Što je ograničavajući faktor u biologiji. Glavni ograničavajući čimbenici
Uvod
U ovom radu detaljno ću obraditi temu "Ograničavajući čimbenici". Razmotrit ću njihovu definiciju, vrste, zakonitosti i primjere.
Različiti čimbenici okoliša imaju različito značenje za žive organizme.
Za život organizama nužna je određena kombinacija uvjeta. Ako su svi uvjeti okoline povoljni, osim jednog, onda je to stanje odlučujuće za život dotičnog organizma.
Od sve raznolikosti ograničavajućih čimbenika okoliša, pozornost istraživača privlače prije svega oni koji inhibiraju vitalnu aktivnost organizama, ograničavaju njihov rast i razvoj.
Glavni dio
U ukupnom pritisku okoliša izdvajaju se čimbenici koji najjače ograničavaju uspješnost života organizama. Takvi se čimbenici nazivaju ograničavajući ili ograničavajući.
Ograničavajući (limitirajući) faktori - Ovo
1) sve čimbenike koji inhibiraju rast populacije u ekosustavu; 2) okolišni čimbenici čija vrijednost jako odstupa od optimuma.
U prisutnosti optimalnih kombinacija mnogih čimbenika, jedan ograničavajući čimbenik može dovesti do inhibicije i smrti organizama. Na primjer, biljke koje vole toplinu umiru na negativnim temperaturama zraka, unatoč optimalnom sadržaju hranjivih tvari u tlu, optimalnoj vlažnosti, osvjetljenju i tako dalje. Ograničavajući čimbenici su neophodni ako nisu u interakciji s drugim čimbenicima. Na primjer, nedostatak mineralnog dušika u tlu ne može se nadoknaditi viškom kalija ili fosfora.
Ograničavajući čimbenici za kopnene ekosustave:
Temperatura;
Hranjive tvari u tlu.
Ograničavajući čimbenici za vodene ekosustave:
Temperatura;
Sunčeva svjetlost;
Slanost.
Obično ti čimbenici međusobno djeluju na način da je jedan proces istovremeno ograničen s nekoliko čimbenika, 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 čimbenika su: izdanci neerodiranih stijena, erozivna baza, strane doline, itd.
Dakle, faktor koji ograničava rasprostranjenost jelena je dubina snježnog pokrivača; leptiri zimske lopatice (štetnik povrća i žitarica) - zimska temperatura itd.
Koncept ograničavajućih čimbenika temelji se na dva zakona ekologije: zakonu minimuma i zakonu tolerancije.
Zakon o minimumu
Sredinom 19. stoljeća njemački organski kemičar Liebig, proučavajući utjecaj raznih elemenata u tragovima na rast biljaka, prvi je ustanovio sljedeće: rast biljaka je ograničen na element čija je koncentracija i vrijednost minimalna, tj. jest, prisutan je u minimalnoj količini. Slikovito, zakon minimuma pomaže u predstavljanju takozvane Liebigove bačve. Ovo je bačva, drvene letvice imaju različite visine, kao što je prikazano na slici
. Jasno je da koliko god ostale letvice bile visoke, u bačvu možete natočiti vode točno onoliko koliko je visoka najkraća letvica. Dakle, ograničavajući čimbenik ograničava vitalnu aktivnost organizama, unatoč razini (dozi) drugih čimbenika. Na primjer, ako se kvasac stavi u hladnu vodu, niska temperatura će postati ograničavajući čimbenik u njegovom razmnožavanju. To zna svaka domaćica, pa ostavi kvasac da "nabubri" (i zapravo se razmnoži) u toploj vodi s dovoljnom količinom šećera.Toplina, i svjetlost, i voda, i kisik, i drugi čimbenici mogu ograničiti ili ograničiti razvoj organizama, ako njihovo valjanje odgovara ekološkom minimumu. Na primjer, tropske ribe anđeli umiru ako temperatura vode padne ispod 16 °C. A razvoj algi u dubokomorskim ekosustavima ograničen je dubinom prodiranja sunčeve svjetlosti: u donjim slojevima nema algi.
Kasnije (1909.) zakon minimuma F. Blackman tumači šire, kao djelovanje bilo kojeg ekološkog čimbenika koji je na minimumu: čimbenici okoliša koji u određenim uvjetima imaju najlošiju vrijednost, posebno ograničavaju mogućnost postojanja vrste u tim uvjetima, unatoč i unatoč optimalnoj kombinaciji ostalih hotelskih uvjeta.
U svojoj modernoj formulaciji, zakon minimuma glasi kako slijedi: izdržljivost organizma određena je najslabijom karikom u lancu njegovih ekoloških potreba .
Za uspješnu primjenu zakona ograničavajućih čimbenika u praksi moraju se poštivati dva načela:
Prvi je restriktivan, odnosno zakon je striktno primjenjiv samo u uvjetima stacionarnog stanja, kada su dotok i odljev energije i tvari uravnoteženi. Na primjer, u određenom vodnom tijelu, rast algi je prirodno ograničen nedostatkom fosfata. Dušikovi spojevi su sadržani u vodi u suvišku. Ako se u ovaj rezervoar ispuštaju otpadne vode s visokim sadržajem mineralnog fosfora, rezervoar može “procvjetati”. Ovaj proces će napredovati sve dok se jedan od elemenata ne iskoristi do graničnog minimuma. Sada bi to mogao biti dušik ako fosfor nastavi teći. U prijelaznom trenutku (kada još uvijek ima dovoljno dušika, a već ima dovoljno fosfora) ne uočava se minimalni učinak, odnosno niti jedan od ovih elemenata ne utječe na rast algi.
Drugi uzima u obzir međudjelovanje čimbenika i prilagodljivost organizama. Ponekad tijelo može nadomjestiti manjkavi element drugim, kemijski bliskim. Dakle, na mjestima gdje ima puno stroncija, u školjkama mekušaca, može nadomjestiti kalcij s nedostatkom potonjeg. Ili, primjerice, kod nekih se biljaka potreba za cinkom smanjuje ako rastu u sjeni. Stoga će niska koncentracija cinka ograničiti rast biljaka manje u sjeni nego na jakom svjetlu. U tim se slučajevima ograničavajući učinak čak i nedovoljne količine jednog ili drugog elementa možda neće očitovati.
Zakon tolerancije
Koncept da, uz minimum, i maksimum može biti ograničavajući faktor, uveo je 70 godina kasnije, 1913. nakon Liebiga, američki zoolog W. Shelford. Skrenuo je pozornost na činjenicu da ne samo oni okolišni čimbenici, čije su vrijednosti minimalne, već i oni koje karakterizira ekološki maksimum, mogu ograničiti razvoj živih organizama, te je formulirao zakon tolerancije: ograničavajući čimbenik prosperiteta populacije (organizma) može biti i minimum i maksimum utjecaja na okoliš, a raspon između njih određuje količinu izdržljivosti (granicu tolerancije) ili ekološku valentnost organizma na taj čimbenik)" (slika 2).
Slika 2 - Ovisnost rezultata okolišnog čimbenika o njegovom intenzitetu
Povoljan raspon okolišnog čimbenika naziva se optimalna zona (normalna aktivnost). Što je veće odstupanje faktora od optimuma, to taj čimbenik više inhibira vitalnu aktivnost stanovništva. Ovaj raspon se zove zona potlačenosti ili pesimizma . Maksimalne i minimalne tolerirane vrijednosti faktora su kritične točke iznad kojih postojanje organizma ili populacije više nije moguće. Granica tolerancije opisuje amplitudu fluktuacije faktora, koja osigurava najpotpuniju egzistenciju populacije. Pojedinci mogu imati malo različite raspone tolerancije.
Kasnije su utvrđene granice tolerancije za različite čimbenike okoliša za mnoge biljke i životinje. Zakoni J. Liebiga i W. Shelforda pomogli su u razumijevanju mnogih pojava i rasprostranjenosti organizama u prirodi. Organizmi se ne mogu svugdje rasprostranjeti jer populacije imaju određenu granicu tolerancije u odnosu na fluktuacije čimbenika okoliša.
Mnogi organizmi mogu promijeniti toleranciju na pojedinačne čimbenike ako se uvjeti postupno mijenjaju. Možete se, primjerice, naviknuti na visoku temperaturu vode u kadi ako se popnete u toplu vodu, a zatim postupno dodajete vruću vodu. Ova prilagodba sporoj promjeni faktora je korisno zaštitno svojstvo. Ali može biti i opasno. Neočekivana, bez signala upozorenja, čak i mala promjena može biti kritična. Dolazi do efekta praga: posljednja slamka "može biti kobna. Na primjer, tanka grančica može slomiti ionako prenapregnuta leđa deve.
Načelo ograničavajućih čimbenika vrijedi za sve vrste živih organizama – biljke, životinje, mikroorganizme i odnosi se i na abiotske i na biotičke čimbenike. Na primjer, konkurencija druge vrste može postati ograničavajući čimbenik za razvoj organizama određene vrste. U poljoprivredi štetnici, korovi često postaju ograničavajući čimbenik, a za neke biljke nedostatak (ili odsutnost) predstavnika druge vrste postaje ograničavajući čimbenik u razvoju. Sukladno zakonu tolerancije, svaki višak materije ili energije ispostavlja se kao izvor onečišćenja. Dakle, višak vode čak iu sušnim krajevima je štetan, a voda se može smatrati čestim zagađivačem, iako je jednostavno neophodna u optimalnim količinama. Konkretno, višak vode sprječava normalno formiranje tla u zoni černozema.
Sigurno je svatko od nas primijetio kako se biljke iste vrste dobro razvijaju u šumi, ali se loše osjećaju na otvorenim prostorima. Ili, na primjer, neke vrste sisavaca imaju velike populacije, dok su druge ograničenije pod naizgled istim uvjetima. Sva živa bića na Zemlji na ovaj ili onaj način poštuju vlastite zakone i pravila. Njihovim proučavanjem bavi se ekologija. Jedna od temeljnih izjava je Liebigov zakon minimuma
Ograničenje što je to?
Njemački kemičar i utemeljitelj poljoprivredne kemije, profesor Justus von Liebig, došao je do mnogih otkrića. Jedno od najpoznatijih i najpriznatijih je otkriće temeljnog ograničavajućeg faktora. Formuliran je 1840. godine, a kasnije ga je dopunio i generalizirao Shelford. Zakon kaže da je za svaki živi organizam najznačajniji faktor onaj koji u većoj mjeri odstupa od svoje optimalne vrijednosti. Drugim riječima, postojanje životinje ili biljke ovisi o stupnju izraženosti (minimum ili maksimum) određenog stanja. Pojedinci se tijekom života susreću s nizom ograničavajućih čimbenika.
"Liebigova bačva"
Čimbenik koji ograničava vitalnu aktivnost organizama može biti različit. Formulirani zakon još uvijek se aktivno koristi u poljoprivredi. J. Liebig je utvrdio da produktivnost biljaka ovisi prvenstveno o mineralnoj (hranjivoj) tvari, koja je u tlu najslabije izražena. Na primjer, ako je dušik u tlu samo 10% potrebne norme, a fosfor - 20%, tada je faktor koji ograničava normalan razvoj nedostatak prvog elementa. Stoga se u početku u tlo trebaju primijeniti gnojiva koja sadrže dušik. Značenje zakona izneseno je što je moguće jasnije i jasnije u takozvanoj "Liebigovoj bačvi" (na slici gore). Suština je da kada se posuda napuni, voda se počne prelijevati preko ruba gdje je najkraća daska, a duljina ostatka više nije bitna.
Voda
Ovaj faktor je najteži i najznačajniji u usporedbi s ostalima. Voda je osnova života jer ima važnu ulogu u životu pojedine stanice i cijelog organizma u cjelini. Održavanje njegove količine na odgovarajućoj razini jedna je od glavnih fizioloških funkcija svake biljke ili životinje. Voda kao faktor ograničenja životne aktivnosti posljedica je neravnomjerne raspodjele vlage po Zemljinoj površini tijekom godine. U procesu evolucije, mnogi organizmi su se prilagodili ekonomičnom korištenju vlage, doživljavajući sušno razdoblje u stanju hibernacije ili odmora. Ovaj faktor je najizraženiji u pustinjama i polupustinjama, gdje postoji vrlo oskudna i osebujna flora i fauna.
Svjetlo
Svjetlost koja dolazi u obliku sunčevog zračenja osigurava sve životne procese na planetu. Za organizme je važna njegova valna duljina, trajanje izloženosti i intenzitet zračenja. Ovisno o tim pokazateljima, organizam se prilagođava uvjetima okoline. Kao faktor ograničenja egzistencije, posebno je izražen na velikim dubinama mora. Na primjer, biljke na dubini od 200 m više se ne nalaze. Zajedno s rasvjetom, ovdje “rade” još najmanje dva ograničavajuća faktora: tlak i koncentracija kisika. To se može suprotstaviti tropskim kišnim šumama Južne Amerike, kao najpovoljnijeg područja za život.
Sobna temperatura
Nije tajna da svi fiziološki procesi koji se odvijaju u tijelu ovise o vanjskoj i unutarnjoj temperaturi. Štoviše, većina vrsta prilagođena je prilično uskom rasponu (15-30 °C). Ovisnost je posebno izražena kod organizama koji nisu u stanju samostalno održavati stalnu tjelesnu temperaturu, npr. gmazovi (gmazovi). U procesu evolucije formirane su mnoge prilagodbe kako bi se nadvladao ovaj ograničeni faktor. Dakle, u vrućem vremenu, kako bi se izbjeglo pregrijavanje u biljkama, povećava se kroz stomate, kod životinja - kroz kožu i dišni sustav, kao i osobine ponašanja (sakrij se u hladu, jazbine itd.).
Zagađivači
Vrijednost se ne može podcijeniti. Posljednjih nekoliko stoljeća za čovjeka je obilježio brzi tehnički napredak, brzi razvoj industrije. To je dovelo do činjenice da su se štetne emisije u vodena tijela, tlo i atmosferu povećale nekoliko puta. Moguće je razumjeti koji čimbenik ograničava ovu ili onu vrstu tek nakon istraživanja. Ovakvo stanje objašnjava činjenicu da se raznolikost vrsta pojedinih regija ili područja promijenila do neprepoznatljivosti. Organizmi se mijenjaju i prilagođavaju, jedan zamjenjuje drugi.
Sve su to glavni čimbenici koji ograničavaju život. Osim njih, tu su i mnogi drugi, koje je jednostavno nemoguće nabrojati. Svaka vrsta, pa čak i jedinka je individualna, stoga će ograničavajući čimbenici biti vrlo raznoliki. Na primjer, za pastrve je važan postotak kisika otopljenog u vodi, za biljke - kvantitativni i kvalitativni sastav insekata oprašivača itd.
Svi živi organizmi imaju određene granice izdržljivosti na jedan ili drugi ograničavajući čimbenik. Neki su dovoljno široki, drugi su uski. Ovisno o ovom pokazatelju, razlikuju se euribionti i stenobionti. Prvi mogu tolerirati veliku amplitudu fluktuacija različitih ograničavajućih čimbenika. Na primjer, žive posvuda od stepa do šume-tundre, vukovi itd. Stenobionti, s druge strane, mogu podnijeti vrlo uske fluktuacije, a uključuju gotovo sve biljke prašume.
U ovom radu detaljno ću obraditi temu "Ograničavajući čimbenici". Razmotrit ću njihovu definiciju, vrste, zakonitosti i primjere.
Različiti čimbenici okoliša imaju različito značenje za žive organizme.
Za život organizama nužna je određena kombinacija uvjeta. Ako su svi uvjeti okoline povoljni, osim jednog, onda je to stanje odlučujuće za život dotičnog organizma.
Od sve raznolikosti ograničavajućih čimbenika okoliša, pozornost istraživača privlače prije svega oni koji inhibiraju vitalnu aktivnost organizama, ograničavaju njihov rast i razvoj.
Glavni dio
U ukupnom pritisku okoliša izdvajaju se čimbenici koji najjače ograničavaju uspješnost života organizama. Takvi se čimbenici nazivaju ograničavajući ili ograničavajući.
Ograničavajući (limitirajući) faktori - Ovo
1) sve čimbenike koji inhibiraju rast populacije u ekosustavu; 2) okolišni čimbenici čija vrijednost jako odstupa od optimuma.
U prisutnosti optimalnih kombinacija mnogih čimbenika, jedan ograničavajući čimbenik može dovesti do inhibicije i smrti organizama. Na primjer, biljke koje vole toplinu umiru na negativnim temperaturama zraka, unatoč optimalnom sadržaju hranjivih tvari u tlu, optimalnoj vlažnosti, osvjetljenju i tako dalje. Ograničavajući čimbenici su neophodni ako nisu u interakciji s drugim čimbenicima. Na primjer, nedostatak mineralnog dušika u tlu ne može se nadoknaditi viškom kalija ili fosfora.
Ograničavajući čimbenici za kopnene ekosustave:
Temperatura;
Hranjive tvari u tlu.
Ograničavajući čimbenici za vodene ekosustave:
Temperatura;
Sunčeva svjetlost;
Slanost.
Obično ti čimbenici međusobno djeluju na način da je jedan proces istovremeno ograničen s nekoliko čimbenika, 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 čimbenika su: izdanci neerodiranih stijena, erozivna baza, strane doline, itd.
Dakle, faktor koji ograničava rasprostranjenost jelena je dubina snježnog pokrivača; leptiri zimske lopatice (štetnik povrća i žitarica) - zimska temperatura itd.
Koncept ograničavajućih čimbenika temelji se na dva zakona ekologije: zakonu minimuma i zakonu tolerancije.
Zakon o minimumu
Sredinom 19. stoljeća njemački organski kemičar Liebig, proučavajući utjecaj raznih elemenata u tragovima na rast biljaka, prvi je ustanovio sljedeće: rast biljaka je ograničen na element čija je koncentracija i vrijednost minimalna, tj. jest, prisutan je u minimalnoj količini. Slikovito, zakon minimuma pomaže u predstavljanju takozvane Liebigove bačve. Ovo je bačva s drvenim letvicama različitih visina, kao što je prikazano na slici. Jasno je da koliko god ostale letvice bile visoke, u bačvu možete natočiti vode točno onoliko koliko je visoka najkraća letvica. Dakle, ograničavajući čimbenik ograničava vitalnu aktivnost organizama, unatoč razini (dozi) drugih čimbenika. Na primjer, ako se kvasac stavi u hladnu vodu, niska temperatura će postati ograničavajući čimbenik u njegovom razmnožavanju. To zna svaka domaćica, pa ostavi kvasac da "nabubri" (i zapravo se razmnoži) u toploj vodi s dovoljnom količinom šećera.
Toplina, i svjetlost, i voda, i kisik, i drugi čimbenici mogu ograničiti ili ograničiti razvoj organizama, ako njihovo valjanje odgovara ekološkom minimumu. Na primjer, tropske ribe anđeli umiru ako temperatura vode padne ispod 16 °C. A razvoj algi u dubokomorskim ekosustavima ograničen je dubinom prodiranja sunčeve svjetlosti: u donjim slojevima nema algi.
Kasnije (1909.) zakon minimuma F. Blackman tumači šire, kao djelovanje bilo kojeg ekološkog čimbenika koji je na minimumu: čimbenici okoliša koji u određenim uvjetima imaju najlošiju vrijednost, posebno ograničavaju mogućnost postojanja vrste u tim uvjetima, unatoč i unatoč optimalnoj kombinaciji ostalih hotelskih uvjeta.
U svojoj modernoj formulaciji, zakon minimuma glasi kako slijedi: izdržljivost organizma određena je najslabijom karikom u lancu njegovih ekoloških potreba .
Za uspješnu primjenu zakona ograničavajućih čimbenika u praksi moraju se poštivati dva načela:
Prvi je restriktivan, odnosno zakon je striktno primjenjiv samo u uvjetima stacionarnog stanja, kada su dotok i odljev energije i tvari uravnoteženi. Na primjer, u određenom vodnom tijelu, rast algi je prirodno ograničen nedostatkom fosfata. Dušikovi spojevi su sadržani u vodi u suvišku. Ako se u ovaj rezervoar ispuštaju otpadne vode s visokim sadržajem mineralnog fosfora, rezervoar može “procvjetati”. Ovaj proces će napredovati sve dok se jedan od elemenata ne iskoristi do graničnog minimuma. Sada bi to mogao biti dušik ako fosfor nastavi teći. U prijelaznom trenutku (kada još uvijek ima dovoljno dušika, a već ima dovoljno fosfora) ne uočava se minimalni učinak, odnosno niti jedan od ovih elemenata ne utječe na rast algi.
Drugi uzima u obzir međudjelovanje čimbenika i prilagodljivost organizama. Ponekad tijelo može nadomjestiti manjkavi element drugim, kemijski bliskim. Dakle, na mjestima gdje ima puno stroncija, u školjkama mekušaca, može nadomjestiti kalcij s nedostatkom potonjeg. Ili, primjerice, kod nekih se biljaka potreba za cinkom smanjuje ako rastu u sjeni. Stoga će niska koncentracija cinka ograničiti rast biljaka manje u sjeni nego na jakom svjetlu. U tim se slučajevima ograničavajući učinak čak i nedovoljne količine jednog ili drugog elementa možda neće očitovati.
Zakon tolerancije
Koncept da, uz minimum, i maksimum može biti ograničavajući faktor, uveo je 70 godina kasnije, 1913. nakon Liebiga, američki zoolog W. Shelford. Skrenuo je pozornost na činjenicu da ne samo oni ekološki čimbenici, čije su vrijednosti minimalne, već i oni koje karakterizira ekološki maksimum, mogu ograničiti razvoj živih organizama, te je formulirao zakon tolerancije: ograničavajući čimbenik prosperiteta populacije (organizma) može biti i minimum i maksimum utjecaja na okoliš, a raspon između njih određuje količinu izdržljivosti (granicu tolerancije) ili ekološku valentnost organizma na taj čimbenik)" (slika 2).
Slika 2 - Ovisnost rezultata okolišnog čimbenika o njegovom intenzitetu
Povoljan raspon okolišnog čimbenika naziva se optimalna zona (normalna aktivnost). Što je veće odstupanje faktora od optimuma, to taj čimbenik više inhibira vitalnu aktivnost stanovništva. Ovaj raspon se zove zona potlačenosti ili pesimizma . Maksimalne i minimalne tolerirane vrijednosti faktora su kritične točke iznad kojih postojanje organizma ili populacije više nije moguće. Granica tolerancije opisuje amplitudu fluktuacije faktora, koja osigurava najpotpuniju egzistenciju populacije. Pojedinci mogu imati malo različite raspone tolerancije.
Kasnije su utvrđene granice tolerancije za različite čimbenike okoliša za mnoge biljke i životinje. Zakoni J. Liebiga i W. Shelforda pomogli su u razumijevanju mnogih pojava i rasprostranjenosti organizama u prirodi. Organizmi se ne mogu svugdje rasprostranjeti jer populacije imaju određenu granicu tolerancije u odnosu na fluktuacije čimbenika okoliša.
Mnogi organizmi mogu promijeniti toleranciju na pojedinačne čimbenike ako se uvjeti postupno mijenjaju. Možete se, primjerice, naviknuti na visoku temperaturu vode u kadi ako se popnete u toplu vodu, a zatim postupno dodajete vruću vodu. Ova prilagodba sporoj promjeni faktora je korisno zaštitno svojstvo. Ali može biti i opasno. Neočekivana, bez signala upozorenja, čak i mala promjena može biti kritična. Dolazi do efekta praga: posljednja slamka "može biti kobna. Na primjer, tanka grančica može slomiti ionako prenapregnuta leđa deve.
Načelo ograničavajućih čimbenika vrijedi za sve vrste živih organizama – biljke, životinje, mikroorganizme i odnosi se i na abiotske i na biotičke čimbenike. Na primjer, konkurencija druge vrste može postati ograničavajući čimbenik za razvoj organizama određene vrste. U poljoprivredi štetnici, korovi često postaju ograničavajući čimbenik, a za neke biljke nedostatak (ili odsutnost) predstavnika druge vrste postaje ograničavajući čimbenik u razvoju. Sukladno zakonu tolerancije, svaki višak materije ili energije ispostavlja se kao izvor onečišćenja. Dakle, višak vode čak iu sušnim krajevima je štetan, a voda se može smatrati čestim zagađivačem, iako je jednostavno neophodna u optimalnim količinama. Konkretno, višak vode sprječava normalno formiranje tla u zoni černozema.
Utvrđeno je sljedeće:
· organizmi sa širokim rasponom tolerancije na sve čimbenike široko su rasprostranjeni u prirodi i često su kozmopoliti, na primjer, mnoge patogene bakterije;
· Organizmi mogu imati širok raspon tolerancije za jedan faktor i uzak raspon za drugi. Na primjer, ljudi su tolerantniji na nedostatak hrane nego na nedostatak vode, tj. granica tolerancije na vodu je uža nego na hranu;
Ako uvjeti za jedan od čimbenika okoliša postanu suboptimalni, tada se granica tolerancije za druge čimbenike također može promijeniti. Na primjer, s nedostatkom dušika u tlu, žitarice zahtijevaju mnogo više vode;
· granice tolerancije kod rasplodnih jedinki i potomaka su manje nego kod odraslih, tj. ženke tijekom sezone parenja i njihovi potomci manje su otporni od odraslih organizama. Dakle, geografski raspored pernate divljači češće je određen utjecajem klime na jaja i piliće, a ne na odrasle ptice. Briga za potomstvo i poštivanje majčinstva nalažu zakoni prirode. Nažalost, ponekad su društvena "dostignuća" u suprotnosti s tim zakonima;
• ekstremne (stresne) vrijednosti jednog od čimbenika dovode do smanjenja granice tolerancije za druge čimbenike. Ako se zagrijana voda baci u rijeku, tada ribe i drugi organizmi gotovo svu svoju energiju troše na suočavanje sa stresom. Nemaju dovoljno energije za dobivanje hrane, zaštitu od grabežljivaca, razmnožavanje, što dovodi do postupnog izumiranja. Psihološki stres također može uzrokovati mnoge somatske (gr. soma- tjelesne) bolesti ne samo kod ljudi, već i kod nekih životinja (na primjer, kod pasa). Pri stresnim vrijednostima faktora prilagodba na njega postaje sve “skuplja”.
Moguće je identificirati vjerojatne slabe karike u okruženju, koje se mogu pokazati kritičnim ili ograničavajućim. Ciljanim djelovanjem na ograničavajuće uvjete moguće je brzo i učinkovito povećati prinos biljaka i produktivnost životinja. Dakle, kod uzgoja pšenice na kiselim tlima nikakve agrotehničke mjere neće imati učinka ako se ne koristi kalcizacija, čime će se smanjiti ograničavajući učinak kiselina. Ili, ako uzgajate kukuruz na tlima s vrlo niskim sadržajem fosfora, tada čak i uz dovoljno vode, dušika, kalija i drugih hranjivih tvari, on prestaje rasti. Fosfor je u ovom slučaju ograničavajući faktor. I samo fosfatna gnojiva mogu spasiti usjev. Biljke također mogu uginuti od previše vode ili previše gnojiva, koji su u ovom slučaju također ograničavajući čimbenici.
Ako promjena vrijednosti ograničavajućeg faktora dovodi do mnogo veće (u usporedivim jedinicama) promjene izlaznih karakteristika sustava ili drugih elemenata, tada se ograničavajući faktor naziva kontrolni element u odnosu na ove posljednje upravljane karakteristike ili elemente.
Često je dobar način da se identificiraju ograničavajući čimbenici proučavanje distribucije i ponašanja organizama na periferiji njihovog područja rasprostranjenja. Ako se netko slaže s izjavom Andrevarte i Bircha (1954.) da distribuciju i brojnost kontroliraju isti čimbenici, tada bi proučavanje periferije areala trebalo biti dvostruko korisno. Međutim, mnogi ekolozi vjeruju da se brojnost u središtu areala i distribucija na njegovoj periferiji mogu kontrolirati potpuno drugačijim čimbenicima, tim više što se, kako su ustanovili genetičari, jedinke perifernih populacija mogu razlikovati od jedinki središnjih populacija po genotipu. razini.
Zaključak
U ovom radu detaljno sam ispitao definiciju, vrste, zakonitosti i primjere ograničavajućih čimbenika.
Nakon analize rada, izvukao sam zaključke.
Identifikacija ograničavajućih čimbenika je tehnika aproksimacije koja otkriva najgrublje, bitne značajke sustava.
Identifikacija graničnih veza omogućuje značajno pojednostavljenje opisa, au nekim slučajevima i kvalitativno prosuđivanje dinamičkih stanja sustava.
Poznavanje ograničavajućih čimbenika daje ključ upravljanja ekosustavima, pa samo vješta regulacija uvjeta postojanja može dati učinkovite rezultate upravljanja.
Ideja o ograničavajućim čimbenicima, koja potječe iz Liebigovih klasičnih radova, aktivno se koristi u biokemiji, fiziologiji, agronomiji, a također iu kvantitativnoj genetici.
Ključnu ulogu u evoluciji imaju ograničavajući čimbenici organizacije koji ograničavaju mogućnosti pojedinih pravaca evolucije.
Vrijednost koncepta ograničavajućih čimbenika leži u činjenici da daje polazište u proučavanju složenih situacija.
Identifikacija ograničavajućih čimbenika ključ je upravljanja vitalnom aktivnošću organizama.
Identifikacija ograničavajućih čimbenika vrlo je važna za mnoge djelatnosti, posebice poljoprivredu.
Bibliografija
1. Ekologija. Udžbenik za sveučilišta
2. Ekologija. Udžbenik za srednje škole. Autor: Korobkin V.I., Peredelsky L.V. Izdavač: Phoenix, 2010
3. Markov M. V. Agrofitocenologija. ur. Sveučilište u Kazanu, 1972.
4. Nebel B. Znanost o okolišu. M.: Mir, 1993.
5. Riklefs R. Osnove opće ekologije. M.: Mir. 1979. godine.
6. Sovjetski enciklopedijski rječnik. M.: Sovjetska enciklopedija, 1988.
7. Enciklopedijski rječnik ekoloških pojmova. Kazan, 2001.
Ograničavajući čimbenici mogu uključivati bilo koje čimbenike okoliša: osvjetljenje, temperaturu, vlažnost, mikrookruženje, sastav tla itd. Doktrina ograničavajućih čimbenika temelji se na dva temeljna postulata: Liebigov zakon (1840.) i Shelfordov zakon (1913.).
Svaka vrsta biljaka, mikroorganizama i životinja postoji u uvjetima u kojima im je život najugodniji. Kako bi se predstavnici svake populacije mogli u potpunosti hraniti, razvijati i razmnožavati, potrebno je da svaki čimbenik okoliša odgovara određenim vrijednostima koje se uklapaju u manje ili više širok raspon. Ovo vrijedi za kukce u istoj mjeri kao i za druge žive organizme, pa ćemo ubuduće razmatrati utjecaj ograničavajućih čimbenika na primjeru ove klase.
Za održivost organizama opasno je i smanjenje i prekoračenje optimalnih vrijednosti temperature, vlažnosti itd. Izlazak njihovih vrijednosti izvan granica izdržljivosti dovodi do smrti organizma, populacije ili čak ekosustava.
Na primjer, ako određeni mikrohranjivi element nedostaje u tlu, to uzrokuje smanjenje produktivnosti biljaka. Zbog nedostatka hrane umiru insekti koji se hrane ovim biljkama. Potonje se pak odražava na stopu preživljavanja entomofagnih grabežljivaca: drugih insekata, ptica, nekih vodozemaca itd.
Svaki organizam karakteriziraju određeni ekološki minimum i maksimum, između kojih se nalazi zona normalnog života (ili optimuma). Što više jedan ili drugi čimbenik odstupa od vrijednosti optimuma, to je njegov negativni utjecaj vidljiviji. Izvan kritičnih točaka (ekstremne vrijednosti ograničavajućeg faktora) postojanje organizma je nemoguće.
Da bi se označio stupanj tolerancije (stabilnost) vrsta na različite vrijednosti ograničavajućih čimbenika, obično se dijele na niske izdržljivosti - stenobionti- i izdržljiv, odn euribionti. Stenobionti uključuju niže insekte koji žive u špiljama (Bessiazhkovye i drugi), kao i većinu tropskih redova koji postoje samo u uvjetima visoke temperature i vlage. Na primjer, Lepidoptera iz reda Morpho (fotografija)žive samo u gustim tropskim šumama Srednje i Južne Amerike i vrlo se slabo uzgajaju u umjetnim uvjetima. Konkretno, vrlo su zahtjevni za svjetlosni režim: svaka vrsta ovih leptira leti samo u određeno doba dana.
Ograničavajući čimbenici nežive prirode
Od svih abiotskih čimbenika, kukci su najosjetljiviji na temperaturu, svjetlost i vlagu.
Što se tiče prvog, na području naše zemlje većina vrsta može živjeti u temperaturnom rasponu od 3 do 40 stupnjeva, iako neke imaju mehanizme prilagodbe koji im omogućuju postojanje izvan zone normalnog života. Dakle, niz visoko razvijenih insekata pokazuje otpornost na smrzavanje, jer se tekućina u njihovom tijelu ne pretvara u kristale, već se ostakljuje - postaje poput stakla. Česta je među nekim kornjašima, Lepidoptera i Diptera. Na primjer, leptiri lastin rep (fotografija) može podnijeti duboko smrzavanje do gotovo -200 stupnjeva.
Rasvjeta je također važna. Pod utjecajem optimalnih doza ultraljubičastog zračenja u tijelu insekata odvijaju se važni biokemijski procesi: oslobađanje hormona, stvaranje pigmenta, pa čak i apsorpcija određenih minerala. Pridržavanje određenog svjetlosnog režima određuje njihov način života (dan, noć), kao i željeno stanište. Dakle, kukci koji žive u tlu ne podnose jaku svjetlost i umiru pod utjecajem intenzivnog ultraljubičastog zračenja.
Takav ograničavajući čimbenik kao što je vlaga djeluje vrlo različito na insekte. Neki od njih, na primjer, komarci, mušice ili primitivni redovi poput majki, žive uglavnom u blizini vodenih tijela, koja su povezana ne samo s najudobnijim uvjetima za njihov život, već i s procesom. Zbog toga je isušivanje močvara jedna od najučinkovitijih metoda suzbijanja komaraca. Među kukcima postoje i kserofiti koji preferiraju sušna područja, na primjer, mravi koji nastanjuju polupustinje.
Ograničavajući čimbenici divljači
Ne samo fenomeni nežive prirode, već i čimbenici biološkog podrijetla mogu ograničiti vitalnu aktivnost insekata. Biološki ograničavajući čimbenici u obliku grabežljivaca ugrožavaju sve vrste biljojeda: na primjer, za leptire, čak i unutar razreda, deseci grabežljivaca mogu stvoriti prijetnju, od bogomoljki i mrava do čipkarica i nekih skakavaca.
U normalnim uvjetima svaka vrsta i populacija nastoji zauzeti vlastitu ekološku nišu, ali ponekad postoje takvi uvjeti da se dvije ili više vrsta međusobno natječu. U ovom slučaju, oni postaju ograničavajući faktori jedni drugima. Najčešće se natjecanje razvija zbog nedostatka izvora hrane; često se događa između letećih kukaca koji oprašuju iste biljke.
U društvenim oblicima - mravima i termitima - konkurencija je primjetna ne samo izvan vrste, već i unutar nje. Ovi kukci žive u autonomnim kolonijama, a svaka obitelj predstavlja potencijalnu prijetnju svakoj drugoj uništavajući dostupnu hranu i zauzimajući njezin potencijalni "dom".
Ograničavajući faktori su stanja koja nadilaze izdržljivost organizma. Oni ograničavaju bilo kakvu manifestaciju njegovih funkcija. Razmotrimo dalje detaljnije ograničavajući učinak čimbenika.
opće karakteristike
Značajke utjecaja
Uzimajući u obzir teoriju minimuma, ne treba brkati vodeće i ograničavajuće čimbenike okoline, jer potonji mogu biti i glavni i sekundarni. Ograničavajuće stanje je obično stanje koje je najviše odstupilo od norme. Ako su pokazatelji izvan granica stabilnosti, bez obzira jesu li se promijenili prema minimumu ili prema maksimumu, pretvaraju se u ograničavajuće čimbenike. To se također događa kada su svi ostali uvjeti povoljni ili optimalni.
Shelfordovi ograničavajući čimbenici
Gore razmotrena teorija razvijena je nakon 70 godina. Američki znanstvenik Shelford otkrio je da ne samo element prisutan u minimalnoj koncentraciji može utjecati na razvoj organizma, već i njegov višak može uzrokovati štetne učinke. Na primjer, i prekomjerna i nedovoljna količina vode bit će štetna za biljku. U potonjem slučaju doći će do zakiseljavanja tla, au prvom će slučaju biti teško asimilirati hranjive tvari. Na mnoge organizme nepovoljno utječu promjene u pH i drugi ograničavajući čimbenici. Tolerancija, unutar koje je moguća normalna egzistencija, ograničena je, zapravo, nedostatkom ili viškom uvjeta, čiji pokazatelji mogu biti blizu granica tolerancije.
Raspon izdržljivosti
Granice tolerancije nisu stalne. Na primjer, raspon se može suziti ako se bilo koji uvjet približi jednoj ili drugoj granici. Ova se situacija događa i tijekom reprodukcije organizama, kada mnogi pokazatelji postaju ograničavajući. Iz ovoga proizlazi da je utjecaj mnogih ograničavajućih čimbenika okoliša promjenjiv. To znači da jedan uvjet može, ali i ne mora biti opresivan ili ograničavajući.
Aklimatizacija
Istodobno, treba imati na umu da su organizmi sami sposobni smanjiti negativan utjecaj stvaranjem, primjerice, određene mikroklime. U ovom slučaju pojavljuje se neka vrsta kompenzacije uvjeta. Najučinkovitije se očituje na razini zajednice. Takvom kompenzacijom stvaraju se uvjeti za fiziološku prilagodbu vrste - euribiota, koji je široko rasprostranjen. Aklimatizirajući se na određenom teritoriju, formira neku vrstu ekotipa, populacije čije granice tolerancije odgovaraju lokalitetu. Dublji procesi prilagodbe mogu pridonijeti stvaranju genetskih rasa.
Primjena teorije u praksi
Da bismo imali najjasniju predodžbu o tome kako ograničavajući okolišni čimbenici utječu na organizme, možemo kao primjer uzeti razvoj biljaka pod utjecajem ugljičnog dioksida. Njegov sadržaj u zraku je mali, pa će čak i neznatna fluktuacija njegove razine biti od velike važnosti za plantaže. Ugljični dioksid je proizvod disanja biljaka i životinja, izgaranja organskih tvari, aktivnosti vulkana itd. Njegov sadržaj ne ovisi samo o prirodi mjesta njegovih izvora i broju potrošača. Također se mijenja u vremenu. Dakle, zimi i u jesen koncentracija ugljičnog dioksida je povećana zbog razlika u fotosintetskoj aktivnosti zelenih površina. Istodobno, ljeti, s intenzivnom asimilacijom biljaka, njegova količina značajno opada. Oscilacije CO 2 u zraku imaju značajan utjecaj na aktivnost fotosinteze i razinu ishrane biljaka. Čak i male promjene negativno utječu na njihov razvoj i rast, izgled, unutarnje procese. Tipičan sadržaj CO2 u zraku blizu 0,03% ne smatra se optimalnim za normalan život biljaka. U tom smislu, visok stupanj intenziteta fotosinteze može se postići ili brzim kretanjem različitih masa, koje će osigurati njegov priljev u asimilirajuće dijelove, ili zbog aktivnosti heterotrofa, čija je reprodukcija popraćena njegovim oslobađanjem. .
Osvjetljenje i temperatura
Razmotrimo kako ograničavajući čimbenici mogu utjecati na fenotip maslačka. Zbog značajne varijabilnosti njegovih primjeraka, koji rastu na dobro osvijetljenim područjima, u biljci prevladavaju značajke plantaža koje vole svjetlost. Posebno se razlikuju:
- Debele, male, mesnate lisne plojke s gustim žilama.
- Razgranati korijenski sustav.
- Raspored lišća pod kutom u odnosu na sunčeve zrake.
- Osebujan pokret koji pruža zaštitu od pretjeranog osvjetljenja.
Uz to, maslačak koji raste u sjeni ima sljedeće osobine:
- Nerazvijen korijenski sustav.
- Veliki, široki, tanki listovi s rijetkim žilicama, smješteni okomito na zrake itd.
Analizom presjeka lisnih ploški prve i druge vrste maslačka mogu se pronaći i dublje histološke razlike koje nadopunjuju gore navedene morfološke značajke. Utjecaj temperaturnih fluktuacija također se prilično jasno očituje. Istodobno, ako se transformacija s promjenom osvjetljenja može promatrati usporedbom različitih uzoraka, tada se u ovom slučaju može vidjeti na jednoj biljci. Pri niskim proljetnim temperaturama od +4 do +6 stupnjeva na biljkama se rano formiraju jako udubljeni listovi. Ako se u ovom obliku maslačak prenese u staklenik, gdje je t +15 ... + 18 stupnjeva, počet će se razvijati ploče s čvrstim rubovima. Kada se biljka postavi u srednje uvjete, lišće će imati blago udubljenje.
Lančana reakcija
Jedan od bitnih dodataka razmatranoj teoriji jest tvrdnja da promjena bilo kojeg stanja izaziva dalekosežne posljedice. Trenutačno je gotovo nemoguće pronaći mjesto na planetu gdje ne postoje ograničavajući čimbenici. U mnogim slučajevima, aktivnost same osobe stvara ograničavajuće ili opresivne uvjete. Jedan od takvih upečatljivih primjera je potpuno istrebljenje ogromne populacije Stellerove morske krave. Taj je proces čovjeku trajao relativno kratko - nekoliko godina - u usporedbi s gotovo stoljetnim razdobljem prirodne obnove ekosustava.
