Общие закономерности действия экологических факторов. Правило минимума и лимитирующие факторы

Рис.5. Реакция различных видов на воздействие экологического фактора –

условия жизни организма

Пределы, в которых изменяется уровень воздействия экологического фактора, обычно шире тех пределов, в которых может существовать тот или иной вид организмов. Нижний уровень воздействия фактора, при котором возможно существование организма – это его экологический минимум, верхний – экологический максимум, между ними находится экологическая амплитуда организма по отношению к данному фактору (рис.5). Виды с широкой экологической амплитудой называют эврибионтами (они могут быть эвритермными – по отношению к температуре, эвригалинными – по отношению к солености воды и пр.). Виды с узкой экологической амплитудой - стенобионты (среди них есть стенотермные, стеногалинные и т.д.).

Фактор, уровень которого в качественном и количественном отношении (недостаток или избыток) оказывается близким к пределам выносливости данного организма, называется ограничивающим или лимитирующим. Ограничивающее действие фактора будет проявляться и в том случае, когда другие факторы среды благоприятны или даже оптимальны.

Понятие о лимитирующих факторах было введено агрохимиком Юстусом Либихом. Изучая влияние на рост растений содержания различных химических элементов в почве, он сформулировал принцип: «Величина урожая управляется количеством в почве того элемента, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего». Этот принцип известен под названием правила или закона минимума Либиха. В качестве наглядной иллюстрации закона минимума Либиха часто рисуют бочку, у которой образующие боковую поверхность доски имеют неодинаковую высоту. Длина самой короткой доски определяет уровень, до которого можно наполнить бочку водой. Следовательно, длина этой доски – лимитирующий фактор для количества воды, которое можно налить в бочку. Длина других досок уже не имеет значения (рис.6).

Рис. 6. Аллегорическое объяснение закона минимума (бочка Либиха)

Рассмотрим конкретный пример. В почве содержатся все элементы минерального питания, необходимые для данного вида растений, кроме одного из них, например, бора или цинка. Рост растений на такой почве будет сильно угнетен или совсем невозможен. Если мы теперь добавим в почву нужное количество бора (цинка), это приведет к увеличению урожая. Но если мы будем вносить любые другие химические соединения (например, азот, фосфор, калий) и даже добьемся того, что все они будут содержаться в оптимальных количествах, а бор (цинк) будет отсутствовать – это не даст никакого эффекта. Закон минимума Либиха распространяется на все абиотические и биотические факторы, влияющие на организм. Сформулированный закон применим как к растениям, так и к животным.

Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, на что указывал Либих, но и избыток факторов, как, например, тепло, свет, вода. Представление о лимитирующем влиянии максимума наравне с минимумом ввёл В. Шелфорд, сформулировавший закон толерантности:«Любой организм имеет определенные эволюционно унаследованные верхний и нижний пределы устойчивости к любому экологическому фактору».

Задание 3. Дайте ответ на вопрос, пояснив, почему вы так считаете. Недостаток или избыток фактора выступает лимитирующим в данном случае?

3 А. Какой экологический фактор является лимитирующим для обитания пресноводных рыб в морских водах?

3 Б. Какой экологический фактор является лимитирующим для распространения млекопитающих в высокогорьях?

3 В. Какой экологический фактор является лимитирующим для распространения водорослей в морские глубины?

3 Г. Какой экологический фактор является лимитирующим для роста тропических растений в тайге?

4. Трофические связи в экосистеме: