Законы минимума и толерантности

Для жизнедеятельности любой экосистемы и организма в том числе необходимы вполне определенные условия, зависящие от внешних факторов. Например, развитие живых организмов ограничивается недостатком минеральных солей, влаги и света. Такую зависимость установил в середине XIX в. немецкий химик Ю. Либих (1803—1873). Он экспериментально доказал, что рост растений зависит от того элемента питания, который содержится в относительно минимальном количестве. Подобная зависимость отражается законом минимума Либиха: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его потребностей.

Жизнедеятельность всех видов экосистем и живых организмов ограничивается, или лимитируется, как биотическими, так и абиотическими факторами. Например, к биотическому фактору относится конкуренция между видами, а к абиотическому — температура воздуха.

Лимитирующим фактором развития живых организмов может выступать не только недостаток, но и избыток, например, питательных веществ, тепла и света. Способность живых организмов переносить неблагоприятное влияние того или иного фактора называется толерантностью.

Лимитирующим фактором развития популяции и организма может быть как минимум, так и максимум внешнего воздействия, определяющие диапазон толерантности. Это утверждение называется законом толерантности.

На основании этого закона можно объяснить гибель культурных растений при засухе (недостаток влаги) и при непрерывных, продолжительных дождях (избыток влаги). Такой же эффект возможен при недостатке удобрений либо перенасыщении ими почвы. Некоторые живые организмы выживают только в узком диапазоне температур. Например, такая тропическая рыба, как морской ангел, погибает при температуре воды ниже 16 °С, магнолия — южное дерево — не растет в северных широтах, где сравнительно холодно, а влаголюбивые растения не приживаются в пустыне.

Диапазон толерантности с благоприятными условиями развития живых организмов называется оптимальной зоной, или зоной нормальной жизнедеятельности. Вне оптимальной зоны условия жизнедеятельности менее благоприятные. В таких условиях развитие живых организмов угнетается. Существуют две зоны угнетения — нижняя и верхняя. Нижняя зона угнетения ограничивается нижним пределом толерантности, а верхняя зона — ее верхним пределом. Нижний и верхний пределы толерантности — это критические точки, вне которых наступает пороговое явление — гибель живых организмов.

В зоне нормальной жизнедеятельности, т.е. в зоне с оптимальными абиотическими факторами (температурой, давлением, интенсивностью света и др.) и с достаточным количеством питания, создаются благоприятные условия для развития тех или иных растений либо какой-либо популяции. С приближением к зоне угнетения те же виды растений или популяции становятся менее многочисленными — выживают более приспособленные из них. За пределами зоны угнетения все живые существа вымирают.

Диапазон толерантности зависит не только от внешних условий обитания популяций и жизни организмов, но и от их вида и стадий развития. Например, какой-то определенный интервал температуры может оказаться оптимальным для одного вида живых организмов и губительным — для другого. Диапазон толерантности может изменяться и для каждого вида организмов при переходе от одной стадии роста и развития к другой — молодые организмы более чувствительны к внешним условиям среды, чем взрослые особи.

Для наземных экосистем лимитирующими факторами являются температура, вода, свет, почвенные и воздушные питательные вещества. Например, урожай кукурузы резко падает, если в почве уменьшается содержание фосфора, хотя и содержатся в достаточном количестве вода, азот, калий и другие питательные вещества. Фосфор в почве — лимитирующий фактор, определяющий урожайность кукурузы.

Для водных экосистем, кроме температуры и солнечного света, лимитирующими факторами могут быть соленость (количество растворенной соли в единице объема воды) и содержание растворенного кислорода.

Процесс жизнедеятельности живых организмов, популяций, экосистем и биосферы в целом обеспечивается благодаря сложному взаимодействию не только одного или нескольких видов в пределах организации того или иного уровня живой материи, но и с вещественными объектами внешней среды, в которой формируются оптимальные условия роста и развития всего живого.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >