Adaptările organismelor la mediu se numesc adaptări. Capacitatea de adaptare este una dintre principalele proprietăți ale vieții în general, deoarece oferă însăși posibilitatea existenței sale, capacitatea organismelor de a supraviețui și de a se reproduce. Adaptările se manifestă la diferite niveluri: de la biochimia celulelor și comportamentul organismelor individuale până la structura și funcționarea comunităților și a sistemelor ecologice. Adaptările apar și se schimbă în timpul evoluției speciilor.

Proprietățile individuale sau elementele mediului care afectează organismele sunt numite factori de mediu. Factorii de mediu sunt diverși. Ele pot fi necesare sau, dimpotrivă, dăunătoare ființelor vii, promovează sau împiedică supraviețuirea și reproducerea. Factorii de mediu au naturi diferite și acțiuni specifice. Factorii ecologici sunt împărțiți în abiotici și biotici, antropici.

Factori abiotici - temperatura, lumina, radiațiile radioactive, presiunea, umiditatea aerului, compoziția sării apei, vântul, curenții, terenul - toate acestea sunt proprietăți de natură neînsuflețită care afectează direct sau indirect organismele vii.

Factorii biotici sunt forme de influență a ființelor vii unele asupra altora. Fiecare organism experimentează în mod constant influența directă sau indirectă a altor ființe, intră în contact cu reprezentanții propriei specii și ai altor specii, depinde de aceștia și îi influențează el însuși. Lumea organică din jur - componentă mediul oricărei ființe vii. Legăturile reciproce între organisme stau la baza existenței biocenozelor și populațiilor; consideraţia lor ţine de domeniul sinecologiei.

Factorii antropogeni sunt forme de activitate ale societății umane care duc la schimbări în natură ca habitat al altor specii sau le afectează direct viața. Deși oamenii influențează natura vie prin modificări ale factorilor abiotici și ale relațiilor biotice ale speciilor, activitatea antropică ar trebui identificată ca o forță specială care nu se încadrează în cadrul acestei clasificări. Importanța influenței antropice asupra lumii vii a planetei continuă să crească rapid. Același factor de mediu are sens diferitîn viața organismelor conviețuitoare din diferite specii. De exemplu, vânturile puternice iarna sunt nefavorabile pentru animalele mari, deschise, dar nu au niciun efect asupra celor mai mici care se ascund în vizuini sau sub zăpadă. Compoziția de sare a solului este importantă pentru nutriția plantelor, dar este indiferentă față de majoritatea animalelor terestre etc.

Modificările factorilor de mediu în timp pot fi: 1) periodic periodice, modificând puterea impactului în legătură cu momentul zilei sau anotimpul anului sau ritmul fluxurilor și refluxurilor în ocean; 2) neregulat, fără o periodicitate clară, de exemplu, schimbări ale condițiilor meteorologice în diferiți ani, fenomene catastrofale - furtuni, averse, alunecări de teren etc.; 3) direcționate pe anumite perioade de timp, uneori lungi, de exemplu, în timpul răcirii sau încălzirii climei, supraîncălzirea corpurilor de apă, pășunatul constant al animalelor în aceeași zonă etc. Factorii de mediu de mediu au efecte diferite asupra organismelor vii, de ex. poate acționa ca stimuli care provoacă modificări adaptive ale funcțiilor fiziologice și biochimice; ca limitări care fac imposibilă existența în condiții date; ca modificatori care provoacă modificări anatomice și morfologice în organism; ca semnale care indică modificări ale altor factori de mediu.

În ciuda varietății mari de factori de mediu, o serie de modele generale pot fi identificate în natura impactului lor asupra organismelor și în răspunsurile ființelor vii.

1.Legea optimului. Fiecare factor are doar anumite limite influență pozitivă asupra organismelor. Rezultatul unui factor variabil depinde în primul rând de puterea manifestării acestuia. Atât acțiunea insuficientă, cât și cea excesivă a factorului afectează negativ activitatea de viață a indivizilor. Forța favorabilă de influență se numește zona optimă a factorului de mediu sau pur și simplu optim pentru organismele unei anumite specii. Cu cât abaterea de la optim este mai mare, cu atât este mai pronunțat efectul inhibitor al acestui factor asupra organismelor (zona pessimum). Valorile maxime și minime transferabile ale unui factor sunt puncte critice, dincolo de care existența nu mai este posibilă și apare moartea. Limitele de anduranță dintre punctele critice se numesc valența ecologică (gama de toleranță) a ființelor vii în raport cu un anumit factor de mediu.

Reprezentanții diferitelor specii diferă foarte mult unul de celălalt atât în ​​ceea ce privește poziția optimului, cât și în valența ecologică. De exemplu, vulpile arctice din tundra pot tolera fluctuații ale temperaturii aerului în intervalul de aproximativ 80°C (de la +30° la -55°C), în timp ce crustaceele de apă caldă Copilia mirabilis pot rezista la schimbările de temperatură a apei în intervalul respectiv. de cel mult 6°C (de la 23° până la 29°C). Apariția unor intervale înguste de toleranță în evoluție poate fi considerată o formă de specializare, în urma căreia se realizează o eficiență mai mare în detrimentul adaptabilității și creșterii diversității în comunitate.

Aceeași putere de manifestare a unui factor poate fi optimă pentru un tip, pesimală pentru altul și poate depăși limitele rezistenței pentru un al treilea.

Valenta ecologica larga a unei specii in raport cu factorii de mediu abiotici este indicata prin adaugarea prefixului "eury" la numele factorului. Specii euritermale - tolerează fluctuații semnificative de temperatură, euribate - o gamă largă de presiune, eurihalină - diferite grade de salinitate a mediului.

Incapacitatea de a tolera fluctuații semnificative ale unui factor sau valență ecologică îngustă este caracterizată de prefixul „steno” - specii stenotermice, stenobat, stenohaline etc. Într-un sens mai larg, speciile a căror existență necesită condiții de mediu strict definite sunt numite stenobiont, și cei care sunt capabili să se adapteze la diferite condiții de mediu - eurybionts.

2. Ambiguitatea efectului factorului asupra diferitelor funcții. Fiecare factor afectează diferite funcții ale corpului în mod diferit. Optimul pentru unele procese poate fi un pessimum pentru altele. Astfel, temperatura aerului de la 40° la 45°C la animalele cu sânge rece crește foarte mult rata proceselor metabolice din organism, dar inhibă activitatea motorie, iar animalele cad în stupoare termică. Pentru mulți pești, temperatura apei care este optimă pentru maturarea produselor de reproducere este nefavorabilă pentru depunerea icrelor, care are loc într-un interval de temperatură diferit.

Ciclul de viață, în care în anumite perioade organismul îndeplinește în primul rând anumite funcții (nutriție, creștere, reproducere, așezare etc.), este întotdeauna în concordanță cu schimbările sezoniere într-un complex de factori de mediu. De asemenea, organismele mobile pot schimba habitatele pentru a-și îndeplini cu succes toate funcțiile vitale. Sezonul de reproducere este de obicei critic; În această perioadă, mulți factori de mediu devin adesea limitatori. Limitele de toleranță pentru reproducere indivizi, semințe, ouă, embrioni, răsaduri și larve sunt de obicei mai înguste decât pentru plantele sau animalele adulte care nu se reproduc. Astfel, un chiparos adult poate crește atât pe zonele înalte uscate, cât și scufundat în apă, dar se reproduce doar acolo unde există sol umed, dar nu inundat pentru dezvoltarea răsadurilor. Multe animale marine pot tolera apa salmastra sau dulce, cu un continut ridicat de clor, astfel incat acestea patrund adesea in raurile din amonte. Dar larvele lor nu pot trăi în astfel de ape, așa că specia nu se poate reproduce în râu și nu se stabilește aici definitiv.

3. Variabilitatea, variabilitatea și varietatea răspunsurilor la acțiunea factorilor de mediu la indivizii individuali ai speciei.

Gradul de rezistență, punctele critice, zonele optime și pesimile ale indivizilor individuali nu coincid. Această variabilitate este determinată atât de calitățile ereditare ale indivizilor, cât și de sexul, vârsta și diferențele fiziologice. De exemplu, molia morii, unul dintre dăunătorii produselor din făină și cereale, are o temperatură minimă critică pentru omizi de -7°C, pentru formele adulte -22°C, iar pentru ouă -27°C. Înghețul de 10°C ucide omizile, dar nu este periculos pentru adulți și ouăle acestui dăunător. În consecință, valența ecologică a unei specii este întotdeauna mai largă decât valența ecologică a fiecărui individ în parte.

4. Speciile se adaptează la fiecare factor de mediu într-un mod relativ independent. Gradul de toleranță la orice factor nu înseamnă valența ecologică corespunzătoare a speciei în raport cu alți factori. De exemplu, speciile care tolerează variații mari de temperatură nu trebuie neapărat să fie capabile să tolereze variații mari de umiditate sau salinitate. Speciile euritermale pot fi stenohaline, stenobatice sau invers. Valențele ecologice ale unei specii în raport cu diferiți factori pot fi foarte diverse. Acest lucru creează o varietate extraordinară de adaptări în natură. Un set de valențe de mediu în raport cu diverși factori de mediu constituie spectrul ecologic al unei specii.

5. Discrepanță în spectrele ecologice ale speciilor individuale. Fiecare specie este specifică prin capacitățile sale ecologice. Chiar și printre speciile care sunt similare în metodele lor de adaptare la mediu, există diferențe în atitudinea lor față de unii factori individuali.

6. Interacțiunea factorilor.

Zona optimă și limitele de rezistență ale organismelor în raport cu orice factor de mediu se pot schimba în funcție de forță și în ce combinație acționează simultan alți factori. Acest model se numește interacțiunea factorilor. De exemplu, căldura este mai ușor de suportat în aer uscat, mai degrabă decât în ​​aer umed. Riscul de îngheț este mult mai mare pe vreme rece cu vânturi puternice decât pe vreme calmă. Astfel, același factor în combinație cu alții are impacturi diferite asupra mediului. Dimpotrivă, același rezultat de mediu poate fi obținut în moduri diferite. De exemplu, ofilirea plantelor poate fi oprită atât prin creșterea cantității de umiditate din sol, cât și prin scăderea temperaturii aerului, ceea ce reduce evaporarea. Se creează efectul înlocuirii parțiale a factorilor.

În același timp, compensarea reciprocă a efectelor factorilor de mediu are anumite limite și este imposibil să înlocuiți complet unul dintre ei cu altul. Absența completă a apei sau a cel puțin unuia dintre elementele de bază ale nutriției minerale face imposibilă viața plantei, în ciuda celor mai favorabile combinații ale altor condiții. Deficitul extrem de căldură din deșerturile polare nu poate fi compensat nici prin abundență de umiditate, nici prin iluminare de 24 de ore.

7. Regula factorilor limitatori (limitatori). Factorii de mediu care sunt cel mai departe de optim fac ca o specie să fie deosebit de dificilă în aceste condiții. Dacă cel puțin unul dintre factorii de mediu se apropie sau depășește valorile critice, atunci, în ciuda combinației optime a altor condiții, indivizii sunt amenințați cu moartea. Asemenea factori care se abat puternic de la optim capătă o importanță capitală în viața speciei sau a reprezentanților ei individuali în fiecare perioadă specifică de timp.

Factorii limitativi de mediu determină aria geografică a unei specii. Natura acestor factori poate fi diferită. Astfel, deplasarea speciei spre nord poate fi limitată de lipsa căldurii, iar în regiunile aride de lipsa de umiditate sau de temperaturi prea ridicate. Relațiile biotice pot servi și ca factori limitatori pentru distribuție, de exemplu, ocuparea unui teritoriu de către un concurent mai puternic sau lipsa polenizatorilor pentru plante.

Pentru a determina dacă o specie poate exista într-o anumită zonă geografică, este necesar mai întâi să se determine dacă vreun factor de mediu depășește valența sa ecologică, în special în perioada sa cea mai vulnerabilă de dezvoltare.

Organismele cu o gamă largă de toleranță la toți factorii sunt de obicei cele mai răspândite.

8. Regula conformării condiţiilor de mediu cu predeterminarea genetică a organismului. O specie de organisme poate exista până și în măsura în care mediul natural care o înconjoară corespunde capacităților genetice de adaptare a acestei specii la fluctuațiile și schimbările sale. Fiecare specie de viețuitoare a apărut într-un anumit mediu, adaptat la acesta într-un grad sau altul, iar existența ei ulterioară este posibilă numai în el sau într-un mediu similar. O schimbare bruscă și rapidă a mediului de viață poate duce la faptul că capacitățile genetice ale unei specii vor fi insuficiente pentru a se adapta la noile condiții.

Cu siguranță fiecare dintre noi a observat cum plantele aceleiași specii se dezvoltă frumos în pădure, dar spatii deschise simti rau. Sau, de exemplu, unele specii de mamifere au populații mari, în timp ce altele sunt mai limitate în condiții aparent identice. Toată viața de pe Pământ este într-un fel sau altul supusă propriilor legi și reguli. Ecologia le studiază. Una dintre afirmațiile fundamentale este legea minimului a lui Liebig

Limitarea ce este?

Chimistul german și fondatorul chimiei agricole, profesorul Justus von Liebig, a făcut multe descoperiri. Una dintre cele mai faimoase și recunoscute este descoperirea factorului limitator fundamental. A fost formulat în 1840 și mai târziu extins și generalizat de Shelford. Legea prevede că pentru orice organism viu, cel mai semnificativ factor este cel care se abate cel mai mult de la valoarea sa optimă. Cu alte cuvinte, existența unui animal sau a unei plante depinde de gradul de severitate (minim sau maxim) al unei anumite stări. Indivizii se confruntă cu o mare varietate de factori limitanți de-a lungul vieții.

"Liebig Barrel"

Factorul care limitează activitatea de viață a organismelor poate fi diferit. Legea formulată este încă utilizată activ în agricultură. J. Liebig a stabilit că productivitatea plantelor depinde în primul rând de substanța minerală (nutrient), care este cel mai slab exprimată în sol. De exemplu, dacă azotul din sol este doar 10% din norma necesară, iar fosforul este de 20%, atunci factorul care limitează dezvoltarea normală este lipsa primului element. Prin urmare, îngrășămintele care conțin azot trebuie adăugate inițial în sol. Semnificația legii a fost enunțată cât mai clar și clar posibil în așa-numitul „butoi Liebig” (foto sus). Esența sa este că atunci când vasul este umplut, apa începe să se reverse peste marginea unde se află cea mai scurtă scândură, iar lungimea restului nu mai contează prea mult.

Apă

Acest factor este cel mai strict și mai semnificativ în comparație cu ceilalți. Apa este baza vieții, deoarece joacă un rol important în viața unei celule individuale și a întregului organism în ansamblu. Menținerea cantității sale la nivelul corespunzător este una dintre principalele funcții fiziologice ale oricărei plante sau animal. Apa ca factor care limitează activitatea vieții se datorează distribuției neuniforme a umidității pe suprafața Pământului pe tot parcursul anului. În procesul de evoluție, multe organisme s-au adaptat la utilizarea economică a umidității, supraviețuind perioadei secetoase într-o stare de hibernare sau de repaus. Acest factor este cel mai puternic exprimat în deșerturi și semi-deșerturi, unde flora și fauna sunt foarte rare și unice.

Aprinde

Lumina care sosește sub formă de radiație solară alimentează toate procesele de viață de pe planetă. Organismelor le pasă de lungimea de undă, durata expunerii și intensitatea radiației. În funcție de acești indicatori, organismul se adaptează la condițiile de mediu. Ca factor care limitează existența, este deosebit de pronunțat în general adâncimile mării. De exemplu, plantele nu se mai găsesc la o adâncime de 200 m. Împreună cu iluminarea, cel puțin încă doi factori limitatori „funcționează” aici: presiunea și concentrația de oxigen. Acest lucru poate fi contrastat cu pădurile tropicale tropicale. America de Sud, ca teritoriu cel mai favorabil vietii.

Temperatura mediului ambiant

Nu este un secret pentru nimeni că toate procesele fiziologice care apar în organism depind de temperatura externă și internă. Mai mult, majoritatea speciilor sunt adaptate la un interval destul de restrâns (15-30 °C). Dependența este deosebit de pronunțată la organismele care nu sunt capabile să mențină independent o temperatură constantă a corpului, de exemplu, reptilele. În procesul de evoluție s-au format multe adaptări care permit depășirea acestui factor limitat. Deci, pe vreme caldă, pentru a evita supraîncălzirea, se intensifică la plante prin stomată, la animale - prin piele și sistemul respirator, precum și caracteristicile comportamentale (ascundere la umbră, vizuini etc.).

Poluanți

Semnificația nu poate fi subestimată. Ultimele câteva secole pentru oameni au fost marcate de progresul tehnic rapid și de dezvoltarea rapidă a industriei. Acest lucru a condus la faptul că emisiile nocive în corpurile de apă, sol și atmosferă au crescut de mai multe ori. Este posibil să înțelegem care factor limitează o anumită specie numai după cercetare. Această stare de fapt explică faptul că diversitatea speciilor din regiuni sau zone individuale s-a schimbat dincolo de recunoaștere. Organismele se schimbă și se adaptează, unele le înlocuiesc pe altele.

Toți aceștia sunt principalii factori care limitează viața. Pe lângă ele, există multe altele, care sunt pur și simplu imposibil de enumerat. Fiecare specie și chiar individ este individual, prin urmare factorii limitatori vor fi foarte diverși. De exemplu, procentul de oxigen dizolvat în apă este important pentru păstrăv, compoziția cantitativă și calitativă a insectelor polenizatoare etc.

Toate organismele vii au anumite limite de rezistență datorită unuia sau altuia factor limitator. Unele sunt destul de largi, altele sunt înguste. În funcție de acest indicator, se disting eurybionts și stenobionts. Primii sunt capabili să tolereze o amplitudine mare a fluctuațiilor diferiților factori limitatori. De exemplu, trăind peste tot, de la stepe la pădure-tundra, lupi etc. Stenobionts, dimpotrivă, sunt capabili să reziste la fluctuații foarte înguste, iar acestea includ aproape toate plantele din pădure tropicală.

Curs 5. Factori limitatori

Diferiții factori de mediu au semnificații diferite pentru organismele vii.

Pentru ca organismele să trăiască, este necesară o anumită combinație de condiții. Dacă toate condițiile de mediu sunt favorabile, cu excepția uneia, atunci această condiție devine decisivă pentru viața organismului în cauză.

Factori limitatori - Asta

1) orice factori care inhibă creșterea populației în ecosistem; 2) factori de mediu, a căror valoare se abate foarte mult de la optim.

În prezența combinațiilor optime de mai mulți factori, un factor limitator poate duce la oprimarea și moartea organismelor. De exemplu, plantele iubitoare de căldură mor la temperaturi negative ale aerului, în ciuda conținutului optim de nutrienți din sol, a umidității optime, a luminii și așa mai departe. Factorii limitatori sunt de neînlocuit dacă nu interacționează cu alți factori. De exemplu, lipsa de azot mineral din sol nu poate fi compensată de un exces de potasiu sau fosfor.

Factori limitatori pentru ecosistemele terestre:

Temperatură;

Nutrienții din sol.

Factori limitatori pentru ecosistemele acvatice:

Temperatură;

Lumina soarelui;

Salinitate.

De obicei, acești factori interacționează în așa fel încât un proces este limitat simultan de mai mulți factori, iar o modificare a oricăruia dintre ei duce la un nou echilibru. De exemplu, o creștere a disponibilității hranei și o scădere a presiunii de pradă poate duce la o creștere a dimensiunii populației.

Exemple de factori limitatori sunt: ​​aflorimente de roci neerodate, baza de eroziune, laturile văilor etc.

Astfel, factorul care limitează răspândirea căprioarelor este adâncimea stratului de zăpadă; molii de vierme de iarnă (un dăunător al culturilor de legume și cereale) - temperatura de iarnă etc.

Ideea factorilor limitatori se bazează pe două legi ale ecologiei: legea minimului și legea toleranței.
La mijlocul secolului al XIX-lea, chimistul organic german Liebig, studiind influența diferitelor microelemente asupra creșterii plantelor, a fost primul care a stabilit următoarele: creșterea plantelor este limitată de un element a cărui concentrație și semnificație este la minim, adică prezent în cantitate minima. Așa-numitul „butoi Liebig” ajută la reprezentarea la figurat a legii minimului.

Acesta este un butoi cu șipci de lemn de diferite înălțimi, așa cum se arată în imagine. Este clar că indiferent de înălțimea celorlalte șipci, puteți turna exact la fel de multă apă în butoi precum înălțimea celor mai scurte șipci. La fel, un factor limitator limitează activitatea de viață a organismelor, în ciuda nivelului (dozei) altor factori. De exemplu, dacă drojdie
puse în apă rece, temperatura scăzută va deveni un factor limitativ pentru reproducerea lor. Fiecare gospodină știe acest lucru și, prin urmare, lasă drojdia să se „umfle” (și chiar să se înmulțească) în apă caldă cu o cantitate suficientă de zahăr Nu rămâne decât să „înlocuiești” niște termeni: să fie înălțimea apei turnate un fel de biologic sau. functie ecologica(de exemplu, productivitatea), iar înălțimea lamelelor va indica gradul de abatere a dozei unui anumit factor de la optim.

În prezent, legea minimului a lui Liebig este interpretată mai larg. Un factor limitator poate fi un factor care nu numai că este insuficient, ci și în exces.

Un factor de mediu joacă rolul unui FACTOR LIMITĂTOR dacă acest factor este sub un nivel critic sau depășește nivelul maxim tolerabil.

Factorul limitator determină aria de distribuție a speciei sau (în condiții mai puțin severe) afectează nivel general metabolism. De exemplu, conținutul de fosfat în apa de mare este un factor limitativ care determină dezvoltarea planctonului și productivitatea comunităților în general.

Conceptul de „factor limitator” se aplică nu numai diferitelor elemente, ci și tuturor factorilor de mediu. Adesea, relațiile competitive acționează ca un factor limitator.

Fiecare organism are limite de rezistență în raport cu diverși factori de mediu. În funcție de cât de largi sau înguste sunt aceste limite, se disting organismele eurybiont și stenobiont. Eurybionts capabile să reziste la o gamă largă de intensitate a diferiților factori de mediu. Să presupunem că habitatul vulpii variază de la pădure-tundra până la stepe. Stenobionti, dimpotrivă, tolerează doar fluctuații foarte înguste ale intensității factorului de mediu. De exemplu, aproape toate plantele pădurilor tropicale sunt stenobionte.

Legea toleranței

Conceptul că, alături de un minim, un maxim poate fi și un factor limitativ a fost introdus 70 de ani mai târziu, în 1913, după Liebig, de zoologul american W. Shelford. El a atras atenția asupra faptului că nu numai acei factori de mediu ale căror valori sunt minime, ci și cei care se caracterizează printr-un maxim ecologic pot limita dezvoltarea organismelor vii și a formulat legea toleranței: „ Factorul limitator pentru prosperitatea unei populații (organism) poate fi fie un minim, fie un maxim de impact asupra mediului, iar intervalul dintre ele determină cantitatea de rezistență (limita de toleranță) sau valența ecologică a organismului față de acest factor)"

Domeniul favorabil de acțiune al unui factor de mediu se numește zona optimă (activitate normală de viață). Cu cât abaterea acțiunii unui factor de la optim este mai semnificativă, cu atât acest factor inhibă mai mult activitatea vitală a populației. Acest interval se numește zona de depresie sau pessimum. Valorile maxime și minime transferabile ale unui factor sunt puncte critice dincolo de care existența unui organism sau a unei populații nu mai este posibilă. Limita de toleranță descrie amplitudinea fluctuațiilor factorilor, ceea ce asigură cea mai împlinită existență a populației. Indivizii pot avea intervale de toleranță ușor diferite.

Factorii limitatori sunt condiții care depășesc rezistența organismului. Ele limitează orice manifestare a funcțiilor sale. Să luăm în considerare mai detaliat efectul limitativ al factorilor.

Caracteristici generale

Caracteristicile influenței

Când luăm în considerare teoria minimelor, nu trebuie să confundăm factorii de mediu conducători și cei limitativi, deoarece aceștia din urmă pot fi atât majori, cât și secundari. Condiția limitativă este de obicei cea care se abate cel mai mult de la normă. Dacă indicatorii depășesc limitele sustenabilității, indiferent dacă s-au schimbat spre minim sau spre maxim, ei se transformă în factori limitatori. Acest lucru se întâmplă și în cazurile în care toate celelalte condiții sunt favorabile sau optime.

Factorii limitatori ai lui Shelford

Teoria discutată mai sus a primit dezvoltarea sa 70 de ani mai târziu. Omul de știință american Shelford a descoperit că nu doar un element prezent în concentrație minimă poate afecta dezvoltarea organismului, dar excesul său poate provoca și consecințe adverse. De exemplu, atât cantitățile excesive, cât și cele insuficiente de apă vor fi dăunătoare plantei. În ultimul caz, se va produce acidificarea solului, iar în primul, asimilarea compușilor nutritivi va fi dificilă. Multe organisme sunt afectate negativ de modificările nivelului pH-ului și de alți factori limitanți. Toleranța, în cadrul căreia existența normală este posibilă, este limitată, de fapt, de o deficiență sau exces de condiții, ai căror indicatori se pot apropia de limitele toleranței.

Gama de rezistență

Limitele de toleranță nu sunt constante. De exemplu, intervalul se poate restrânge dacă o condiție se apropie de una sau alta graniță. Această situație apare și în timpul reproducerii organismelor, când mulți indicatori devin limitativi. De aici rezultă că influența multor factori de mediu limitanți este variabilă. Aceasta înseamnă că o condiție poate fi sau nu opresivă sau limitativă.

Aclimatizare

În același timp, trebuie amintit că organismele însele sunt capabile să reducă impactul negativ prin crearea, de exemplu, a unui anumit microclimat. În acest caz, apare un fel de compensare a condițiilor. Se manifestă cel mai eficient la nivel de comunitate. Cu o astfel de compensare, se formează condiții pentru adaptarea fiziologică a speciei - euribiote, care este larg răspândită. Aclimatizându-se într-un anumit teritoriu, formează un ecotip unic, o populație ale cărei limite de toleranță corespund localității. Procesele de adaptare mai profunde pot contribui la formarea raselor genetice.

Punerea în practică a teoriei

Pentru a avea cea mai clară idee despre modul în care factorii de mediu limitanți influențează organismele, putem lua ca exemplu dezvoltarea plantelor sub influență dioxid de carbon. Conținutul său în aer este mic, astfel încât chiar și o ușoară fluctuație a nivelului său va avea mare valoare pentru plantari. Dioxidul de carbon este un produs al respirației și arderii plantelor și animalelor. materie organică, activitatea vulcanică etc. Conținutul său depinde nu numai de natura locației surselor sale și de numărul de consumatori. De asemenea, se schimbă în timp. Astfel, iarna și toamna, concentrația de dioxid de carbon este crescută din cauza diferențelor de activitate fotosintetică a spațiilor verzi. Mai mult, vara, cu asimilarea intensivă a plantelor, cantitatea acesteia scade semnificativ. Fluctuațiile CO 2 din aer au un impact semnificativ asupra activității fotosintezei și asupra nivelului de nutriție a plantelor. Chiar modificări minore afectează negativ dezvoltarea și creșterea acestora, aspect, procese interne. Conținutul obișnuit de CO 2 din aer, aproape de 0,03%, nu este considerat optim pentru viața normală a plantelor. În acest sens, un grad ridicat de intensitate al fotosintezei se poate realiza fie prin mișcarea rapidă a diferitelor mase, care va asigura afluxul acesteia către părțile asimilatoare, fie prin activitatea heterotrofelor, a căror reproducere este însoțită de eliberarea acestuia.

Iluminare și temperatură

Să luăm în considerare modul în care factorii limitatori pot influența fenotipul păpădiei. Datorită variabilității semnificative a exemplarelor sale, care cresc în zone bine luminate, planta are predominant caracteristici ale plantărilor iubitoare de lumină. În special, ele diferă:

  • Lame groase, mici, cărnoase ale frunzelor, cu nervuri dense.
  • Sistem radicular ramificat.
  • Amplasarea frunzelor într-un unghi față de razele soarelui.
  • O mișcare deosebită care oferă protecție împotriva luminii excesive.

În același timp, păpădia care crește la umbră are următoarele caracteristici:

  • Sistem radicular slab dezvoltat.
  • Frunze mari, late, subțiri, cu nervuri rare, situate perpendicular pe raze etc.

Atunci când se analizează secțiuni de lame de frunze ale primului și al doilea tip de păpădie, pot fi detectate diferențe histologice mai profunde, care completează caracteristicile morfologice discutate mai sus. Influența fluctuațiilor de temperatură este, de asemenea, destul de clar vizibilă. Mai mult, dacă transformarea cu modificări ale iluminării poate fi observată prin compararea diferitelor exemplare, atunci în acest caz poate fi văzută pe o singură plantă. La temperaturi scăzute de primăvară de la +4 la +6 grade, pe plante se formează frunze timpurii, tăiate puternic. Dacă transferați o păpădie în această formă într-o seră, unde temperatura este de +15...+18 grade, vor începe să se dezvolte plăci cu margini solide. La plasarea plantei în condiții intermediare, frunzele vor avea o ușoară rugozitate.

Reacţie în lanţ

Una dintre completările semnificative la teoria luată în considerare este propunerea că o schimbare în orice condiție dă naștere la consecințe de anvergură. În prezent, este aproape imposibil să găsești o zonă de pe planetă în care nu există factori limitatori. În multe cazuri, activitatea persoanei însăși creează condiții limitative sau opresive. Un astfel de exemplu izbitor este exterminarea completă a populațiilor uriașe de vacă de mare a lui Steller. Acest proces a durat unei persoane relativ puțin timp - câțiva ani - în comparație cu perioada de aproape un secol de restaurare naturală a ecosistemului.

Factori mediu acţionează întotdeauna asupra organismelor dintr-un complex. Mai mult, rezultatul nu este suma influenței mai multor factori, ci este un proces complex de interacțiune a acestora. În același timp, vitalitatea organismului se modifică, apar proprietăți adaptative specifice care îi permit să supraviețuiască în anumite condiții și să tolereze fluctuațiile valorilor diferiților factori. Influența factorilor de mediu asupra organismului poate fi reprezentată sub forma unei diagrame ().
Cea mai favorabilă intensitate a factorului de mediu pentru organism se numește optimă sau optim.
Abaterea de la acțiunea optimă a factorului duce la inhibarea funcțiilor vitale ale organismului.
Se numește limita dincolo de care existența unui organism este imposibilă limita de rezistenta.
Aceste limite sunt diferite pentru specii diferite și chiar pentru indivizi diferiți ai aceleiași specii. De exemplu, straturile superioare ale atmosferei, izvoarele termale și deșertul de gheață din Antarctica depășesc limitele rezistenței multor organisme.
Se numește un factor de mediu care depășește limitele rezistenței organismului limitare.
Are limite superioare și inferioare. Deci, pentru pești factorul limitativ este apa. Exterior mediu acvatic viața lor este imposibilă. O scădere a temperaturii apei sub 0 °C este limita inferioară, iar o creștere peste 45 °C este limita superioară a rezistenței.

Schema acțiunii unui factor de mediu asupra organismului
Astfel, optimul reflectă caracteristicile condițiilor de viață diverse tipuri. În conformitate cu nivelul celor mai favorabili factori, organismele sunt împărțite în iubitoare de căldură și frig, iubitoare de umiditate și rezistente la secetă, iubitoare de lumină și tolerante la umbră, adaptate vieții în sărat și apă dulce etc. Cu cât limita de rezistență este mai largă, cu atât organismul este mai plastic. Mai mult decât atât, limita rezistenței în raport cu diverși factori de mediu variază între organisme. De exemplu, plantele iubitoare de umiditate pot tolera schimbări mari de temperatură, în timp ce lipsa umidității le dăunează. Speciile adaptate îngust sunt mai puțin plastice și au o mică limită de rezistență speciile adaptate pe scară largă sunt mai plastice și au o gamă largă de fluctuații ale factorilor de mediu; Pentru peștii care trăiesc în mările reci din Antarctica și nordul Oceanul Arctic, intervalul de temperaturi tolerate este de 4–8 °C. Pe măsură ce temperatura crește (peste 10 °C), acestea se opresc din mișcare și cad în stupoare termică. Pe de altă parte, peștii de la latitudini ecuatoriale și temperate tolerează fluctuațiile de temperatură de la 10 la 40 °C. Animalele cu sânge cald au o gamă mai largă de rezistență. Astfel, vulpile arctice din tundra pot tolera schimbările de temperatură de la -50 la 30 °C. Plantele temperate tolerează fluctuațiile de temperatură de 60–80 °C, în timp ce plantele tropicale au un interval de temperatură mult mai restrâns: 30–40 °C. Interacțiunea factorilor de mediu este că modificarea intensității unuia dintre ele poate îngusta limita rezistenței la un alt factor sau, dimpotrivă, o poate crește. De exemplu, temperatura optimă crește toleranța la lipsa de umiditate și alimente. Umiditatea ridicată reduce semnificativ rezistența organismului la temperaturi ridicate. Intensitatea expunerii la factorii de mediu depinde direct de durata acestei expuneri. Expunerea pe termen lung la temperaturi ridicate sau scăzute este dăunătoare multor plante, în timp ce plantele tolerează în mod normal schimbările pe termen scurt. Factorii limitatori pentru plante sunt compoziția solului, prezența azotului și a altor substanțe nutritive în acesta. Astfel, trifoiul crește mai bine în soluri sărace în azot, iar urzica face opusul. O scădere a conținutului de azot din sol duce la o scădere a rezistenței la secetă a cerealelor. Plantele cresc mai rău pe soluri sărate; multe specii nu prind deloc rădăcini. Astfel, adaptabilitatea organismului la factorii individuali de mediu este individuală și poate avea atât o gamă largă, cât și îngustă de rezistență. Dar dacă modificarea cantitativă a cel puțin unuia dintre factori depășește limita rezistenței, atunci, în ciuda faptului că alte condiții sunt favorabile, organismul moare.

Se numește setul de factori de mediu (abiotici și biotici) care sunt necesari existenței unei specii nișă ecologică.
O nișă ecologică caracterizează modul de viață al unui organism, condițiile sale de viață și nutriția. Spre deosebire de o nișă, conceptul de habitat denotă teritoriul în care trăiește un organism, adică „adresa” acestuia. De exemplu, locuitorii erbivori din stepă, vacile și cangurii, ocupă aceeași nișă ecologică, dar au habitate diferite. Dimpotrivă, locuitorii pădurii - veverița și elanul, clasificați și ei erbivori, ocupă nișe ecologice diferite. Nișa ecologică determină întotdeauna distribuția unui organism și rolul acestuia în comunitate.