- •Б.И.Дегтерев
- •Ученым советом ВятГту
- •Киров 1998
- •Введение
- •Глава 1. Предмет и задачи экологии §1. История развития экологической науки
- •§2. Структура современной экологии
- •§3. Основные задачи экологии
- •§2. Роль магнитного поля Земли
- •§3. Функции живого вещества биосферы
- •§4. Этапы эволюционного развития биосферы
- •§5. Этапы взаимодействия человечества с биосферой
- •Глава 3. Экологические факторы среды §1. Классификация экологических факторов
- •§2. Абиотические факторы
- •§3. Биотические факторы
- •§4. Фундаментальный биологический принцип
- •§5. Закон минимума Либиха
- •§6. Ареал обитания и экологическая ниша. Адаптации
- •§7. Экологическая система и биогеоценоз
- •Глава 4. Принципы функционирования экосистем §1. Движение вещества и энергии по пищевым цепям
- •§2. Круговорот элементов
- •Круговорот углерода
- •Круговорот фосфора
- •§3. Источник энергии для экосистем. Пирамида биомассы
- •Глава 5. Антропогенные воздействия на природу §1. Классификация антропогенных воздействий
- •§2. Виды воздействий на литосферу.
- •§3. Загрязнение литосферы
- •§4. Загрязнение гидросферы. Водопользование и водопотребление
- •§5. Загрязнение атмосферы
- •§6. Воздействие атмосферных выбросов на почвы и живые организмы
- •§7. Взаимодействие и трансформация загрязнений в атмосфере. Вторичные явления
- •§8. Энергетические загрязнения природных сред
- •§9. Проблемы околоземного пространства
- •Глава 6. Инженерная защита литосферы §1. Основные пути решения проблемы
- •§2. Противоэрозионные мероприятия. Рекультивация земель
- •§3. Использование вторичных ресурсов
- •§4. Методы подготовки и переработки твердых отходов
- •Классификация и сортировка
- •Укрупнение частиц
- •Физико-химическое выделение компонентов при участии жидкой фазы
- •Термическая обработка
- •§5. Сохранение поверхности земли и рельефа при строительстве
- •Глава 7. Инженерная защита гидросферы §1. Контроль качества водных ресурсов
- •§2. Нормирование сбросов загрязняющих веществ в водные объекты
- •Экологическое состояние водных объектов Кировской области
- •§3. Условия выпуска сточных вод в водоемы
- •§4. Мероприятия по сохранению и восстановлению чистоты водоемов
- •§5. Вопросы охраны водных ресурсов при проектировании
- •§6. Очистка сточных вод
- •Глава 8. Инженерная защита атмосферы §1. Контроль качества атмосферного воздуха
- •§2. Защита атмосферы от промышленных загрязнений
- •§3. Гравитационные, инерционные и центробежные пылеуловители
- •§4. Очистка газов в фильтрах
- •§5. Очистка газов в мокрых пылеуловителях
- •§6. Электрическая очистка газов
- •Глава 9. Нетрадиционные источники энергии §1. Причины повышенного интереса к нетрадиционным энергоисточникам
- •§2. Солнечная энергетика
- •Тепловые стационарные устройства
- •Фотоэлектрическая солнечная электростанция
- •§3. Энергия атмосферных источников
- •Энергия атмосферного электричества
- •§4. Энергия океана
- •Энергия волн
- •Энергия приливов
- •Энергия океанских течений
- •Тепловая энергия океана
- •§5. Энергия литосферы
- •§6. Биологические источники энергии
- •Строительная площадка
- •Автодороги
- •§2. Уровни биопозитивности
- •Шумозащитные стены и здания
- •§3. Энергоактивные здания
- •Гелиоэнергоактивные здания
- •Ветроэнергоактивные здания
- •Биоэнергоактивные здания
- •Литература
- •Оглавление
§5. Закон минимума Либиха
Факторы среды воздействуют на организм одновременно и совместно, причем действие каждого из них в определенной мере зависит от количественного выражения других факторов. Отклонение от оптимальной интенсивности какого-либо фактора может сузить пределы устойчивости (или пределы выносливости) организма к другим факторам (например, при уменьшении содержания азота в почве снижается засухоустойчивость растений).
Фактор, в конкретных условиях наиболее удаленный от оптимума, снижает возможность существования вида в данных условиях, несмотря на оптимальные сочетания остальных факторов. Такой фактор, интенсивность которого приближается к пределу устойчивости (пределу выносливости), называют ограничивающим или лимитирующим фактором.
В описанных выше экспериментах изменялся только один фактор, остальные же как бы соответствовали зоне оптимума. Следовательно, мы наблюдали действие закона лимитирующих факторов: «Даже единственный фактор за пределами зоны своего оптимума приводит к стрессовому состоянию организма и в пределе - к его гибели».
У каждого вида существует свой набор лимитирующих факторов со своими оптимумами и диапазонами устойчивости.
Влияние лимитирующих факторов на организмы было впервые изучено Юстусом фон Либихом и в 1840 г. сформулировано в виде закона минимума: «Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, т.е. жизненные потребности лимитирует тот фактор, количество которого близко к необходимому организму или экосистеме минимуму и дальнейшее снижение которого ведет к гибели организма или деструкции экосистемы».
Дальнейшие исследования показали, что закон минимума Либиха относится ко всем влияющим на организм абиотическим и биотическим факторам.
К основным абиотическим лимитирующим факторам относятся свет, температура, вода, кислород (в водной среде), рН среды, микроэлементы. Сложнее решается вопрос с определением биотических лимитирующих факторов.
§6. Ареал обитания и экологическая ниша. Адаптации
Живые организмы в природе существуют в виде популяций - исторически сложившихся естественных совокупностей особей данного вида, связанных между собой взаимоотношениями и адаптацией к условиям определенного района или места обитания. Популяции свойственны колебания численности и структура (возрастная, пространственная и т.д.), зависящие от многих факторов окружающей среды.
Каждому виду необходимо соответствующее жизненное пространство, которое по своим экологическим факторам удовлетворяло бы его потребности. Величина занимаемого пространства (ареал) зависит от подвижности организмов. Например, ареал растений зависит от расстояния, на которое могут распространяться их семена или пыльца.
Иначе формулируется понятие «экологическая ниша». Каждый вид занимает то место, которое обусловлено его требованиями к территории, пище и т.д. Эта совокупность параметров среды для обитания вида и характеристик вида и является так называемой «экологической нишей». Иными словами, экологическая ниша - это место вида в природе, включающее не только положение вида в пространстве, но и его функциональную роль в сообществе и его положение относительно абиотических условий существования (температуры, влажности, рельефа и т.д.).
Экологическая ниша - это образ жизни вида, его функция («профессия») в экологической системе, тогда как ареал - это его адрес.
Понятие «экологическая ниша» было введено в 1928 г. американским экологом Дж. Гриннелом.
Все факторы в экологической нише взаимозависимы, изменение одного из них влечет за собой изменение других, не подвергавшихся воздействию.
В экологии различают фундаментальную экологическую нишу (наибольший абстрактно заселяемый данным видом объем n-мерного пространства) и реализованную экологическую нишу (реально заселенный данным видом объем в условиях биотических ограничений - межвидовой борьбы, хищничества и т.д.). Судя по определению, фундаментальную экологическую нишу вид может освоить лишь в том случае, когда у него не будет конкурентов из числа других видов. Поэтому фундаментальная экологическая ниша – понятие чисто теоретическое. Например, можно сказать, что для засухоустойчивых растений фундаментальная экологическая ниша – сухие и увлажненные почвы, но реализованная экологическая ниша – только сухие почвы.
Выработанные в процессе эволюции и закрепленные в наследственной информации особенности, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность организмов, называются адаптациями. Адаптации могут быть:
-
морфологическими (приспособление строения организма к среде),
б) физиологическими (приспособление пищеварительного тракта к составу пищи и т.п.),
в) этологическими или поведенческими (приспособление поведения животных к температурным условиям, влажности и т.д.).