Екологічні фактори. Закон оптимуму

Екологія, її завдання та предмет дослідження. Принципи єдності організму й середовища

Екологія — це наука, що досліджує закономірності життєдіяльності організмів (у будь-яких її проявах, на всіх рівнях інтеграції) у їхньому природному середовищі існування, беручи до уваги зміни, що з’являються в ньому внаслідок діяльності людини.

1. Термін «екологія» запровадив у 1866 році німецький учений-біолог Е. Геккель

Історія науки: Екологія. Становлення екології як науки

— античність;

— новий час;

— перша половина XIX століття;

— екологія тварин після Дарвіна та Геккеля.

Основним змістом сучасної екології є дослідження взаємозв’язків організмів один з одним та із середовищем на популяційно-біоценотичному рівні та вивчення функціонування біологічних макросистем більш високого рангу: біоценозів (екосистем), біосфери, їхньої продуктивності та енергетики.

Біоценоз — це «об’єднання живих організмів, що відповідає за своїм складом, кількістю видів та особин тим чи іншим середнім рівням середовища, об’єднання, у якому організми пов’язані взаємною залежністю й зберігаються завдяки розмноженню в певних місцях» (К. Мебіус).

Предметом дослідження екології є біологічні макросистеми (популяція, біоценози) та їхня динаміка в часі й просторі.

2. Сучасна класична екологія

Екологія — це система наук.

Структура сучасної екології

Термін «глобальна екологія» запровадив М. І. Будико (1977).

3. Завдання екології

— Вивчення взаємозв’язків організмів як між собою, так і з факторами неживої природи (вивчення динаміки популяцій, біоценозів та екосистем);

— вивчення причин, що викликають порушення екологічної рівноваги;

— виявлення екологічних закономірностей та використання їх у народному господарстві.

4. Методи досліджень в екології

Польові методи являють собою спостереження за функціонуванням організмів у їхньому природному середовищі існування.

Експериментальні методи включають варіювання різних факторів, що впливають на організми, за розробленою програмою в стаціонарних лабораторних умовах.

Методи моделювання дозволяють прогнозувати розвиток різних процесів взаємодії живих систем між собою та з навколишнім середовищем.

Основні середовища існування:

— водне;

— наземно-повітряне;

— ґрунтове;

— інші організми.

6. Параметри середовища

Узагальнено основні компоненти фізичного (конкретного) середовища включають: ґрунт, атмосферу, воду (гідросферу), природні тваринні й рослинні організми, а також об’єкти, речовини, матеріали й організми, які створила людина. Фізичне середовище є джерелом або носієм взаємодіючих факторів, сукупність яких і становить поняття середовища в екології. При цьому складність оточення кожного організму настільки велика, що не можна дати не тільки вичерпного опису факторів, але часто — навіть простого їхнього переліку. Не всі з факторів мають однакове значення й впливають на організми. Перелік факторів, що мають істотне значення, називають функціональним середовищем. Сукупність факторів, що є складовою частиною функціонального середовища живих організмів, нестала й специфічна для різноманітних організмів.

найважливіші властивості основних середовищ існування

Екологічні фактори. Закон оптимуму

1. Поняття про середовище існування та фактори середовища: абіотичні, біотичні, антропогенні

Комплекс навколишніх умов, що впливають на життєдіяльність організмів, називають середовищем існування. Усі елементи середовища існування, котрі для певного організму або виду не є нейтральними й так чи інакше впливають на нього, виступають стосовно нього факторами (вода, світло, температура, живі організми). Фактори середовища мінливі, тому живі організми постійно пристосовуються й регулюють свою життєдіяльність згідно зі змінами зовнішнього середовища. Такі пристосування називають адаптаціями, саме вони й дозволяють організмам виживати та розмножуватися.

2. Екологічні фактори

Складання короткої схеми на дошці й у зошитах з коментарем учителя.

Екологічні фактори

1. Наведіть приклади впливу абіотичних факторів: а) на рослини; б) на тварин.

Характеризуючи абіотичні фактори, учні вказують, як кожний з них впливає на рослинний і тваринний організм, які пристосування з’явилися в рослин у ході еволюції до перенесення надлишку або нестачі певного фактора.

2. Наведіть приклади впливу біотичних факторів: а) на рослини; б) на тварин.

3. Діапазон стійкості. Межі стійкості та оптимум. Закон толерантності.

У центрі під кривою — зона оптимуму. При оптимальних значеннях фактора організми активно ростуть, живляться, розмножуються. Чим більше відхиляється значення фактора праворуч або ліворуч, тобто в бік зменшення або збільшення сили дії, тим менш сприятливо це для організмів. Крива, що відображає життєдіяльність, різко спускається вниз з обох боків від оптимуму. Тут розташовані дві зони песимуму. При перетині кривої з горизонтальною віссю утворюються дві критичні точки. Це такі значення фактора, які організми вже не витримують, за їхніми межами наступає смерть. Відстань між критичними точками показує ступінь витривалості організмів до зміни фактора. Умови, близькі до критичних точок, особливо важкі для виживання. Такі умови називають екстремальними.

Якщо накреслити криві оптимуму якого-небудь фактора, наприклад температури, для різних видів, то вони не збігатимуться. Часто те, що є оптимальним для одного виду, для іншого є песимумом або навіть перебуває за межами критичних точок. Верблюди й тушканчики не могли б жити в тундрі, а північні олені й лемінги — у спекотних південних пустелях.

Залежно від ширини діапазону стійкості до тих чи інших факторів, організми поділяють на стенобіонтів та еврибіонтів.

Екологічна різноманітність видів проявляється й у розташуванні критичних точок: в одних вони зближені, в інших — дуже віддалені. Це означає, що ряд видів може жити тільки в дуже стабільних умовах, при незначній зміні екологічних факторів, а інші витримують їхні широкі коливання. Наприклад, рослина розрив-трава в’яне, якщо повітря не насичене водяними парами, а ковила добре переносить зміни вологості й не гине навіть у засуху.

Таким чином, закон оптимуму показує, що для кожного виду є своя міра впливу кожного фактора. І зменшення, і посилення впливу за межами цієї міри призводить до загибелі організмів.

Для розуміння зв’язку видів із середовищем не менш важливий закон обмежувального фактора.

4. Закон обмежувальних факторів

Ілюстрація «Бочка Лібіха» та аналіз правила Лібіха

Існування лімітуючих факторів, що його описав Лібіх, знайшло своє відображення в законі обмежувальних факторів Блекмана та законі толерантності Шелфорда. Фактори середовища, що мають у конкретних умовах песимальне значення, особливо утруднюють (обмежують) можливість існування виду в даних умовах, усупереч і незважаючи на оптимальне поєднання інших окремих факторів. Головна відмінність законів Блекмана та Шелфорда від правил Лібіха полягає в тому, що ці вчені показали: не тільки нестача (мінімум) фактора, але і його надмір (максимум) можуть утруднювати (обмежувати) розвиток організму.

Будь-який фактор, сила впливу якого перевищує пристосувальні реакції живих організмів, але не настільки, щоб відбулося їхнє миттєве руйнування (смерть), називають екстремальним фактором. Екологічні фактори (особливо абіотичні) надзвичайно непостійні, їхня інтенсивність різна в різний час доби, року, у різних географічних широтах.

Згідно із законом обмежувального фактора, найважливішим є той фактор, який найбільше відхиляється від оптимальних для організму значень.

Саме від нього й залежить у даний конкретний період виживання особин. В інші відтинки часу обмежувальними можуть бути інші фактори, і протягом життя організми зустрічаються з найрізноманітнішими обмеженнями своєї життєдіяльності.

Поиск по сайту: