Может ли один фактор компенсировать другой?

Кривая толерантности.

Вы уже знаете, что любой организм может существовать лишь в определенном температурном интервале. Если температура среды слишком низка или слишком высока, он погибает. Там, где температура близка к крайним значениям, представители данного вида встречаются редко, но по мере того как температура приближается к среднему значению, оптимальному для них, их число увеличивается.

Данная закономерность справедлива для любого другого фактора, влияющего на течение тех или иных жизненных процессов (влажность, сила ветра, скорость течения и т. д.).

Если нарисовать на графике кривую, характеризующую количество особей, скорость того или иного процесса (дыхания, движения, питания и др.) в зависимости от одного из факторов внешней среды (конечно, при условии, что этот фактор оказывает влияние на основные жизненные процессы), то эта кривая почти всегда будет иметь форму колокола (рис. 104).

Кривые, подобные изображенной на этом рисунке, называют кривыми толерантности (от лат. tolerantia – терпение).

Положение их вершины указывает на условия, оптимальные для данного процесса. Для некоторых видов характерны кривые с очень острыми пиками; это означает, что диапазон оптимальных для них условий очень узок. Плавные кривые соответствуют широкому диапазону толерантности, т. е. устойчивости к данному фактору. Видно, что максимальное количество особей предпочитает оптимальную интенсивность фактора, при уменьшении или увеличении его интенсивности особи сначала находятся в зоне нормальной жизнедеятельности, затем в зоне угнетения, и, наконец, при достижении нижнего и верхнего пределов выносливости наступает их гибель. Фактор, значение которого выходит за пределы выносливости называется ограничивающим фактором. Для ручьевой форели, например, ограничивающим фактором является количество кислорода в воде. При содержании в воде кислорода менее 1,6 мг/л форель гибнет.

Закон минимума. Интенсивность тех или иных биологических процессов часто оказывается чувствительной к двум или большему числу факторов окружающей среды. В этом случае решающее значение будет принадлежать тому из них, который имеется в минимальном с точки зрения потребностей организма количестве. Это простое правило было сформулировано основоположником науки о минеральных удобрениях немецким химиком и агрохимиком Юстусом Либихом (1803-1873) и получило название закона минимума. Ю. Либих обнаружил, что «веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени». Для наглядности этот фактор можно сравнить с самой короткой дощечкой в бочке – именно она определяет количество воды в бочке.

Известно, что разные факторы среды могут взаимодействовать, т. е. нехватка одного вещества может приводить к дефициту в других веществах. Например, недостаток влаги в почве ограничивает поступление в растения всех остальных веществ, необходимых для их питания. Поэтому в целом закон минимума можно сформулировать следующим образом: успешное выживание живых организмов зависит от комплекса условий; ограничивающим, или лимитирующим, фактором является любое состояние среды, приближающееся или выходящее за границу устойчивости для организмов данного вида.

Оптимум и пределы выносливости к одному фактору может зависеть от интенсивности других факторов, например, сытое животное легче переносит низкие температуры, или при неизменной низкой температуре изменение влажности воздуха изменяет интенсивность теплоотдачи с поверхности кожи.

Экологические ресурсы.

Ресурсами называют вещества и энергию, вовлекаемые организмами в процессы их жизнедеятельности. За этим понятием стоят количества; ресурс (в отличие от условий) может расходоваться и исчерпываться. Ресурс живых существ – это в основном вещества, идущие на построение их тел, и энергия, необходимая для их жизнедеятельности. Иногда к ресурсам относят и пространство, если обладание этим пространством необходимо для жизни организмов.

Тело зеленого растения создается из молекул неорганических веществ. Эти вещества представляют собой пищевой ресурс зеленого растения. Важным видом пищевых ресурсов для растений являются элементы минерального питания, которые извлекаются из почвы (если растение наземное) или из воды (если водное). К ним относятся углекислый газ, азот, фосфор, сера, кальций, магний, железо и др. Перечисленные элементы, разумеется, необходимы и животным, но они чаще всего получают их в составе разнообразной органической пищи – растительной или животной.

Для построения своего тела растению требуется энергия, которая черпается от солнечного излучения при фотосинтезе. Солнечное излучение – это энергетический ресурс. Сами зеленые растения являются пищевыми ресурсами для травоядных животных, которые, в свою очередь, служат пищевыми ресурсами для хищников, паразитов, а после смерти – для микроорганизмов, использующих запасенную в трупах энергию и вещество. Из сказанного видно, что один и тот же фактор (солнечное излучение) может рассматриваться и как условие, и как ресурс. Часть поглощенной энергии может достичь хлоропластов, содержащих зеленый пигмент – хлорофилл, и участвовать в процессе фотосинтеза.

Письменная работа с карточками:

1. Кривая толерантности ручьевой форели.

2. Ограничивающий фактор.

3. Закон минимума Ю.Либиха.

Формулировки законов, определения, или сущность понятий: 1. Кривая толерантности. 2. Оптимальное значение фактора. 3. Ограничивающий фактор. 4. Закон минимума. 5. Пищевые экологические ресурсы. 6. Энергетические ресурсы.

Карточка у доски:

1. Что отражает кривая толерантности?

2. Какое значение фактора называется оптимальным?

3. Какое значение фактора называется ограничивающим?

4. Закон минимума Ю.Либиха.

5. Может ли значение одного фактора сказываться на отношении к другим факторам?

6. Кривая толерантности с очень острым пиком. О чем говорит такая кривая?

7. Какой будет кривая толерантности при широком диапазоне устойчивости к данному фактору?

8. Какие ресурсы называются экологическими?

9. Какие экологические ресурсы необходимы живым организмам?

Тестовое задание:

1. Кривая толерантности отражает:

1. Суточные ритмы активности.

2. Влияние различной интенсивности фактора на скорость того или иного процесса.

3. Изменение численности особей в зависимости от времени года.

4. Влияние одного фактора на другие.

2. Ограничивающий фактор (определение):

1. Значение фактора, интенсивность которого приближается к нижнему пределу выносливости.

2. Фактор, значение которого выходит за пределы выносливости.

3. Значение фактора, интенсивность которого приближается к верхнему пределу выносливости.

4. Фактор, значение которого приводит к угнетению жизнедеятельности.

3. Закон минимума Ю.Либиха:

1. Жизнедеятельность организмов ограничивается фактором, значение которого выходит за пределы выносливости.

2. Жизнедеятельность организмов ограничивается фактором, значение которого выходит за верхний предел выносливости.

3. Жизнедеятельность организмов ограничивается фактором, значение которого выходит за зоны нормальной жизнедеятельности.

4. Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени.

4. Ограничивающий фактор для распространения ручьевой форели: