Взаимодействие факторов среды. Ограничивающий фактор.

Взаимодействие факторов среды. Ограничивающий фактор

11 класс

Балдина Марина Николаевна

МБОУ «Угранская СШ»

Экологические факторы среды оказывают на живые организмы различные воздействия, т.е. могут влиять как:

• раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических и биохимических функций;

• ограничители, обусловливающие невозможность существования в данных условиях;

• модификаторы, вызывающие анатомические и морфологические изменения организмов;

-сигналы, свидетельствующие об изменениях других факторов среды.

Конкретный фактор среды может воздействовать на организм с той или иной интенсивностью.

Интенсивность действия факторов среды на организм:

• Оптимальная (благоприятная) – быстрый рост, активное размножение, увеличение численности в популяции.

2. Максимальная и минимальная (неблагоприятная) – торможение процесса роста, прекращение размножения, общее угнетение организма, гибель.

НИЖНИЙ ПР ЕДЕЛ ВЫНОСЛИВОСТИ

ВЕРХНИЙ ПРЕДЕЛ ВЫНОСЛИВОСТИ

Интенсивность фактора, наиболее благоприятный - ОПТИМУМ

организм

Границы, за которыми существование организма невозможно

Закон оптимума.

• Экологические факторы чрезвычайно разнообразны, и каждый вид, испытывая их влияние, отвечает на него по-разному. Тем не менее, есть некоторые общие законы, которым подчиняются ответные реакции организмов на любой фактор среды. Главный из них – закон оптимума.

Он отражает то, как переносят живые организмы разную силу действия экологических факторов. Сила воздействия каждого из них постоянно меняется.

Закон оптимума выражается в том, что любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы.

Закон оптимума

любой экологический фактор имеет определённые пределы положительного влияния на живые организмы. Недостаточное либо избыточное их действие сказывается на организмах отрицательно.

• Графически подобная реакция организма на изменение значений фактора изображается в виде кривой жизнедеятельности (экологической кривой), при анализе которой можно выделить некоторые точки и зоны :
• Зона оптимума  — это тот диапазон действия фактора, который наиболее благоприятен для жизнедеятельности.
• Зоны пессимума определяют отклонения от оптимума. В них организмы испытывают угнетение.

Рассмотрите график зависимости численности семиточечной божьей коровки

от температуры окружающей среды

Укажите следующие параметры:

• Температура, оптимальная для этого насекомого.

• Диапазон температур зоны оптимума.

• Диапазон температур зоны пессимума

• Две критические точки

• Пределы выносливости вида

Экологическая валентность

• Пределы между критическими точками называют экологической валентностью вида по отношению к фактору.

организмы

эврибионты

стенобионты

Факторы, выходящие за границы максимума или минимума называются ОГРАНИЧИВАЮЩИМИ.

Широкий диапазон выносливости -

это когда организмы выдерживают значительные отклонения интенсивности фактора от оптимальной величины .

Песцы

Диапазон - 80 С

от - 55 до +30 С

Организмы с большим диапазоном выносливости ко всем факторам среды распространены более широко.

Лимитирующие факторы

• в 19 веке Либих (Liebig, 1840), изучая влияние различных микроэлементов на рост растений, установил: рост растений ограничивается элементом, концентрация которого лежит в минимуме. Фактор, находящийся в недостатке, был назван лимитирующим.

Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора

гласит, что наиболее значим для организма тот фактор,

который более всего отклоняется от оптимального его значения .

Так, фактором (абиотическим), ограничивающим распространение оленей, является глубина снежного покрова.

Распространение бобовых в Арктике ограничивается (биотическим фактором) распределением опыляющих их шмелей. На острове Диксон, где нет шмелей, не встречаются и бобовые, хотя по температурным условиям существование там этих растений еще допустимо.

Немецкий химик Ю. Либих установил, что продуктивность культурных растений, в первую очередь, зависит от того питательного вещества (минерального элемента), который представлен в почве наиболее слабо. Например, если фосфора в почве лишь 20% от необходимой нормы, а кальция - 50% от нормы, то ограничивающим фактором будет недостаток фосфора; необходимо в первую очередь внести в почву именно фосфорсодержащие удобрения.

Представьте себе бочку, в которой деревянные рейки по бокам разной высоты, как это показано на рисунке. Понятно, какой бы высоты ни были остальные рейки, но налить воды в бочку вы сможете ровно столько, какова длина самой короткой рейки.

Остается только "подменить" некоторые термины: высота налитой воды пусть будет какой-либо биологической или экологической функцией (например, урожайностью), а высота реек будет указывать на степень отклонения дозы того или иного фактора от оптимума.

Бочка Либиха

Взаимосвязано ли действие факторов на организм?

Изменение одного фактора среды (отклонение от оптимума) снижает пределы выносливости к другим факторам среды

Снижение азота в почве

Снижение засухоустойчивости злаков

Температурный порог развития

Минимальные и максимальные значения температуры, выход за пределы которых тормозит развитие организма.

Пример: для развития икры форели температурный порог развития – 0 ºC

Зависимость развития икры форели от температуры

Сумма эффективных температур = температура среды х число дней развития

Чему равна сумма эффективных температур для развития икры форели?

Ответ: 410 ºC

Температура воды

Сроки развития

+2ºC

205 дней

+5ºC

82 дня

+10ºC

41 день

Сумма эффективных температур

Растение

Сумма эффективных температур

Мать и мачеха

77ºC

Кислица

453ºC

Земляника

500ºC

Ячмень

1600-1900ºC

Рис, хлопчатник

2000-4000ºC

Ограничивающий фактор на практике

Понятие ограничивающего фактора имеет большое значение для практики сельского хозяйства

Кислотность почв – ограничивающий фактор для пшеницы (снижает урожай)

В почву необходимо внесение извести: пшеница лучше развивается

Многие факторы становятся ограничивающими в период размножения.

Пределы выносливости для семян, яиц, эмбрионов, личинок обычно уже, чем для взрослых растений и животных.

Крабы могут заходить в реки далеко вверх по течению, но их личинки в речной воде развиваться не могут – это и ограничивает пределы распространения вида.

Ареал промысловых птиц часто определяется влиянием климата на яйца или птенцов, а не на взрослых особей.

Совместное действие факторов среды.

• Правило совместного (совокупного) действия факторов было установлено в 1909 г. немецким агрохимиком и физиологом растений А. Митчерлихом и названо им законом эффективного фактора (или законом физиологических взаимосвязей).
• Экологические факторы взаимосвязаны и действуют всегда совместно. При этом изменение одного из них часто ведет к изменению других.

Закон взаимодействия экологических факторов

оптимальная зона и пределы выносливости организмов по

отношению к какому-либо фактору могут смещаться в зависимости от того, в сочетании с какими другими факторами осуществляется воздействие .

Так, жару легче переносить в сухом, а не во влажном воздухе; мороз хуже переносится в сочетании с ветреной погодой и т. п.

Данную закономерность учитывают в сельскохозяйственной практике для поддержания оптимальных условий жизнедеятельности культурных растений. Например, при угрозе заморозков на почве, которые случаются в средней полосе даже в мае, растения на ночь обильно поливают.

температура в сухой сауне до 110°- 125 0 С

при низкой влажности – всего 5-15 %,

На самой верхней ступеньке парной температура 45-65 °С, но влажность увеличивается до 40-65 %

Повторим

• Как называют благоприятную для организмов интенсивность действия фактора внешней среды?
• Что называют пределом выносливости и что его определяет?
• Что такое ограничивающий фактор?
• Как меняется выносливость организмов к действию экологических факторов на разных стадиях онтогенеза?