Тема 2. Аутэкология (экология особи)
Понятие о среде обитания, условиях существования и об экологическом факторе. Классификация экологических факторов.
Основные законы аутэкологии:
а) закон минимума Ю.Либиха;
б) закон толерантности В.Шелфорда;
в) законы оптимума и пессимума;
г) закон равнозначности экологических факторов;
д) правило Алёхина.
3. Экологическая пластичность организмов. Принципы Одума.
1. Понятие о среде обитания, условиях существования и об экологическом факторе. Классификация экологических факторов.
Основой всех видов жизнедеятельности является процесс обмена веществом, энергией и информацией, который идет между любой живой системой и окружающей ее средой обитания. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно.
Среда обитания - это совокупность природных тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. Среда слагается из огромного множества элементов самой разной природы. Среди них - физические тела и явления, химические вещества, различные организмы и в том числе человек.
Элементы среды могут быть необходимыми, безразличными или отрицательными (вредными) для организма.
Совокупность необходимых экологических факторов, без которых невозможно существование организма и с которыми он находится в неразрывном единстве, называют условиями существования. Отсутствие хотя бы одного из этих факторов приводит к гибели организма.
Элементы среды, необходимые или отрицательно действующие на живую систему (организм) называют экологическими факторами. Иначе говоря, экологический фактор - это любое существенное условие среды, на которое живое реагирует приспособительными реакциями. За пределами приспособительных возможностей лежат летальные величины факторов, которые приводят живое к гибели.
В свою очередь, из огромного разнообразия экологических факторов можно четко выделить три группы:
1) Абиотические факторы – это факторы неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на организм. Их, в свою очередь, можно подразделить на четыре подгруппы:
а) климатические факторы – это все факторы, которые формируют климат и способны влиять на живой организм (температура, свет, давление, влажность, скорость ветра и т. д.).
б) эдафические, или почвенные, факторы - это свойства почвы, которые оказывают влияние на живые организмы. Они делятся на физические (механический состав, комковатость, капиллярность, скважность, плотность, влагоемкость) и химические (кислотность, минеральный состав, содержание гумуса) свойства почвы;
в) орографические факторы, или факторы рельефа, - это влияние характера и специфики рельефа на жизнь организмов (высота местности над уровнем моря, широта местности по отношению к экватору и т.д.);
3) Антропогенные факторы, под которыми понимается совокупность воздействий деятельности человека на живые системы. В зависимости от характера воздействий они делятся на две группы:
2. Основные законы аутэкологии
Действие экологических факторов на живые системы объясняется рядом законов и принципов.
Закон минимума Юстуса Либиха
Ю. Либих в 1840 году задолго до появления экологии сформулировал положение, которое вошло в агрохимическую науку, а позже стало всеобщим биологическим законом под названием "закон минимума". Согласно ему, выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи экологических потребностей. Иначе говоря, жизненные возможности ограничивают (лимитируют) экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму минимуму. Выживание определяется тем, чего острее всего не хватает. Этот закон дает возможность из всей совокупности экологических факторов выбрать важнейший и предсказывать состояние организма, исходя из доступности "минимального" фактора.
При этом по закону минимума недостаток какого-либо одного вещества не компенсируется избытком всех остальных. Если в почве много азота, калия и др. питательных веществ, но не хватает фосфора (или наоборот), растения будут нормально развиваться только до тех пор, пока не усвоят весь фосфор.
Закон толерантности Шелфорда
Со временем оказалось, что лимитирующее действие может иметь не только недостаток фактора, как указывал Ю. Либих, но и его избыток. Диапазон между экологическим минимумом и максимумом называют "пределами толерантности" (пределом выносливости). Представление о лимитирующем влиянии максимума введено
В. Шелфордом в 1911году, сформулировавшем "закон толерантности". толерантность - способность организмов выносить отклонения значений факторов среды от оптимальных для них. Суть закона в том, что невозможность существования живой системы определяется теми факторами, значения которых приближаются к пределам толерантности.
Закон оптимума – доза или интенсивность экологического фактора благоприятна для жизни организма.
Закон пессимума – доза или интенсивность экологического фактора угнетает организм.
Закон можно проиллюстрировать рисунком, где наиболее благоприятная интенсивность экологического фактора характеризуется как оптимум фактора. Ему соответствуют наивысшие значения на шкале показателей выживания. За границами зоны нормальной жизнедеятельности располагаются две зоны пессимума, первая из которых связана с недостаточностью, а вторая – с переизбытком фактора. Кроме того, существует два значения фактора, которые приводят систему к гибели, а именно минимальная и максимальная летальные (смертельные) дозы воздействия.
Закон равнозначности экологических факторов
Жизненно необходимые экологические факторы действуют комплексно на организм и играют равнозначную роль в его жизни. При этом "вес" (коэффициент действия) конкретного фактора в совокупном влиянии различен. То есть в данный момент времени успех (выживание, размножение и т.д.) живой системы в большей степени зависит от наиболее "весомых" факторов.
Правило Алёхина
Недостаток экологического фактора частично заменяется увеличением дозы других факторов. Взаимозаменяемость возможна при небольшом отклонении от оптимального значения.