4. Совместное действие экологических факторов

Понятие лимитирующего фактора.

Правило взаимодействия экологических факторов.

Одни экологические факторы могут усиливать или смягчать силу действия других.

Закон незаменяемости экологических факторов.

Недостаток или избыток какого-либо одного экологического фактора не может быть скомпенсирован недостатком или избытком других факторов.

Правило Митчерлих.

Продуктивность биологической системы (организма) определяется всей совокупностью действующих на нее (на него) экологических факторов.

Закон минимума (Либиха).

Рост и развитие растений зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве.

Современная формулировка: жизнедеятельность любого организма, испытывающего одновременно действие нескольких экологических факторов, лимитируется тем фактором, который сильнее отклоняется от оптимального для данного вида величины. Кроме того, этот фактор ограничивает возможность проявления силы действия других факторов, в том числе и находящихся в минимуме.

Если хотя бы один из экологических факторов выходит за пределы выносливости данного организма, то существование организма становится невзможным, как бы ни были благоприятны другие экологические факторы. Экологический фактор, уровень которого в качественном или количественном отношении оказывается близким к пределам выносливости данного организма - ограничивающим (лимитирующим) фактором.

Закон минимума дополняется 2 вспомогательными принципами (Одум, 1986г):

Ограничительный принцип - закон справедлив только в условиях стационарного состояния, когда приток и отток веществ и энергии сбалансирован.

Предположим, что лимитирующий фактор для функционирования озерной экосистемы явяляется концентрация CO2, а другие экологические факторы (свет, температура, концентрация биогенных элементов и др) содержатся в достаточном количестве и не являются лимитирующими. Продуктивность этой экосистемы находится в динамическом равновесии с количеством CO2, поступающим от разложения органических веществ. Если во время бури в воде растворится дополнительное количество CO2, то продуктивность изменится и перестанет зависеть от CO2, а начнет зависеть от других факторов. Пока стационарного состояния нет, объем поступления CO2 изменяется и эффект минимума отсутствует. Кроме того, в нестационарном состоянии изменяются и другие экологические факторы. По окончании бури и наступлении стационарных условий продуктивность системы будет изменяться в результате расходования разных компонентов до тех пор, пока один из них (возможно, опять СО2) не станет лимитирующим. Тогда продуктивность этой экосистемы снова управляется законом минимума.

Принцип необходимости учета взаимодействия различных факторов.

Фактор, лимитирующий жизнедеятельность данного организма в одних условиях, может не являться таковым в других условиях.

Например, скорость потребления элемента питания, содержащегося в минимальном количестве, может изменяться под действием другого экологического фактора. Кроме того, организм иногда способен хотя бы частично заменить дефицитный элемент питания другим, химически близким. Лимитирующим может быть любой экологический фактор, но наиболее часто ими оказываются: в наземной среде - свет, температура, вода (осадки), в водной среде - свет, температура, соленость. Из других лимитирующих факторов можно отметить атмосферные газы (О2 и СО2), для животных - пищу, для растений - наличие биогенных элементов в почве или воде.

Лимитирующие факторы обычно обуславливают границы распространения видов и их ареалы, а также продуктивность организмов и сообществ. В настоящее время важным лимитирующим фактором является загрязнение окружающей среды, которое приводит к нежелательному изменению физических, химических и биологических элементов среды и оказывает неблагоприятное воздействие на человека и экосистему. Закон лимитирующего фактора лежит в основе теоретического обоснования величины предельно допустимых концентраций загрязнителей (ПДК).

Если загрязняющие вещества попадают в окружающую среду в результате деятельности человека, они называются ксенобиотиками. Для таких загрязнителей нижний предел толерантности не имеет значения, а верхний не должен превышаться ни при каких условиях, поэтому в качестве ПДК ксенобиотиков должны приниматься такие их концентрации, которые устанавливаются экспериментально и при которых в организме не должно произойти никаких необратимых патологических изменений.

5. Популяция – совокупность особей одного и того же вида, проживающих на определенной территории достаточно длительное время (в течение ряда поколений), характеризующиеся постоянным взаимодействием друг с другом в процессе размножения и обладание способностью поддерживать свою численность неограниченно долгое время.

Биоценоз – сообщество живых организмов. Биоценоз – совокупность популяций живых организмов, растений, животных, грибов и бактерий, обитающих длительное время на более-менее однородной территории и характеризующиеся типовым взаимодействием друг с другом, которое заключается прежде всего передачей энергии и вещества.

Биотоп – это поверхность суши или объем водного пространства, характеризующиеся более-менее однородными условиями и заселенные живыми организмами (биоценозом).

Экосистема – это единство биоценоза и биотопа, которое выражается в осуществлении постоянного потока энергии и круговорота веществ.