Najpovoljniji intenzitet faktora sredine za organizam naziva se optimalnim ili optimalno.Odstupanje od optimalnog djelovanja faktora dovodi do inhibicije vitalnih funkcija tijela.
Granica preko koje je nemoguće postojanje organizma naziva se granica izdržljivosti.Ove granice su različite za različite vrste, pa čak i za različite jedinke iste vrste. Na primjer, gornji slojevi atmosfere, termalni izvori i ledena pustinja Antarktika su izvan granica izdržljivosti mnogih organizama.
Okolinski faktor koji prelazi granice tjelesne izdržljivosti naziva se ograničavajući.Ima gornje i donje granice. Dakle, za ribu je ograničavajući faktor voda. Izvan vodene sredine njihov život je nemoguć. Smanjenje temperature vode ispod 0 °C je donja granica, a porast iznad 45 °C je gornja granica izdržljivosti.
Šema djelovanja okolišnog faktora na tijelo
Dakle, optimum odražava karakteristike životnih uslova različitih vrsta. U skladu sa nivoom najpovoljnijih faktora organizmi se dijele na toplinu i hladnoću, vlagu i sušu, svijetloljubive i hladne, prilagođene životu u slanoj i slatkoj vodi itd. Što je granica izdržljivosti šira, to je organizam plastičniji. Štaviše, granica izdržljivosti u odnosu na različite faktore životne sredine varira među organizmima. Na primjer, biljke koje vole vlagu mogu tolerirati velike promjene temperature, dok im je nedostatak vlage štetan. Usko prilagođene vrste su manje plastične i imaju malu granicu izdržljivosti. Za ribe koje žive u hladnim morima Antarktika i Arktičkog okeana, raspon temperature je 4-8 °C. Kako temperatura raste (iznad 10 °C), prestaju da se kreću i padaju u termalni stupor. S druge strane, ribe iz ekvatorijalnih i umjerenih geografskih širina tolerišu temperaturne fluktuacije od 10 do 40 °C. Toplokrvne životinje imaju širi raspon izdržljivosti. Dakle, arktičke lisice u tundri mogu tolerirati promjene temperature od -50 do 30 °C. Biljke umjerenog područja tolerišu temperaturne fluktuacije od 60-80 °C, dok tropske biljke imaju mnogo uži temperaturni raspon: 30-40 °C. Interakcija faktora sredine je da promjena intenziteta jednog od njih može suziti granicu izdržljivosti na drugi faktor ili je, obrnuto, povećati. Na primjer, optimalna temperatura povećava toleranciju na nedostatak vlage i hrane. Visoka vlažnost značajno smanjuje otpornost organizma na visoke temperature. Intenzitet izloženosti faktorima životne sredine direktno zavisi od trajanja ovog izlaganja. Dugotrajno izlaganje visokim ili niskim temperaturama je štetno za mnoge biljke, dok biljke normalno podnose kratkoročne promjene. Ograničavajući faktori za biljke su sastav tla, prisustvo dušika i drugih hranjivih tvari u njemu. Dakle, djetelina bolje raste na zemljištu siromašnom dušikom, a kopriva čini suprotno. Smanjenje sadržaja dušika u tlu dovodi do smanjenja otpornosti žitarica na sušu. Biljke se lošije razvijaju na slanim tlima; Dakle, prilagodljivost organizma pojedinačnim faktorima okoline je individualna i može imati širok i uski raspon izdržljivosti. Ali ako kvantitativna promjena barem jednog od faktora pređe granicu izdržljivosti, tada, uprkos činjenici da su drugi uslovi povoljni, organizam umire.
Skup ekoloških faktora (abiotičkih i biotičkih) koji su neophodni za postojanje vrste naziva se ekološka niša.Ekološka niša karakteriše način života organizma, njegove životne uslove i ishranu. Za razliku od niše, koncept staništa označava teritoriju na kojoj živi organizam, odnosno njegovu „adresu“. Na primjer, biljojedi stanovnici stepa, krave i klokani, zauzimaju istu ekološku nišu, ali imaju različita staništa. Naprotiv, stanovnici šume - vjeverica i los, također klasifikovani kao biljojedi, zauzimaju različite ekološke niše. Ekološka niša uvijek određuje distribuciju organizma i njegovu ulogu u zajednici.
Ograničavajući faktori su stanja koja prevazilaze tjelesnu izdržljivost. Oni ograničavaju svaku manifestaciju njegovih funkcija. Razmotrimo dalje ograničavajuće dejstvo faktora detaljnije.
Opće karakteristike
Karakteristike uticaja
Kada se razmatra teorija minimuma, ne treba brkati vodeće i ograničavajuće faktore okoline, jer potonji mogu biti i glavni i sekundarni. Ograničavajući uslov je obično onaj koji najviše odstupa od norme. Ako su indikatori izvan granica održivosti, bez obzira da li su se promijenili prema minimumu ili prema maksimumu, oni se pretvaraju u ograničavajuće faktore. Ovo se dešava iu slučajevima kada su svi ostali uslovi povoljni ili optimalni.
Shelfordovi ograničavajući faktori
Teorija o kojoj smo gore govorili dobila je svoj razvoj 70 godina kasnije. Američki naučnik Shelford otkrio je da ne samo da element prisutan u minimalnoj koncentraciji može utjecati na razvoj organizma, već njegov višak može uzrokovati i štetne posljedice. Na primjer, i prekomjerne i nedovoljne količine vode bit će štetne za biljku. U potonjem slučaju će doći do zakiseljavanja tla, au prvom će biti otežana asimilacija nutritivnih spojeva. Na mnoge organizme negativno utječu promjene pH nivoa i drugi ograničavajući faktori. Tolerancija, unutar koje je moguće normalno postojanje, ograničena je, zapravo, nedostatkom ili viškom uslova, čiji pokazatelji mogu biti blizu granica tolerancije.
Opseg izdržljivosti
Granice tolerancije nisu konstantne. Na primjer, raspon se može suziti ako se stanje približi jednoj ili drugoj granici. Ova situacija se dešava i tokom reprodukcije organizama, kada mnogi pokazatelji postaju ograničavajući. Iz ovoga proizilazi da je uticaj mnogih ograničavajućih faktora sredine promenljiv. To znači da jedno stanje može ili ne mora biti opresivno ili ograničavajuće.
Aklimatizacija
Istovremeno, treba imati na umu da su sami organizmi u stanju smanjiti negativan utjecaj stvaranjem, na primjer, određene mikroklime. U ovom slučaju se pojavljuje neka vrsta kompenzacije uslova. Najefikasnije se manifestuje na nivou zajednice. Takvom kompenzacijom stvaraju se uvjeti za fiziološku adaptaciju vrste - euribiota, koja je rasprostranjena. Aklimatizirajući se na određenom teritoriju, formira jedinstven ekotip, populaciju, čije granice tolerancije odgovaraju lokalitetu. Dublji procesi adaptacije mogu doprinijeti formiranju genetskih rasa.
Prevođenje teorije u praksu
Da bismo imali najjasniju predstavu o tome kako ograničavajući čimbenici okoliša utječu na organizme, možemo uzeti kao primjer razvoj biljaka pod utjecajem ugljičnog dioksida. Njegov sadržaj u vazduhu je nizak, pa će i neznatna kolebanja njegovog nivoa biti od velike važnosti za zasade. Ugljični dioksid je proizvod biljnog i životinjskog disanja, sagorijevanja organskih tvari, vulkanske aktivnosti itd. Njegov sadržaj ne ovisi samo o prirodi lokacije izvora i broju potrošača. Takođe se menja tokom vremena. Tako se zimi i u jesen povećava koncentracija ugljičnog dioksida zbog razlika u fotosintetskoj aktivnosti zelenih površina. Štoviše, ljeti, uz intenzivnu asimilaciju biljaka, njegova količina značajno opada. Fluktuacije CO 2 u vazduhu imaju značajan uticaj na aktivnost fotosinteze i nivo ishrane biljaka. Čak i male promjene negativno utiču na njihov razvoj i rast, izgled i unutrašnje procese. Uobičajeni sadržaj CO 2 u zraku, blizu 0,03%, ne smatra se optimalnim za normalan život biljaka. S tim u vezi, visok stepen intenziteta fotosinteze može se postići ili brzim kretanjem različitih masa, koje će osigurati njen priliv u asimilacijske dijelove, ili djelovanjem heterotrofa, čija reprodukcija je praćena njenim oslobađanjem.
Osvetljenje i temperatura
Razmotrimo kako ograničavajući faktori mogu utjecati na fenotip maslačka. Zbog značajne varijabilnosti svojih primjeraka, koji rastu na dobro osvijetljenim područjima, biljka ima pretežno karakteristike zasada koje voli svjetlost. Posebno se razlikuju:
- Debele, male, mesnate listove sa gustim žilama.
- Razgranati korijenski sistem.
- Položaj listova pod uglom u odnosu na sunčeve zrake.
- Neobičan pokret koji pruža zaštitu od pretjeranog osvjetljenja.
Istovremeno, maslačak koji raste u hladu ima sledeće karakteristike:
- Slabo razvijen korijenski sistem.
- Veliki, široki, tanki listovi s rijetkim žilama, smješteni okomito na zrake, itd.
Analizom presjeka lisnih ploča prvog i drugog tipa maslačka mogu se otkriti dublje histološke razlike, koje dopunjuju gore navedene morfološke karakteristike. Uticaj temperaturnih fluktuacija je takođe prilično jasno vidljiv. Štaviše, ako se transformacija s promjenama u osvjetljenju može promatrati upoređivanjem različitih primjeraka, onda se u ovom slučaju može vidjeti na jednoj biljci. Na niskim proljetnim temperaturama od +4 do +6 stepeni na biljkama se formiraju rani, jako rezani listovi. Ako maslačak u ovom obliku prenesete u staklenik, gdje je temperatura +15...+18 stepeni, počet će se razvijati ploče sa čvrstim rubovima. Prilikom postavljanja biljke u srednje uslove, listovi će imati blagu hrapavost.
Lančana reakcija
Jedan od značajnih dodataka razmatranoj teoriji je tvrdnja da promjena bilo kojeg stanja dovodi do dalekosežnih posljedica. Trenutno je gotovo nemoguće pronaći područje na planeti gdje nema ograničavajućih faktora. U mnogim slučajevima, aktivnost same osobe stvara ograničavajuće ili opresivne uslove. Jedan takav upečatljiv primjer je potpuno istrebljenje ogromnih populacija Stellerove morske krave. Ovaj proces je čovjeku oduzeo relativno malo vremena - nekoliko godina - u poređenju sa skoro stoljetnim periodom prirodne obnove ekosistema.
Adaptacije organizama na životnu sredinu nazivaju se adaptacije. Sposobnost prilagođavanja jedno je od glavnih svojstava života općenito, jer pruža samu mogućnost njegovog postojanja, sposobnost preživljavanja i razmnožavanja organizama. Adaptacije se manifestuju na različitim nivoima: od biohemije ćelija i ponašanja pojedinačnih organizama do strukture i funkcionisanja zajednica i ekoloških sistema. Adaptacije nastaju i mijenjaju se tokom evolucije vrsta.
Pojedinačna svojstva ili elementi životne sredine koji utiču na organizme nazivaju se faktori sredine. Faktori okoline su raznoliki. Oni mogu biti neophodni ili, obrnuto, štetni za živa bića, promovirati ili ometati opstanak i reprodukciju. Faktori okoline imaju različite prirode i specifične akcije. Ekološki faktori se dijele na abiotičke i biotičke, antropogene.
Abiotički faktori – temperatura, svjetlost, radioaktivno zračenje, pritisak, vlažnost zraka, slani sastav vode, vjetar, struje, teren – sve su to svojstva nežive prirode koja direktno ili indirektno utiču na žive organizme.
Biotički faktori su oblici uticaja živih bića jednih na druge. Svaki organizam stalno doživljava direktan ili indirektan utjecaj drugih bića, dolazi u kontakt sa predstavnicima svoje vrste i drugih vrsta, ovisi o njima i sam na njih utječe. Organski svijet koji ga okružuje sastavni je dio životne sredine svakog živog bića. Međusobne veze između organizama su osnova za postojanje biocenoza i populacija; njihovo razmatranje pripada oblasti sinekologije.
Antropogeni faktori su oblici djelovanja ljudskog društva koji dovode do promjena u prirodi kao staništu drugih vrsta ili direktno utiču na njihov život. Iako ljudi utiču na živu prirodu kroz promene abiotičkih faktora i biotičkih odnosa vrsta, antropogenu aktivnost treba identifikovati kao posebnu silu koja se ne uklapa u okvire ove klasifikacije. Važnost antropogenog utjecaja na živi svijet planete i dalje ubrzano raste. Isti faktor životne sredine ima različit značaj u životu zajedničkih organizama različitih vrsta. Na primjer, jaki vjetrovi zimi su nepovoljni za velike životinje koje žive na otvorenom, ali nemaju utjecaja na manje koje se skrivaju u jazbinama ili ispod snijega. Sastav soli tla važan je za ishranu biljaka, ali je indiferentan za većinu kopnenih životinja itd.
Promene faktora životne sredine tokom vremena mogu biti: 1) redovno periodične, menjajući jačinu uticaja u vezi sa doba dana ili godišnjim dobima ili ritmom oseka i oseka u okeanu; 2) nepravilne, bez jasne periodičnosti, na primer, promene vremenskih prilika u različitim godinama, katastrofalne pojave - oluje, pljuskovi, klizišta i sl.; 3) usmjerena u određenim, ponekad dugim vremenskim periodima, na primjer, za vrijeme zahlađenja ili zagrijavanja klime, zarastanja vodenih površina, stalne ispaše stoke na istom području itd. Faktori životne sredine imaju različite uticaje na žive organizme, tj. može djelovati kao stimulans koji uzrokuje adaptivne promjene u fiziološkim i biohemijskim funkcijama; kao ograničenja koja onemogućavaju postojanje u datim uslovima; kao modifikatori koji uzrokuju anatomske i morfološke promjene u organizmima; kao signali koji ukazuju na promjene u drugim faktorima okoline.
Uprkos širokom spektru faktora životne sredine, može se identifikovati niz opštih obrazaca u prirodi njihovog uticaja na organizme i u odgovorima živih bića.
1.Zakon optimuma. Svaki faktor ima samo određene granice pozitivnog uticaja na organizme. Rezultat promjenljivog faktora prvenstveno ovisi o jačini njegove manifestacije. I nedovoljno i prekomjerno djelovanje faktora negativno utječe na životnu aktivnost pojedinca. Povoljna sila uticaja naziva se zona optimuma faktora sredine ili jednostavno optimum za organizme date vrste. Što je veće odstupanje od optimuma, to je izraženije inhibitorno dejstvo ovog faktora na organizme (zona pesimuma). Maksimalne i minimalne prenosive vrijednosti faktora su kritične tačke, izvan kojih postojanje više nije moguće i dolazi do smrti. Granice izdržljivosti između kritičnih tačaka nazivaju se ekološka valencija (opseg tolerancije) živih bića u odnosu na određeni faktor okoline.
Predstavnici različitih vrsta uvelike se razlikuju jedni od drugih kako po položaju optimuma tako i po ekološkoj valentnosti. Na primjer, arktičke lisice u tundri mogu tolerirati fluktuacije temperature zraka u rasponu od oko 80°C (od +30° do -55°C), dok toplovodni rakovi Copilia mirabilis mogu izdržati promjene temperature vode u rasponu ne više od 6°C (od 23° do 29°C). Pojava uskih raspona tolerancije u evoluciji može se smatrati oblikom specijalizacije, uslijed koje se postiže veća efikasnost na račun prilagodljivosti i povećanja raznolikosti u zajednici.
Ista snaga ispoljavanja faktora može biti optimalna za jednu vrstu, pesimalna za drugu, a za treći prevazilazi granice izdržljivosti.
Široka ekološka valencija vrste u odnosu na abiotske faktore životne sredine ukazuje se dodavanjem prefiksa “eury” imenu faktora. Euritermalne vrste - tolerišu značajne temperaturne fluktuacije, euribati - širok raspon pritisaka, eurihaline - različite stepene saliniteta životne sredine.
Nemogućnost da se tolerišu značajne fluktuacije faktora, odnosno uska ekološka valenca, karakteriše prefiks “steno” - stenotermna, stenobatna, stenohalina vrsta itd. i oni koji su u stanju da se prilagode različitim uslovima sredine - euribiontima.
2. Dvosmislenost utjecaja faktora na različite funkcije. Svaki faktor različito utječe na različite tjelesne funkcije. Optimum za neke procese može biti pesimum za druge. Dakle, temperatura zraka od 40° do 45°C kod hladnokrvnih životinja uvelike povećava brzinu metaboličkih procesa u tijelu, ali inhibira motoričku aktivnost, a životinje padaju u termalni stupor. Za mnoge ribe, temperatura vode koja je optimalna za sazrijevanje reproduktivnih proizvoda je nepovoljna za mrijest, koji se javlja u različitom temperaturnom rasponu.
Životni ciklus, u kojem organizam u određenim periodima prvenstveno obavlja određene funkcije (ishrana, rast, reprodukcija, naseljavanje itd.), uvijek je u skladu sa sezonskim promjenama u kompleksu faktora okoline. Pokretni organizmi također mogu mijenjati staništa kako bi uspješno obavljali sve svoje vitalne funkcije. Sezona parenja je obično kritična; Tokom ovog perioda, mnogi faktori životne sredine često postaju ograničavajući. Granice tolerancije za reprodukciju jedinki, sjemena, jaja, embrija, sadnica i ličinki obično su uže nego za odrasle biljke ili životinje koje se ne razmnožavaju. Dakle, odrasli čempres može rasti i na suhim visoravnima i uronjen u vodu, ali se razmnožava samo tamo gdje je vlažno, ali ne i poplavljeno tlo za razvoj sadnica. Mnoge morske životinje mogu tolerirati bočatu ili slatku vodu s visokim sadržajem klorida, pa često ulaze u uzvodne rijeke. Ali njihove larve ne mogu živjeti u takvim vodama, tako da se vrsta ne može razmnožavati u rijeci i ne naseljava se ovdje za stalno.
3. Varijabilnost, varijabilnost i raznovrsnost odgovora na djelovanje faktora sredine kod pojedinih jedinki vrste.
Stepen izdržljivosti, kritične tačke, optimalne i pesimalne zone pojedinih jedinki se ne poklapaju. Ova varijabilnost je određena kako nasljednim kvalitetima pojedinaca, tako i spolom, godinama i fiziološkim razlikama. Na primjer, mlinski moljac, jedan od štetnika brašna i proizvoda od žitarica, ima kritičnu minimalnu temperaturu za gusjenice od -7°C, za odrasle oblike -22°C, a za jaja -27°C. Mraz od 10°C ubija gusjenice, ali nije opasan za odrasle jedinke i jajašca ove štetočine. Prema tome, ekološka valencija vrste uvijek je šira od ekološke valencije svake pojedinačne jedinke.
4. Vrste se prilagođavaju svakom faktoru životne sredine na relativno nezavisan način. Stepen tolerancije na bilo koji faktor ne znači odgovarajuću ekološku valenciju vrste u odnosu na druge faktore. Na primjer, vrste koje toleriraju velike varijacije u temperaturi ne moraju nužno biti u stanju tolerirati velike varijacije u vlažnosti ili salinitetu. Euritermalne vrste mogu biti stenohalne, stenobatske ili obrnuto. Ekološke valencije vrste u odnosu na različite faktore mogu biti vrlo raznolike. Ovo stvara izuzetnu raznolikost adaptacija u prirodi. Skup valencija životne sredine u odnosu na različite faktore sredine čini ekološki spektar vrste.
5. Neslaganje u ekološkim spektrima pojedinih vrsta. Svaka vrsta je specifična po svojim ekološkim mogućnostima. Čak i među vrstama koje su slične po načinu prilagođavanja na okolinu, postoje razlike u njihovom odnosu prema pojedinim faktorima.
6. Interakcija faktora.
Optimalna zona i granice izdržljivosti organizama u odnosu na bilo koji faktor sredine mogu se pomerati u zavisnosti od snage i u kojoj kombinaciji drugi faktori deluju istovremeno. Ovaj obrazac se naziva interakcija faktora. Na primjer, toplinu je lakše podnijeti u suhom, a ne vlažnom zraku. Rizik od smrzavanja je mnogo veći u hladnom vremenu sa jakim vjetrom nego u mirnom vremenu. Dakle, isti faktor u kombinaciji sa drugim ima različite uticaje na životnu sredinu. Naprotiv, isti ekološki rezultat može se dobiti na različite načine. Na primjer, uvenuće biljaka može se zaustaviti povećanjem količine vlage u tlu i snižavanjem temperature zraka, što smanjuje isparavanje. Stvara se efekat parcijalne supstitucije faktora.
Istovremeno, međusobna kompenzacija uticaja faktora sredine ima određene granice i nemoguće je jedan od njih u potpunosti zameniti drugim. Potpuno odsustvo vode ili barem jednog od osnovnih elemenata mineralne ishrane onemogućava život biljke, uprkos najpovoljnijim kombinacijama drugih uslova. Ekstremni toplotni deficit u polarnim pustinjama ne može se nadoknaditi ni obiljem vlage ni 24-satnim osvetljenjem.
7. Pravilo ograničavajućih (ograničavajućih) faktora. Faktori životne sredine koji su najudaljeniji od optimuma posebno otežavaju opstanak vrste u ovim uslovima. Ako se barem jedan od faktora okoline približi ili pređe kritične vrijednosti, tada, uprkos optimalnoj kombinaciji drugih uslova, pojedincima prijeti smrt. Takvi faktori koji snažno odstupaju od optimalnog dobijaju iznimnu važnost u životu vrste ili njenih pojedinačnih predstavnika u svakom određenom vremenskom periodu.
Ograničavajući faktori životne sredine određuju geografski raspon vrste. Priroda ovih faktora može biti različita. Dakle, kretanje vrste prema sjeveru može biti ograničeno nedostatkom topline, a u sušne regije nedostatkom vlage ili previsokim temperaturama. Biotički odnosi također mogu poslužiti kao ograničavajući faktori za distribuciju, na primjer, zauzimanje teritorije od strane jače konkurencije ili nedostatak oprašivača za biljke.
Da bi se utvrdilo da li vrsta može postojati u datom geografskom području, potrebno je prvo utvrditi da li su neki okolišni faktori izvan njene ekološke valencije, posebno tokom njenog najranjivijeg perioda razvoja.
Obično su najrasprostranjeniji organizmi sa širokim rasponom tolerancije na sve faktore.
8. Pravilo usklađenosti uslova sredine sa genetskom predodređenošću organizma. Vrsta organizama može postojati sve dok prirodno okruženje koje je okružuje odgovara genetskim mogućnostima prilagođavanja ove vrste njenim fluktuacijama i promjenama. Svaka vrsta živih bića nastala je u određenoj sredini, prilagođena joj u ovoj ili drugoj mjeri, a njeno dalje postojanje moguće je samo u njoj ili sličnoj sredini. Oštra i brza promjena životnog okruženja može dovesti do činjenice da će genetske sposobnosti vrste biti nedovoljne da se prilagode novim uvjetima.
Uvod
U ovom radu ću detaljno obraditi temu “Limitirajući faktori”. Razmotrit ću njihovu definiciju, vrste, zakone i primjere.
Različiti faktori životne sredine imaju različit značaj za žive organizme.
Da bi organizmi živeli, neophodna je određena kombinacija uslova. Ako su svi uslovi sredine povoljni, osim jednog, onda ovo stanje postaje odlučujuće za život dotičnog organizma.
Od mnoštva ograničavajućih faktora okoline, pažnju istraživača privlače prvenstveno oni koji inhibiraju vitalnu aktivnost organizama i ograničavaju njihov rast i razvoj.
Glavni dio
U ukupnom pritisku okoline identifikuju se faktori koji najjače ograničavaju uspješnost života organizama. Takvi faktori se nazivaju ograničavajućim ili ograničavajućim.
Ograničavajući faktori - Ovo
1) sve faktore koji inhibiraju rast populacije u ekosistemu; 2) faktori sredine čija vrijednost u velikoj mjeri odstupa od optimalne.
U prisustvu optimalnih kombinacija mnogih faktora, jedan ograničavajući faktor može dovesti do ugnjetavanja i smrti organizama. Na primjer, biljke koje vole toplinu umiru na negativnim temperaturama zraka, unatoč optimalnom sadržaju hranjivih tvari u tlu, optimalnoj vlažnosti, svjetlosti i tako dalje. Ograničavajući faktori su nezamjenjivi ako nisu u interakciji s drugim faktorima. Na primjer, nedostatak mineralnog dušika u tlu ne može se nadoknaditi viškom kalija ili fosfora.
Ograničavajući faktori za kopnene ekosisteme:
Temperatura;
Hranjive materije u tlu.
Ograničavajući faktori za vodene ekosisteme:
Temperatura;
Sunlight;
Salinitet.
Tipično, ovi faktori međusobno djeluju na način da je jedan proces istovremeno ograničen sa više faktora, a promjena bilo kojeg od njih dovodi do nove ravnoteže. Na primjer, povećanje dostupnosti hrane i smanjenje pritiska grabežljivaca može dovesti do povećanja veličine populacije.
Primjeri ograničavajućih faktora su: izdanci neerodiranih stijena, baza erozije, strane doline, itd.
Dakle, faktor koji ograničava širenje jelena je dubina snježnog pokrivača; moljci zimske vojske (štetočina povrća i žitarica) - zimska temperatura itd.
Ideja o ograničavajućim faktorima zasniva se na dva zakona ekologije: zakonu minimuma i zakonu tolerancije.
Zakon minimuma
Sredinom 19. stoljeća njemački organski hemičar Liebig, proučavajući djelovanje različitih mikroelemenata na rast biljaka, prvi je ustanovio sljedeće: rast biljaka je ograničen elementom čija je koncentracija i značaj na minimumu, tj. prisutan u minimalnoj količini. Takozvana “Liebigova bačva” pomaže da se zakon minimuma predstavi figurativno. Ovo je bure sa drvenim letvicama različitih visina, kao što je prikazano na slici.
. Jasno je da bez obzira na visinu ostalih letvica, u bure možete uliti tačno onoliko vode koliko je visina najkraćih letvica. Isto tako, ograničavajući faktor ograničava životnu aktivnost organizama, uprkos nivou (dozi) drugih faktora. Na primjer, ako se kvasac stavi u hladnu vodu, niska temperatura će postati ograničavajući faktor za njegovu reprodukciju. Svaka domaćica to zna i zato ostavlja kvasac da „nabubri“ (i zapravo se razmnožava) u toploj vodi sa dovoljnom količinom šećera.Toplota, svjetlost, voda, kisik i drugi faktori mogu ograničiti ili ograničiti razvoj organizama, ako njihovo kretanje odgovara ekološkom minimumu. Na primjer, tropska riba anđeo umire ako temperatura vode padne ispod 16 °C. A razvoj algi u dubokomorskim ekosistemima ograničen je dubinom prodiranja sunčeve svjetlosti: u donjem sloju nema algi.
Kasnije (1909. godine) zakon minimuma F. Blackman tumači šire, kao djelovanje svakog ekološkog faktora koji je na minimumu: faktori sredine koji imaju najgori značaj u konkretnim uslovima posebno ograničavaju mogućnost postojanja vrste u ovim uslovima uprkos i uprkos optimalnoj kombinaciji drugih hotelskih uslova.
U svojoj modernoj formulaciji, zakon minimuma zvuči ovako: izdržljivost organizma određena je najslabijem karikom u lancu njegovih ekoloških potreba .
Za uspješnu primjenu zakona ograničavajućih faktora u praksi, moraju se poštovati dva principa:
Prvi je restriktivan, odnosno zakon je striktno primjenjiv samo u stacionarnim uslovima, kada su priliv i odliv energije i supstanci uravnoteženi. Na primjer, u određenom vodnom tijelu rast algi je u prirodnim uvjetima ograničen nedostatkom fosfata. Jedinjenja dušika nalaze se u višku u vodi. Ako otpadna voda sa visokim sadržajem mineralnog fosfora počne da se ispušta u ovaj rezervoar, rezervoar može „procvetati“. Ovaj proces će napredovati sve dok se jedan od elemenata ne iskoristi do restriktivnog minimuma. Sada može biti dušik ako se fosfor nastavi isporučivati. U prijelaznom trenutku (kada još ima dovoljno dušika i dovoljno fosfora) minimalni učinak se ne opaža, odnosno nijedan od ovih elemenata ne utiče na rast algi.
Drugi uzima u obzir interakciju faktora i prilagodljivost organizama. Ponekad je tijelo u stanju zamijeniti nedostatak elementa drugim, hemijski sličnim. Tako, na mjestima gdje ima mnogo stroncijuma, u školjkama mekušaca može zamijeniti kalcij kada postoji nedostatak potonjeg. Ili, na primjer, potreba za cinkom u nekim biljkama se smanjuje ako rastu u sjeni. Stoga će niska koncentracija cinka ograničiti rast biljaka manje u sjeni nego na jakom svjetlu. U tim slučajevima, ograničavajući učinak čak i nedovoljne količine jednog ili drugog elementa se možda neće manifestirati.
Zakon tolerancije
Koncept da, uz minimum, maksimum može biti i ograničavajući faktor, uveo je 70 godina kasnije, 1913. nakon Liebiga, američki zoolog W. Shelford. Skrenuo je pažnju na činjenicu da ne samo oni faktori okoline čije su vrijednosti minimalne, već i oni koje karakterizira ekološki maksimum mogu ograničiti razvoj živih organizama, te formulirao zakon tolerancije: “ Ograničavajući faktor za prosperitet populacije (organizma) može biti ili minimalni ili maksimum uticaja na životnu sredinu, a raspon između njih određuje količinu izdržljivosti (granicu tolerancije) ili ekološku valenciju organizma prema ovom faktoru)" (Sl. 2).
Slika 2 – Zavisnost rezultata nekog faktora sredine od njegovog intenziteta
Povoljan opseg djelovanja nekog okolišnog faktora naziva se optimalna zona (normalne životne aktivnosti). Što je značajnije odstupanje djelovanja faktora od optimalnog, to ovaj faktor više inhibira vitalnu aktivnost stanovništva. Ovaj raspon se zove zona ugnjetavanja ili pesimizma . Maksimalne i minimalne prenosive vrijednosti faktora su kritične tačke iza kojih više nije moguće postojanje organizma ili populacije. Granica tolerancije opisuje amplitudu faktorskih fluktuacija, koja osigurava najispunjeniju egzistenciju populacije. Pojedinci mogu imati neznatno različite raspone tolerancije.
Kasnije su utvrđene granice tolerancije za različite faktore okoline za mnoge biljke i životinje. Zakoni J. Liebiga i W. Shelforda pomogli su u razumijevanju mnogih pojava i distribucije organizama u prirodi. Organizmi se ne mogu svuda distribuirati jer populacije imaju određenu granicu tolerancije u odnosu na fluktuacije faktora okoline.
Mnogi organizmi su sposobni da promene toleranciju na pojedinačne faktore ako se uslovi postepeno menjaju. Možete se, na primjer, naviknuti na visoku temperaturu vode u kadi ako uđete u toplu vodu, a zatim postepeno dodajete vruću vodu. Ova adaptacija na sporu promjenu faktora je korisno zaštitno svojstvo. Ali to može biti i opasno. Neočekivano, bez znakova upozorenja, čak i mala promjena može biti kritična. Pojavljuje se efekat praga: posljednja slamka može biti fatalna. Na primjer, tanka grančica može uzrokovati lomljenje leđa deve, koja je već preopterećena.
Princip ograničavajućih faktora važi za sve vrste živih organizama – biljke, životinje, mikroorganizme i odnosi se i na abiotičke i na biotičke faktore. Na primjer, konkurencija druge vrste može postati ograničavajući faktor za razvoj organizama date vrste. U poljoprivredi često ograničavajući faktor postaju štetočine i korovi, a kod nekih biljaka ograničavajući faktor u razvoju je nedostatak (ili odsustvo) predstavnika druge vrste. U skladu sa zakonom tolerancije, svaki višak materije ili energije ispostavlja se kao zagađivač. Dakle, višak vode, čak i u sušnim područjima, je štetan, a voda se može smatrati uobičajenim zagađivačem, iako je neophodna u optimalnim količinama. Konkretno, višak vode sprečava normalno formiranje tla u zoni černozema.
Predavanje 5. Ograničavajući faktori
Različiti faktori životne sredine imaju različit značaj za žive organizme.
Da bi organizmi živeli, neophodna je određena kombinacija uslova. Ako su svi uslovi sredine povoljni, osim jednog, onda ovo stanje postaje odlučujuće za život dotičnog organizma.
Ograničavajući faktori - Ovo
1) sve faktore koji inhibiraju rast populacije u ekosistemu; 2) faktori sredine čija vrijednost u velikoj mjeri odstupa od optimalne.
U prisustvu optimalnih kombinacija mnogih faktora, jedan ograničavajući faktor može dovesti do ugnjetavanja i smrti organizama. Na primjer, biljke koje vole toplinu umiru na negativnim temperaturama zraka, unatoč optimalnom sadržaju hranjivih tvari u tlu, optimalnoj vlažnosti, svjetlosti i tako dalje. Ograničavajući faktori su nezamjenjivi ako nisu u interakciji s drugim faktorima. Na primjer, nedostatak mineralnog dušika u tlu ne može se nadoknaditi viškom kalija ili fosfora.
Ograničavajući faktori za kopnene ekosisteme:
Temperatura;
Hranjive materije u tlu.
Ograničavajući faktori za vodene ekosisteme:
Temperatura;
Sunlight;
Salinitet.
Tipično, ovi faktori međusobno djeluju na način da je jedan proces istovremeno ograničen sa više faktora, a promjena bilo kojeg od njih dovodi do nove ravnoteže. Na primjer, povećanje dostupnosti hrane i smanjenje pritiska grabežljivaca može dovesti do povećanja veličine populacije.
Primjeri ograničavajućih faktora su: izdanci neerodiranih stijena, baza erozije, strane doline, itd.
Dakle, faktor koji ograničava širenje jelena je dubina snježnog pokrivača; moljci zimske vojske (štetočina povrća i žitarica) - zimska temperatura itd.
Ideja ograničavajućih faktora zasniva se na dva zakona ekologije: zakonu minimuma i zakonu tolerancije.
Sredinom 19. stoljeća njemački organski hemičar Liebig, proučavajući djelovanje različitih mikroelemenata na rast biljaka, prvi je ustanovio sljedeće: rast biljaka je ograničen elementom čija je koncentracija i značaj na minimumu, tj. prisutan u minimalnoj količini. Takozvana „Liebigova bačva“ pomaže da se zakon minimuma predstavi figurativno.
Ovo je bure sa drvenim letvicama različitih visina, kao što je prikazano na slici. Jasno je da bez obzira na visinu ostalih letvica, u bure možete uliti tačno onoliko vode koliko je visina najkraćih letvica. Isto tako, ograničavajući faktor ograničava životnu aktivnost organizama, uprkos nivou (dozi) drugih faktora. Na primjer, ako kvasac
stavljeni u hladnu vodu, niska temperatura će postati ograničavajući faktor za njihovu reprodukciju. Svaka domaćica to zna i zato ostavlja kvasac da "nabubri" (i zapravo se razmnožava) u toploj vodi sa dovoljnom količinom šećera. Ostaje samo da "zamijeni" neke pojmove: neka visina nalivene vode bude neka biološku ili ekološku funkciju (na primjer, produktivnost), a visina letvica će ukazati na stupanj odstupanja doze određenog faktora od optimalne.
Trenutno se Liebigov zakon minimuma tumači šire. Ograničavajući faktor može biti faktor koji je ne samo u manjku, već i u višku.
Faktor sredine igra ulogu OGRANIČAVAjućeg FAKTORA ako je ovaj faktor ispod kritičnog nivoa ili premašuje maksimalno podnošljiv nivo.
Ograničavajući faktor određuje područje distribucije vrste ili (u manje teškim uvjetima) utječe na opći nivo metabolizma. Na primjer, sadržaj fosfata u morskoj vodi je ograničavajući faktor koji određuje razvoj planktona i produktivnost zajednica općenito.
Koncept "ograničavajućih faktora" se ne odnosi samo na različite elemente, već i na sve faktore okoline. Konkurentski odnosi često djeluju kao ograničavajući faktor.
Svaki organizam ima granice izdržljivosti u odnosu na različite faktore životne sredine. Ovisno o tome koliko su te granice široke ili uske, razlikuju se euribiontni i stenobiontski organizmi. Eurybionts sposoban da izdrži širok spektar intenziteta različitih faktora okoline. Recimo da se stanište lisice kreće od šumske tundre do stepa. Stenobionts, naprotiv, tolerišu samo vrlo uske fluktuacije u intenzitetu faktora sredine. Na primjer, gotovo sve biljke tropskih prašuma su stenobioti.
Zakon tolerancije
Koncept da, uz minimum, maksimum može biti i ograničavajući faktor, uveo je 70 godina kasnije, 1913. nakon Liebiga, američki zoolog W. Shelford. Skrenuo je pažnju na činjenicu da ne samo oni faktori okoline čije su vrijednosti minimalne, već i oni koje karakterizira ekološki maksimum mogu ograničiti razvoj živih organizama, te formulirao zakon tolerancije: “ Ograničavajući faktor za prosperitet populacije (organizma) može biti ili minimalni ili maksimum uticaja na životnu sredinu, a raspon između njih određuje količinu izdržljivosti (granicu tolerancije) ili ekološku valenciju organizma prema ovom faktoru)"
Povoljan opseg djelovanja nekog okolišnog faktora naziva se zona optimala (normalna životna aktivnost). Što je značajnije odstupanje djelovanja faktora od optimalnog, to ovaj faktor više inhibira vitalnu aktivnost stanovništva. Ovaj raspon se naziva zona depresije ili pesimum. Maksimalne i minimalne prenosive vrijednosti faktora su kritične tačke iza kojih više nije moguće postojanje organizma ili populacije. Granica tolerancije opisuje amplitudu faktorskih fluktuacija, koja osigurava najispunjeniju egzistenciju populacije. Pojedinci mogu imati neznatno različite raspone tolerancije.