Лимитирующие факторы «Закон минимума Либиха» n n n Лимитирующий фактор – это экологический фактор, влияющий на состояние организма сильнее других. Он связан с дефицитом какого-либо важного ресурса и ограничивает жизнедеятельность даже тогда, когда все остальные условия оптимальны. «Закон минимума Либиха» , 1840 г. – «рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве»
Вспомогательные принципы выполнения закона минимума Либиха n n Закон Либиха строго применим в условиях стационарного состояния (приток и отток энергии и веществ сбалансированы). Факторы взаимодействуют между собой
n n Синергическое взаимодействие факторов – действие одного фактора усиливает действие другого, оказывая больший эффект, чем сумма раздельных действий Пример – внесение комплексных удобрений более эффективно влияет на растения, чем внесение по отдельности азотных, калийных или фосфорных удобрений
n n Негативное сочетание факторов – взаимное ослабление эффектов от действия факторов. Пример – у теплокровных животных низкая температура окружающей среды снижает переносимость голода и недостатка кислорода, т. к. понижение температуры повышает потребность в энергии и кислороде.
n n n Самые важные экологические факторы и ресурсы: На суше – свет, температура, вода (осадки), пища (для растений – углекислый газ, вода, элементы минерального питания; для животных – растения, другие животные) В воде – свет, температура, соленость, содержание кислорода, пища Пища, вода и температура – оказывают влияние на 80% состояния организмов Пища, вода, температура, наличие убежищ, количество врагов или конкурентов – 95% параметров состояния организмов
n n Незаменимые ресурсы – например, N, K - для растений, витамины - для животных Взаимозаменяемые ресурсы – например, нитраты и аммонийный азот для растений, искусственное освещение при недостатке естественного, различные виды растений – для травоядных животных, различные виды животных – для хищников (зебры или газели - в рационе льва) Организмы не только находятся под действием вышеперечисленных факторов, но и сами могут оказывать влияние на условия своего существования. Например: наличие растительного покрова смягчает суточные колебания температуры у поверхности земли, оказывает влияние на влажность и скорость ветра, что отражается на структуре и химическом составе почвы
n n n Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, но и избыток фактора Организмы характеризуются экологическим минимумом и экологическим максимумом Диапазон между ними называют пределами толерантности (устойчивости)
Закон толерантности Шелфорда, 1913 г. n Факторы среды, имеющие в конкретных условиях наихудшие значения, ограничивают возможность существования организмов в данных условиях вопреки и несмотря на оптимальное сочетание других факторов
n n n Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий диапазон в отношении другого Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам обычно наиболее широко распространены и называются «эврибионты» (эвритермный – по отношению к t, эвригалинный – по отношению к солености, эврифагный – по отношению к питанию) Организмы с узким диапазоном толерантности – «стенобионты» (стенотермный, стеногалинный, стенофагный)
n n Толерантность организма может изменяться, если он попадает в иные внешние условия, но которые выдерживаются данным организмом. При помещении организма в новые условия он через некоторое время адаптируется к ним – происходит изменение физиологического оптимума и сдвиг купола кривой толерантности. Такой сдвиг называют акклиматизацией Примеры: белый и пестрый толстолобик, белый амур (дальневосточные виды), ондатра (северо-американский вид), клен ясенелистный (североамериканский вид)
Сигнальное значение абиотических факторов n n n Для нормального существования живых организмов существуют нижние и верхние пределы температуры, освещенности, влажности, концентрации кислорода, атмосферного давления Достижение этих пределов выполняет сигнальное значение для организмов Действие фактора не постоянно и меняется в течение суток, по сезонам и годам
n n Суточная цикличность - изменение действия фактора в течение суток Освещенность – важный фактор в суточной цикличности У животных организмов это проявляется либо в дневной, либо в ночной активности и чередованием двух различных местообитаний. У растений длина дня связана с цветением – растения длинного светового дня, растения короткого светового дня
n n n Сезонная цикличность – изменение действия фактора в течение года Сезонная цикличность у животных сопровождается либо миграциями на участки среды обитания с необходимыми ресурсами, либо впадением в стадию покоя (зимняя спячка) В результате переселений животные обычно получают возможность кормиться там, где складываются наилучшие условия
n n n Сезонная цикличность для растений умеренной зоны проявляется в фотопериодизме Изменение освещенности и температуры приводит к сезонным чередованиям стадий развития: рост, цветение, плодоношение, стадия покоя (у лиственных пород -после листопада) Колебания абиотических факторов по годам обычно связаны с проявлением солнечной активности и имеет 10 -11 летний цикл
Взаимодействие организма и среды Уровни биологической организации 1. Молекулярный 2. Клеточный 3. Организменный 4. Популяционный 5. Системный
n n 1. 2. 3. Система – это совокупность объектов, связанных потоками вещества, энергии и информации По виду обмена веществом и энергией с окружающей средой различают: Изолированные системы (никакой обмен невозможен) Замкнутые системы (невозможен обмен веществом, но возможен обмен энергией Открытые системы – возможен любой обмен энергией и веществом Любая живая система – открытая система, которая воспринимает и преобразует молекулярную информацию с целью самосохранения
n n n В состав живых организмов открытых систем входят те же химические элементы, что и в состав объектов неживой природы, но их количественное соотношение иное C, O 2, H 2, N, S, P – определяют 99% состава всех живых существ, образуют аминокислоты, нуклеотиды, сахара, жиры «Все живое вещество Земли физикохимически едино и подчиняется основным физико-химическим закономерностям» - закон физикохимического единства живого вещества В. И. Вернадского
Любая живая система потребляет энергию и расходует ее в виде работы и теплоты. Законы термодинамики применимы к живым системам n n n I закон термодинамики – закон сохранения энергии – энергия не теряется, не исчезает в никуда, а преобразуется II закон термодинамики – при совершении работы часть энергии теряется в виде тепла Источником энергии для открытых систем на Земле служит поток солнечной энергии, который вызывает круговорот в массах вещества
Энергия Солнца n Автотрофы – n организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических с использованием энергии Солнца в процессе фотосинтеза (зеленые растения), либо энергии химических реакций – хемосинтез (пурпурные, железобактерии, серобактерии) Гетеротрофы – питаются готовыми органическими веществами и не способны синтезировать органические вещества из неорганических (большинство животных, бактерии и грибы)
Трофические отношения между организмами n n n Продуценты – организмы, преобразующие энергию Солнца и продуцирующие пищу для всех остальных организмов экосистемы Консументы – организмы, потребляющие готовые органические вещества Первичные консументы – растительноядные животные (фитофаги) Вторичные консументы – потребляют растительноядных животных (плотоядные) Редуценты – организмы, потребляющие энергию мертвого органического вещества
n n n Общее количество энергии, затрачиваемое на поддержание жизнедеятельности, связано с размерами тела и образом жизни. Энергетический бюджет – это соотношение между энергией, полученной извне и ее расходом на построение тела, размножение, выполнение работы. Часть энергии тратится на поддержание температуры тела, то энергетический бюджет тесно связан с тепловым балансом организма, т. е. , соотношением получаемого и отдаваемого тепла за период времени
n n Организмы, получающие свое тепло из окружающей среды, называют эктотермными (или пойкилотермными) – это все растения и большая часть животных. Их активность зависит от температуры окружающей среды Организмы, производящие большую часть собственного тепла за счет биохимических реакций называют эндотермными (или гомойотермными) – это теплокровные животные (птицы и млекопитающие). Их активность не зависит от температуры окружающей среды
Скачать презентацию Лимитирующие факторы Закон минимума Либиха n n n
Лимитирующие факторы.ppt