Factorii limitatori sunt condiții care depășesc rezistența organismului. Ele limitează orice manifestare a funcțiilor sale. Să luăm în considerare mai detaliat efectul limitativ al factorilor.
caracteristici generale
Caracteristicile influenței
Având în vedere teoria minimelor, nu trebuie să confundăm factorii conducători și limitatori ai mediului, deoarece aceștia din urmă pot fi atât principali, cât și secundari. Condiția limitativă este de obicei condiția care s-a abătut cel mai mult de la normă. Dacă indicatorii depășesc limitele stabilității, indiferent dacă s-au schimbat spre minim sau spre maxim, ei se transformă în factori limitatori. Acest lucru are loc și atunci când toate celelalte condiții sunt favorabile sau optime.
Factori limitatori Shelford
Teoria discutată mai sus a fost dezvoltată după 70 de ani. Omul de știință american Shelford a descoperit că nu doar un element prezent într-o concentrație minimă poate afecta dezvoltarea unui organism, dar și excesul său poate provoca efecte adverse. De exemplu, atât apa excesivă, cât și cea insuficientă vor fi dăunătoare pentru o plantă. În acest din urmă caz se va produce acidificarea solului, iar în primul caz asimilarea compușilor nutritivi va fi dificilă. Multe organisme sunt afectate negativ de modificările pH-ului și de alți factori limitanți. Toleranţa, în cadrul căreia este posibilă o existenţă normală, este limitată, de fapt, de o lipsă sau exces de condiţii, ai căror indicatori se pot apropia de limitele toleranţei.
Gama de anduranță
Limitele de toleranță nu sunt constante. De exemplu, intervalul se poate restrânge dacă vreo condiție se apropie de una sau alta graniță. Această situație apare și în timpul reproducerii organismelor, când mulți indicatori devin limitativi. De aici rezultă că influența multor factori de mediu limitanți este variabilă. Aceasta înseamnă că o condiție poate fi sau nu opresivă sau restrictivă.
Aclimatizare
În același timp, trebuie amintit că organismele însele sunt capabile să reducă impactul negativ prin crearea, de exemplu, a unui anumit microclimat. În acest caz, apare un fel de compensare a condițiilor. Se manifestă cel mai eficient la nivel de comunitate. Cu o astfel de compensare, se formează condiții pentru adaptarea fiziologică a speciei - euribiotul, care este larg răspândit. Aclimatizându-se într-un anumit teritoriu, formează un fel de ecotip, o populație ale cărei limite de toleranță corespund localității. Procesele de adaptare mai profunde pot contribui la formarea raselor genetice.
Implementarea teoriei în practică
Pentru a avea cea mai clară idee despre modul în care factorii de mediu limitanți afectează organismele, putem lua ca exemplu dezvoltarea plantelor sub influența dioxidului de carbon. Conținutul său în aer este mic, așa că chiar și o ușoară fluctuație a nivelului său va fi de mare importanță pentru plantații. Dioxidul de carbon este un produs al respirației plantelor și animalelor, arderii substanțelor organice, activității vulcanilor etc. Conținutul său depinde nu numai de natura locației surselor sale și de numărul de consumatori. Se schimbă și în timp. Deci, iarna și toamna, concentrația de dioxid de carbon este crescută din cauza diferențelor de activitate fotosintetică a spațiilor verzi. Totodată, vara, cu asimilarea intensivă a plantelor, cantitatea acesteia scade semnificativ. Fluctuațiile CO 2 din aer au un impact semnificativ asupra activității fotosintezei și asupra nivelului de nutriție a plantelor. Chiar și schimbările mici le afectează negativ dezvoltarea și creșterea, aspectul, procesele interne. Un conținut tipic de CO2 în aer aproape de 0,03% nu este considerat optim pentru viața normală a plantelor. În acest sens, un grad ridicat de intensitate al fotosintezei poate fi atins fie prin mișcarea rapidă a diferitelor mase, care va asigura afluxul acesteia către părțile asimilate, fie datorită activității heterotrofelor, a căror reproducere este însoțită de eliberarea acestuia. .
Iluminare și temperatură
Să luăm în considerare modul în care factorii limitatori pot influența fenotipul păpădiei. Datorită variabilității semnificative a exemplarelor sale, care cresc în zone bine luminate, în plantă predomină caracteristicile plantațiilor iubitoare de lumină. În special, ele diferă:
- Lame de frunze groase, mici, cărnoase, cu nervuri dense.
- Sistem radicular ramificat.
- Dispunerea frunzelor într-un unghi în raport cu razele soarelui.
- O mișcare deosebită care oferă protecție împotriva luminii excesive.
Împreună cu aceasta, păpădia care crește la umbră are următoarele trăsături:
- Sistem radicular subdezvoltat.
- Frunze mari, late, subtiri, cu nervuri rare, situate perpendicular pe raze etc.
Când se analizează secțiuni de lame de frunze ale primei și celei de-a doua specii de păpădie, se pot găsi, de asemenea, diferențe histologice mai profunde care completează caracteristicile morfologice discutate mai sus. Influența fluctuațiilor de temperatură este, de asemenea, destul de clar manifestată. În același timp, dacă transformarea cu o schimbare a iluminării poate fi observată prin compararea diferitelor exemplare, atunci în acest caz poate fi văzută pe o singură plantă. La temperaturi scăzute de primăvară, de la +4 la +6 grade, pe plante se formează frunze timpurii puternic crestate. Dacă, în această formă, o păpădie este transferată într-o seră, unde t este +15 ... + 18 grade, vor începe să se dezvolte plăci cu margini solide. Când planta este plasată în condiții intermediare, frunzele vor avea o ușoară adâncitură.
Reacție în lanț
Una dintre completările esențiale ale teoriei luate în considerare este propoziția că o schimbare în orice condiție dă naștere la consecințe de amploare. În prezent, este aproape imposibil să găsești un site pe planetă în care să nu existe factori limitativi. În multe cazuri, activitatea persoanei însăși creează condiții limitative sau opresive. Unul dintre astfel de exemple izbitoare este exterminarea completă a populațiilor uriașe de vacă de mare a lui Steller. Acest proces a durat un timp relativ scurt pentru o persoană - câțiva ani - în comparație cu perioada de aproape un secol de restaurare naturală a ecosistemului.
Curs 5. Factori limitatori
Diferiții factori de mediu au semnificații diferite pentru organismele vii.
Pentru viața organismelor, este necesară o anumită combinație de condiții. Dacă toate condițiile de mediu sunt favorabile, cu excepția uneia, atunci această condiție devine decisivă pentru viața organismului în cauză.
Factori limitatori (limitatori). - aceasta
1) orice factori care inhibă creșterea populației în ecosistem; 2) factori de mediu, a căror valoare se abate puternic de la optim.
În prezența combinațiilor optime de mai mulți factori, un factor limitator poate duce la inhibarea și moartea organismelor. De exemplu, plantele iubitoare de căldură mor la temperaturi negative ale aerului, în ciuda conținutului optim de nutrienți din sol, umiditate optimă, iluminare și așa mai departe. Factorii limitatori sunt indispensabili dacă nu interacționează cu alți factori. De exemplu, lipsa de azot mineral din sol nu poate fi compensată de un exces de potasiu sau fosfor.
Factori limitatori pentru ecosistemele terestre:
Temperatura;
Nutrienți în sol.
Factori limitatori pentru ecosistemele acvatice:
Temperatura;
Lumina soarelui;
Salinitate.
De obicei, acești factori interacționează în așa fel încât un proces este limitat simultan de mai mulți factori, iar o modificare a oricăruia dintre ei duce la un nou echilibru. De exemplu, o creștere a disponibilității alimentelor și o scădere a presiunii de pradă poate duce la creșterea dimensiunii populației.
Exemple de factori limitativi sunt: afloririle de roci neerodate, baza de eroziune, laturile văilor etc.
Deci, factorul care limitează distribuția căprioarelor este adâncimea stratului de zăpadă; fluturii de iarnă (un dăunător al legumelor și culturilor de cereale) - temperatura de iarnă etc.
Conceptul de factori limitatori se bazează pe două legi ale ecologiei: legea minimului și legea toleranței.
La mijlocul secolului al XIX-lea, chimistul organic german Liebig, studiind efectul diferitelor oligoelemente asupra creșterii plantelor, a fost primul care a stabilit următoarele: creșterea plantelor este limitată la un element a cărui concentrație și valoare este la minim, că adică este prezent într-o cantitate minimă. Figurat, legea minimului ajută la reprezentarea așa-numitului butoi Liebig.
Acesta este un butoi cu șipci de lemn de diferite înălțimi, așa cum se arată în imagine. Este clar că indiferent cât de înalte sunt celelalte șipci, poți turna apă în butoi exact la fel de mult ca înălțimea celei mai scurte șipci. Deci factorul limitativ limitează activitatea vitală a organismelor, în ciuda nivelului (dozei) altor factori. De exemplu, dacă drojdie
puse în apă rece, temperatura scăzută va deveni un factor limitator în reproducerea lor. Fiecare gospodină știe acest lucru și, prin urmare, lasă drojdia să se „umfle” (și, de fapt, să se înmulțească) în apă caldă cu o cantitate suficientă de zahăr. Rămâne doar să „schimbam” câțiva termeni: lasă înălțimea apei turnate să fie un fel de funcția biologică sau ecologică (de exemplu, productivitatea), iar înălțimea șinelor va indica gradul de abatere a dozei unuia sau altuia de la optim.
În prezent, legea minimului a lui Liebig este interpretată mai larg. Un factor limitator poate fi un factor care nu numai că este insuficient, ci și în exces.
Factorul de mediu joacă rolul unui FACTOR LIMITĂTOR dacă acest factor este sub nivelul critic sau depășește nivelul maxim tolerabil.
Factorul limitator determină aria de distribuție a speciei sau (în condiții mai puțin severe) afectează nivelul general al metabolismului. De exemplu, conținutul de fosfați din apa de mare este un factor limitativ care determină dezvoltarea planctonului și productivitatea generală a comunităților.
Conceptul de „factor limitator” se aplică nu numai diferitelor elemente, ci tuturor factorilor de mediu. Relațiile competitive acționează adesea ca un factor limitator.
Fiecare organism are propriile limite de rezistență în raport cu diverși factori de mediu. În funcție de cât de largi sau înguste sunt aceste limite, se disting organismele eurybiont și stenobiont. euribionti capabil să suporte o gamă largă de intensitate a diverșilor factori de mediu. De exemplu, habitatul unei vulpi este de la pădure-tundra până la stepe. Stenobionti, dimpotrivă, tolerează doar fluctuații foarte înguste ale intensității factorului de mediu. De exemplu, aproape toate plantele din pădurea tropicală sunt stenobionte.
Legea toleranței
Conceptul că, alături de minim, maximul poate fi și un factor limitativ a fost introdus 70 de ani mai târziu, în 1913, după Liebig, de zoologul american W. Shelford. El a atras atenția asupra faptului că nu numai acei factori ecologici, ale căror valori sunt minime, ci și cei care se caracterizează printr-un maxim ecologic, pot limita dezvoltarea organismelor vii și a formulat legea toleranței: factorul limitator pentru prosperitatea unei populații (organism) poate fi atât un minim, cât și un maxim al impactului asupra mediului, iar intervalul dintre ele determină cantitatea de rezistență (limită de toleranță) sau valența ecologică a organismului față de acest factor)"
Intervalul favorabil al factorului de mediu se numește zona optimă (viață normală). Cu cât abaterea factorului de la optim este mai mare, cu atât acest factor inhibă mai mult activitatea vitală a populației. Acest interval se numește zona de opresiune sau pesimism. Valorile maxime și minime tolerate ale factorului sunt puncte critice dincolo de care nu mai este posibilă existența unui organism sau a unei populații. Limita de toleranță descrie amplitudinea fluctuațiilor factorilor, ceea ce asigură cea mai completă existență a populației. Indivizii pot avea intervale de toleranță ușor diferite.
Factorii de mediu acționează întotdeauna asupra organismelor într-un complex. Mai mult, rezultatul nu este suma impactului mai multor factori, ci este un proces complex de interacțiune a acestora. În același timp, viabilitatea organismului se modifică, apar proprietăți adaptative specifice care îi permit să supraviețuiască în anumite condiții, să suporte fluctuații ale valorilor diferiților factori.
Influenţa factorilor de mediu asupra organismului poate fi reprezentată sub forma unei diagrame (Fig. 94).
Cea mai favorabilă intensitate a factorului de mediu pentru organism se numește optimă sau optim.
Abaterea de la efectul optim al factorului duce la inhibarea activității vitale a organismului.
Se numește granița dincolo de care un organism nu poate exista limita de rezistenta.
Aceste limite sunt diferite pentru diferite specii și chiar pentru diferiți indivizi ai aceleiași specii. De exemplu, atmosfera superioară, izvoarele termale și deșertul înghețat din Antarctica depășesc limitele rezistenței multor organisme.
Se numește un factor de mediu care depășește limitele rezistenței unui organism limitare.
Are limite superioare și inferioare. Deci, pentru pești, factorul limitativ este apa. În afara mediului acvatic, viața lor este imposibilă. O scădere a temperaturii apei sub 0 °C este limita inferioară, iar o creștere peste 45 °C este limita superioară a rezistenței.
Orez. 94. Schema acțiunii factorului de mediu asupra organismului
Astfel, optimul reflectă caracteristicile condițiilor de habitat ale diferitelor specii. În conformitate cu nivelul celor mai favorabili factori, organismele sunt împărțite în iubitoare de căldură și frig, iubitoare de umiditate și rezistente la secetă, iubitoare de lumină și tolerante la umbră, adaptate vieții în apă sărată și dulce etc. cu cât limita de rezistență este mai largă, cu atât organismul este mai plastic. Mai mult decât atât, limita rezistenței în raport cu diverși factori de mediu din organisme nu este aceeași. De exemplu, plantele iubitoare de umiditate pot tolera fluctuații mari de temperatură, în timp ce lipsa umidității le dăunează. Speciile adaptate îngust sunt mai puțin plastice și au o limită mică de rezistență, în timp ce speciile adaptate pe scară largă sunt mai plastice și au o gamă largă de fluctuații ale factorilor de mediu.
Pentru peștii care trăiesc în mările reci din Antarctica și Oceanul Arctic, intervalul de temperaturi tolerabile este de 4-8 °C. Pe măsură ce temperatura crește (peste 10 °C), acestea se opresc din mișcare și cad în stupoare termică. Pe de altă parte, peștii de latitudini ecuatoriale și temperate suportă fluctuații de temperatură de la 10 la 40 °C. Animalele cu sânge cald au o gamă mai largă de rezistență. Astfel, vulpile arctice din tundra pot tolera fluctuațiile de temperatură de la -50 la 30 °C.
Plantele de latitudini temperate rezistă la fluctuațiile de temperatură în intervalul 60-80 ° C, în timp ce la plantele tropicale intervalul de temperatură este mult mai îngust: 30-40 ° C.
Interacțiunea factorilor de mediu constă în faptul că o modificare a intensității unuia dintre ele poate îngusta limita de rezistență la un alt factor sau, dimpotrivă, o poate crește. De exemplu, temperatura optimă crește toleranța la lipsa de umiditate și alimente. Umiditatea ridicată reduce semnificativ rezistența organismului la temperaturi ridicate. Intensitatea impactului factorilor de mediu depinde direct de durata acestui impact. Expunerea prelungită la temperaturi ridicate sau scăzute este dăunătoare multor plante, în timp ce plantele tolerează în mod normal scăderile pe termen scurt. Factorii limitatori pentru plante sunt compoziția solului, prezența azotului și a altor substanțe nutritive în acesta. Deci, trifoiul crește mai bine pe soluri sărace în azot, iar urzica - dimpotrivă. O scădere a conținutului de azot din sol duce la scăderea rezistenței cerealelor la secetă. Pe solurile sărate, plantele cresc mai rău, multe specii nu prind deloc rădăcini. Astfel, adaptabilitatea organismului la factorii individuali de mediu este individuală și poate avea atât o gamă largă, cât și o gamă îngustă de rezistență. Dar dacă modificarea cantitativă a cel puțin unuia dintre factori depășește limita rezistenței, atunci, în ciuda faptului că alte condiții sunt favorabile, organismul moare.
Se numește setul de factori de mediu (abiotici și biotici) care sunt necesari existenței unei specii nișă ecologică.
Nișa ecologică caracterizează modul de viață al organismului, condițiile habitatului său și nutriția. Spre deosebire de o nișă, conceptul de habitat se referă la teritoriul în care trăiește un organism, adică „adresa” acestuia. De exemplu, locuitorii erbivori ai vacii de stepă și ai cangurului ocupă aceeași nișă ecologică, dar au habitate diferite. Dimpotrivă, locuitorii pădurii - veverița și elanul, înrudiți tot cu ierbivorele, ocupă nișe ecologice diferite. Nișa ecologică determină întotdeauna distribuția organismului și rolul acestuia în comunitate.
| |
§ 67. Impactul asupra organismelor al anumitor factori de mediu§ 69. Proprietăţile de bază ale populaţiilor
Pagini similare
LIMITARE
Influența factorilor de mediu asupra organismelor vii este diversă, dar, în același timp, se pot distinge modele generale ale acțiunii lor. Cu o influență extrem de slabă sau extrem de puternică a factorului, activitatea vitală a organismelor care suferă aceste influențe este suprimată. Factorul acționează cel mai favorabil la valori care sunt optime pentru un anumit organism. Raza de acţiune a factorului ecologic, în care este posibilă existenţa acestei specii, este zona de toleranta drăguț. Zona de toleranță este limitată de punctele de minim și maxim, acestea corespund valorilor extreme ale acestui factor, la care existența organismelor este posibilă. Valoarea factorului care corespunde celor mai buni indicatori pentru viața unei anumite specii se numește optimă sau punct optim(Fig. 3). Punctele de optim, minim și maxim determină „rata de reacție” a organismului la acest factor. Punctele extreme ale curbei, care exprimă starea de oprimare a organismelor cu lipsă sau exces de factori de mediu, se numesc zone de pessimum. Dincolo de aceste puncte, i.e. în afara zonei de toleranță, valoarea factorului de mediu este letală (fatală) pentru organismele vii.
Fig.3. Influența modificărilor exprimării cantitative a factorului de mediu asupra activității vitale a organismului (se presupune că toți ceilalți factori acționează la optim). 1 - gradul de favorabilitate a acestor doze pentru organism: 2 - valoarea costurilor necesare pentru adaptare
Condițiile de mediu în care orice factor sau combinația lor au un efect deprimant asupra activității vitale a organismelor sunt numite limitative. Factorii de mediu care, în condiții specifice de mediu, au valori care sunt cele mai departe de optime, îngreunează existența speciei în aceste condiții, în ciuda valorilor optime ale altor factori. Astfel de factori se numesc factori limitatori. Factorii limitatori devin de o importanță capitală pentru viața speciei și, în cele din urmă, determină limitele habitatului acestei specii, zona geografica.
Optimal - intensitatea cea mai favorabilă a factorului de mediu pentru organism - lumină, temperatură, aer, sol, umiditate, alimente etc.
Factori limitatori 1) orice factori care inhibă creșterea unei populații într-un ecosistem; 2) factori de mediu, a căror valoare se abate puternic de la optim.
În prezența combinațiilor optime de mai mulți factori, un factor limitator poate duce la inhibarea și moartea organismelor. De exemplu, plantele iubitoare de căldură mor la temperaturi negative ale aerului, în ciuda conținutului optim de nutrienți din sol, umiditate optimă, iluminare și așa mai departe. Factorii limitatori sunt indispensabili dacă nu interacționează cu alți factori. De exemplu, lipsa de azot mineral din sol nu poate fi compensată de un exces de potasiu sau fosfor.
factori de mediu.
Conceptul de mediu natural include toate condițiile naturii animate și neînsuflețite în care există un organism, populație, comunitate naturală. Mediul natural afectează direct sau indirect starea și proprietățile acestora. Componentele mediului natural care afectează starea și proprietățile unui organism, populație, comunitate naturală, se numesc factori de mediu. Printre aceștia, se disting trei grupuri diferite de factori prin natura lor:
factori abiotici - toate componentele naturii neînsuflețite, dintre care cele mai importante sunt lumina, temperatura, umiditatea și alte componente climatice, precum și compoziția mediului apei, aerului și solului;
factori biotici - interacțiuni între diferiți indivizi din populații, între populații din comunități naturale;
factori limitativi – factori de mediu care depășesc limitele maximului sau minimului de rezistență, limitând existența speciei.
factor antropic - toate activitățile umane diverse care duc la o schimbare a naturii ca habitat al tuturor organismelor vii sau le afectează direct viața.
Diferiți factori de mediu, precum temperatura, umiditatea, alimentele, acționează asupra fiecărui individ. Ca răspuns la aceasta, organismele prin selecția naturală dezvoltă diverse adaptări la ele. Intensitatea factorilor cei mai favorabili vieții se numește optimă sau optimă.
Valoarea optimă a unuia sau altuia pentru fiecare specie este diferită. În funcție de relația cu unul sau altul, speciile pot fi iubitoare de căldură și frig (elefantul și ursul polar), iubitoare de umezeală și iubitoare de uscat (tei și saxaul), adaptate la salinitatea ridicată sau scăzută a apei etc.
factor de limitare
Numeroși factori de mediu diverși și multidirecționali influențează simultan organismul. În natură, combinarea tuturor influențelor în valorile lor optime, cele mai favorabile este practic imposibilă. Prin urmare, chiar și în habitatele în care toți (sau cei mai buni) factori de mediu sunt combinați cel mai favorabil, fiecare dintre ei se abate cel mai adesea oarecum de la optim. Pentru a caracteriza efectul factorilor de mediu asupra animalelor și plantelor, este esențial ca, în raport cu unii factori, organismele să aibă o gamă largă de rezistență și să suporte abateri semnificative ale intensității factorului de la valoarea optimă.
Temperatura efectivă este înțeleasă ca diferența dintre temperatura mediului și pragul de temperatură de dezvoltare. Astfel, dezvoltarea ouălor de păstrăv începe la 0°C, ceea ce înseamnă că această temperatură servește drept prag de dezvoltare. La o temperatură a apei de 2 C, alevinii ies din cochilii faciale după 205 zile, la 5 ° C - după 82 de zile și la 10 ° C - după 41 de zile. În toate cazurile, produsul temperaturilor pozitive ale mediului cu numărul de zile de dezvoltare rămâne constant: 410. Aceasta va fi suma temperaturilor efective.
Astfel, pentru implementarea programului de dezvoltare genetică, animalele cu temperatură variabilă a corpului (și plantele) trebuie să primească o anumită cantitate de căldură.
Atât pragurile de dezvoltare, cât și suma temperaturilor efective sunt diferite pentru fiecare specie. Ele se datorează adaptării istorice a speciei la anumite condiții de viață.
Momentul plantelor cu flori depinde și de suma temperaturilor pentru o anumită perioadă de timp. De exemplu, coltsfoot necesită 77 pentru înflorire, 453 pentru oxalis și 500 pentru căpșuni. Suma temperaturilor efective care trebuie atinsă pentru a finaliza ciclul de viață limitează adesea distribuția geografică a speciei. Deci, granița de nord a vegetației lemnoase coincide cu izotermele din iulie Yu...12°C. La nord, nu mai este suficientă căldură pentru dezvoltarea copacilor, iar zona forestieră este înlocuită cu tundra. În mod similar, dacă orzul crește bine în zona temperată (suma sa de temperaturi pentru întreaga perioadă de la semănat până la recoltare este de 160-1900°C), atunci această cantitate de căldură nu este suficientă pentru orez sau bumbac (cu suma necesară a temperaturilor pentru ei 2000-4000°C ).
Mulți factori devin limitanți în timpul sezonului de reproducere. Limitele de toleranță pentru semințe, ouă, embrioni, larve sunt de obicei mai înguste decât cele pentru plante și animale adulte. De exemplu, mulți crabi pot intra într-un râu mult în amonte, dar larvele lor nu se pot dezvolta în apa râului. Gama de păsări de vânat este adesea determinată de efectul climei asupra ouălor sau puilor, mai degrabă decât asupra adulților.
Identificarea factorilor limitatori este foarte importantă din punct de vedere practic. Deci, grâul nu crește bine pe soluri acide, iar introducerea de var în sol poate crește semnificativ recoltele. .
