите екологични потребности. Въпреки това, както се оказа по-късно, не само дефицитът, но и излишъкът на фактор може да бъде ограничаващ, например смъртта на реколта поради дъждове, пренасищане на почвата с торове и др. Концепцията, че наред с минимума, максимумът може да бъде и ограничаващ фактор, е въведена 70 години след Либих от американския зоолог У. Шелфорд, който формулира закон на толерантността . Според закона за толерантността, ограничаващият фактор за просперитета на една популация (организъм) може да бъде както минимум, така и максимум въздействие върху околната среда, а диапазонът между тях определя количеството на издръжливостта (граница на толерантност) или екологичната валентност на организма към този фактор.

Благоприятният диапазон на фактора на околната среда се нарича зона на оптимум (нормален живот). Колкото по-голямо е отклонението на фактора от оптимума, толкова повече този фактор потиска жизнената активност на населението. Този диапазон се нарича зона на потисничество. Максималните и минималните допустими стойности на фактора са критични точки, отвъд които съществуването на организъм или популация вече не е възможно.

Принципът на лимитиращите фактори е валиден за всички видове живи организми – растения, животни, микроорганизми и важи както за абиотичните, така и за биотичните фактори.

В съответствие със закона за толерантността всеки излишък на материя или енергия се оказва източник на замърсяване.

Границата на толерантност на организма се променя при прехода от един етап на развитие към друг. Често младите организми са по-уязвими и по-взискателни към условията на околната среда от възрастните. Най-критичен от гледна точка на въздействието на различни фактори е размножителният период: през този период много фактори стават ограничаващи. Екологичната валентност за размножаващи се индивиди, семена, ембриони, ларви, яйца обикновено е по-тясна, отколкото за възрастни неразмножаващи се растения или животни от същия вид.

Досега говорихме за границата на поносимост на живия организъм по отношение на един фактор, но в природата всички фактори на средата действат заедно.

Оптималната зона и границите на издръжливостта на тялото по отношение на всеки фактор на околната среда могат да се изместят в зависимост от комбинацията от други фактори, действащи едновременно. Този модел е наименуван взаимодействия на факторите на околната среда .

Взаимната компенсация обаче има определени граници и е невъзможно напълно да се замени един от факторите с друг. Това предполага заключението, че всички условия на околната среда, необходими за поддържане на живота, играят еднаква роля и всеки фактор може да ограничи възможността за съществуване на организми - това е закон за еквивалентност на всички условия на живот .

Известно е, че всеки фактор по различен начин влияе върху различните функции на тялото. Условията, които са оптимални за някои процеси, например за растежа на даден организъм, могат да се окажат зона на потисничество за други, например за възпроизвеждане, и да надхвърлят толерантността, тоест да доведат до смърт за други . Следователно жизненият цикъл, в съответствие с който тялото през определени периоди основно изпълнява определени функции - хранене, растеж, възпроизводство, преселване - винаги е в съответствие със сезонните промени във факторите на околната среда.

Сред законите, които определят взаимодействието на индивид или индивид с неговата среда, ние отделяме правилото за съответствие между условията на околната среда и генетичната предопределеност на организма. Той твърди, че един вид организми може да съществува толкова дълго, колкото и доколкото естествената среда, която го заобикаля, съответства на генетичните възможности за адаптиране на този вид към неговите колебания и промени. Всеки вид живот е възникнал в определена среда, в една или друга степен е адаптиран към нея и по-нататъшното съществуване на вида е възможно само в тази или близка до нея среда. Рязката и бърза промяна в средата на живот може да доведе до факта, че генетичните способности на вида ще бъдат недостатъчни, за да се адаптират към новите условия. Това по-специално е в основата на една от хипотезите за изчезването на големи влечуги с рязка промяна в абиотичните условия на планетата: големите организми са по-малко променливи от малките, така че се нуждаят от много повече време, за да се адаптират. В тази връзка фундаменталните трансформации на природата са опасни за съществуващите в момента видове, включително и за самия човек.