1.3. Закономерности воздействия факторов среды на организм

Экологические факторы динамичны, изменчивы во времени и пространстве, кроме того, часто имеют цикличный характер (например, температура и режим освещения по временам года).

И нтенсивность экологического фактора, наиболее благоприятная для жизнедеятельности организма, называется оптимумом, а неблагоприятная – пессимумом (рисунок 2). Для каждого вида существует оптимум, стрессовые зоны или зоны угнетения и пределы устойчивости в отношении каждого фактора среды.

С

пессимум

пессимум

Рисунок 2. – Иллюстрация к правилу оптимума (по Николайкину Н.И., 2006)

войство видов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды обозначается понятием «экологическая пластичность». Способность живых организмов переносить количественные колебания действия экологического фактора называется «экологической валентностью». Ответная реакция организма на резкие неблагоприятные изменения среды называется экологическим стрессом.

1.4. Совместное действие экологических факторов

Экологические факторы действуют не изолированно, а в неразрывном комплексе, и действие каждого фактора зависит от уровня других.

Понятие об лимитирующих (ограничивающих) факторах введено химиком Ю. Либихом в 1840 г. Он писал: «Величина урожая определяется количеством в почве того из элементов питания, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего». Однако лимитирующим может оказаться не только недостаток, но и избыток напряжённости фактора, что было показано В. Шелфордом в 1913 г. Он сформулировал «закон толерантности» (от лат. tolerantia – терпение) – «любой живой организм имеет определённые, эволюционно унаследованные верхний и нижний пределы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору. Даже единственный фактор за пределами своего оптимума приводит к стрессовому состоянию организма и в пределе – к гибели организма (в этом случае фактор называется лимитирующим)».

Любой из абиотических факторов является незаменимым. Полное отсутствие одного из фундаментальных экологических факторов (света, воды, биогенных элементов и т.д.) не может быть заменено другими факторами.

Организмы способны реагировать на изменение уровня экологических факторов тремя путями: адаптироваться, избегать (например, покинуть территорию), или самим изменить интенсивность фактора (например, эвкалипты для уменьшения содержания влаги в почве интенсивно её транспирируют (испаряют с поверхности листьев через устьица).

Выживание вида обеспечивается его генетическим разнообразием и слабыми колебаниями экологических факторов. При этом высокая адаптированность к одному из экологических факторов не даёт такой же степени приспособления к другим. Каждый вид специфичен по экологическим возможностям адаптации и двух идентичных видов не существует.

1.5. Практическая работа № 1 Влияние температуры окружающей среды на скорость размножения колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata Say.)

Колорадский жук – опаснейший вредитель посадок картофеля и других растений семейства паслёновые (Solonaceae) (табак, баклажан, томат, перец, паслён и др.).

Жуки зимуют в почве на глубине 20 – 80 см. Весной при температуре почвы на глубине 10 см 12 - 15ºС жуки выходят на поверхность. Самки откладывают яйца на нижней стороне листьев. Плодовитость самки 500 – 800 яиц. Колорадский жук даёт от одного до трёх поколений за вегетационный период. Через 5 – 17 дней отрождаются личинки, которые интенсивно питаются листьями. В течение трёх недель они линяют три раза. Личинка последней стадии развития уходит в почву на глубину 5 – 10 см и образует куколку. Через 6 – 15 дней из куколки появляется жук. Колорадский жук даёт от одного до четырёх поколений в год.

Интродукция колорадского жука на обширных территориях привела к снижению урожайности пасленовых культур, и в особенности картофеля, а также стала причиной необходимости интенсивного применения инсектицидных препаратов (пестицидов).

Задание:

1. Используя данные таблицы 2, постройте график зависимости выхода личинок колорадского жука от температуры среды. Объясните закономерность, отражающую выход личинок в зависимости от температуры окружающей среды, представленную на графике.

Таблица 2

Влияние температуры окружающей среды на выход личинок

колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata Say.)

(по Ф. Дрё, 1976)

Фиксированный температурный режим в термостате, °С	Выход личинок, %
5	0
10	8
15	30
20	56
25	72
30	63
35	46
40	25
45	3
50	0

2. Назовите минимальную, максимальную и оптимальную температуры, при которых возможно окукливание. Укажите на графике зону толерантности, диапазоны пессимума и оптимальных температур, приняв, что окукливание в таких условиях выше 50%.