Prawo Optimumu (w ekologii) - każdy czynnik środowiskowy ma pewne granice pozytywny wpływ na organizmach żywych.

Skutki działania czynnika zmiennego zależą przede wszystkim od siły jego przejawu lub dawki. Czynniki mają pozytywny wpływ na organizmy tylko w określonych granicach. Ich niedostateczne lub nadmierne działanie ma negatywny wpływ na organizmy.

Optymalna strefa- jest to zakres działania czynnika najkorzystniejszego dla życia. Odchylenia od optymalnego wyznaczają strefy pesymalne. W nich organizmy doświadczają ucisku.

Minimalne i maksymalne wartości współczynników przenoszonych- są to punkty krytyczne, powyżej których organizm umiera. Nazywa się korzystną siłą wpływu strefa optymalna czynnik środowiskowy lub po prostu optymalny dla organizmu danego gatunku. Im większe odchylenie od optymalnego, tym wyraźniejszy jest hamujący wpływ tego czynnika na organizmy ( strefa pesymalna).

Prawo optymalności jest uniwersalne. Wyznacza granice warunków, w jakich możliwe jest istnienie gatunków, a także miarę zmienności tych warunków. Gatunki są niezwykle zróżnicowane pod względem zdolności do tolerowania zmieniających się czynników. W naturze istnieją dwie skrajne opcje - wąska specjalizacja i szeroka wytrzymałość. U gatunków wyspecjalizowanych punkty krytyczne wartości współczynników są bardzo blisko, gatunki takie mogą żyć tylko w stosunkowo stałych warunkach. Dlatego wielu mieszkańców głębin morskich – ryby, szkarłupnie, skorupiaki – nie toleruje wahań temperatury nawet w granicach 2-3°C. Rośliny na siedliskach wilgotnych (nagietek bagienny, niecierpek itp.) natychmiast więdną, jeśli otaczające je powietrze nie jest nasycone parą wodną. Gatunki o wąskim zakresie wytrzymałości nazywane są stenobiontami, a te o szerokim zakresie - eurybiontami. Jeżeli zachodzi potrzeba podkreślenia związku z jakimkolwiek czynnikiem, należy w odniesieniu do jego nazwy zastosować kombinację „steno-” i „eury-”, np. gatunki stenotermiczne – nie tolerują wahań temperatury, euryhaliczne – zdolne do życia przy dużych wahaniach temperatury zasolenie wody itp.

Prawo maksymalizacji energii(sformułowane przez G i Yu Oduma i uzupełnione przez M. Reimersa): w konkurencji z innymi systemami zostaje zachowany ten, który w większym stopniu przyczynia się do przepływu energii i informacji oraz efektywnie wykorzystuje ich maksymalną ilość.

System tworzy zbiorniki energii wysokiej jakości, której część jest wydawana na zapewnienie dostaw nowej energii, zapewnia normalny obieg substancji i tworzy mechanizmy regulacji, wsparcia, stabilności systemu, jego zdolności do przystosowania się do zmian, ustanawia wymianę z innymi systemami.Maksymalizacja zapewnia wzrost szans na przeżycie.

Prawo maksymalnej energii biogenicznej(Prawo Vernadsky'ego-Bauera): każdy system biologiczny i biologiczny znajdujący się w stanie stabilnej nierównowagi (dynamicznie niestabilnej równowagi z otoczeniem) w miarę rozwoju zwiększa swój wpływ na środowisko.

W procesie ewolucji gatunków przeżywają te, które zwiększają biogenną energię geochemiczną.Układy żywe nigdy nie znajdują się w stanie równowagi i kosztem swojej darmowej energii wykonują użyteczną pracę nad równowagą wymaganą przez prawa fizyki i chemii istniejących warunków zewnętrznych.. Prawo to, podobnie jak inne, stanowi podstawę opracowania strategii zarządzania środowiskowego.

wyraża się w tym, że każdy czynnik środowiskowy ma granice pozytywnego wpływu na organizmy żywe.

.

Ryż. . Schemat działania czynników środowiskowych na organizmy żywe.

Rozważmy wpływ prawa optymalności na konkretnym przykładzie: zwierzęta i rośliny nie tolerują zarówno ekstremalnych upałów, jak i silnych mrozów; optymalne są dla nich średnie temperatury - tzw. strefa optymalna. Im większe odchylenie od optymalnego, tym bardziej ten czynnik środowiskowy hamuje żywotną aktywność organizmu. Ta strefa nazywa się strefy pesymalne. Są w nim punkty krytyczne – „ maksymalna wartość współczynnika" I " minimalna wartość współczynnika”; poza ich granicami następuje śmierć organizmów. Nazywa się odległość między minimalną i maksymalną wartością współczynnika wartościowość ekologiczna (plastyczność) Lub tolerancja ciało (ryc. 3).

Nazywa się cechą organizmów przystosowanie się do życia w określonym zakresie czynników środowiskowych plastyczność ekologiczna.

Im szerszy zakres czynników środowiskowych, w jakich może żyć dany organizm, tym większa jest jego plastyczność ekologiczna. W zależności od stopnia plastyczności wyróżnia się dwa typy organizmów: stenobiont(stenoeki) i eurybiont(euryeki).

Organizmy Stenobiont i Eurybiont różnią się zakresem czynników środowiskowych, w których mogą żyć.

Stenobionty(gr. stenos - wąskie, ciasne) lub wąsko przystosowane gatunki mogą istnieć tylko przy niewielkich odchyleniach współczynnika od wartości optymalnej.

Eurybiont(gr. eurys - szeroki) to szeroko przystosowane organizmy, które mogą wytrzymać duże amplitudy wahań czynników środowiskowych.

Zatem stenobionty są ekologicznie nieplastyczne, tj. nie są odporne, ale eurybionty są ekologicznie plastyczne, to znaczy są bardziej odporne. Do tych pierwszych zaliczamy np. typowych mieszkańców mórz żyjących w warunkach dużego zasolenia (stornia) oraz typowych mieszkańców świeża woda(karaś). Mają niską plastyczność środowiskową. Ale ciernik trójkolcowy może żyć zarówno w wodach słodkich, jak i słonych, tj. charakteryzuje się dużą plastycznością

Organizmy żyjące przez długi czas w stosunkowo stabilnych warunkach tracą swoją plastyczność ekologiczną, natomiast te, które podlegały znacznym wahaniom czynnika, stają się na niego bardziej tolerancyjne, a ich plastyczność ekologiczna wzrasta.

Aby wskazać związek organizmów z konkretnym czynnikiem, do jego nazwy dodaje się słowa steno- lub eury-. Zatem pod względem temperatury istnieją gatunki stenotermiczne (brzoza karłowata, bananowiec) i eurytermiczne (rośliny strefy umiarkowanej); w odniesieniu do zasolenia - stenohalin (karaś, flądra) i euryhalin (ciernik); w odniesieniu do światła - stenofotyczny (świerk) i euryfotyczny (dzika róża) itp.

Steno- lub eurybiontyzm objawia się w odniesieniu do jednego lub kilku czynników. Zatem roślina eurytermalna może być stenohygrobiontyczna (nietolerująca wahań wilgotności), a ryby stenohalinowe okazują się eurytermiczne itp.

Eurybionty są zwykle szeroko rozpowszechnione. Stenobionty mają ograniczony obszar dystrybucji.

Historycznie rzecz biorąc, dostosowując się do czynników środowiskowych, zwierzęta, rośliny i mikroorganizmy są rozmieszczone w różnych środowiskach, tworząc całą różnorodność ekosystemów tworzących biosferę Ziemi.

Prawa J. Liebiga i W. Shelforda pomogły zrozumieć wiele zjawisk i rozmieszczenie organizmów w przyrodzie. Organizmy nie mogą być rozmieszczone wszędzie, ponieważ populacje mają pewną granicę tolerancji w odniesieniu do wahań czynników środowiskowych.

Znaleziono co następuje:

Rzeczywiste granice tolerancji obserwowane w przyrodzie są mniejsze niż potencjalne możliwości organizmu do przystosowania się do tego czynnika. Tłumaczy się to tym, że w przyrodzie granice tolerancji w stosunku do fizycznych warunków środowiska mogą być zawężane przez zależności biotyczne: konkurencję, brak zapylaczy, drapieżników itp. Potencjalna plastyczność ekologiczna organizmu, określona laboratoryjnie warunkach, jest większa niż możliwości realizowane w warunkach naturalnych. W związku z tym wyróżnia się potencjalne i zrealizowane nisze ekologiczne;

Granice tolerancji u osobników rozrodczych i potomstwa są mniejsze niż u osobników dorosłych, tj. samice w okresie lęgowym i ich potomstwo są mniej odporne niż organizmy dorosłe. Więc, rozkład geograficzny O ptakach łownych częściej decyduje wpływ klimatu na jaja i pisklęta niż na ptaki dorosłe. Opieka nad potomstwem i ostrożne podejście do macierzyństwa podyktowane są prawami natury. Niestety, czasami „osiągnięcia” społeczne zaprzeczają tym prawom;

Ekstremalne (stresujące) wartości jednego z czynników prowadzą do obniżenia granicy tolerancji dla pozostałych czynników. Jeśli podgrzana woda zostanie wpuszczona do rzeki, ryby i inne organizmy poświęcają prawie całą swoją energię na radzenie sobie ze stresem. Brakuje im energii do zdobywania pożywienia, ochrony przed drapieżnikami i rozmnażania się, co prowadzi do stopniowego wymierania. Stres psychiczny może być również przyczyną wielu chorób somatycznych (gr. soma - ciała) nie tylko u ludzi, ale także u niektórych zwierząt (np. psów). Przy stresujących wartościach czynnika adaptacja do niego staje się coraz bardziej „droższa”.

Wiele organizmów jest zdolnych do zmiany tolerancji na poszczególne czynniki, jeśli warunki zmieniają się stopniowo. Można się na przykład przyzwyczaić do wysokiej temperatury wody w wannie, jeśli się do niej wejdzie ciepła woda, a następnie stopniowo dodawaj gorące. Ta adaptacja do powolnej zmiany współczynnika jest użyteczną właściwością ochronną. Ale może być również niebezpieczne. Nieoczekiwanie, bez sygnałów ostrzegawczych, nawet niewielka zmiana może być krytyczna. Występuje efekt progowy: „ostatnia kropla” może być śmiertelna. Na przykład cienka gałązka może spowodować złamanie już przeciążonego grzbietu wielbłąda. Jeżeli wartość przynajmniej jednego z czynników środowiskowych zbliża się do minimum lub maksimum, istnienie i dobrobyt organizmu, populacji lub zbiorowości zostaje uzależnione od tego czynnika, co ogranicza aktywność życiową.

Czynnik ograniczający nazywany jest każdy czynnik środowiskowy, który zbliża się lub przekracza skrajne wartości granic tolerancji. Te czynniki, które silnie odbiegają od optymalnego, nabierają ogromnego znaczenia w życiu organizmów i systemy biologiczne. To oni kontrolują warunki istnienia.

Wartość koncepcji czynników ograniczających polega na tym, że pozwala nam zrozumieć złożone relacje w ekosystemach.

Przykłady: Na przykład zawartość tlenu w siedliskach lądowych jest wysoka i jest on tak dostępny, że prawie nigdy nie służy jako czynnik ograniczający (z wyjątkiem dużych wysokości i systemów antropogenicznych). Tlen budzi niewielkie zainteresowanie ekologów zainteresowanych ekosystemami lądowymi. A w wodzie często jest czynnikiem ograniczającym rozwój organizmów żywych (np. „zabijanie” ryb). Dlatego hydrobiolog zawsze mierzy zawartość tlenu w wodzie, w przeciwieństwie do weterynarza czy ornitologa, chociaż tlen jest nie mniej ważny dla organizmów lądowych niż dla wodnych.

Czynniki ograniczające determinują i zasięg geograficzny gatunku. Zatem ruch organizmów na północ jest z reguły ograniczony brakiem ciepła. Czynniki biotyczne często ograniczają także rozprzestrzenianie się niektórych organizmów. Na przykład figi przywiezione z Morza Śródziemnego do Kalifornii nie przyniosły tam owoców, dopóki nie postanowiono sprowadzić tam określonego rodzaju osy - jedynego zapylacza tej rośliny.

Identyfikacja czynników ograniczających jest bardzo ważna, zwłaszcza w przypadku wielu rodzajów działalności Rolnictwo. 1. Zatem przy uprawie pszenicy na glebach kwaśnych żadne zabiegi agronomiczne nie będą skuteczne, chyba że zastosuje się wapnowanie, które zmniejszy ograniczające działanie kwasów. 2. Lub, jeśli uprawiasz kukurydzę na glebach o bardzo niskiej zawartości fosforu, to nawet przy wystarczającej ilości wody, azotu, potasu i innych składników odżywczych przestanie rosnąć. Fosfor w tym przypadku jest czynnikiem ograniczającym. I tylko nawozy fosforowe mogą uratować zbiory. Rośliny mogą również umrzeć z powodu zbyt dużej ilości wody lub nadmiaru nawozu, co w tym przypadku również jest czynnikiem ograniczającym.

Nisza ekologiczna

Przez niszę ekologiczną rozumie się zwykle miejsce organizmu w przyrodzie i cały schemat jego aktywności życiowej, czyli, jak mówią, stan życia, w tym związek z czynnikami środowiskowymi, rodzajami pożywienia, czasem i sposobami żywienia, miejscami rozrodu , schroniska itp.

Pojęcie to jest znacznie szersze i bardziej znaczące niż pojęcie „siedliska”. Amerykański ekolog Odum w przenośni nazwał siedlisko „adresem” organizmu (gatunku), a niszę ekologiczną „zawódem”. Z reguły w jednym siedlisku żyje duża liczba organizmów różne rodzaje. Na przykład las mieszany jest siedliskiem setek gatunków roślin i zwierząt, ale każdy z nich ma swój własny i tylko jeden „zawód” - niszę ekologiczną. Zatem podobne siedlisko, jak wspomniano powyżej, w lesie zajmują łosie i wiewiórki. Ale ich nisze są zupełnie inne: wiewiórka żyje głównie w koronach drzew, żeruje na nasionach i owocach, rozmnaża się tam itp. Cały cykl życiowy łosia związany jest z przestrzenią podokapową: żeruje na zielonych roślinach lub ich częściach, rozmnażanie i schronienie w zaroślach itp. P.

Jeśli organizmy zajmują różne nisze ekologiczne, zwykle nie wchodzą w relacje konkurencyjne, ich sfery działania i wpływów są rozdzielone. W takim przypadku związek uważa się za neutralny.

Jednocześnie w każdym ekosystemie występują gatunki, które zajmują tę samą niszę lub jej elementy (pożywienie, schronienie itp.). W tym przypadku konkurencja jest nieunikniona, walka o posiadanie niszy. Powiązania ewolucyjne rozwinęły się w taki sposób, że gatunki o podobnych wymaganiach środowiskowych nie mogą długo współistnieć. Schemat ten nie jest pozbawiony wyjątków, jest jednak na tyle obiektywny, że formułuje się go w formie stanowiska zwanego „ zasada wykluczenia konkurencyjnego" Autorem tej reguły jest ekolog G. F. Gause. Brzmi to tak: jeśli dwa gatunki o podobnych wymaganiach wobec środowiska (żywienie, zachowanie, miejsca rozrodu itp.) wchodzą w relację konkurencyjną, to jeden z nich musi umrzeć lub zmienić tryb życia i zająć nową niszę ekologiczną. Czasami, np. aby złagodzić ostre relacje konkurencyjne, wystarczy, że jeden organizm (zwierzę) zmieni porę karmienia, nie zmieniając przy tym rodzaju samego pożywienia (jeśli konkurencja zachodzi w nerkach stosunki żywnościowe), lub znaleźć nowe siedlisko (jeśli z tego powodu pojawia się konkurencja) itp.

Wśród innych właściwości nisz ekologicznych zauważamy, że organizm (gatunek) może je zmieniać w trakcie swojego cyklu życia. Najbardziej uderzającym przykładem w tym zakresie są owady. Zatem nisza ekologiczna larw chrabąszcza majowego związana jest z glebą i żerowaniem na systemach korzeniowych roślin. Jednocześnie nisza ekologiczna chrząszczy związana jest ze środowiskiem lądowym, żerującym na zielonych częściach roślin.

Zbiorowiska (biocenozy, ekosystemy) powstają zgodnie z zasadą wypełniania nisz ekologicznych. W naturalnie ugruntowanej społeczności zwykle wszystkie nisze są zajęte. To właśnie w takich zbiorowiskach, np. w długowiecznych (rodzimych) lasach, prawdopodobieństwo wprowadzenia nowych gatunków jest bardzo niskie. Jednocześnie należy mieć na uwadze, że zajmowanie nisz ekologicznych jest w pewnym stopniu pojęciem względnym. Wszystkie nisze zajęte są zazwyczaj przez organizmy charakterystyczne dla danego regionu. Jeśli jednak organizm pochodzi z zewnątrz (np. wprowadzane są nasiona lub inne zarazki) przypadkowo lub celowo, np. w wyniku wprowadzenia przez człowieka nowych gatunków (wprowadzenie, aklimatyzacja), to może znaleźć dla siebie wolną niszę. się ze względu na fakt, że nie było do niego pretendentów ze zbioru istniejących gatunków. Na przykład hodowla królików wprowadzonych do Australii; przemieszczanie się piżmaka z Azji do części europejskiej; intensywna promocja stonki ziemniaczanej na nowe obszary.

Połączenia organizmów w ekosystemach (36 godzin wykładów)

Relacje między organizmami. Relacje są zwykle klasyfikowane według „interesów”, na których organizmy opierają swoje relacje.

Najpopularniejszy rodzaj połączenia opiera się na zainteresowaniach żywieniowych. Takie połączenia nazywane są pożywienie lub trofizm(Greckie trofo - jedzenie). Ten rodzaj połączeń obejmuje karmienie jednego organizmu przez drugi lub produkty jego życiowej aktywności (na przykład odchody), karmienie podobnym pokarmem (na przykład martwymi materia organiczna). Ten rodzaj połączenia łączy rośliny i owady zapylające ich kwiaty. Łańcuchy pokarmowe powstają na podstawie połączeń troficznych.

Każdy czynnik ma pewne granice pozytywnego wpływu na organizmy (ryc. 1). Wynik czynnika zmiennego zależy przede wszystkim od siły jego przejawu. Zarówno niedostateczne, jak i nadmierne działanie czynnika negatywnie wpływa na aktywność życiową jednostki. Korzystna siła oddziaływania nazywana jest strefą optymalnego czynnika środowiskowego lub po prostu optymalną dla organizmów danego gatunku. Im większe odchylenie od optymalnego, tym wyraźniejszy jest hamujący wpływ tego czynnika na organizmy (strefa pesymalna). Maksymalne i minimalne wartości zbywalne czynnika to punkty krytyczne, powyżej których egzystencja nie jest już możliwa i następuje śmierć. Granice wytrzymałości pomiędzy punktami krytycznymi nazywane są wartościowością ekologiczną istot żywych w odniesieniu do określonego czynnika środowiskowego.


Przedstawiciele różnych gatunków znacznie różnią się od siebie zarówno położeniem optymalnym, jak i wartościowością ekologiczną. Na przykład lisy polarne żyjące w tundrze tolerują wahania temperatury powietrza w zakresie przekraczającym 80°C (od +30 do -55°C), natomiast ciepłowodne skorupiaki Copilia mirabilis wytrzymują zmiany temperatury wody w zakresie nie wyższej niż 6°C (od +23 do +29°C). Ta sama siła manifestacji czynnika może być optymalna dla jednego gatunku, pesymalna dla innego i przekraczać granice wytrzymałości dla trzeciego (ryc. 2).
Na szeroką wartość ekologiczną gatunku w odniesieniu do abiotycznych czynników środowiska wskazuje się dodanie przedrostka „eury” do nazwy czynnika. Gatunki eurytermalne – tolerują znaczne wahania temperatury, eurybaty – szeroki zakres ciśnień, euryhaliny – zróżnicowany stopień zasolenia środowiska.

Ryż. 2. Pozycja optymalnych krzywych na skala temperatury dla różnych typów:
1, 2 - gatunki stenotermiczne, kriofile;
3–7– gatunki eurytermalne;
8, 9 - gatunki stenotermiczne, termofile

Niemożność tolerowania znacznych wahań czynnika lub wąskiej wartościowości ekologicznej charakteryzuje się przedrostkiem „steno” - gatunki stenotermiczne, stenobatowe, stenohalinowe itp. W więcej w szerokim znaczeniu Inaczej mówiąc, gatunki, których istnienie wymaga ściśle określonych warunków środowiskowych, nazywane są stenobiontami, a te, które potrafią przystosować się do różnych warunków środowiskowych, nazywane są eurybiontami.
Warunki, które zbliżają się do punktów krytycznych z powodu jednego lub kilku czynników jednocześnie, nazywane są ekstremalnymi.
Optymalna pozycja i punkt krytyczny na gradiencie czynnikowym może zostać przesunięty w pewnych granicach pod wpływem warunków środowiskowych. Dzieje się tak regularnie u wielu gatunków wraz ze zmianą pór roku. Na przykład zimą wróble wytrzymują silne mrozy, a latem giną z powodu wychłodzenia w temperaturach tuż poniżej zera. Zjawisko przesunięcia maksimum w stosunku do dowolnego czynnika nazywa się aklimatyzacją. Pod względem temperatury jest to dobrze znany proces termicznego utwardzania ciała. Aklimatyzacja do temperatury wymaga znacznego okresu czasu. Mechanizm polega na zmianie enzymów w komórkach, które katalizują te same reakcje, ale w różnych temperaturach (tzw. izoenzymy). Każdy enzym jest kodowany przez swój własny gen, dlatego konieczne jest wyłączenie niektórych genów i aktywacja innych, transkrypcja, translacja, złożenie wystarczającej ilości nowego białka itp. Cały proces trwa średnio około dwóch tygodni i jest stymulowany poprzez zmiany środowisko. Aklimatyzacja, czyli stwardnienie, to ważna adaptacja organizmów, która zachodzi w stopniowo zbliżających się niesprzyjających warunkach lub podczas wchodzenia na terytoria o innym klimacie. Pojawia się w takich przypadkach część integralna ogólny proces aklimatyzacji.

Podstawowe prawa (4 zasady ekologii silniowej)

Prawo Optimumu

Czynniki środowiskowe są niezwykle różnorodne, a każdy gatunek, doświadczając ich wpływu, reaguje na nie inaczej. Istnieją jednak pewne ogólne prawa regulujące reakcje organizmów na dowolny czynnik środowiskowy.

Najważniejszym z nich jest prawo optymalne. Odzwierciedla to, jak żywe organizmy tolerują różne siły czynników środowiskowych. Prawo optymalnego wskazuje zakres każdego czynnika dla żywotności organizmów. Na wykresie wyraża to symetryczna krzywa pokazująca, jak zmienia się aktywność życiowa gatunku wraz ze stopniowym wzrostem miary współczynnika. Skutki działania czynnika zmiennego zależą przede wszystkim od siły jego przejawu lub dawki. Czynniki mają pozytywny wpływ na organizmy tylko w określonych granicach. Ich niedostateczne lub nadmierne działanie ma negatywny wpływ na organizmy.

Strefa optymalna to zasięg działania czynnika najkorzystniejszego dla życia. Odchylenia od optymalnego wyznaczają strefy pesymalne. W nich organizmy doświadczają ucisku.

Minimalne i maksymalne tolerowane wartości współczynnika to punkty krytyczne, powyżej których organizm umiera.

Prawo optymalności jest uniwersalne. Wyznacza granice warunków, w jakich możliwe jest istnienie gatunków, a także miarę zmienności tych warunków. Gatunki są niezwykle zróżnicowane pod względem zdolności do tolerowania zmieniających się czynników. W naturze istnieją dwie skrajne opcje - wąska specjalizacja i szeroka wytrzymałość. U gatunków wyspecjalizowanych punkty krytyczne wartości współczynników są bardzo blisko, gatunki takie mogą żyć tylko w stosunkowo stałych warunkach. Dlatego wielu mieszkańców głębin morskich – ryby, szkarłupnie, skorupiaki – nie toleruje wahań temperatury nawet w granicach 2-3°C. Rośliny na siedliskach wilgotnych (nagietek bagienny, niecierpek itp.) natychmiast więdną, jeśli otaczające je powietrze nie jest nasycone parą wodną. Gatunki o wąskim zakresie wytrzymałości nazywane są stenobiontami, a te o szerokim zakresie - eurybiontami. Jeśli konieczne jest podkreślenie związku z jakimkolwiek czynnikiem, użyj kombinacji „steno-” i „eury-” w odniesieniu do jego nazwy, na przykład gatunki stenotermiczne - nietolerujące wahań temperatury, euryhaliczne - zdolne do życia przy dużych wahaniach temperatury zasolenie wody itp. P.

Prawo tolerancji, jedna z podstawowych zasad ekologii, zgodnie z którą obecność lub dobrobyt populacji k.-l. organizmów w danym siedlisku zależy od kompleksu ekologii. czynników, z których każdy ma definicję w organizmie. zakres tolerancji (wytrzymałości). Zakres tolerancji dla każdego czynnika jest ograniczony przez jego minimum. i max, wartości, w których może istnieć tylko organizm. Stopień dobrostanu populacji (lub gatunku) w zależności od intensywności działającego na nią czynnika przedstawia się w postaci tzw. krzywa tolerancji, która zwykle ma kształt dzwonu z maksimum odpowiadającym optymalnej wartości danego współczynnika. Sh. p. został zaproponowany w 1913 roku przez W. Shelforda na podstawie eksperymentów. Razem z prawem Liebiga łączy się to w zasadę czynników ograniczających. Każda ekologia może ograniczać. czynnikiem (np. ilość miejsc nadających się do założenia gniazda), ale najważniejszymi z nich są często temperatura, woda, pożywienie (w przypadku roślin – obecność składników odżywczych w glebie). Zaproponowano szereg przepisów uzupełniających prawo: zakresy tolerancji w stosunku do dep. czynniki i ich kombinacje są różne; szeroko rozpowszechnione są organizmy o szerokim zakresie tolerancji (eurybionty); jeśli poziom jednego czynnika wykracza poza granice tolerancji, zawęża się zakres wytrzymałości na inne czynniki itp.

Prawo czynnika ograniczającego, czyli prawo minimum Liebiga, to jedno z podstawowych praw ekologii, które głosi, że dla organizmu najważniejszym czynnikiem jest ten, który najbardziej odbiega od jego wartości optymalnej. Dlatego też prognozując warunki środowiskowe czy wykonując badania bardzo ważne jest określenie słabego ogniwa w życiu organizmów.

To od tego minimalnie (lub maksymalnie) reprezentowanego w danym momencie czynnika środowiskowego zależy przetrwanie organizmu. W innych przypadkach ograniczające mogą być inne czynniki. W ciągu swojego życia osobniki różnych gatunków napotykają różnorodne ograniczenia w swojej działalności życiowej. Zatem czynnikiem ograniczającym rozprzestrzenianie się jeleniowatych jest głębokość pokrywy śnieżnej; ćmy mszycy ozimej (szkodnik warzyw i zbóż) - temperatura zimowa itp.

Prawo to jest uwzględniane w praktyce rolniczej. Niemiecki chemik Justus Liebig ustalił, że produktywność roślin uprawnych zależy przede wszystkim od odżywka(pierwiastek mineralny), który jest najsłabiej reprezentowany w glebie. Na przykład, jeśli fosfor w glebie wynosi tylko 20% wymaganej normy, a wapń 50% normy, wówczas czynnikiem ograniczającym będzie brak fosforu; Przede wszystkim konieczne jest dodanie do gleby nawozów zawierających fosfor. Graficzne przedstawienie tego prawa nosi imię naukowca - tak zwana „beczka Liebiga”. Istotą modelu jest to, że po napełnieniu beczki woda zaczyna spływać po najmniejszej desce w beczce i długość pozostałych desek nie ma już znaczenia.

Nazwa parametru	Oznaczający
Temat artykułu:	Prawo Optimumu.
Rubryka (kategoria tematyczna)	Ekologia

Każdy czynnik ma pewne granice pozytywnego wpływu na organizmy (ryc. 1). Wynik działania czynnika zmiennego zależy przede wszystkim od siły jego przejawu. Zarówno niedostateczne, jak i nadmierne działanie czynnika negatywnie wpływa na aktywność życiową jednostki. Nazywa się korzystną siłą wpływu strefa optymalnego czynnika środowiskowego lub po prostu optymalny dla organizmów tego gatunku. Im większe odchylenie od optymalnego, tym wyraźniejszy jest hamujący wpływ tego czynnika na organizmy. (strefa pesymalna). Maksymalne i minimalne zbywalne wartości współczynnika wynoszą punkt krytyczny, za poza którym istnienie nie jest już możliwe, następuje śmierć. Nazywa się granice wytrzymałości pomiędzy punktami krytycznymi wartościowość ekologiczna istot żywych w odniesieniu do określonego czynnika środowiskowego.

Ryż. 1. Schemat działania czynników środowiskowych na organizmy żywe

Przedstawiciele różnych gatunków znacznie różnią się od siebie zarówno położeniem optymalnym, jak i wartościowością ekologiczną. Na przykład lisy polarne żyjące w tundrze tolerują wahania temperatury powietrza w zakresie przekraczającym 80°C (od +30 do -55°C), natomiast ciepłowodne skorupiaki Copilia mirabilis wytrzymują zmiany temperatury wody w zakresie nie wyższej niż 6°C (od +23 do +29°C). Ta sama siła manifestacji czynnika powinna być optymalna dla jednego typu, pesymalna dla innego i przekraczać granice wytrzymałości dla trzeciego (ryc. 2).

Na szeroką wartość ekologiczną gatunku w odniesieniu do abiotycznych czynników środowiska wskazuje się dodanie przedrostka „eury” do nazwy czynnika. Eurytermiczny gatunki tolerujące znaczne wahania temperatury, eurybat– szeroki zakres ciśnień, euryhalinowy– różne stopnie zasolenia środowiska.

Ryż. 2. Położenie optymalnych krzywych na skali temperatur dla różnych gatunków

1, 2 - gatunki stenotermiczne, kriofile;

3–7 – gatunki eurytermalne;

8, 9 - gatunki stenotermiczne, termofile

Niemożność tolerowania znacznych wahań czynnika lub wąskiej wartościowości środowiskowej charakteryzuje się przedrostkiem „steno” - stenotermiczne, stenobatowe, stenohalinowe gatunki itp. W szerszym znaczeniu nazywane są gatunkami, których istnienie wymaga ściśle określonych warunków środowiskowych stenobiontyczny, i takie, które potrafią przystosować się do różnych warunków środowiskowych - eurybiont.

Nazywa się warunki zbliżające się do punktów krytycznych z powodu jednego lub kilku czynników jednocześnie skrajny.

Położenie punktów optymalnych i krytycznych na gradiencie współczynnika musi zostać przesunięte w pewnych granicach pod wpływem warunków środowiskowych. Dzieje się tak regularnie u wielu gatunków wraz ze zmianą pór roku. Na przykład zimą wróble wytrzymują silne mrozy, a latem giną z powodu wychłodzenia w temperaturach tuż poniżej zera. Zjawisko przesunięcia optymalnego względem dowolnego czynnika nazywa się aklimatyzacja. Pod względem temperatury jest to dobrze znany proces termicznego utwardzania ciała. Aklimatyzacja do temperatury wymaga znacznego okresu czasu. Mechanizm polega na zmianie enzymów w komórkach, które katalizują te same reakcje, ale w różnych temperaturach (tzw. izozymy). Każdy enzym jest kodowany przez swój własny gen, dlatego konieczne jest wyłączenie niektórych genów i aktywacja innych, transkrypcja, translacja, złożenie wystarczającej ilości nowego białka itp. Cały proces trwa średnio około dwóch tygodni i jest stymulowany przez zmiany w środowisku. Aklimatyzacja, czyli stwardnienie, to ważna adaptacja organizmów, która zachodzi w stopniowo zbliżających się niesprzyjających warunkach lub podczas wchodzenia na terytoria o innym klimacie. W takich przypadkach jest to integralna część ogólnego procesu aklimatyzacji.