Закон ограничивающего фактора примеры. Экологический срез: правило оптимума, законы Либиха и Шелфорда

В комплексе действия факторов можно выделить некоторые закономерности, которые являются по отношению к организмам в значительной мере универсальным (общими). К таким закономерностям относятся закон оптимума, закон взаимодействия факторов, закон лимитирующих факторов и некоторые другие.

Закон оптимума выражается в том, что любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы. В соответствии с этим правилом для экосистемы, организма или определенной стадии его развития имеется диапазон наиболее благоприятного (оптимального) значения фактора. За пределами зоны оптимума лежат зоны угнетения –зоны пессимума –это условия при которых жизнедеятельность организма максимального угнетается, но он еще может существовать, как показано на рис. При пересечении кривой с горизонтальной осью находятся две критические точки. Это такие значения фактора, которые организмы уже не выдерживают, за пределами наступает смерть. Расстояние между критическими точками показывает степень выносливости организмов к изменениям фактора. Условия, близкие к критическим точкам, особенно тяжелы, для выживания. Такие условия называют экстремальными.

К зоне оптимума обычно приурочена максимальное количество видов и плотность популяции. Зоны оптимума для различных организмов неодинаковые. Для одних они имеют значительный диапазон.

Закон минимума Либиха. Любому живому организму необходимы не вообще температура, влажность, минеральные и органические вещества или какие-нибудь другие факторы, а их определенный режим. Реакция организма зависит от количества (дозы) фактора. Кроме того, живой организм в природных условиях подвергается воздействию многих экологических факторов (как абиотических, так и биотических) одновременно. Растения нуждаются в значительных количествах влаги и питательных веществ (азот, фосфор, калий) и одновременно в относительно «ничтожных» количествах таких элементов, как бор и молибден. Любой вид животного или растения обладает четкой избирательностью к составу пищи: каждому растению необходимы определенные минеральные элементы. Любой вид животного по-своему требователен к качеству пищи. Для того чтобы нормально существовать, развиваться, организм должен иметь весь набор необходимых факторов в оптимальных режимах и достаточных количествах. Тот факт, что ограничение дозы (или отсутствие) любого из необходимых растению веществ, относящихся как к макро-, так и к микроэлементам, ведет к одинаковому результату - замедлению роста, обнаружен и изучен одним из основоположников агрохимии немецким химиком Юстасом фон Либихом. Сформулированное им в 1840 г. правило называют законом минимума Либиха: величина урожая определяется количеством в почве того из элементов питания, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего. Закон минимума Либиха в настоящее время называется законом ограничивающего лимитирующего фактора: в комплексе экологических факторов сильнее действует тот, который наиболее близок к пределу выносливости.

Закон минимума справедлив как для растений, так и для животных, включая человека, которому в определенных ситуациях приходится употреблять минеральную воду или витамины для компенсации недостатка каких-либо элементов в организме.

Закон лимитирующих факторов Шелфорда. Фактор среды ощущается организмом не только при его недостатке. Проблемы возникают также и при избытке любого из экологических факторов. Например, жизненная активность организма заметно угнетается и при малых значениях и при чрезмерном воздействии такого абиотического фактора, как температура.

Фактор среды наиболее эффективно действует на организм только при некотором среднем его значении, оптимальном для данного организма. Чем шире пределы колебаний какого-либо фактора, при котором организм может сохранять жизнеспособность, тем выше устойчивость, т. е. толерантность данного организма к соответствующему фактору (от лат. tо1еrапtа - терпение). Таким образом, толерантность - это способность организма выдерживать отклонения экологических факторов от оптимальных для его жизнедеятельности значений.

Впервые предположение о лимитирующем (ограничивающем) влиянии максимального значения фактора наравне с минимальным значением было высказано в 1913 г. американским зоологом В. Шелфордом, установившим фундаментальный биологический закон толерантности: любой живой организм имеет определенные, эволюционно унаследованные верхний и нижний пределы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору. Другими словами лимитирующим фактором процветания может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми определяет величну толерантности, выносливости организма к данному фактору. Поэтому экологический фактор, уровень которого приближается к любой границе диапазона выносливости организма или заходит за эту границу, называют лимитирующим фактором. Например, виды, длительное время развивается в относительно стабильных условиях утрачивают экологическую пластичность и вырабатывают черты стенобиотности, в то время как виды существующие при значительных колебаних, факторов среды, приобретают повышенную экологическую пластичность и становятся эврибионтными.

Другая формулировка закона В. Шелфорда поясняет, почему закон толерантности одновременно называют законом лимитирующих факторов: з акон толерантности дополняют положения американского эколога Ю. Одума:

Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного экологического фактора и низкий диапазон в отношении другого;

Организмы с широким диапазоном толерантности в отношении всех экологических факторов обычно наиболее распространены;

Диапазон толерантности может сузиться и в отношении других экологических факторов, если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для организма;

Лимитирующие факторы. "Закон минимума" Либиха

Понятно, что потребности у разных видов в каждых конкретных условиях разные. Однако, наряду с этим, есть минимум факторов, которые необходимы для существования живого организма. При так называемом стационарном состоянии (состояние системы более или менее стабилен и не является переходным) лимитирующим будет вещество, количество которой будет наиболее близка к необходимому минимуму. Впервые вопросом минимального количества необходимого вещества занимался Ю. Либих, который в 1840 г.., Еще задолго до появления самого термина «экология», на основе изучения минерального питания растений исследовал зависимость их роста от тех или иных химических элементов или веществ. На основе своих исследований Ю. Либих вывел так называемый закон минимума: рост растений зависит не столько от наличия всех веществ, сколько от минимального количества какого-либо вещества, отсутствие которой, в свою очередь, приводит к задержке роста. Компенсация недостатка одного элемента другим не проходит. Веществом, которое находится в минимальных количествах, регулируется урожай и определяются величина и устойчивость его во времени.

Со временем к этому закону вносили определенные дополнения, но они не меняли сути самого закона (температура, время и т.д.), а значительно усложняли применения установленной закономерности. Кроме того, со времени установления Ю. Либих этой закономерности учеными было отмечено, что она при применении на практике требует уточнения. Ю. Одум для применения закона минимума предлагает пользоваться вспомогательными принципами, которых, по его мнению, должно быть два.

Первый вспомогательный принцип - ограничивающий принцип: закон Либиха можно применять без уточнений только к условиям стационарного состояния, когда приток энергии и веществ регулируется утечкой, то есть система находится в состоянии равновесия.

Ю. Одум обращает внимание на то, что система характеризуется динамикой, и поэтому введение ограничивающего принципа ограничит погрешности, возникающие при длительных исследованиях экосистем.

Второй вспомогательный принцип касается взаимодействия факторов. Было отмечено, что в определенных условиях высокая концентрация или достаточность определенного вещества, или действие вторых, лимитирующего, фактора может изменять потребность в минимальном количестве вещества.

Примером может быть замена использования моллюсками кальция стронцием, или такая закономерность: растениям, которые растут на солнце, потребность в цинке меньше, поэтому цинк перестает быть лимитирующим элементом. Второй вспомогательный при

нципа, введен Ю. Одум, указывает на нецелесообразность анализа состояния системы на основе небольшого количества элементов. Он настаивает на необходимости комплексного анализа при любом экологическом исследовании.

Взаимодействие экологических факторов. "Закон толерантности" Шелфорда

Как показали исследования Либиха, развитие живого организма обусловлен не только недостаточностью того или иного фактора, но также и их избытком. Итак, каждый организм имеет свои пределы, которые колеблются между минимумом и максимумом, то есть оптимум, который обеспечивает существование организма. У каждого вида - свои пределы. Понятие о лимитирующий роль максимума и минимума и необходимость оптимальных условий для существования вида ввел В.Шелфорда (1913). Его принцип более известен как закон толерантности;

Естественным ограничивающим фактором существования организма может быть как минимальный, так и максимальный экологическое воздействие, диапазон между которыми определяет степень выносливости (толерантности) организма к этому фактору.

Ю. Одум (1975) вводит ряд дополнений в закон Шелфорда, касающихся неоднородности воздействия экологических факторов и реакции на них живых организмов:

Организмам присущ более широкий диапазон толерантности к другу фактора, так и узкий к другому;

Организмы с большим диапазоном толерантности, как правило, широко распространенные;

Если условия существования, определенные одним экологическим фактором, меняются за пределы оптимума, то меняется и диапазон толерантности к другим экологических факторов;

В природе организмы часто попадают в условия, далекие от оптимально установленных в лабораторных экспериментах;

Период размножения, роста, как правило, является критическим, границы толерантности организма в это время гораздо уже, чем у взрослой особи.

Разъяснения, предоставленные Ю. Одум, во многом помогают при выяснении причин неоднородности полученных результатов при проведении экологических исследований. Следовательно, при любом экологическом исследовании необходимость тщательного анализа не только физико-химических условий среды или степени влияния живых организмов друг на друга, но и фаз существования организма. Наглядно влияние оптимальных условий на рост, размножение и существование определенных организмов можно продемонстрировать на темпах развития и плодоношения сельскохозяйственных культур зависимости от температурных параметров. Те из них, которые будут выращивать в оптимальных условиях, расти быстрее и созревать раньше тех, которые растут в условиях, близких к критическим.

Рис. 2.3. Рост растения по отношению к температуре (Назарук, Сенчина, 2000)

Для характеристики амплитуды толерантности видов в экологии используют ряд терминов. К названию екофактора, характеризующий влияние на живой организм, добавляются два слова: стен (гр. Стенос) - узкий и евры (гр. Еурос - широкий) стенотермным - эвритермные отношению к температуры

Стеногидричний - евригидричний - // - воды

Стенофаґний - еврифагний - // - пищи

Стеногалинные - Эвригалинные - // - cолоности

Стеноойкний - евриойкний - // - места проживания

Пример: развитие икры разных рыб происходит при различных температурах. Если икра лосося развивается при температуре от 0 до 14 ° С при оптимуме 4 ° С, то по отношению к икры лягушки она будет стенотермным, поскольку температурные пределы развития икры лягушки - от 0 ° С до 30 ° С при оптимуме 22 ° С.

Взаимодействие основных экологических факторов может зависеть от изменений, которые происходят в системе, то есть от взаимодействия абиотических и биотических факторов. Изменение солнечного излучения (свет, как известно, принадлежит к главным климатических факторов) приводит к изменению освещенности земной поверхности, что, в свою очередь, может привести к изменению фотопериодизма в жизни животных и растений. Изменение освещенности может привести к изменению температурного режима и влажности данной системы. Повышение влажности вместе с солнечным излучением может изменять температурный режим. Ярким примером взаимодействия факторов может быть лес, где ярусность и изменение определенных биотических и абиотических факторов хорошо выражены. Для Закарпатья, в частности для горной части области, характерно перевыпас скота, и, как следствие, имеется быстрое нарушение функционирования лесных участков, где ветви и листья обглоданные до определенной высоты, а дорастание отсутствует. Нередко человек выступает основным биотическим элементом экосистемы и благодаря ее деятельности появляется новый тип системы. Наглядным примером в этом плане является высокогорные луга Карпат. Долгое время считали, что высокогорные луга (горная Руна, Красная, Тяпиш и другие) - это природные образования. На ошибочность такого мнения указывает эксперимент профессора С.С. Фодора. Им было замечено, что совокупность екофакторив отдельных участков высокогорья не является характерной для субальпийских лугов. Чтобы убедиться в правильности этого предположения, им был основан эксперимент в долине Руна (1 428 м н. У. М.) По восстановлению верхней границы леса. В течение 35 лет проводились наблюдения за искусственными насаждениями хвойных деревьев. Все деревья, насаженные в данном месте, прекрасно чувствуют себя, то есть комплекс екофакторив обеспечивает им оптимальные условия существования. Вывод: подавляющее большинство долин Карпат искусственные, созданные человеком. Каждый вид или видовое группировки выбирает условия, обеспечивающие ему оптимальное существования, то есть распределяется по Градиент условий.

В основу экологической характеристики организмов положено их реакцию на воздействие факторов среды. Организм способен выжить только в диапазоне изменчивости данного фактора, который еще называют амплитудой. Как очень высокие (максимальные), так и очень низкие (малые) значения факторов среды могут быть губительными для организма. Критическое значение данного фактора, выраженного в цифрах, выше или ниже которого организм на может существовать, называют критической точкой. Между этими критическими значениями и расположена зона экологической толерантности (рис. 2.4).

В пределах зоны экологической толерантности напряженность факторов среды различна. Наряду с критическими точками расположены песимальни зоны, в которых активность организма значительно ограничена действием внешних условий. Далее расположены зоны комфорта, в которых наблюдается четкое роста экологических ре

акций организма. В центре находится зона оптимума, которая является благоприятной для функционирования организма.

Схема отношений в диапазоне экологической толерантности была предложена в 1924 г.. Немецким экологом и зоогеографы Р. Гессе, который назвал ее валентности экологических факторов. Стоит отметить, что кривая, которая представляет экологическую валентность в пределах зоны толерантности, не всегда имеет симметричный вид с оптимальной зоной, расположенной в центре. Например, для пресноводных организмов оптимум находится в нижней границе содержания соли в воде, тогда как в морских организмов - на противоположном конце изменчивости фактора в зоне толерантности, где содержание соли высокий.

Живой организм в природных условиях одновременно подвергается воздействия не одного, а многих экологических факторов. Причем любой фактор требуется организму в определенных колическах/дозах. Либих установил, что развитие растения или его состояние зависит не от тех химических эл-в, которые присутствуют в почве в достаточных кол-вах, а от тех, которых не хватает. Если любого, хотя бы одного из элементов питания в почве меньше, чем требуется данным растениям, то оно будет развиваться ненормально, замедленно, или иметь патологические отклонения.

Закон минимума Ю.ЛИБИХА - концепция, согласно которой существование и выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.

Согласно закону минимума жизненные возможности организмов лимитируют те экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму.

Закон Либиха:

Веществом, присутствующим в минимуме, управляется урожай, определяется его величина и стабильность во времени. В начале 20 века американский ученый Шелфорд показал, что вещ-во или любой другой фактор, присутствующий не только в минимуме, но и в избытке по сравнению с требуемым организму уровнем, может приводить к нежелательным последствия для организма. Пример: если поместить к-либо растение/животное в экспериментальную камеру и измерять в ней температуру воздуха, то состояние организма будет изменяться.

При этом выявляется некоторый наилучший, оптимальный для организма уровень данного фактора, при котором активность (физиологическое состояние) будет максимально. Если разные факторы будут отклоняться от оптимального в большую/меньшую сторону, то активность будет снижаться. При достижении некоторого max/min значения фактор станет несовместимым с жизненными процессами, в организме произойдут изменения, ведущие к смерти. Аналогичные результы можно получить в экспериментах с изменением влажности, содержания различных солей в воде, кислотности, концентрации различных вещ-в и др.

Чем шире амплитуда колебания фактора, при которой организм может сокращать жизнеспособность, тем выше его устойчивость (толерантность) к тому или иному фактору.

Закон Блекмана

Общее влияние лимитирующих факторов может превысить суммарный дополнительный эффект от влияния других факторов.

Еще статьи по теме

Загрязнение вод и нарушение режима стока
Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Вода - основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфер...

Введение в специальность
В данной работе рассматриваются биологические ресурсы Берингова моря, которое является одним из прилегающих к Дальневосточному району морей Тихого океана, где концентрируется крупнейшие в мире запасы лососевых рыб (кеты, нерки, чавычи) и...

ЗАКОН МИНИМУМА ЛИБИХА открытый Ю. Либихом (1840) закон, согласно которому относительное действие отдельного экологический фактора тем сильнее, чем больше он находится по сравнению с др. экологический факторами в минимуме; по закону минимума Либиха, от вещества, концентрация которого лежит в минимуме, зависят рост растений, величина и устойчивость их урожая. Закон минимума Либиха (закон о роли экологический факторов в распространении и количественном развитии организмов) не применим к системам с неустойчивым состоянием, когда поступление в них различных веществ незакономерно меняется и лимитирующими попеременно или одновременно становятся многие факторы. Во многом закон минимума Либиха уточняется Законом толерантности Шелфорда .

- правило минимума, один из принципов, определяющих роль экологич. факторов в распространении и количеств, развитии организмов. Сформулирован Г.О. Либихом в применении к с.-х. культурам...
Биологический энциклопедический словарь
- точки, в к-рых действительная функция принимает наибольшее или наименьшее значения на области определения; такие точки наз. также точками абсолютного максимума или абсолютного минимума...
Математическая энциклопедия
- закон, согласно которому сила притяжения двух масс пропорциональна их произведению и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. О физической природе тяготения см. Тяготение...
Начала современного Естествознания
- Закон, согласно которому в биологической эволюции процессы адаптации и селекции зависят от минимальных возможностей окружающей среды...
Физическая Антропология. Иллюстрированный толковый словарь
- См. Закон минимума...
Экологический словарь
- успешную жизнедеятельность организма ограничивает экологический фактор, количество и качество которого близки к минимуму, необходимому организму...
Экологический словарь
- парадокс солоноватых вод, открытый Ремане закон, согласно которому минимум морских и пресноводных видов животных наблюдается в солоноватой зоне...
Экологический словарь
- "L" - система, совокупность факторов окружающей среды, лимитирующих нормальную жизнедеятельность организмов. Названа по имени немецкого химика Ю. ф. Либиха...
Экологический словарь
- в США закон о регулировании трудовых отношений, принятый в 1935 г. по инициативе сенатора Р. Вагнера...
Словарь юридических терминов
- индекс цен и тарифов фиксированного набора товаров и услуг, взвешенных по структуре семейных расходов...
Энциклопедический словарь экономики и права
- см. Марша метод...
Большой медицинский словарь
- возрастное скольжение отдельных петрографических горизонтов - типов осадков и их границ; явление, обусловленное движением береговой линии...
Геологическая энциклопедия
- если вблизи проволоки, концы которой замкнуты, возникает изменяющееся по времени магнитное поле, то в контуре возникает электродвижущая сила и по проволоке пойдет электрический ток....
Морской словарь
- обвенчаться, выходить замуж, жениться Ср. Вестимо - боярыня! Не сегодня, так завтра будешь боярыней. Пора Андрею Юрьичу в закон вступить. Гр. А. Толстой. Посадник. 2...
Толково-фразеологический словарь Михельсона
- сущ., кол-во синонимов: 1 минимализм...
Словарь синонимов
- Изменение звуков по определенным правилам, формула звуковых соответствий или переходов, свойственная тому или иному языку или группе родственных языков...
Словарь лингвистических терминов Т.В. Жеребило

"ЗАКОН МИНИМУМА ЛИБИХА" в книгах

2.1. Закон минимума

автора

2.1. Закон минимума

Из книги Экология [Конспект лекций] автора Горелов Анатолий Алексеевич

2.1. Закон минимума Ю. Либих в 1840 году установил, что урожай зерна часто лимитируется не теми питательными веществами, которые требуются в больших количествах, а теми, которых нужно немного, но которых мало и в почве. Сформулированный им закон гласил: «Веществом, находящимся

Границы минимума

автора Ершов Василий Васильевич

Границы минимума

Из книги Откровения ездового пса автора Ершов Василий Васильевич

Границы минимума Если в Норильске есть погода, полет туда не представляет никакой сложности. По этой трассе я летаю всю жизнь, знаю каждый изгиб Енисея и его притоков, все деревни и поселки на его берегах. Два часа полета проходят незаметно. Красноярский край для меня -

Глава 38. Закон ответственности. Закон правильности выбора. Закон целесообразности

автора Ревнов Валентин

Глава 38. Закон ответственности. Закон правильности выбора. Закон целесообразности Сергий продолжил:– Содержание Закона Ответственности таково: я в ответе за мой мир и за всё, что в нём происходит, потому что всё в своём мире создал я сам.Можно сделать вывод: если всё, с чем

Глава 40. Закон изобилия. Закон времени. Закон чистоты помыслов

Из книги Кот, который знает всё… О чуде исцеления души и тела, доступном каждому автора Ревнов Валентин

Глава 40. Закон изобилия. Закон времени. Закон чистоты помыслов – Закон гласит: Вселенная изобильна! Или, говоря другими словами: у Бога всего много! Во Вселенной есть всё для каждого. Каждый из нас – часть целого. Мир создан для нас, а мы для него.Для того чтобы стать

Экскурс: теория Либиха – проблема сточных вод как основа истории окружающей среды

Из книги Природа и власть [Всемирная история окружающей среды] автора Радкау Йоахим

Экскурс: теория Либиха – проблема сточных вод как основа истории окружающей среды Так существует ли один главный и простой лейтмотив, проходящий через всю историю отношений человека и природы с момента появления земледелия: неумолимый упадок природы по мере подчинения

ЗАКОН МИНИМУМА

Из книги 100 великих научных открытий автора Самин Дмитрий

ЗАКОН МИНИМУМА Все животные, а также и человек питаются пищей либо растительного, либо животного происхождения. Поэтому вопрос о том, откуда именно растения берут свое питание, принадлежит к вопросам величайшего значения.«Уже давно над этим вопросом задумывались лучшие

7.1. Среды обитания организмов. Факторы среды: абиотические, биотические. Антропогенный фактор. Закон оптимума. Закон минимума. Биологические ритмы. Фотопериодизм

Из книги Биология [Полный справочник для подготовки к ЕГЭ] автора Лернер Георгий Исаакович

7.1. Среды обитания организмов. Факторы среды: абиотические, биотические. Антропогенный фактор. Закон оптимума. Закон минимума. Биологические ритмы. Фотопериодизм Основные термины и понятия, проверяемые в экзаменационной работе: абиотические факторы, антропогенные

Из книги Свободные программы и системы в школе автора Отставнов Максим

0.2 Применимость СПО при реализации «Обязательного минимума...»

Из книги Прикладные свободные программы и системы в школе автора Отставнов Максим

0.2 Применимость СПО при реализации «Обязательного минимума...» Информатика, будучи относительно молодым предметом в школьной практике (особенно в сравнении с учебными предметами, чей «возраст» превышает две тысячи лет), с неизбежностью вызывает споры среди теоретиков

Уменьшать количество уровней руководства до минимума

Из книги IT-безопасность: стоит ли рисковать корпорацией? автора Маккарти Линда

Уменьшать количество уровней руководства до минимума Когда слишком много уровней вовлечено в поддержание безопасности, сообщения о ее состоянии могут быть неверно истолкованы, неправильно поняты или могут просто потеряться. Если вы являетесь генеральным директором и

Дробите цену до минимума

Из книги Эффективное коммерческое предложение. Исчерпывающее руководство автора Каплунов Денис Александрович

Дробите цену до минимума Людям нравится, когда цена минимальна. Ваша задача – раздробить основную цифру таким образом, чтобы выйти на ее минимальную отметку. Повторим текстовый блок для коммерческого предложения бухгалтерской фирмы: С нами таких неприятностей никогда

Рубль отскочил от исторического минимума

Из книги Эксперт № 37 (2014) автора Эксперт Журнал

Рубль отскочил от исторического минимума Рынок акций прибавил в капитализации section class="box-today" Сюжеты Фондовый рынок: Украинские лидеры спровоцировали падение российских рынков Mail снижает обороты /section section class="tags" Теги Индикаторы Фондовый

Как свести перечень домашних дел до минимума?

Из книги Тайм-менеджмент для молодых мам, или Как все успевать с ребенком автора Хайнц Мария Сергеевна

Как свести перечень домашних дел до минимума? Домашние дела сводятся, в основном, к уборке и приготовлению пищи. Начнем с первого. Существует три способа свести время на уборку до минимума, которые лучше всего применять вместе:? избавиться от ненужных предметов уборки;?