Enviromentálne faktory. Interakcia faktorov. Limitujúci faktor Limitujúce faktory živej prírody

Každý z nás si určite všimol, ako sa rastliny rovnakého druhu dobre vyvíjajú v lese, no necítia sa dobre na otvorených priestranstvách. Alebo napríklad niektoré druhy cicavcov majú veľké populácie, zatiaľ čo iné sú obmedzenejšie za zdanlivo rovnakých podmienok. Všetok život na Zemi tak či onak podlieha svojim vlastným zákonom a pravidlám. Ekológia ich skúma. Jedným zo základných tvrdení je Liebigov zákon minima

Obmedzenie čo to je?

Nemecký chemik a zakladateľ poľnohospodárskej chémie profesor Justus von Liebig urobil veľa objavov. Jedným z najznámejších a najuznávanejších je objav základného limitujúceho faktora. Bol sformulovaný v roku 1840 a neskôr ho rozšíril a zovšeobecnil Shelford. Zákon hovorí, že pre každý živý organizmus je najvýznamnejší faktor, ktorý sa najviac odchyľuje od jeho optimálnej hodnoty. Inými slovami, existencia zvieraťa alebo rastliny závisí od stupňa závažnosti (minimum alebo maximum) konkrétneho stavu. Jednotlivci sa počas svojho života stretávajú s množstvom rôznych obmedzujúcich faktorov.

"Liebig Barrel"

Faktor obmedzujúci životnú aktivitu organizmov môže byť rôzny. Formulovaný zákon sa stále aktívne používa v poľnohospodárstve. J. Liebig zistil, že produktivita rastlín závisí predovšetkým od minerálnej látky (živiny), ktorá sa v pôde najviac prejavuje. Napríklad, ak je dusík v pôde iba 10% požadovanej normy a fosfor je 20%, potom faktorom obmedzujúcim normálny vývoj je nedostatok prvého prvku. Preto by sa hnojivá s obsahom dusíka mali na začiatku aplikovať na pôdu. Význam zákona bol vyjadrený čo najjasnejšie a najjasnejšie v takzvanom „Liebig bare“ (na obrázku vyššie). Jej podstatou je, že pri naplnení nádoby začne voda pretekať tam, kde je najkratšia doska a na dĺžke zvyšku už veľmi nezáleží.

Voda

Tento faktor je v porovnaní s ostatnými najprísnejší a najvýznamnejší. Voda je základom života, pretože hrá dôležitú úlohu v živote jednotlivej bunky a celého organizmu ako celku. Udržiavanie jeho množstva na správnej úrovni je jednou z hlavných fyziologických funkcií každej rastliny alebo živočícha. Voda ako faktor obmedzujúci životnú aktivitu je spôsobená nerovnomerným rozložením vlhkosti na povrchu Zeme počas roka. V procese evolúcie sa mnohé organizmy prispôsobili hospodárnemu využívaniu vlahy a prežili obdobie sucha v stave hibernácie alebo pokoja. Tento faktor sa najvýraznejšie prejavuje v púšťach a polopúšťach, kde je flóra a fauna veľmi vzácna a jedinečná.

Svetlo

Svetlo prichádzajúce vo forme slnečného žiarenia zabezpečuje všetky životné procesy na planéte. Organizmy sa starajú o vlnovú dĺžku, trvanie expozície a intenzitu žiarenia. V závislosti od týchto ukazovateľov sa telo prispôsobuje podmienkam prostredia. Ako faktor obmedzujúci existenciu sa prejavuje najmä vo veľkých morských hĺbkach. Napríklad rastliny sa už nenachádzajú v hĺbke 200 m. Spolu s osvetlením tu „fungujú“ ešte minimálne dva limitujúce faktory: tlak a koncentrácia kyslíka. Dá sa to porovnať s tropickými dažďovými pralesmi Južnej Ameriky, ako najpriaznivejším územím pre život.

Teplota okolia

Nie je žiadnym tajomstvom, že všetky fyziologické procesy prebiehajúce v tele závisia od vonkajšej a vnútornej teploty. Navyše, väčšina druhov je prispôsobená pomerne úzkemu rozsahu (15-30 °C). Závislosť je obzvlášť výrazná u organizmov, ktoré nie sú schopné samostatne udržiavať konštantnú telesnú teplotu, napríklad plazy. V procese evolúcie sa vytvorilo veľa prispôsobení, ktoré umožňujú prekonať tento obmedzený faktor. V horúcom počasí, aby sa predišlo prehriatiu, sa v rastlinách zintenzívňuje cez prieduchy, u zvierat - cez kožu a dýchací systém, ako aj charakteristiky správania (skrytie v tieni, nory atď.).

Znečisťujúce látky

Význam nemožno podceňovať. Niekoľko posledných storočí sa pre ľudí vyznačovalo rýchlym technickým pokrokom a prudkým rozvojom priemyslu. To viedlo k tomu, že škodlivé emisie do vodných útvarov, pôdy a atmosféry sa niekoľkonásobne zvýšili. Ktorý faktor obmedzuje tento alebo ten druh, je možné pochopiť až po výskume. Tento stav vysvetľuje skutočnosť, že druhová diverzita jednotlivých regiónov či oblastí sa zmenila na nepoznanie. Organizmy sa menia a prispôsobujú, niektoré nahrádzajú iné.

To všetko sú hlavné faktory obmedzujúce život. Okrem nich existuje mnoho ďalších, ktoré sa jednoducho nedajú vymenovať. Každý druh a dokonca aj jedinec je individuálny, preto budú limitujúce faktory veľmi rôznorodé. Pre pstruhy je dôležité napríklad percento kyslíka rozpusteného vo vode, kvantitatívne a kvalitatívne zloženie opeľujúceho hmyzu atď.

Všetky živé organizmy majú určité limity odolnosti v dôsledku jedného alebo druhého obmedzujúceho faktora. Niektoré sú dosť široké, iné úzke. V závislosti od tohto ukazovateľa sa rozlišujú eurybionty a stenobionty. Tí prví sú schopní tolerovať veľkú amplitúdu výkyvov rôznych limitujúcich faktorov. Napríklad žijúci všade od stepí po lesnú tundru, vlky atď. Naopak, stenobionty sú schopné vydržať veľmi úzke výkyvy, medzi ktoré patria takmer všetky rastliny dažďového pralesa.

V tejto práci sa budem podrobne venovať téme „Limitujúce faktory“. Zvážim ich definíciu, typy, zákony a príklady.

Rôzne faktory prostredia majú pre živé organizmy rôzny význam.

Aby organizmy mohli žiť, je potrebná určitá kombinácia podmienok. Ak sú všetky podmienky prostredia priaznivé, s výnimkou jedného, potom sa tento stav stáva rozhodujúcim pre život daného organizmu.

Spomedzi rôznych obmedzujúcich environmentálnych faktorov pozornosť výskumníkov priťahujú predovšetkým tie, ktoré inhibujú životnú aktivitu organizmov a obmedzujú ich rast a vývoj.

Hlavná časť

V celkovom tlaku prostredia sa identifikujú faktory, ktoré najvýraznejšie limitujú úspešnosť života organizmov. Takéto faktory sa nazývajú limitujúce alebo limitujúce.

Obmedzujúce faktory - Toto

1) akékoľvek faktory brzdiace rast populácie v ekosystéme; 2) faktory prostredia, ktorých hodnota sa značne odchyľuje od optima.

V prítomnosti optimálnych kombinácií mnohých faktorov môže jeden limitujúci faktor viesť k útlaku a smrti organizmov. Napríklad teplomilné rastliny hynú pri negatívnych teplotách vzduchu, napriek optimálnemu obsahu živín v pôde, optimálnej vlhkosti, svetlu a pod. Limitujúce faktory sú nenahraditeľné, ak neinteragujú s inými faktormi. Napríklad nedostatok minerálneho dusíka v pôde nemôže byť kompenzovaný nadbytkom draslíka alebo fosforu.

Obmedzujúce faktory pre suchozemské ekosystémy:

teplota;

Živiny v pôde.

Obmedzujúce faktory pre vodné ekosystémy:

teplota;

slnečné svetlo;

Slanosť.

Typicky tieto faktory interagujú takým spôsobom, že jeden proces je obmedzený súčasne viacerými faktormi a zmena ktoréhokoľvek z nich vedie k novej rovnováhe. Napríklad zvýšenie dostupnosti potravy a zníženie predačného tlaku môže viesť k zvýšeniu veľkosti populácie.

Príkladmi limitujúcich faktorov sú: odkryvy neerodovaných hornín, erózny podklad, svahy dolín atď.

Faktorom obmedzujúcim rozšírenie jelenej zveri je teda hĺbka snehovej pokrývky; nočné mory zimnej (škodca zeleniny a obilnín) - zimná teplota a pod.

Myšlienka obmedzujúcich faktorov je založená na dvoch zákonoch ekológie: zákone minima a zákone tolerancie.

Zákon minima

V polovici 19. storočia nemecký organický chemik Liebig, ktorý študoval vplyv rôznych mikroelementov na rast rastlín, ako prvý zistil: rast rastlín je obmedzený prvkom, ktorého koncentrácia a význam je minimálna, tj. prítomný v minimálnom množstve. Takzvaný „Liebig barel“ pomáha obrazne reprezentovať zákon minima. Jedná sa o sud s drevenými lamelami rôznych výšok, ako je znázornené na obrázku. Je jasné, že bez ohľadu na výšku ostatných lamiel môžete do suda naliať presne toľko vody, aká je výška najkratších lamiel. Rovnako limitujúci faktor obmedzuje životnú aktivitu organizmov, napriek úrovni (dávke) iných faktorov. Napríklad, ak sa kvasinky umiestnia do studenej vody, nízka teplota sa stane limitujúcim faktorom pre ich rozmnožovanie. Pozná to každá gazdinka, a preto droždie necháva „napučať“ (a vlastne sa aj rozmnožiť) v teplej vode s dostatočným množstvom cukru.

Teplo, svetlo, voda, kyslík a iné faktory môžu obmedziť alebo obmedziť vývoj organizmov, ak ich pohyb zodpovedá ekologickému minimu. Napríklad tropická ryba skalár uhynie, ak teplota vody klesne pod 16 °C. A vývoj rias v hlbokomorských ekosystémoch je obmedzený hĺbkou prieniku slnečného žiarenia: v spodných vrstvách nie sú žiadne riasy.

Neskôr (v roku 1909) zákon minima interpretoval F. Blackman širšie, ako pôsobenie akéhokoľvek ekologického faktora, ktorý je na minime: faktory prostredia, ktoré majú v konkrétnych podmienkach najhorší význam, obmedzujú najmä možnosť existencie druhu v týchto podmienkach napriek a napriek optimálnej kombinácii ostatných hotelových podmienok.

Vo svojej modernej formulácii znie zákon minima takto: vytrvalosť tela je určená najslabším článkom v reťazci jeho environmentálnych potrieb .

Pre úspešné uplatnenie zákona limitujúcich faktorov v praxi je potrebné dodržiavať dva princípy:

Prvý je reštriktívny, to znamená, že zákon je striktne aplikovateľný len za stacionárnych podmienok, keď je prílev a odtok energie a látok vyrovnaný. Napríklad v určitej vodnej ploche je rast rias v prirodzených podmienkach obmedzený nedostatkom fosfátov. Zlúčeniny dusíka sa vo vode nachádzajú v nadbytku. Ak sa do tejto nádrže začne vypúšťať odpadová voda s vysokým obsahom minerálneho fosforu, nádrž môže „vykvitnúť“. Tento proces bude pokračovať, kým sa jeden z prvkov nevyužije na obmedzujúce minimum. Teraz to môže byť dusík, ak sa bude naďalej dodávať fosfor. V momente prechodu (keď je ešte dostatok dusíka a dostatok fosforu) nie je pozorovaný minimálny efekt, t.j. žiadny z týchto prvkov neovplyvňuje rast rias.

Druhý berie do úvahy interakciu faktorov a prispôsobivosť organizmov. Niekedy je telo schopné nahradiť chýbajúci prvok iným, chemicky podobným. Takže na miestach, kde je veľa stroncia, môže v lastúrach mäkkýšov nahradiť vápnik, keď je stroncia nedostatok. Alebo napríklad potreba zinku v niektorých rastlinách je znížená, ak rastú v tieni. Preto nízka koncentrácia zinku obmedzí rast rastlín menej v tieni ako pri jasnom svetle. V týchto prípadoch sa obmedzujúci účinok aj nedostatočného množstva toho či onoho prvku nemusí prejaviť.

Zákon tolerancie

Koncept, že spolu s minimom môže byť limitujúcim faktorom aj maximum, zaviedol o 70 rokov neskôr v roku 1913 po Liebigovi americký zoológ W. Shelford. Upozornil na skutočnosť, že nielen tie environmentálne faktory, ktorých hodnoty sú minimálne, ale aj tie, ktoré sa vyznačujú ekologickým maximom, môžu obmedziť vývoj živých organizmov a sformuloval zákon tolerancie: „ Limitujúcim faktorom prosperity populácie (organizmu) môže byť minimálny alebo maximálny vplyv životného prostredia a rozpätie medzi nimi určuje mieru odolnosti (medza tolerancie) alebo ekologickú valenciu organizmu voči tomuto faktoru. (obr. 2).

Obrázok 2 - Závislosť výsledku environmentálneho faktora od jeho intenzity

Priaznivý rozsah pôsobenia environmentálneho faktora je tzv optimálna zóna (normálna životná aktivita). Čím výraznejšia je odchýlka pôsobenia faktora od optima, tým viac tento faktor inhibuje životnú aktivitu populácie. Tento rozsah sa nazýva zóna útlaku alebo pesimizmu . Maximálne a minimálne prenosné hodnoty faktora sú kritické body, za ktorými už nie je možná existencia organizmu alebo populácie. Tolerančný limit popisuje amplitúdu kolísania faktorov, ktorá zabezpečuje najuspokojivejšiu existenciu populácie. Jednotlivci môžu mať mierne odlišné rozsahy tolerancie.

Neskôr boli pre mnohé rastliny a živočíchy stanovené tolerančné limity pre rôzne faktory prostredia. Zákony J. Liebiga a W. Shelforda pomohli pochopiť mnohé javy a rozmiestnenie organizmov v prírode. Organizmy nemôžu byť distribuované všade, pretože populácie majú určitý limit tolerancie vo vzťahu k výkyvom environmentálnych faktorov prostredia.

Mnohé organizmy sú schopné meniť toleranciu voči jednotlivým faktorom, ak sa podmienky menia postupne. Na vysokú teplotu vody vo vani si môžete napríklad zvyknúť, ak si vleziete do teplej vody a potom postupne prilievate horúcu. Táto adaptácia na pomalú zmenu faktora je užitočná ochranná vlastnosť. Ale môže to byť aj nebezpečné. Neočakávane, bez varovných signálov môže byť aj malá zmena kritická. Dochádza k prahovému efektu: posledná kvapka môže byť smrteľná. Tenká vetvička môže napríklad spôsobiť zlomenie už aj tak preťaženého chrbta ťavy.

Princíp limitujúcich faktorov platí pre všetky druhy živých organizmov – rastliny, živočíchy, mikroorganizmy a platí pre abiotické aj biotické faktory. Napríklad konkurencia iného druhu sa môže stať limitujúcim faktorom pre vývoj organizmov daného druhu. V poľnohospodárstve sa často stávajú limitujúcim faktorom škodcovia a burina, pre niektoré rastliny je limitujúcim faktorom vo vývoji nedostatok (alebo absencia) zástupcov iného druhu. V súlade so zákonom tolerancie sa akýkoľvek nadbytok hmoty alebo energie ukazuje ako zdroj znečistenia životného prostredia. Prebytočná voda je teda aj v suchých oblastiach škodlivá a vodu možno považovať za bežnú znečisťujúcu látku, hoci je v optimálnom množstve nevyhnutná. Najmä prebytočná voda bráni normálnej tvorbe pôdy v černozemnej zóne.

Zistilo sa nasledovné:

· organizmy so širokým rozsahom tolerancie voči všetkým faktorom sú v prírode rozšírené a sú často kozmopolitné, napríklad mnohé patogénne baktérie;

· Organizmy môžu mať široký rozsah tolerancie pre jeden faktor a úzky rozsah pre iný. Ľudia sú napríklad tolerantnejší k absencii potravy ako k nedostatku vody, t. j. hranica tolerancie pre vodu je užšia ako pre jedlo;

· ak sa podmienky pre jeden z faktorov prostredia stanú suboptimálnymi, potom sa môže zmeniť aj tolerančný limit pre iné faktory. Napríklad, keď je v pôde nedostatok dusíka, obilniny vyžadujú oveľa viac vody;

· hranice tolerancie u chovných jedincov a potomstva sú menšie ako u dospelých jedincov, t.j. samice počas obdobia rozmnožovania a ich potomstvo sú menej odolné ako dospelé organizmy. Geografická distribúcia pernatej zveri je teda častejšie určená vplyvom klímy na vajcia a kurčatá, a nie na dospelých vtákov. Starostlivosť o potomstvo a opatrný postoj k materstvu sú diktované zákonmi prírody. Bohužiaľ, niekedy sociálne „úspechy“ protirečia týmto zákonom;

· extrémne (stresové) hodnoty jedného z faktorov vedú k zníženiu tolerančnej hranice pre ostatné faktory. Ak sa ohriata voda vypustí do rieky, ryby a iné organizmy vynaložia takmer všetku svoju energiu na zvládanie stresu. Chýba im energia na získavanie potravy, ochranu pred predátormi a rozmnožovanie, čo vedie k postupnému vyhynutiu. Psychický stres môže tiež spôsobiť mnohé somatické (gr. soma- tele) choroby nielen u ľudí, ale aj u niektorých zvierat (napríklad psov). So stresovými hodnotami faktora sa adaptácia naň stáva čoraz „drahšou“.

Je možné identifikovať pravdepodobné slabé články v prostredí, ktoré sa môžu ukázať ako kritické alebo obmedzujúce. Cieleným pôsobením na obmedzujúce podmienky je možné rýchlo a efektívne zvýšiť úrodu rastlín a úžitkovosť zvierat. Pri pestovaní pšenice na kyslých pôdach teda nebudú účinné žiadne agrotechnické opatrenia, pokiaľ sa nepoužije vápnenie, ktoré zníži obmedzujúci účinok kyselín. Alebo, ak budete kukuricu pestovať na pôdach s veľmi nízkym obsahom fosforu, aj s dostatkom vody, dusíka, draslíka a iných živín prestane rásť. Fosfor je v tomto prípade limitujúcim faktorom. A iba fosforečné hnojivá môžu zachrániť úrodu. Rastliny môžu uhynúť aj z príliš veľkého množstva vody alebo prebytočného hnojiva, čo sú v tomto prípade tiež limitujúce faktory.

Ak zmena hodnoty limitujúceho faktora vedie k oveľa väčšej (v porovnávaných jednotkách) zmene výstupných charakteristík systému alebo iných prvkov, tak limitujúci faktor je tzv. ovládací prvok vo vzťahu k týmto posledným riadeným charakteristikám alebo prvkom.

Dobrým spôsobom, ako identifikovať limitujúce faktory, je často študovať distribúciu a správanie organizmov na periférii ich areálu. Ak súhlasíme s tvrdením Andrevarta a Bircha (1954), že distribúciu a abundanciu riadia rovnaké faktory, potom by štúdium periférie rozsahu malo byť dvojnásobne užitočné. Mnohí ekológovia sa však domnievajú, že početnosť v strede areálu a distribúcia na jeho periférii môže byť kontrolovaná úplne inými faktormi, najmä preto, že, ako zistili genetici, jedinci v periférnych populáciách sa môžu líšiť od jedincov v centrálnych populáciách v genotype. úrovni.

Záver

V tejto práci som podrobne skúmal definície, druhy, zákonitosti a príklady limitujúcich faktorov.

Po analýze práce som vyvodil závery.

Identifikácia obmedzujúcich faktorov je aproximačná technika, ktorá odhaľuje najhrubšie a najvýznamnejšie vlastnosti systému.

Identifikácia obmedzujúcich väzieb umožňuje výrazne zjednodušiť popis a v niektorých prípadoch aj kvalitatívne posúdiť dynamické stavy systému.

Znalosť obmedzujúcich faktorov poskytuje kľúč k riadeniu ekosystémov, takže len zručná regulácia životných podmienok môže poskytnúť efektívne výsledky riadenia.

Koncept limitujúcich faktorov, pochádzajúci z klasických Liebigových prác, sa aktívne využíva v biochémii, fyziológii, agronómii, ako aj v kvantitatívnej genetike.

Kľúčovú úlohu v evolúcii zohrávajú limitujúce faktory organizácie, ktoré limitujú možnosti určitých smerov evolúcie.

Hodnota konceptu limitujúcich faktorov je v tom, že poskytuje východiskový bod pre skúmanie zložitých situácií.

Identifikácia limitujúcich faktorov je kľúčom k riadeniu životnej aktivity organizmov.

Identifikácia limitujúcich faktorov je veľmi dôležitá pre mnohé činnosti, najmä poľnohospodárstvo.

Bibliografia

1.Ekológia. Učebnica pre vysoké školy

2.Ekológia. Učebnica pre vysoké školy. Autor: Korobkin V.I., Peredelsky L.V. Vydavateľ: Phoenix, 2010
3. Markov M.V. Ed. Kazanská univerzita, 1972.
4. Nebel B. Environmental Science. M.: Mir, 1993.
5. Ricklefs R. Základy všeobecnej ekológie. M.: Mir. 1979.
6. Sovietsky encyklopedický slovník. M.: Sovietska encyklopédia, 1988.
7. Encyklopedický slovník environmentálnych pojmov. Kazaň, 2001.

Prednáška 5. Limitujúce faktory

Rôzne faktory prostredia majú pre živé organizmy rôzny význam.

Obmedzujúce faktory - Toto

1) akékoľvek faktory brzdiace rast populácie v ekosystéme; 2) faktory prostredia, ktorých hodnota sa značne odchyľuje od optima.

Obmedzujúce faktory pre suchozemské ekosystémy:

teplota;

Živiny v pôde.

Obmedzujúce faktory pre vodné ekosystémy:

teplota;

slnečné svetlo;

Slanosť.

Príkladmi limitujúcich faktorov sú: odkryvy neerodovaných hornín, erózny podklad, svahy dolín atď.

Faktorom obmedzujúcim rozšírenie jelenej zveri je teda hĺbka snehovej pokrývky; nočné mory zimnej (škodca zeleniny a obilnín) - zimná teplota a pod.

Myšlienka obmedzujúcich faktorov je založená na dvoch zákonoch ekológie: zákone minima a zákone tolerancie.
V polovici 19. storočia nemecký organický chemik Liebig, ktorý študoval vplyv rôznych mikroelementov na rast rastlín, ako prvý zistil: rast rastlín je obmedzený prvkom, ktorého koncentrácia a význam je minimálna, tj. prítomný v minimálnom množstve. Takzvaný „Liebig barel“ pomáha obrazne reprezentovať zákon minima.

Jedná sa o sud s drevenými lamelami rôznych výšok, ako je znázornené na obrázku. Je jasné, že bez ohľadu na výšku ostatných lamiel môžete do suda naliať presne toľko vody, aká je výška najkratších lamiel. Rovnako limitujúci faktor obmedzuje životnú aktivitu organizmov, napriek úrovni (dávke) iných faktorov. Napríklad, ak droždie
vložené do studenej vody sa nízka teplota stane limitujúcim faktorom pre ich rozmnožovanie. Každá gazdinka to vie, a preto droždie necháva „napučať“ (a vlastne aj rozmnožovať) v teplej vode s dostatočným množstvom cukru. Ostáva už len „nahradiť“ niektoré pojmy: výška naliatej vody nech je nejaká biologická alebo ekologická funkcia (napríklad produktivita) a výška lamiel bude udávať mieru odchýlky dávky konkrétneho faktora od optima.

V súčasnosti sa Liebigov zákon minima vykladá širšie. Limitujúcim faktorom môže byť faktor, ktorého je nielen nedostatok, ale aj prebytok.

Environmentálny faktor zohráva úlohu LIMITOVANÉHO FAKTORA, ak je tento faktor pod kritickou úrovňou alebo prekračuje maximálnu prípustnú úroveň.

Limitujúci faktor určuje distribučnú oblasť druhu alebo (za menej závažných podmienok) ovplyvňuje všeobecnú úroveň metabolizmu. Napríklad obsah fosfátov v morskej vode je limitujúcim faktorom, ktorý určuje rozvoj planktónu a produktivitu spoločenstiev vo všeobecnosti.

Pojem „obmedzujúci faktor“ sa vzťahuje nielen na rôzne prvky, ale aj na všetky faktory životného prostredia. Konkurenčné vzťahy často pôsobia ako obmedzujúci faktor.

Každý organizmus má limity odolnosti vo vzťahu k rôznym environmentálnym faktorom. V závislosti od toho, aké široké alebo úzke sú tieto hranice, sa rozlišujú organizmy eurybiont a stenobiont. Eurybionti schopné odolať širokému spektru intenzity rôznych environmentálnych faktorov. Povedzme, že biotop líšky siaha od lesnej tundry po stepi. Stenobionti, naopak, tolerujú len veľmi úzke výkyvy intenzity environmentálneho faktora. Napríklad takmer všetky rastliny tropických dažďových pralesov sú stenobionty.

Zákon tolerancie

Priaznivý rozsah pôsobenia faktora prostredia sa nazýva zóna optima (normálna životná aktivita). Čím výraznejšia je odchýlka pôsobenia faktora od optima, tým viac tento faktor inhibuje životnú aktivitu populácie. Tento rozsah sa nazýva zóna depresie alebo pesima. Maximálne a minimálne prenosné hodnoty faktora sú kritické body, za ktorými už nie je možná existencia organizmu alebo populácie. Tolerančný limit popisuje amplitúdu kolísania faktorov, ktorá zabezpečuje najuspokojivejšiu existenciu populácie. Jednotlivci môžu mať mierne odlišné rozsahy tolerancie.

Enviromentálne faktory.

Pojem prírodné prostredie zahŕňa všetky podmienky živej a neživej prírody, v ktorých existuje organizmus, obyvateľstvo alebo prírodné spoločenstvo. Prírodné prostredie priamo alebo nepriamo ovplyvňuje ich stav a vlastnosti. Zložky prírodného prostredia, ktoré ovplyvňujú stav a vlastnosti organizmu, populácie alebo prirodzeného spoločenstva, sa nazývajú environmentálne faktory. Medzi nimi sa rozlišujú tri rôzne skupiny faktorov:

abiotické faktory - všetky zložky neživej prírody, medzi ktorými sú najdôležitejšie svetlo, teplota, vlhkosť a ďalšie zložky klímy, ako aj zloženie vodného, vzdušného a pôdneho prostredia;

biotické faktory - interakcie medzi rôznymi jedincami v populáciách, medzi populáciami v prírodných spoločenstvách;

limitujúce faktory – faktory prostredia, ktoré presahujú hranice maximálnej alebo minimálnej odolnosti, obmedzujúce existenciu druhu.

antropogénny faktor - všetky rozmanité ľudské činnosti, ktoré vedú k zmenám v prírode ako biotopu všetkých živých organizmov alebo priamo ovplyvňujú ich život.

Na každého jednotlivca vplývajú rôzne faktory prostredia, ako je teplota, vlhkosť, jedlo. V reakcii na to organizmy vyvíjajú rôzne adaptácie na ne prostredníctvom prirodzeného výberu. Intenzita faktorov, ktorá je pre životnú aktivitu najpriaznivejšia, sa nazýva optimálna alebo optimálna.

Optimálna hodnota konkrétneho faktora je pre každý druh iná. V závislosti od ich postoja k jednému alebo druhému faktoru môžu byť druhy milujúce teplo a chlad (slon a ľadový medveď), milujúce vlhkosť a sucho (lipa a saxaul), prispôsobené vysokej alebo nízkej slanosti vody atď.

Limitujúci faktor

Telo je súčasne ovplyvňované mnohými rôznorodými a viacsmernými environmentálnymi faktormi. V prírode je kombinácia všetkých vplyvov v ich optimálnych, najpriaznivejších hodnotách prakticky nemožná. Preto aj v biotopoch, kde sú všetky (alebo vedúce) faktory prostredia najpriaznivejšie kombinované, sa každý z nich najčastejšie trochu odchyľuje od optima. Pre charakteristiku pôsobenia faktorov prostredia na živočíchy a rastliny je podstatné, že vo vzťahu k niektorým faktorom majú organizmy široký rozsah odolnosti a dokážu odolať výrazným odchýlkam intenzity faktora od optimálnej hodnoty.

Efektívna teplota sa vzťahuje na rozdiel medzi teplotou okolia a teplotným prahom pre vývoj. Vývoj pstruhových ikier teda začína pri 0°C, čo znamená, že táto teplota slúži ako prah vývoja. Pri teplote vody 2 C poter vychádza z tvárových schránok po 205 dňoch, pri 5 °C po 82 dňoch a pri 10 °C po 41 dňoch. Vo všetkých prípadoch zostáva súčin kladných teplôt prostredia a počtu dní vývoja konštantný: 410. Bude to súčet efektívnych teplôt.

Na uskutočnenie programu genetického vývoja teda potrebujú zvieratá s nestabilnou telesnou teplotou (a rastliny) prijímať určité množstvo tepla.

Vývojové prahy aj súčet efektívnych teplôt sú pre každý druh odlišné. Sú určené historickým prispôsobením druhu určitým životným podmienkam.

Doba kvitnutia rastlín závisí aj od súčtu teplôt za určité časové obdobie. Napríklad podbeľ potrebuje na kvitnutie 77, šťaveľ 453 a jahody 500. Súčet efektívnych teplôt, ktoré je potrebné dosiahnuť na dokončenie životného cyklu, často obmedzuje geografické rozšírenie druhu. Severná hranica stromovej vegetácie sa teda zhoduje s júlovými izotermami Yu...12°C. Na severe už nie je dostatok tepla na rozvoj stromov a pásmo lesa nahrádza tundra. Rovnako, ak jačmeň dobre rastie v miernom pásme (jeho súčet teplôt za celé obdobie od sejby po zber je 160-1900°C), potom toto množstvo tepla nestačí na ryžu ani bavlnu (pri súčte požadovaných teplôt pre ne 2000-4000°C).

Mnohé faktory sa stávajú limitujúcimi počas obdobia rozmnožovania. Hranice odolnosti semien, vajíčok, embryí a lariev sú zvyčajne užšie ako u dospelých rastlín a živočíchov. Napríklad veľa krabov môže vstúpiť do rieky ďaleko proti prúdu, ale ich larvy sa nemôžu vyvinúť v riečnej vode. Rozsah lovnej zveri je často určený skôr vplyvom klímy na vajcia alebo kurčatá ako na dospelých jedincov.

Identifikácia obmedzujúcich faktorov je z praktického hľadiska veľmi dôležitá. Pšenica teda rastie zle v kyslých pôdach, ale pridávanie vápna do pôdy môže výrazne zvýšiť výnosy. .

Limitujúce faktory môžu zahŕňať akékoľvek faktory prostredia: osvetlenie, teplotu, vlhkosť, mikroprostredie, zloženie pôdy atď. Doktrína limitujúcich faktorov je založená na dvoch základných postulátoch: Liebigov zákon (1840) a Shelfordov zákon (1913).

Každý druh rastlín, mikroorganizmov a živočíchov existuje v podmienkach, v ktorých je ich život najpohodlnejší. Aby sa zástupcovia každej populácie mohli plne živiť, rozvíjať a rozmnožovať, je potrebné, aby každý environmentálny faktor zodpovedal určitým hodnotám, ktoré spadajú do viac či menej širokého rozsahu. Pre hmyz to platí v rovnakej miere ako pre ostatné živé organizmy, preto budeme v budúcnosti uvažovať o vplyve limitujúcich faktorov na príklade tejto triedy.

Pre životaschopnosť organizmov je nebezpečný pokles aj prebytok optimálnych hodnôt teploty, vlhkosti atď. Prekročenie ich únosnosti vedie k smrti organizmu, populácie či dokonca ekosystému.

Napríklad, ak v pôde chýba určitý mikroelement, spôsobuje to zníženie produktivity rastlín. Kvôli nedostatku potravy uhynie hmyz, ktorý sa živil týmito rastlinami. Ten zase ovplyvňuje prežitie entomofágnych predátorov: iného hmyzu, vtákov, niektorých obojživelníkov atď.

Každý organizmus sa vyznačuje určitým ekologickým minimom a maximom, medzi ktorými existuje zóna bežnej životnej aktivity (alebo optimum). Čím viac sa faktor odchyľuje od optimálnej hodnoty, tým je jeho negatívny vplyv výraznejší. Za kritickými bodmi (extrémne hodnoty limitujúceho faktora) je existencia organizmu nemožná.

Na označenie stupňa tolerancie (stability) druhov k rôznym hodnotám limitujúcich faktorov sa zvyčajne delia na nízko tolerantné - stenobionty- a otužilý, príp eurybiontov. Medzi stenobionty patrí nižší hmyz, ktorý žije v jaskyniach (Bessyazhkovye atď.), Ako aj väčšina tropických rádov, ktoré existujú iba v podmienkach vysokej teploty a vlhkosti. Napríklad Lepidoptera z radu Morpho (foto)Žijú len v hustých tropických lesoch Strednej a Južnej Ameriky a v umelých podmienkach sú veľmi zle chované. Najmä sú veľmi vyberaví na svetelný režim: každý druh týchto motýľov lieta len v určitú dennú dobu.

Limitujúce faktory neživej prírody

Spomedzi všetkých abiotických faktorov má hmyz najväčšiu citlivosť na teplotu, svetlo a vlhkosť.

Pokiaľ ide o prvý, na území našej krajiny je väčšina druhov schopná žiť v teplotnom rozmedzí od 3 do 40 stupňov, hoci niektoré majú adaptačné mechanizmy, ktoré im umožňujú existovať mimo zóny bežnej životnej aktivity. Množstvo vysoko vyvinutého hmyzu teda vykazuje odolnosť voči mrazu, pretože kvapalina v ich tele sa nemení na kryštály, ale je zosklovatená - stáva sa ako sklo. Je bežný u niektorých chrobákov, Lepidoptera a Diptera. Napríklad motýle lastovičník (foto) môže tolerovať hlboké zmrazenie až do takmer -200 stupňov.

Dôležité je aj osvetlenie. Vplyvom optimálnych dávok ultrafialového žiarenia dochádza v organizme hmyzu k dôležitým biochemickým procesom: k uvoľňovaniu hormónov, tvorbe pigmentu, až k absorpcii niektorých minerálov. Dodržiavanie určitého svetelného režimu určuje ich životný štýl (denný, nočný), ako aj preferovaný biotop. Klikací chrobáky, ktoré žijú v pôde, teda nemôžu tolerovať jasné svetlo a zomierajú pod vplyvom intenzívneho ultrafialového žiarenia.

Taký obmedzujúci faktor, akým je vlhkosť, pôsobí na hmyz veľmi odlišne. Niektoré z nich, napríklad komáre, pakomáre alebo primitívne rády ako májovky, žijú hlavne v blízkosti vodných plôch, ktoré sú spojené nielen s najpohodlnejšími podmienkami pre ich život, ale aj s procesom života. Z tohto dôvodu je odvodňovanie močiarov jednou z najúčinnejších metód kontroly šírenia komárov. Medzi hmyzom sú aj xerofyty, ktoré uprednostňujú suché oblasti, napríklad mravce obývajúce polopúšte.

Limitujúce faktory voľne žijúcich živočíchov

Životnú aktivitu hmyzu môžu obmedziť nielen neživé prírodné javy, ale aj faktory biologického pôvodu. Biologické limitujúce faktory v podobe predátorov ohrozujú všetky bylinožravé druhy: napríklad pre motýle môžu aj v rámci triedy predstavovať hrozbu desiatky predátorov, od modliviek a mravcov až po čipky a niektoré kobylky.

Za normálnych podmienok sa každý druh a populácia snaží obsadiť svoju vlastnú ekologickú niku, ale niekedy nastanú podmienky, že dva alebo viac druhov si navzájom konkuruje. V tomto prípade sa stávajú jeden pre druhého limitujúcimi faktormi. Najčastejšie sa konkurencia vyvíja v dôsledku nedostatku potravinových zdrojov; Často sa vyskytuje medzi lietajúcim hmyzom, ktorý opeľuje rovnaké rastliny.

V spoločenských formách – mravcoch a termitoch – je konkurencia badateľná nielen mimo druhu, ale aj v rámci neho. Tento hmyz žije v autonómnych kolóniách a každá rodina predstavuje pre seba potenciálnu hrozbu tým, že ničí dostupné jedlo a obsadzuje svoj potenciálny domov.