Лімітуючі фактори. "Закон мінімуму" Лібіха

Зрозуміло, що потреби у різних видів у кожних конкретних умовах різні. Але, разом з тим, існує мінімум факторів, які необхідні для існування живого організму. При так званому стаціонарному стані (стан системи більш менш стабільний і не є перехідним) лімітуючою буде та речовина, кількість якої буде найбільш близька до необхідного мінімуму. Вперше питання мінімальної кількості необхідної речовини займався Ю.Лібіх, який в 1840 році на основі вивчення мінерального живлення рослин, вивчав залежність їх росту від тих чи інших хімічних елементів або речовин. На основі своїх досліджень Ю.Лібіх вивів "Закон мінімуму". Лібіхом було відмічено, що ріст рослин залежить не стільки від наявності всіх речовин, скільки від мінімальної кількості певної речовини, відсутність якої в свою чергу веде до затримки росту. Компенсація нестачі одного елементу іншим не проходить.

Речовиною, яка знаходиться в мінімальних кількостях, регулюється урожай і визначається величина і сталість його в часі.

Згідно закону Лібіха будь-який фактор навколишнього середовища діє на організм людини, проявляє оптимальну дію тільки в окремому інтервалі концентрацій. Для здоров"я населення небезпечний як дифіцит, так і надлишок того чи іншого компаненту. Так в епідеміологічних іспитах в Томбовській області було встановлено, що найчастіше хвороба органів травлення залежить від загальної жорсткості питної води, мінімум захворювань приходиться на показник жорсткості 6-8 мг-екв/л.

В даному випадку лімітуючим фактором навколишнього середовища є жорскість питної води, в залежності від частоті хвороб від цього показника (наявнісь солей кальцію та магнію).

В подальшому до цього закону були внесені певні доповнення, але вони не змінювали суті самого закону (температура, час і т. д.), а значно ускладнювали застосування встановленої закономірності. Разом з тим, з часу встановлення Ю.Лібіхом цього закону вченими було відмічено, що сам закон при застосуванні на практиці потребує уточнення. Ю.Одум (1975), для застосування закону мінімуму пропонує користуватись допоміжними принципами. Згідно Ю.Одума, їх повинно бути два.

* Перший допоміжний принцип - обмежуючий принцип: закон Лібіха можна застосовувати без уточнень тільки до умов стаціонарного стану, тобто тоді, коли приток енергії та речовин регулюється її витоком, тобто система знаходиться у стані рівноваги.

Перший допоміжний принцип Ю. Одума є і обмежуючим. Акцентуючи увагу на ньому, Ю.Одум звертає увагу на те, що система характеризується динамікою і тому, на його думку, введення обмежуючого принципу обмежить похибки, які виникають при довготривалих дослідженнях екосистем.

* Другий допоміжний принцип - торкається взаємодії факторів. Було відмічено, що в певних умовах висока концентрація або доступність певної речовини, або дія другого, не лімітуючого фактору, може змінювати потребу у мінімальній кількості речовини.

Прикладом може бути заміна використання молюсками кальцію стронцієм, або такий приклад: рослинам, які ростуть на сонці необхідність у цинку є меншою і цинк перестає бути лімітуючим елементом.

Другий допоміжний принцип, введений Ю.Одумом, вказує на неможливість аналізу стану системи на основі невеликої кількості елементів. Саме другий допоміжний принцип показує на необхідність комплексного аналізу при будь-якому екологічному дослідженні.

Динамічна класифікація екологічних факторів.

Згідно динамічної класифікації екологічні фактори поділяються на постійні і змінні. Змінні в свою чергу поділяються на фактори, діючі періодично та неперіодично.

Періодично діючі фактори можуть бути первинними і вторинними.

Екологічні фактори

Постійні Змінні

Періодичної дії Неперіодичної дії

Первинні фактори Вторинні фактори

Постійні - це фактори діючі постійно. Це: географічний фактор, геологічний фактор (гори, ґрунтові води, залежи металів), ґрунтові фактори або едафічні (грунт: чорнозем, суглинисті і т.д.), частина антропогенних факторів (постійно діючий завод), сонячна сталість 5·10 ккал/рік, щільність води на одному рівні водоймища.

Змінні - змінюються в часі і просторі ( температура повітря протягом року, освітленість на протязі доби, вологість, атмосферний тиск і т.д.

Періодично діючи змінні фактори змінюються періодично і живі організми і дії цих факторів адаптуються (пристосовуються), транспортні магістралі, тісна забудівля.

Таким чином формується мертва підстилка, акумулююча тепло. Над горами будуються гарячі острова з пилу і сажі, які погіршують якість навколишнього середовища і як результат, впливає на здоров'я людей.

Як правило екологічні фактори діють комплексно.

В зв'язку з цим розрізняють адитівні, комулятивні і синергічні впливи.

Адитивні впливи - сукупність впливів декількох забруднювачів. Приклад: ТЕЦ - забруднення повітря, шумові забруднення, теплові забруднення, електромагнітні та іонізуючі випромінювання.

Комулятивні впливи - сукупна взаємодія всіх порцій одного фактора (малі дози радіації не шкідливі, великі - шкідливі).

Синергічні впливи - сукупна взаємодія декількох факторів, коли загальний вплив виявляється іншим, ніж вплив кожного фактора окремо.

Дія екологічних факторів середовища на організм здійснюється за двома принципами:

Перший принцип "все або нічого" - характеризує явище хижацтва- відноситься до дії біотичних факторів (жертву з'їдають або вона втікає).

Принцип градієнтів - це означає, що визначена потужність діючого фактору, що викликає відповідне йому посилення екологічної реакції організмів. Приклад: більше вологи випало, збільшується біомаса рослин. Змінювання екологічних факторів тягне за собою реакції пристосування.

Періодично діючі фактори: первинні характеризуються правильною періодичністю (зміна день-ніч, зима-літо, місячні цикли і т.і.).

Вторинні періодичні фактори є наслідком змінювання первинних |рослинний корм є вторинним періодичним фактором у порівнянні з первинним - вегетаційним циклом. Неперіодично діючі фактори, тобто ті, які в нормальних умовах не існують, а з'являються зненацька (ураган, повень, пожежа і т.і.).

Так як організми не пристосовані до дії неперіодично діючих факторів, то при дії цих факторів кількість організмів скорочується.

Абіотичні і біотичні фактори постійно змінюються під дією різноманітної людської діяльності - антропогенних факторів. Антропогенний вплив може бути прямим та непрямим (опосередкованним).

Прямий вплив або антропічні фактори - це безпосередній вплив на природу, що приводить до переродженню біогеоценозів, до зменшення різноманітності. Це непродумане розселення тварин або рослин в нові райони, хижацьке винищення тварин і рослин і т.і.

Непрямий (опосередковий) вплив ланцюгу природних реакцій, що виникають як наслідок господарської діяльності. Наприклад: випадково завезені із Південної Америки колорадський жук в Европу і кролики в Австралію. Непрямий вплив можно спостерігати в містах з промисловими зонами.