Влияние факторов среды на живые организмы

Формирование живых организмов происходит под непрерывным воздействием экологических факторов. Поэтому каждому организму требуются уровни экологических факторов в строго определенных границах. Если количество экологических факторов и их уровни соответствуют наследственно закрепленным требованиям организма (генотипу), то данный организм способен выживать и давать жизнеспособное потомство.

Любому живому организму для обеспечения процессов жизнедеятельности необходимы различные вещества, причем некоторые из них в крайне малых количествах. Немецкий агрохимик чл.-кор. Петербургской академии наук Юстус Либих в 1840 г. высказал теорию минерального питания растений. Он установил, что развитие и урожайность растений зависит не от тех питательных веществ, которые присутствуют в изобилии, а от тех, которые необходимы в очень незначительных количествах. Либих писал: «Если в почве или атмосфере один из элементов, участвующих в питании растений, находится в недостаточном количестве или не обладает достаточной усвояемостью, растение не развивается или развивается плохо... Отсутствие или недостаток одного из необходимых элементов при наличии в почве всех прочих делает последнюю бесплодной для всех растений, для жизни которых этот элемент необходим».

Как выяснилось позже, этот закон справедлив не только для растений, но и для всех живых организмов. Современная трактовка этого закона, называемого законом минимума Либиха, следующая:

● экологические факторы, особенно удаленные от оптимального значения, наиболее существенно лимитируют возможность существования вида в данных условиях, несмотря на оптимальное значение остальных факторов.

Лимитирующими факторами могут быть любые экологические факторы: недостаток влаги, света, тепла, отсутствие в почве питательных веществ и др. Например, недостаток влаги ограничивает распространение малоподвижных животных в пустынях и полупустынях. В морях, водоемах лимитирующим фактором развития организмов является недостаток азота и фосфора. Смыв азотных и фосфорных удобрений в водоемы при неправильном их внесении приводит к бурному развитию водорослей и других растений и, в конце концов, к зарастанию водоема.

Э. Рюбель в 1930 г. из закона Либиха вывел как дополнительное следствие

● закон компенсации факторов, согласно которому отсутствие или недостаток некоторых экологических факторов может быть компенсирован другими, функционально или физически близкими факторами. К примеру, некоторые мол­люски при отсутствии или значительном дефиците кальция могут использовать стронций для строительства раковин.

Однако подобные возможности крайне ограничены. В соответствии с законом Вильямса (1949) ● отсутствие фундаментальных экологических факторов (света, воды, углекислого газа, кислорода, азота, фосфора, калия и др.) не может быть компенсировано другими факторами.

Американский зоолог профессор Иллинойского университета Виктор Э. Шелфорд (1877...1968) при изучении действия лимитирующих факторов на насекомых в 1913 г. пришел к выводу» что

● лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического фактора - д иапазон между минимумом и максимумом фактора определяет величину толерантности (выносливости) организма к данному фактору. Это положение называют законом толерантности Шелфорда. Из данного закона вытекает важнейшее следствие: любой избыток вещества или энергии вреден для организмов и является загрязнителем окружающей среды. Например, исследования рыб в водоемах, связанных с системой конденсации ТЭЦ и соответственно имеющих повышенную температуру воды, показали повышенную смертность в их популяции. Рыбы тратили большое количество энергии на охлаждение организма. В результате энергии на обеспечение других процессов жизнедеятельности не хватало.

Таким образом, основной смысл законов Либиха и Шелфорда заключается в том, что как недостаток, так и избыток экологических факторов для организмов одинаково вреден (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Зависимость жизнедеятельности от силы воздействие экологического фактора на организм

Из вышесказанного следует важнейшее правило охраны окружающей среды: охранять окружающую среду — значит обеспечивать состав и режимы экологических факторов в пределах унаследованной толерантности живого организма.

Закон толерантности Шелфорда рассматривает действие экологического фактора на единичный организм. При изучении воздействия какого-либо фактора на группу организмов одного вида оказывается, что для каждого организма оптимальная область, величина толерантности и область угнетения на рис. 4.2 несколько различаются.

Рис. 4.2. Воздействие экологического фактора на группу из 3-х организмов

На рис. 4.2 приведена упомянутая зависимость для трех организмов одного вида. При одних и тех же значениях экологического фактора К_Эф1 для первого организма это будет оптимальная область, для второго и третьего — область угнетения.

Если значение экологического фактора возрастет до К_Эф2, то это означает, что третий организм погибнет, а выживут первый и второй.

Таким образом, все живые организмы, для того чтобы обеспечить устойчивое существование и воспроизводство в условиях изменяющихся экологических факторов, должны существовать группами, которые называются популяциями.

В эволюционной биологии к-стратегия – тип репродуктивного скрещивания, используемый многими видами, при котором за один раз рождается один (редко два или три) детеныша. предполагает использование значительного объема энергии и ресурсов для выращивания каждого Детеныша и относительно долгий интервал между рождениями. Эта стратегия принята многими млекопитающими, наиболее ярко это проявляется у больших обезьян и, конечно, у Homo sapiens. Ср. с. Также называется К-отбором или К-стратегией отбора.

В эволюционной биологии r-стратегия – тип репродуктивного размножения, используемый многими видами, при котором одновременно рождается много детенышей, предполагает расходование малого количества энергии или усилий (или вообще не расходование) на выращивание потомства и обычно сопровождается относительно короткими периодами между рождением одного потомства и следующего. Эта стратегия используется большинством насекомых, а также и другими видами, такими как морские черепахи, многие рыбы и т.п. Также называется r-селекцией, или г-стратегией селекции. Ср. с К-стратегией.

Дата добавления: 2013-12-13