Закон минимума

В середине прошлого века немецкий физиолог Либих показал, что растения можно выращивать на синтетических средах и что для обеспечения нормального роста необходимо известное число химических элементов. Одни из них должны находиться в среде в очень больших количествах, другие в малых, а третьи вообще в виде следов. Одни элементы не могут быть заменены другими, среда, содержащая все элементы в изобилии, кроме одного, обеспечивает рост растения лишь до того момента, пока количество последнего не будет исчерпано. Рост ограничивается, таким образом, нехваткой единственного элемента, количество которого было ниже необходимого минимума. Данное условие было названо законом минимума.

Для жизни и процветания организмов необходимо наличие определенной совокупности условий. Если все условия оказываются благоприятными, за исключением одного, проявленного недостаточно, то в этом случае это последнее условие, называемое лимитирующим фактором, приобретает решающее значение для жизни или смерти рассматриваемого организма, а, следовательно, его присутствия или отсутствия в данной среде.

Устойчивость организма определяется слабейшим звеном в цепи его экологических потребностей. Если количество и качество экологических факторов близки к необходимому организму минимуму, он выживает, если меньше этого минимума, организм гибнет, экосистема разрушается.

Абиотические факторы:

1. Свет. Видимый свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение различаются по биологическому действию. Среди ультрафиолетовых лучей до поверхности Земли доходят только длинноволновые, а коротковолновые, губительные для всего живого, практически полностью поглощаются на высоте около 20-25 км озоновым экраном – тонким слоем атмосферы, содержащим молекулы озона. Большие дозы ультрафиолетовых лучей вредны для организмов, а небольшие необходимы многим видам: они оказывают мощное бактерицидное действие и у животных вызывают образование из стеролов антирахитичного витамина Д. Инфракрасные лучи оказывают тепловое действие.

Видимый свет имеет разное экологическое значение:

• для растений (образование хлорофилла, определяет сроки цветения и плодоношения, ростовые процессы),

• для животных. Разные виды животных нуждаются в свете определенного спектрального состава, интенсивности и длительности освещения. Отклонения от нормы подавляют их жизнедеятельность и приводят к гибели.

Главная экологическая роль света – осуществление биологических ритмов разной продолжительности – суточных, лунных, сезонных.

По требованию к условиям освещения растения принято делить на следующие экологические группы: светолюбивые или гелиофиты, тенелюбивые или сциофиты (растения нижних ярусов тенистых лесов, пещер и глубоководные растения); теневыносливые, или факультативные гелиофиты (переносят затенение, легче других перестраиваются под влиянием изменяющихся условий освещения).

Элементы светового режима – интенсивность прямого и рассеянного света, годовая суммарная радиация, спектральный состав света, альбедо – очень переменчивы и зависят от географического положения, высоты над уровнем моря, от рельефа, состояния атмосферы, характера земной поверхности, от времени суток, сезона года, солнечной активности и глобальных изменений в атмосфере. У растений возникают различные адаптации к световому режиму местообитаний:

• морфологические: с солнечной стороны гуще листья; на севере, где высота стояния солнца меньше, встречается больше растений с вертикальным расположением листьев, а на юге – с горизонтальным;

• физиологические (питание днем, дыхание ночью).