Как найти экологический оптимум - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Под экологическим оптимумом принято понимать количество экологического фактора, позволяющего вывести интенсивность жизнедеятельности организмов на максимальный уровень. Эта величина находится в тесной связи с сезоном, возрастом живых существ и их половой принадлежности.

Что такое экологический оптимум

С экологическим оптимумом тесно связаны такие категории, как:

Зона оптимума – диапазон значения, в рамках которого среда становится оптимальной для жизнедеятельности того или иного вида.
Зоны угнетения – отклонения от оптимума, в рамках которого условия существования становятся менее благоприятными. Деструктивное воздействие усиливается по мере его усиления.
Критические точки – минимальные и максимальные значения факторов, выход за пределы которых вызывает гибель организма.
Область толерантности – диапазон, охватывающий значения, обеспечивающие организму возможности для существования.

Экологический оптимум, максимум и минимум различны и определяются и рассчитываются для каждого организма индивидуально.

Закон экологического оптимума

Закон экологического оптимума можно сформулировать следующим образом: каждый экологический фактор оказывает на организм положительное влияние до тех пор, пока он остается в рамках, ограниченных критическими точками. При выходе за эти границы влияние становится негативным: причем, как в большую, так и меньшую сторону.

В зависимости от выраженности способности приспосабливаться к изменениям условиям среды выделяются организмы-стенобионты (с узкой специализацией) и эврибионты (с широкой специализацией).

Первые отличаются высокой чувствительностью к изменениям среды; критические точки факторов для них очень близки. Они способны выживать только в относительно спокойной, стабильной среде. Минимальные перепады температуры, уменьшение или увеличения солености воды и т.д. становятся для них губительны. Область толерантности эврибионтов значительно шире. Они легче приспосабливаются к условиям среды и обладают лучшей выживаемостью.

Какие условия включаются в понятие экологический оптимум

Для того чтобы рассчитать экологический оптимум для того или иного вида нужно знать критические точки, применимые для рассматриваемого биологического вида. А также учитывать силу проявления фактора и время его воздействия.

Разница между показателями выражает экологический оптимум для вида.

Источник

1. Ключевые вопросы.

1. Дайте определение понятий «экологический минимум», «экологический максимум», «экологический оптимум», «пределы выносливости».

Экологический минимум — минимальное значение силы воздействия фактора, при котором начинается проявление жизнедеятельности организма.

Экологический максимум — максимальное значение силы воздействия фактора, при котором прекращается проявление жизнедеятельности организма.

Экологический оптимум — конкретное значение силы фактора, наиболее благоприятное для жизнедеятельности.

Пределы выносливости — диапазон силы воздействия фактора, в котором возможна жизнедеятельность организма.

2. Укажите различия между стенобионтами и эврибионтами. Подтвердите их примерами.

Различия между стенобионтами и эврибионтами заключаются в их пределах выносливости. Стенобионты имеют узкие пределы выносливости: они существуют на ограниченных территориях с относительно постоянными условиями среды. Эврибионты имеют широкие пределы выносливости: они могут существовать на обширных территориях и выдерживать значительные колебания факторов внешней среды.

Примеры стенобионтов: камбала, скаты — они могут существовать только в океане; колибри — только в тропическом лесу и т.д.

Примеры эврибионтов: ель, сосна, береза, собака, крыса, мышь, воробей, синица, голубь — эти растения и животные распространены по всему миру.

3. Что такое «экологическая пластичность»? Как она влияет на пределы выносливости организмов?

Экологическая пластичность — свойство видов приспосабливаться к определенному диапазону изменения факторов среды.

Организмы с высокой экологичной пластичностью имеют более широкие пределы выносливости, с низкой экологичной пластичностью — узкие пределы выносливости.

Источник

Интенсивность
экологического фактора, наиболее
благоприятная
для жизнедеятельности организма,
называется оптимумом, а дающая
наихудший эффект —
пессимумом,
т.
е. условия, при которых жизнедеятельность
организма максимально угнетается,
но он еще может существовать. Так, при
выращивании растений
при различных температурах точка, при
которой наблюдается
максимальный рост, и будет оптимумом.
В
большинстве случаев
это некий диапазон температур, составляющий
несколько градусов,
поэтому лучше здесь говорить о зоне
оптимума. Весь
интервал
температур, от минимальной до максимальной,
при которых
еще возможен рост, называют диапазоном
устойчивости (выносливости)
или толерантности. Точки, ограничивающие
его, т.
е. максимальная и минимальная пригодные
для жизни температуры,
— это пределы
устойчивости. Между
зоной оптимума и пределами
устойчивости по мере приближения к
последним растение
испытывает все нарастающий стресс, т.
е. речь идет о стрессовых
зонах или
зонах,
угнетения в
рамках диапазона устойчивости
(рис.). По мере удаления от оптимума вниз
и вверх по шкале не только усиливается
стресс, а в конечном итоге по достижении
пределов
устойчивости организма происходит его
гибель.

Интенсивность
фактора

Рис.
Зависимость действий экологического
фактора
от его интенсивности

Обычно
в средней
части диапазона устойчивости имеются
условия, наиболее
благоприятные для жизнедеятельности,
роста и размножения.
Эти условия называют оптимальными, в
которых особи данного
вида оказываются наиболее приспособленными,
т. е. оставляют
наибольшее число потомков. На практике
выявить такие условия сложно, и обычно
определяют оптимум для отдельных
показателей жизнедеятельности —
скорости роста, выживаемости
и т. п.

Впервые
предположение о лимитирующем
(ограничивающем)
влиянии экологических факторов было
высказано в 1913 г. американским зоологом
В. Шелфордом, установившим фундаментальный
биологический закон
толерантности: любой
живой организм имеет определенные,
эволюционно унаследованные верхний и
нижний пределы устойчивости
(толерантности) к любому экологическому
фактору.

Экологический
фактор, уровень которого приближается
к любой границе диапазона выносливости
организма или заходит за эту границу,
называют лимитирующим
фактором. Закон
толерантности дополняют положения
американского эколога Ю. Одума:

организмы
могут иметь широкий диапазон толерантности
в отношении одного экологического
фактора и низкий диапазон в отношении
другого;
организмы
с широким диапазоном толерантности в
отношении всех экологических факторов
обычно наиболее распространены;

Свойство
видов адаптироваться к тому или иному
диапазону
факторов среды обозначается понятием
«экологическая
пластичность»
(экологическая
валентность) вида. Чем шире диапазоны
колебаний экологического фактора, в
пределах которого
данный вид может существовать, тем
больше его экологическая
пластичность. Экологически выносливые
виды называют эврибионтны-,uw(cyros
— широкий), маловыносливые — стенобионтными
(stenos
— узкий).

25) Приро́дные ресу́рсы —
естественные ресурсы: тела и силы
природы, которые на данном уровне
развития производительных сил и
изученности могут быть использованы
для удовлетворения потребностей
человеческого общества.

Приро́дные ресу́рсы —
совокупность объектов и систем живой
и неживой природы, компоненты природной
среды, окружающие человека и которые
используются в процессе общественного
производства для удовлетворения
материальных и культурных потребностей
человека и общества. По происхождению:

Ресурсы
природных компонентов (минеральные,
климатические, водные,
растительные, почвенные, животного
мира)
Ресурсы
природно-территориальных комплексов
(горно-промышленные, водохозяйственные,
селитебные, лесохозяйственные)

По видам хозяйственного
использования:

Ресурсы
промышленного производства
- Энергетические
  ресурсы (Горючие полезные
  ископаемые, гидроэнергоресурсы, биотопливо, ядерное
  сырье)
- Неэнергетические
  ресурсы (минеральные, водные, земельные,
  лесные, рыбные ресурсы)
Ресурсы
сельскохозяйственного производства
(агроклиматические, земельно-почвенные,
растительные ресурсы — кормовая
база, воды орошения, водопоя и содержания)

По виду исчерпаемости:

Исчерпаемые
- Невозобновляемые
  (минеральные, земельные ресурсы)
- Возобновляемые (ресурсы
  растительного и животного мира)
- Не
  полностью возобновляемые — скорость
  восстановления ниже уровня хозяйственного
  потребления (пахотно пригодные почвы,
  спеловозрастные леса, региональные
  водные ресурсы)
Неисчерпаемые
ресурсы (водные, климатические)

По степени заменимости:

Незаменимые
Заменимые

По критерию использования:

Производственные
(промышленные, сельскохозяйственные)
Потенциально-перспективные
Рекреационные
(природные комплексы и их компоненты,
культурно-исторические достопримечательности,
экономический потенциал территории)

26)

27)
Экологи́ческая катастрофа —
необратимое изменение природных
комплексов, связанное с массовой гибелью
живых организмов.Примеры:

Природные
катастрофы

Кислородная
катастрофа

Техногенные катастрофы

Чернобыльская
катастрофа, СССР —
радиационное загрязнение территории
Украины, частично Белоруссии и России,
Она произошла 26 апреля 1986 года в результате
разрушения четвёртого энергоблока
Чернобыльской атомной электростанции

Авария на АЭС Фукусима
I в Японии

Кыштымская
авария произошла 29 сентября 1957 года на
химкомбинате «Маяк», расположенном в
закрытом городе «Челябинск-40». Сейчас
этот город называется Озёрск. Авария
называется Кыштымской ввиду того, что
город Озёрск был засекречен и отсутствовал
на картах до 1990 года. Кыштым — ближайший
к нему город.

28) Особенности водопользования в России
заключается в их неравномерном
распределении по территории. Остроту
проблеме придает недостаток и истощение
водных ресурсов в обжитых, экономически
развитых южных районах страны (бассейны
Азовского и Каспийского морей). Чрезмерное
использование водных ресурсов рек,
питающих эти водоемы (Волга, Уран, Дон,
Кубань) неизбежно влечет за собой большой
и непоправимый ущерб.

29)
Государственными кадастрами природных
ресурсов называется свод экономических,
экологических, организационных и
технических показателей, характеризующих
качество и количество природного
ресурса, состав и категории пользователей.
Данные
кадастров служат обеспечению рационального
использования природных ресурсов и
охране окружающей среды от вредных
воздействий. На основе кадастров
проводится денежная оценка природного
ресурса, его продажная цена, система
мер по восстановлению нарушенного
состояния природы. Важно, чтобы данные
о качественных характеристиках природных
ресурсов, содержащиеся в соответствующих
кадастрах, служили основой при принятии
решения о предоставлении природного
ресурса в пользование.

30)
Мониторинг — система наблюдений за
состоянием окружающей среды
и природными ресурсами, позволяющая
оценить изменения, происходящие под
влиянием антропогенной деятельности.

Основными
задачами мониторинга являются:

—
систематическое
наблюдение за современным состоянием
природных компонентов
и комплексов;

выявление
факторов и закономерностей техногенного
и естественного
изменения экосистем во времени и
пространстве;
оценка
изменений на основе качественных и
количественных показателей;
моделирование
и прогнозирование изменений компонентов
и комплексов под антропогенным
воздействием;
выработка
рекомендаций для управления процессами
природопользования.

В
систему мониторинга входят следующие
процедуры:

обследование
объектов наблюдения;
оценка
фонового состояния окружающей среды;
—
составление
информационной модели объекта наблюдения;
планирование
и реализация мероприятий мониторинга;
периодическое
проведение оценки состояния объекта;
идентификация
его информационной модели;
прогнозирование
изменения состояния объекта.

Система
мониторинга включает в себя наблюдение
за всеми компонентами
окружающей среды (воздушной
средой; водными ресурсами; почвенными
ресурсами; биологическими
ресурсами и т.д.)

31)
Экологическое нормирование представляет
собой одно из
наиболее эффективных средств управления
качеством окружающей среды
и рационального использования природных
ресурсов. С его помощью регулируется
допустимая нагрузка
на экологические системы и устанавливаются
границы
воздействия хозяйственной деятельности
на среду
обитания. Оно преследует следующие
цели:

Установление
предельно допустимых норм (ПДН) на
окружающую
природную среду;
гарантированность
экологической
безопасности населения; сохранность
генетического
многообразия растительного и животного
мира и
человека;
рациональное,
сбалансированное использование
и воспроизводство (для возобновляемых)
природных
ресурсов.

Нормативы
качества среды
подразумевают
определённые признаки, а именно:

— объект
защиты (например, человек, древесные
растения,
технологическое оборудование и т.д.);

среда,
в которой нормируется и контролируется
содержание
вещества (например, воздух, почва, вода);
критерий
вредности (например, появление у
человека или его потомства);
регламентируемая
временная характеристика воздействия
(например, воздействие в течение всей
жизни
человека, или в
короткий промежуток времени);
«цена»
норматива, т.е. последствия, к которым
может
привести отсутствие или превышение
допустимого
уровня.

В
основах нормативов качества лежат три
показателя:

а) медицинский
— пороговый уровень угрозы здоровью
человека, его генетической программе
(потомству);

б) технологический
— способность экономики обеспечить
заданное (минимальное) воздействие на
окружающую
среду;

в) научно-технический
— возможность научно-технических
средств контролировать соблюдение
пределов воздействия
по всем параметрам

32)33)34)
Рациональное использование и охрана
почв предусматривает:

Развитие системы особо
охраняемых природных территорий
и установление
комплекса ограничений режима
землепользования по природоохранным
критериям;
Рекультивация нарушенных
земель и вовлечение их в хозяйственное
или иное использование;
Консервация деградированных
и загрязненных химическими и радиоактивными
веществами сельскохозяйственных и
иных угодий;
Возмещение вреда окружающей
среде, причиненного ухудшением качества
земель, загрязнением, деградацией,
уничтожением почв при осуществлении
хозяйственной и иной деятельности;
Организация и осуществление
государственного экологического
контроля, в том числе земельного
контроля.

4.
Атмосферный воздух занимает особое
место среди других компонентов биосферы,
значение его для всего живого на Земле
трудно переоценить. Потребность человека
в воздухе зависит от его состояния,
условий работы и колеблется от 15 до 150
тыс. м³
в сутки. Воздух используется в качестве
исходного материала во многих промышленных
процессах, поскольку служит окислителем
в процессах горения. При этом воздух
должен иметь определенный состав и
любые отклонения от нормы опасны для
здоровья.

Атмосферный
воздух выполняет и сложнейшую защитную
экологическую функцию, предохраняя
живые организмы озоновым слоем от
жестких ультрафиолетовых лучей. Воздушная
атмосфера обладает способностью к
самоочищению, что происходит при
перемешивании приземных слоев воздуха,
при вымывании растворимых в воде веществ
атмосферными осадками, а также путем
осаждения загрязняющих веществ на
поверхность земли.

Мероприятия
по охране атмосферного воздуха делятся
на:

Технологические.
В эту группу входят мероприятия, которые
могут быть проведены на самом предприятии
в целях уменьшения выбросов и снижения
концентрации пыли и газов в воздухе
(так называемые безотходные технологии).

Санитарно-технические
мероприятия связаны с использованием
очистных устройств. Это пылеотстойные
камеры, фильтры, увлажняющие технологии
очистки, электрофильтрация. Устройство
высоких труб (100 м и выше) способствует
более интенсивному рассеиванию газов.

Планировочные
мероприятия
основаны на принципе функционального
зонирования населенных пунктов
(промзоны). Это позволяет сосредоточить
опасные предприятия с учетом
аэроклиматических условий и обосновать
устройство обязательных разрывов между
предприятиями и жилой застройкой –
санитарно-защитных зон определенной
ширины. В отдельных случаях санитарно-защитные
зоны составляют 10-20 км.

5. Большая часть поверхности Земли
покрыта водами океанов (~ 71%). Объем вод
Мирового океана составляет 1370 млн. км³
или 91% известных запасов воды. На
континентах сосредоточено 131 млн. км³
воды (8,72%). Примерно половина ее (60 млн.
км³) расположена на глубине десятков
и сотен метров от поверхности. Возникновение
водной проблемы в мире обусловлено
интенсивным использованием водных
ресурсов в связи с ростом населения,
развитием производительных сил и
связанное с этим увеличение водопотребления
и сброса сточных вод в промышленности,
сельском, коммунальном и других отраслях
хозяйства. Человечество активно
воздействует на водоемы и водотоки
широкомасштабным гидростроительством.
Развитие производительных сил
сопровождается ростом потребления
пресной воды. Половина ее идет в сельское
хозяйство, 1/3 расходуется в промышленности
и только 5% используется на непосредственные
нужды населения.

Защита водных ресурсов от истощения и
загрязнения вредными веществами
предусматривает комплекс мер:

1) Развитие безотходных и безводных
технологий, а также систем оборотного
(замкнутого) водоснабжения;

2) Разработку соответствующих
законодательных актов;

3) Организацию мониторинга водных
объектов;

3) Охрану поверхностных и подземных вод,
включая очистку промышленных и бытовых
стоков;

4) Подготовку воды, используемой для
питьевых и хозяйственных целей;

5) Государственный контроль за
использованием и охраной водных ресурсов.

35)

36)
Возрастающее воздействие общества на
природную среду приводит к возрастанию
воздействия измененной людьми природы
на развитие самого общества. В современных
условиях в гораздо большей степени, чем
раньше, проявляется зависимость общества
от состояния природной среды. Поэтому
очень
важно знать, каков характер происходящих
в природе изменений, каковы оптимальные
пределы изменений, вносимых в природу
людьми, выход за которые
может повлечь необратимые сдвиги
природного равновесия. Иными словами,
перед человечеством на современном
этапе встают во весь рост принципиально
новые проблемы, которые в перспективе
должны увязаться вокруг одной комплексной
задачи — рационального управления всей
совокупностью
природных условий общественного
развития.

Совершенно
справедливо в настоящее время стоит
вопрос о необходимости
познания учета законов взаимодействия
общества и природы. Именно
незнание этих законов взаимодействия
общества и природы

приводит
к неправильному использованию геосферы
в производственной практике.

Одним
из законов геосферы, с которым людям
необходимо считаться, является следующий
закон: «При сколько-нибудь существенном
изменении одного из элементов геосферы
неизбежно происходит изменение других
ее элементов,
происходит изменение среды в целом».

Анализ
происходящих в природной среде изменений
приводит к выводу о
том, что в ее развитии можно выделить
еще две важные закономерности. Это,
во-первых, возрастающее воздействие
общества на природную среду и, во-вторых,
возрастающая зависимость общества от
природной среды.

38)

39)
Кисло́тный дождь —
все виды метеорологических
осадков — дождь, снег, град, туман,
дождь со снегом, при котором наблюдается
понижение pH дождевых
осадков из-за
загрязнений воздуха кислотными
оксидами

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Оптимум (зона оптимума, зона нормальной жизнедеятельности) — такое количество экологического фактора, при котором интенсивность жизнедеятельности организмов максимальна.[ …]

Экологический оптимум нередко изменяется в зависимости от возраста, пола живых существ, сезона и других обстоятельств. Например, у мельничной огневки — опасного вредителя зерновых продуктов критическая минимальная температура для взрослой бабочки 22 °С, для гусениц — 7, а для яиц — 27 °С. Брусника зимой способна переносить морозы до —22 °С, но погибает летом при температуре —3 °С. Тритоны в апреле бывают активны при О °С, а летом полностью теряют подвижность при 5—6 °С. Для многих растений необходима смена условий температуры и освещенности в различные периоды развития.[ …]

Экологический смысл характера асимметрии данных кривых распределения заключается в следующем. Хищники предпочитают пожирать жертв возможно большего размера. В зависимости от конституционных особенностей и других моментов устанавливается предельная величина жертв, которая может служить добычей, а также оптимальные размеры, преимущественно используемые данным животным. Жертвы меньших размеров, естественно, также служат пищевым материалом для этого хищника, но по мере измельчения и, тем самым, отдаления от оптимума эти объекты истребляются с меньшей интенсивностью.[ …]

Экологическая ситуация резко изменялась на участках, располагавшихся ниже стоков сырзавода. Вода средней Латки была молочно-зеленоватого цвета, а в зоне непосредственного выброса отходов производства имела специфический запах, на поверхности образовывались черные пленки. На дне накапливался толстый слой черного ила. Из верхних участков реки беспозвоночные перифитона попадали в пессимальную зону, они испытывали внезапный стресс, которому не могли противостоять, вследствие этого здесь наблюдалось резкое обеднение и полная смена состава зооценоза, что характерно для зон антропогенного загрязнения водоемов. В зоне наибольшего воздействия стоков сырзавода на ст. 4 было зарегистрировано всего 6 видов животных, среди которых массового развития достигали нематоды — Tobrilus helveticus, Monhystera stagnalis, Dorylaimus stagnalis, которые составляли 90,9% численности. Следовательно, загрязненная зона, неблагоприятная для обитателей чистых участков, становилась зоной экологического оптимума для низкоорганизованных животных — круглых червей. Как и на сильнозагрязненных участках Рыбинского водохранилища складывался типичный техногенный зооценоз с преобладанием нематод.[ …]

Экологические факторы обычно действуют не поодиночке, а целым комплексом. Действие одного какого-либо фактора зависит от уровня других. Сочетание с разными факторами оказывает заметное влияние на проявление оптимума в свойствах организма и на пределах их существования. Действие одного фактора не заменяется действием другого. Однако при комплексном воздействии среды часто имеет место «эффект замещения», который проявляется в сходстве результатов воздействия разных факторов. Так, свет не может быть заменен избытком тепла или обилием углекислого газа, но, действуя изменениями температуры, можно приостановить фотосинтез у растений или активность у животных и тем самым создать эффект диапаузы, как при коротком дне, а удлинив активный период, создать эффект длинного дня. И в то же время это не замещение одного фактора другим, а проявление количественных показателей экологических факторов. Это явление широко используется в практике растениеводства и зоотехнии.[ …]

Экологический ареал растения можно выразить как совокупность экотопов, в которых растение встречается. Его условно можно разделить на три зоны: зона оптимума, зона среднего самочувствия и зона прозябания. В зоне оптимума увеличивается жизненность растений, обилие, высота, улучшаются показатели оптимального вегетирования, древостой увеличивает высоту спелых древостоев, средний диаметр стволов, полноту, класс бонитета, запас древостоя, коэффициент состава яруса или сообщества в целом. Одновременно повышается константность растения. В зоне среднего самочувствия обилие и константность заметно снижаются. В зону прозябания растение заходит сравнительно редко с незначительным обилием. По характеру вегетирования в этой зоне отчетливо заметна угнетенность — листья и хвоя приобретают тусклый желтоватый или сероватый оттенки, кроны деревьев редеют, резко снижаются класс бонитета, полнота, коэффициент состава яруса или насаждения в целом. За пределами экологического ареала растение не встречается (Киреев, 1977).[ …]

Закон оптимума — любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы. За пределами этого оптимума знак воздействия фактора меняется на противоположный. Предельные значения фактора, которые организмы не выдерживают, называются критическими точками; условия, близкие к критическим, называются экстремальными. Интервал между критическими точками показывает устойчивость организмов к изменению факторов.[ …]

Закон оптимума: каждый фактор имеет лишь определенные пределы положительного влияния на организмы. Результат действия переменного фактора зависит прежде всего от силы его проявления. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей. Благоприятная сила воздействия называется зоной оптимума экологического фактора, или просто оптимумом, для организмов данного вида. Чем сильнее отклонения от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы (зона пессимума). Максимально и минимально переносимйе значения фактора — это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть. Пределы выносливости между критическими точками называют экологической валентностью живых существ по отношению к конкретному фактору среды (рис. 2) [15].[ …]

Экологические оптимумы по отношению к свету у тенелюбивого (1), светолюбивого (2) и теневыносливого (3) видов (по Т. К. Горышиной, 1979)

Содержание экологической функции определяется тем, что с учетом взаимосвязи и взаимообусловленности явлений и процессов в природе обеспечивается экологическое равновесие, включая экологический оптимум для человека. В ее рамках человек взаимодействует со средой своего естественного обитания. Отдельные элементы природы являются непосредственными источниками удовлетворения естественных физиологических потребностей человека — дыхания, утоления жажды, питания. О значении данной функции для человека свидетельствуют следующие данные: человек может прожить без воздуха несколько минут, без воды — несколько дней, без пищи — около двух месяцев. Состояние природных ресурсов, прежде всего лесов вод, земель, определяет состояние климата и погодных условий, от которых также зависит человек и развиваемая им экономика.[ …]

Температурный оптимум живых организмов зависит и от других экологических факторов. Установлено, что при полном освещении и избытке углекислого газа в воздухе оптимальная температура фотосинтеза 30°С, а при слабом освещении и недостатке углекислого газа она снижается до 10°С (рис. 4.15).[ …]

При отсутствии экологических нарушений экологические издержки полностью состоят из природоохранных затрат, при этом полностью исключается воздействие на окружающую среду. Если природоохранные мероприятия не проводятся, то экологические издержки совпадают с экономическим ущербом. Реальная ситуация отличается от этих двух крайних случаев, и возникает проблема достижения экономического оптимума экологических нарушений (качества природной среды), когда экологические издержки минимальны.[ …]

Четкость границ экологического ареала и зоны оптимума значительно повышают точность экологической оценки. земель по фитошдикатору. Есть растения, которые не переносят даже самую краткую поемностъ или даже незначительную аллювиальную наносность. Некоторые виды не встречаются в богатых условиях отчасти из-за того, что не переносят конкуренции более сильных и мощных мегатрофов-эдификаторов. Есть растения, не переносящие бедных (боровых) условий из-за физиологической неприспособленности, многие древесные растения не переносят засоления и щелочности субстрата, превышающего определенную норму присутствия Са или низких значений pH.[ …]

Соотношение экологического (в точке ПДК) и экономического (в точке 4 — наименьших суммарных затрат) оптимумов вложения средств в природоохранную деятельность

Широкое применение в экологических и фитоценотических исследованиях находит классификация жизненных форм, разработанная датским ботаником К. Раункиером (1934). В основу ее положена идея, что сходные типы приспособлений растений к среде — это прежде всего сходные способы перенесения наиболее трудных условий. Действительно, благоприятные условия в целом благоприятны для всех растений (за исключением случаев резкого сдвига экологических оптимумов в особых условиях) и не требуют особых приспособлений. Адаптивные же изменения связаны главным образом с преодолением условий, лежащих за пределами оптимальных. В областях с сезонной периодичностью климата такие трудные для растений условия наступают в основном в осенне-зимний сезон, а в аридных областях — еще и в период летних засух. Отсюда основное сходство приспособлений растений к среде должно заключаться в сходстве способов перенесения неблагоприятного периода года. К. Раункиер для классификации жизненных форм растений выбрал только один признак, но имеющий большое приспособительное значение: положение почек или верхушек побегов в течение неблагоприятного времени года по отношению к поверхности почвы и снегового покрова. Этот признак, на первый взгляд кажущийся частным, имеет глубокий биологический смысл (защита меристем, предназначенных для продолжения роста, обеспечивает непрерывное существование особи в условиях резко изменяющейся среды) и широкое экологическое содержание, вследствие того, что речь идет о приспособлении не к одному какому-либо фактору, а ко всему комплексу факторов среды. Выбранный К. Раункиером признак, таким образом, оказался коррелятивно связанным с целым рядом других, в том числе и с чисто физиономическими, а классификация стала универсальной.[ …]

Для большинства видов экологический оптимум биологической активности ограничен жесткими рамками. Сохранение должного уровня биологической активности, несмотря на колебания интенсивности экологических факторов, обеспечивается гомеостатическими механизмами на уровне особи или популяции.[ …]

Наиболее драматические с экологической точки зрения события ожидаются в области демографии. Емкость планеты, подавляющим большинством экологов оценивается в 1,0—1,5 млрд человек (при идеальных общественно-экологических условиях из набора ныне существующих). Фактическое ее население превышает 5,0 млрд человек (видимо, около 5,3—5,4 млрд). Земля перенаселена не менее чем в 3 раза. Рост населения будет продолжаться, так как пищевые ресурсы, вопреки регионально существующему голоду и недоеданию, достаточны для жизни 15 и более млрд человек. Средняя вероятная продолжительность жизни в развитых странах мира колеблется между 75 и 80 годами1 (на 1990 г. ожидаемая продолжительность жизни в Японии и США была около 80 лет). Реально достижимый максимум ожидаемой продолжительности жизни 89±5 лет. Так называемый демографический переход начала снижения числа землян произойдет не ранее середины XXI века, когда людская популяция может достигнуть 12 млрд человек (на 2025 г. прогнозируют 8,2—8,3 млрд человек). Десятикратное превышение оптимума численности населения в соответствии с емкостью Земли вполне вероятно, но, возможно, чревато включением так называемых экологических факторов, зависящих от плотности населения2. Пока же действуют факторы, зависящие от социально-экономической ситуации.[ …]

Концепция экономического оптимума состояния окружающей среды позволяет решать научно-технические и экономические задачи практики природоохранной деятельности. На основе схематизации системы экологических издержек получены исходные условия и проведена постановка ряда задач эколого-экономи-ческого моделирования. Выявлены основные компоненты вектора техногенных нагрузок на окружающую среду со стороны процесса производства и необходимые при этом природоохранные мероприятия.[ …]

Для определения экономического оптимума качества окружающей природной среды важной является концепция экологических издержек (как элемента общественно необходимых затрат). Сюда относится сумма затрат на предупреждение экологических нарушений (изменений) с помощью природоохранных мероприятий (1), на предотвращение воздействия возникающих экологических изменений на людей и имущество (реципиентов) (2), на ликвидацию последствий (3), указанных в предыдущем пункте. Затраты (1) называются природоохранными, сумма (2) и (3)—экономическим ущербом от экологических нарушений.[ …]

Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях живых существ есть ряд общих закономерностей. К ним относится реакция организмов на интенсивность (силу) воздействия фактора (рис. 1). Как недостаточное, так и избыточное действие его отрицательно сказывается на жизнедеятельности организма. Благоприятная сила воздействия (дозировка) фактора называется зоной оптимума фактора для организма данного вида. Если дозировка уменьшается или возрастает, жизнедеятельность снижается вплоть до полного угнетения или гибели живого существа. Зона оптимума обычно находится в области средней силы воздействия фактора. Большие или меньшие дозировки, в пределах которых организм еще может существовать, но находится в угнетенном состоянии, называют зоной пессимума. Диапазон зон оптимума и пессимума служит критерием выносливости, пластичности организма по отношению к данному экологическому фактору и называется экологической валентностью.[ …]

В соответствии с концепцией экономического оптимума загрязнения обычно решается и проблема установления стандартов качества окружающей среды. В этом случае, уровень обезвреживания производственных отходов должен соответствовать качеству окружающей среды, устанавливаемому природоохранными органами. Кроме того, высказываются мнения относительно ужесточения экологических стандартов, вплоть до стандартов нетронутой природной среды, невзирая на масштабы необходимых для этого экономических расходов.[ …]

Для каждого биологического вида существует оптимум экологических факторов, который характеризуется наибольшей степенью благоприятности для существования вида.[ …]

Отсюда, любое отступление от экономического оптимума природопользования стратегически не будет выгодно. Следует отметить, что при наличии экономического оптимума природопользования суммарные «внутренние» природоохранные издержки (в1) будут равны «внешним» (экстернальным) расходам, необходимым на компенсацию соответствующего экологического ущерба (в2).[ …]

Важным является утверждение, что экономический оптимум экологических нарушений должен определяться не на множестве всех возможных нарушений, а лишь на множестве допустимых по социально-экономическим критериям экологических нарушений [22].[ …]

На рис. 9 представлены функции предельного ущерба 1 и функции предельных расходов на компенсацию экологического ущерба 2, пересечение кривых ( /0) определяет экономический оптимум рационального природопользования [14]. В точке пересечения достигается равенство между предельными природоохранными затратами и предельным экологическим ущербом. Увеличение или снижение техногенной нагрузки относительно экономического оптимума природопользования влечет дополнительные финансовые потери. Так, сокращение объема выбросов относительно оптимального их количества потребует значительных дополнительных финансовых вложений в переоборудование производства, а увеличение объема загрязняющих выбросов приведет к возникновению дополнительного экологического ущерба, а вместе с ним и экономическим издержкам.[ …]

На рис. 34 в пределах зоны нормальной жизнедеятельности (витальной зоны) на оси абсцисс интенсивности экологического фактора выделяют оптимум для существования организма, который характеризуется максимальной степенью благоприятности воздействия фактора на организм. Максимальной степени благоприятности воздействия фактора на организм соответствует умеренная скорость развития организма при минимальной затрате энергии и наименьшая смертность, а также наибольшая продолжительность существования взрослых особей и их высокая плодовитость.[ …]

Выносливость, устойчивость, гомеостаз. У одних организмов (рис. 4.2, В-1) при отклонении значений фактора от точки оптимума сразу же изменяется и функция отклика. Они как бы покорно подчиняются ухудшению внешних условий. Так, с понижением температуры среды понижается температура деревьев и обмен веществ в них замедляется. Но при этом все время сохраняется способность восстановить экологическую потенцию при возвращении благоприятных условий. Такие организмы называют обычно выносливыми, или толерантными. К ним относятся растения и низшие животные, пассивно переносящие охлаждение, замерзание, высыхание, голод, дефицит кислорода и т.п. Крайние проявления такой способности, наблюдаемые вблизи границ или даже за пределами биоинтервала, связаны со специальными приспособлениями: с гипобиозом — глубоким замедлением жизнедеятельности, состоянием спячки у животных и анабиозом — полным, но обратимым замиранием всех жизненных процессов, как это имеет место у спор, семян и многих низших животных. Переход в эти состояния чрезвычайно расширяет возможность выживания организмов в самых неблагоприятных условиях.[ …]

Главным стратегическим направлением в научно-практической деятельности гигиенистов является научное обоснование того экологического оптимума, которому обязана соответствовать среда обитания человека. Этот оптимум должен обеспечить человеку нормальное развитие, хорошее здоровье, высокую трудоспособность и долголетие.[ …]

В силу изложенных обстоятельств в естественных условиях обитания не реализуется и чисто физиологическое понимание правила оптимума. Экологический оптимум (оптимум ареала, оптимальные местообитания) не представляет собой сочетания всех факторов в оптимальном выражении. Это наиболее благоприятное сочетание всех или хотя бы ведущих экологических факторов, каждый из которых чада всего несколько отклоняется от физиологического оптимума. И наоборот, пессимум ареала (пессималъные стации) определяется как территория с наименее «удачным» сочетанием факторов, хотя некоторые из них могут быть выражены во вполне благоприятных дозах.[ …]

Наиболее общим объяснением причин формирования границ ареала вида служит правило ограничивающих факторов: факторы среды, наиболее удаляющиеся от оптимума экологических потребностей вида, лимитируют возможности его существования в данных условиях. Поскольку к лимитирующим факторам относятся любые условия существования вида — как абиотические, так и биотические, включая антропогенные,— правило ограничивающих факторов, ведущее свое начало от группы законов минимума (см. разд. 3.5.2), включая закон толерантности Шел-форда (см. разд. 3.5.1), практически дополнительно ничего не объясняет, а лишь резюмирует перечисленные закономерности.[ …]

Это могут быть обитатели разных климатических поясов, холодолюбивые и теплолюбивые растения или животные; тенелюбивые и светолюбивые растения; растения или животные, приспособленные к недостатку влаги и требующие высокой влажности; рыбы с разным отношением к солености воды — пресноводные и морские и т.д. Подобные различия называют экологическими жизненными формами.[ …]

Эмпирическим обобщением всех биогеографических закономерностей, касающихся ареалов и условий существования видов внутри них, служит правило географического оптимума: условия обитания вида наиболее оптимальны для него в центре ареала. Очевидно, предполагается, что абиотическая и биотическая среда тут наиболее благоприятна, а экологическая ниша выработана с наибольшим совершенством. Однако часто имеется в виду не пространственно-геометрический центр ареала, а его экологический «центр». Например, для морских котиков, многих других морских млекопитающих, колониальных птиц и любых наземных видов с дизъюнктивным или другим типом прерывистого ареала едва ли геометрический центр их ареала будет оптимален для жизни. Вид может вообще тут отсутствовать. Скорее, понятийно наоборот, экологический оптимум формирует часть ареала с наибольшей плотностью видового населения — оно имеет наивысшую плотность и общую численность в наиболее благоприятных местах существования популяций вида. Эти места могут располагаться как в глубине очерченного ареала, так и у его географических границ. В «чистом» виде правило географического оптимума справедливо лишь для видов с обширным сплошным ареалом, как правило занимающим всю либо большую часть биома или географической зоны. Однако и в этом случае нередко возможны варианты, когда наиболее благоприятными оказываются какие-то края области распространения вида. Например, многие таежные животные (лось, волк и др.) явно приурочены не к глухой срединной тайге, а к так называемой подтаежной южной ее полосе. Здесь больше кормов по естественным причинам и из-за нарушения лесов человеком, к тому же теплее, и как правило, менее глубок снежный покров.[ …]

Далее, температурой контролируется скорость метаболизма организмов, что иллюстрирует рис. 4.12. Скорость метаболизма будет увеличиваться при увеличении температуры до достижения ею оптимума (обычно в пределах 293—298 К, или 20—25°С), после которого дальнейшее повышение температуры будет приостанавливать метаболизм. Значение оптимальной температуры меняется в зависимости от рассматриваемого вида и является главной доминантой экологической ниши в среде обитания, которую занимает каждый вид.[ …]

Представители экономического подхода ограничивают природоохранные затраты сопоставлением с текущими экономическими результатами на основе временно согласованных нормативов. При этом избираются самые дешевые природоохранные и средозащитные меры, затраты на которые перекрываются достигнутым с их помощью предотвращением ущерба. Такой результат поче-му-то называют экономическим оптимумом качества природной среды, хотя нетрудно промоделировать ситуацию, когда этот оптимум соответствует ПДК загрязнителя или даже временно согласованным нормативам. Экономический подход, опирающийся на несовершенные нормативы и принимающий долговременные эффекты и последствия лишь в виде оговорок, явно недооценивает экономические убытки, вызванные экологическим неблагополучием. Правда, как раз в рамках этого подхода разработаны методы определения экономического ущерба и экономической эффективности природоохранных мероприятий.[ …]

Таким образом, в разных местообитаниях различаются не только интенсивность радиации, но и ее спектральный состав, продолжительность освещения растений, пространственное и временное распределение света разной интенсивности и т. д. Соответственно разнообразны и приспособления организмов к жизни в наземной среде при том или ином световом режиме. Как уже нами было отмечено ранее, по отношению к свету различают три основных группы растений: светолюбивые (гелиофиты), тенелюбивые (сцио-фиты) и теневыносливые. Светолюбивые и тенелюбивые растения различаются положением экологического оптимума (рис. 5.43).[ …]

Анализ представленных в первой части монографии материалов показывает, что под влиянием химического, теплового, кислотного и биогенного загрязнений водоемов происходит резкое изменение абиотических факторов водной среды, таких, как температура, содержание кислорода, концентрация водородных ионов, определяющих нормальную жизнедеятельность рыб и других гидробионтов. Эти измененйя представляют особую опасность по двум причинам. Во-первых, резкие перепады температуры, дефицит кислорода или закисление воды сами по себе оказывают мощное отрицательное влияние на рост и развитие, численность и продуктивность различных видов рыб и их кормовых организмов. Во-вторых, отклонение экологических факторов водной среды от оптимума в ту или иную сторону вызывает нарушение нормального хода многих физиологических и биохимических процессов в организме рыб, вследствие чего снижается их общая резистентность, в том числе токсикорезистентность и устойчивость к инфекционным и инвазионным заболеваниям. Отсюда следует необходимость активизации исследований по двум направлениям: экспериментальный анализ характера влияния изменяющихся абиотических факторов водной среды на устойчивость различных групп рыб к разным токсикантам и учет этих влияний при экспериментальном обосновании ПДК отдельных токсикантов, а также разработка экологических критериев качества воды рыбохозяйственных водоемов с помощью экологических ПДК — предельно допустимых колебаний абиотических факторов водной среды.[ …]

Источник

Обновлено: 23.05.2023

В статье кратко объясняется суть экологического закона оптимума. Также приведен ряд примеров, которые помогут наглядно понять, что означает этот экологический закон.

Суть закона оптимума

Жизнь каждого организма зависит от множества факторов. Каждый из этих факторов может оказывать как положительное влияние на организм, так и отрицательное.

Важная предпосылка:

нет такого фактора, который бы оказывал только положительное влияние.

Это означает, что любой фактор в экологии имеет определенные границы, в рамках которых он положительно влияет на живой организм.

Если значения фактора выходят за границу (или станут больше максимального значения, или меньше минимального) – влияние фактора становится отрицательным.

Минимальное и максимальное значение фактора называют пределами выносливости.

Сами значения (минимальное и максимальное) – называют пределами или критическими точками.

Графически закон оптимума выглядит так:

Это известная в математике кривая нормального распределения – универсальный закон, который в экологии получил название закона оптимума.

Исходя из этого, можно дать формулировку закона.

Закон оптимума означает следующее:

У любого фактора в экологии есть определенные границы, только в рамках которых, данный фактор имеет положительное влияние на живой организм. За рамками этих границ – влияние фактора становится отрицательным.

Заметим, что закон оптимума является следствием другого экологического закона — закона толерантности Шелфорда.

Закон оптимума: примеры

Растения живут при определенных температурах. Если температура становится слишком большой или, наоборот, слишком низкой – растения погибают.

Пример 2. Соленость воды.

Соль нужна в воде для рыб. Морские рыбы не могут жить в пресной воде. Но, если соли в воде будет слишком много (Аральское море) – рыбы погибнут.

Экологические факторы — компоненты окружающей среды, влияющие на живой организм.

Существование определенного вида зависит от сочетания множества различных факторов. Причем для каждого вида значение отдельных факторов, а также их комбинации весьма специфичны.

Виды экологических факторов:

1. Абиотические факторы — факторы неживой природы, прямо или косвенно действующие на организм.
Примеры: рельеф, температура и влажность воздуха, освещенность, течение и ветер.

2. Биотические факторы — факторы живой природы, влияющие на организм.
Примеры: микроорганизмы, животные и растения.

3. Антропогенные факторы — факторы, связанные с деятельностью человека.
Примеры: строительство дорог, распашка земель, промышленность и транспорт.

климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха;

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ

По отношению к водному обмену различают следующие экологические группы растений:

гидратофиты — растения, постоянно живущие в воде;

гидрофиты — растения, частично погруженные в воду;

гелофиты — болотные растения;

гигрофиты — наземные растения, обитающие в чрезмерно увлажненных местах;

мезофиты — растения, предпочитающие умеренное увлажнение;

ксерофиты — растения, приспособленные к постоянном недостатку влаги (в том числе суккуленты —растения,накапливающие воду в тканях своего тела (например, толстянковые и кактусы);

склерофиты — засухоустойчивые растения с жесткими, кожистыми листьями и стеблями.

· эдафические (почвенные): механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы;

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ

По отношению к плодородию почвы различают следующие экологические группы растений:

олиготрофы — растения бедных, малоплодородных почв (сосна обыкновенная);

мезотрофы — растения с умеренной потребностью в питательных веществах (большинство лесных растений умеренных широт);

эвтрофы — растения, требующие большого количества питательных веществ в почве (дуб, лещина, сныть).

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ

Все растения по отношению к свету можно разделить на три группы: гелиофиты, сциофиты, факультативные гелиофиты.

Гелиофиты — светолюбивые растения (степные и луговые злаки, растения тундр, ранневесенние растения, большинство культурных растений открытого грунта, многие сорняки).

Сциофиты — тенелюбивые растения (лесные травы).

Факультативные гелиофиты — теневыносливые растения, способны развиваться как при очень большом, так и при малом количестве света (ель обыкновенная, клен остролистный, граб обыкновенный, лещина, боярышник, земляника, герань полевая, многие комнатные растения).

Сочетание различных абиотических факторов определяет распространение видов организмов по разным областям земного шара. Определенный биологический вид встречается не повсеместно, а в районах, где имеются необходимые для его существования условия.

Однако существуют виды-космополиты, занимающие обширный ареал обитания. Например, двустворчатый моллюск мидия живет в морях и океанах обоих полушарий от полярных областей до экватора. Многие из космополитов являются синантропными видами, т.е. обитают рядом с человеком. Примеры: комнатная муха, серая крыса, конопля и подорожник. К космополитам относятся и большинство паразитов человека: дизентерийная амеба, детская острица, аскарида, вши.

БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

· фитогенные — влияние растений;

· микогенные — влияние грибов;

· зоогенные — влияние животных;

· микробиогенные — влияние микроорганизмов.

Биотические факторы разделяются на антагонистические (отрицательно влияющие на организм, например хищничество, паразитизм и конкуренция) и симбиотические (положительно влияющие на организм, например комменсализм и мутуализм).

АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ

Хотя человек влияет на живую природу через изменение абиотических факторов и биотических связей видов, деятельность людей на планете выделяют в особую силу.

· физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолетах, влияние шума и вибрации;

· химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта;

· биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания;

· социальные — связанные с отношениями людей и жизнью в обществе: взаимодействие с домашними животными, синантропными видами (мухи, крысы и т. п.), использование цирковых и сельскохозяйственных животных.

Основными способами антропогенного влияния являются: завоз растений и животных, сокращение ареалов и уничтожение видов, непосредственное воздействие на растительный покров, распашка земель, вырубка и выжигание лесов, выпас домашних животных, выкашивание, осушение, орошение и обводнение, загрязнение атмосферы, создание мусорных свалок и пустырей, создание культурных фитоценозов. К этому следует добавить многообразные формы растениеводческой и животноводческой деятельности, мероприятия по защите растений, охране редких и экзотических видов, промысел животных, их акклиматизацию и т. п.

Влияние антропогенного фактора с момента появления человека на Земле постоянно усиливалось.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ОПТИМУМ ВИДА

Можно установить общий характер воздействия экологических факторов на живой организм. Любой организм имеет специфический комплекс приспособлений к факторам среды и благополучно существует лишь в определенных границах их изменяемости.

Экологический оптимум — значение одного или нескольких экологических факторов, наиболее благоприятных для существования данного вида или сообщества.

Зона оптимума — это тот диапазон действия фактора, который наиболее благоприятен для жизнедеятельности данного вида.

Отклонения от оптимума определяют зоны угнетения (зоны пессимума). Чем сильнее отклонение от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы.

Критические точки — минимально и максимально переносимые значения фактора, за которыми организм гибнет.

Область толерантности— диапазон значений экологического фактора, при котором возможно существование организма.

Для каждого организма характерны свои максимумы, оптимумы и минимумы экологических факторов. Например, комнатная муха выдерживает колебание температуры от 7 до 50 °С, а человеческая аскарида живет только при температуре тела человека.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША

Экологическая ниша — совокупность факторов среды (абиотических и биотических), которые необходимы для существования определенного вида.

Экологическая ниша всегда определяет распространение организма и его роль в сообществе.

В одном сообществе два вида не могут занимать одну и ту же экологическую нишу.

ЛИМИТИРУЮЩИЙ ФАКТОР

Лимитирующий (ограничивающий) фактор — любой фактор, который ограничивает процесс развития или существования организма, вида или сообщества.

Например, если в почве недостает какого-то определенного микроэлемента, это вызывает снижение урожайности растений. Из-за отсутствия пищи гибнут насекомые, которые питались этими растениями. Последнее отражается на выживаемости хищников-энтомофагов: других насекомых, птиц и земноводных.

Ограничивающие факторы определяют ареал расселения каждого вида. Например, распространение многих видов животных на север сдерживается нехваткой тепла и света, на юг — дефицитом влаги.

Экологические факторы

Экологические факторы — компоненты окружающей среды, влияющие на живой организм.

Виды экологических факторов:

климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха;

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ

По отношению к водному обмену различают следующие экологические группы растений:

гидратофиты — растения, постоянно живущие в воде;

гидрофиты — растения, частично погруженные в воду;

гелофиты — болотные растения;

гигрофиты — наземные растения, обитающие в чрезмерно увлажненных местах;

мезофиты — растения, предпочитающие умеренное увлажнение;

склерофиты — засухоустойчивые растения с жесткими, кожистыми листьями и стеблями.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ

По отношению к плодородию почвы различают следующие экологические группы растений:

олиготрофы — растения бедных, малоплодородных почв (сосна обыкновенная);

эвтрофы — растения, требующие большого количества питательных веществ в почве (дуб, лещина, сныть).

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ

Сциофиты — тенелюбивые растения (лесные травы).

БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

· фитогенные — влияние растений;

· микогенные — влияние грибов;

· зоогенные — влияние животных;

· микробиогенные — влияние микроорганизмов.

АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ

· физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолетах, влияние шума и вибрации;

Влияние антропогенного фактора с момента появления человека на Земле постоянно усиливалось.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ОПТИМУМ ВИДА

Критические точки — минимально и максимально переносимые значения фактора, за которыми организм гибнет.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША

Экологическая ниша всегда определяет распространение организма и его роль в сообществе.

В одном сообществе два вида не могут занимать одну и ту же экологическую нишу.

ЛИМИТИРУЮЩИЙ ФАКТОР

В экологии закон оптимума гласит, что для конкретного организма или вида есть оптимальные значения рассматриваемого фактора среды, при которых данный организм чувствует себя наилучшим образом.

Оптимум, пессимумы и критические точки

«Оптимальные значения» можно по-другому назвать «пределами положительного влияния», «зоной оптимума экологического фактора» или оптимумом. Если фактор выходит за оптимальные пределы, то есть его недостаточно или слишком много, он начинает подавлять жизнедеятельность организма, а не благоприятствовать ей.

При сильном отклонении фактора от оптимума в обе стороны интенсивность жизненных процессов особи подавлена и находится в зонах пессимума.

Минимальное и максимальное значения фактора, при наступлении которых организм гибнет, называются критическими точками, а расстояние между ними (пределы выносливости) – экологической валентностью по отношению к исследуемому фактору среды. Множество экологических валентностей разных факторов формирует экологический спектр вида.

Отметим, что несмотря на то, что особи одного вида имеют сходные характеристики оптимумов, они немного различаются между собой. В результате оптимум и экологическая валентность целого вида шире, чем у отдельно взятых представителей.

Стенобионты и эврибионты

Для каждого вида характерен свой оптимум на заданный фактор среды. Например, есть виды, приспособленные к высоким температурам, а есть – к низким.

Однако помимо этого виды различаются диапазоном экологической валентности к конкретному фактору. Например, есть виды животных, в основном теплокровные, которые переносят колебания температуры в широком диапазоне. Но представители других видов могут не переносить колебаний в десяток градусов.

Стенобионтные виды неспособны переносить значительные колебания абиотического фактора, имеют узкую экологическую валентность. Эврибионтные виды способны приспосабливаться к разному уровню заданного фактора, характеризуются широкой экологической валентностью.

При описании экологической валентности к конкретному фактору среды приставки «стено-» и «эври-» добавляют к наименованию этого фактора. Например, эвритермный вид переносит большие колебания температуры. Стеногалинный вид узко специализирован к определенной солености воды.

Сезонные изменения оптимумов и акклиматизация

У одного и того же вида организмов оптимум экологического фактора может быть непостоянным и меняться в зависимости, например, от сезона года. Так те температуры, которые выдерживают деревья зимой в условиях умеренного и более холодного климата, могут быть критичными для них летом.

Подготовка организмов к смене сезонов заложена в их генетической программе, предполагает изменение физиологических процессов и деятельности ферментов. Сигналом обычно служит изменение длины светового дня.

Сдвинуть оптимум или изменить экологическую валентность по отношению к какому-либо фактору можно также путем акклиматизации, когда организм постепенно привыкает к новым условиям (например, происходит его закалка). В основе «привыкания» лежит смена активности одних ферментов на другие, те, которые активны при других значениях фактора среды. При этом гены, ответственные за синтез таких ферментов, должны присутствовать в генотипе.

Ограничивающий фактор

На организмы действует множество факторов среды. Отдельно для каждого условия среды у вида есть свой оптимум. При этом наибольшее влияние на жизнедеятельность организмов оказывает тот фактор, который сильнее всего отклоняется от оптимальных значений. Именно он является лимитирующим, даже если все остальные будут находиться в оптимальной зоне и благоприятствовать распространению особей.

Например, недостаток воды оказывает существенное влияние на многие сухопутные виды.

Обитание вида в определенной местности становится невозможным, если хотя бы один из факторов выходит за пределы экологической валентности для данного вида.

В зависимости от периода и этапа жизни организма в качестве ограничивающих могут выступать разные факторы среды.

Что такое экологический оптимум

С экологическим оптимумом тесно связаны такие категории, как:

Зона оптимума – диапазон значения, в рамках которого среда становится оптимальной для жизнедеятельности того или иного вида.
Зоны угнетения – отклонения от оптимума, в рамках которого условия существования становятся менее благоприятными. Деструктивное воздействие усиливается по мере его усиления.
Критические точки – минимальные и максимальные значения факторов, выход за пределы которых вызывает гибель организма.
Область толерантности – диапазон, охватывающий значения, обеспечивающие организму возможности для существования.

Закон экологического оптимума

Какие условия включаются в понятие экологический оптимум

Тема воздействия человека на экологию и экологии на жизнь на планете сегодня очень актуальна. Всё больше говорится об отрицательном влиянии деятельности человека на природу, глобальном потеплении, угрозе исчезновения некоторых видов животных, загрязнении мирового океана и т.д. Мы же, являясь теми, кому всё это далеко не безразлично, не можем не посвятить одну из наших статей экологической теме.

Ниже мы поговорим о том, как могут воздействовать экологические факторы на живые организмы, что поможет каждому из нас сделать определённые выводы.

Вместо введения

Невзирая на то, что многообразие экологических факторов просто огромно, а природа их происхождения нередко может различаться, есть такие закономерности и правила воздействия этих экологических факторов на живые организмы, которые являются универсальными.

Каким бы ни был экологический фактор, воздействовать на живые организмы он будет так:

Происходят изменения в географическом распространении видов
Происходят изменения в плодовитости и смертности видов
Возникает миграция видов
У видов появляются приспособительные качества и адаптации

Однако максимально эффективно действовать фактор будет в том случае, если его значение является для организма оптимальным, а не критическим. Воздействие же фактора будет сказываться абсолютно на всех живых организмах, в том числе и на человеке.

Закономерности воздействия экологических факторов на организмы

Далее нами будут рассмотрены основные закономерности воздействия экологических факторов на организмы:

Правило оптимума
Закон минимума Либиха
Закон толерантности Шелфорда

Правило оптимума

В первую очередь следует сказать о том, что результат действия экологического фактора зависит от того, насколько он интенсивен. Наиболее благоприятный диапазон воздействия называется зоной оптимума, гарантирующей нормальную жизнедеятельность. И если действие фактора отклоняется от зоны оптимума, то оказывается негативное воздействие на жизнедеятельность популяции вида, т.е. фактор переходит в зону угнетения.

Минимальные и максимальные значения фактора называются критическими точками, вне пределов которых организм существовать уже не может. Диапазон воздействия экологического фактора между критическими точками – это зона толерантности организма в отношении конкретного фактора.

Если, например, отобразить действие фактора графически, то точка на оси X, которая будет соответствовать лучшему показателю жизнедеятельности организма, будет являться оптимальной величиной фактора или просто точкой оптимума. Однако определить её очень трудно, поэтому чаще в расчёт берётся зона оптимума или зона комфорта.

Из этого следует, что точки, соответствующие минимальным, максимальным и оптимальным показателям, являются кардинальными точками, определяющими возможные варианты реагирования организма на конкретный фактор. И если среда характеризуется такими условиями, где фактор или несколько факторов выходят заграницы зоны оптимума и действуют на организм угнетающе, то она будет являться экстремальной средой.

Представленные закономерности и являются правилом оптимума.

Закон минимума Либиха

Для поддержания жизнедеятельности живых организмов нужно, чтобы условия среды сочетались определённым образом. Например, когда среда обладает всеми благоприятными условиями, кроме одного, это одно условие играет решающую роль в жизни конкретного организма. Учитывая то, что он ограничивает развитие организма, его следует называть лимитирующим фактором. Другими словами, лимитирующим является экологический фактор со значением, выходящим за пределы выживаемости вида.

Изначально учёные остановили, что развитие живых организмов лимитируется недостатком какого-то одного элемента (света, влаги, минеральных солей и т.д.). Однако в середине XIX столетия немецким химиком-органиком Юстасом Либихом было впервые экспериментально доказано, что рост растений находится в зависимости от компонента питания, изначально присутствующего в минимальном количестве. Данное явление получило название закона минимума Либиха.

Если же дать этому закону современную формулировку, то выглядеть она будет следующим образом: выносливость живого организма определяет самое слабое звено в цепочке его экологических потребностей.

Закон толерантности Шелфорда

Через 70 лет после открытия закона минимума Либиха было установлено, что лимитирующее воздействие оказывается не только недостатком, но и преизбытком фактора (обильные дожди губят урожай, почва становится неплодородной от перенасыщения удобрениями и т.п.).

Эта идея была введена американским зоологом Виктором Шелфордом, который и сформулировал закон толерантности. Этот закон звучит так: роль лимитирующего фактора процветания организма может выполнять и минимум, и максимум экологического воздействия, а имеющийся между ними диапазон указывает на предел толерантности (величину выносливости) или экологическую валентность организма к конкретному экологическому фактору.

Сам же принцип ограничивающих факторов применим к любым типам живых организмов: животным и растениями, биотическим и абиотическим формам. К примеру, конкуренция одного вида с другим – это лимитирующий фактор; сорняки, вредители или недостаточная популяция другого вида – это тоже лимитирующие факторы. Однако, исходя из закона толерантности, если какое-то вещество или энергия присутствуют в среде в избытке, начинается загрязнение среды.

Что же касается предела выносливости организма, то измерить его можно на стадии перехода от одной стадии развития к другой, т.к. нередко молодые особи являются более требовательными к среде и уязвимыми, нежели взрослые. Самым же критическим с позиции влияния любых факторов можно назвать именно период размножения, когда множество факторов приобретают статус лимитирующих.

Следует также отметить, что всё, сказанное до этого, относительно выносливости организма, касалось лишь одного фактора, однако для живой природы характерно совместное действие всех экологических факторов.

Взаимодействие экологических факторов

Смещение самой оптимальной зоны и пределов толерантности живого организма в отношении какого-то экологического фактора зависит от сочетания действий других факторов. Этот феномен называется констелляцией или взаимодействием экологических факторов.

К примеру, каждый знает, что жаркая погода гораздо легче переносится, когда воздух сухой, а не влажный; замёрзнуть при низкой температуре можно быстрее, когда дует ветер; растущие в тени растения меньше нуждаются в цинке, чем растения, растущие на солнце и т.д. Говоря несколько иначе, имеет место компенсация действия экологических факторов.

Но эта компенсация ограничена, ведь один фактор не способен на 100% заменить другой. Если не будет воды или одного из питательных элементов, то растения погибнут, даже если другие факторы будут находиться в идеальном сочетании. И из этого можно заключить, что каждое условие среды, которое поддерживает жизнь, имеет одинаковое значение, а лимитировать существование живого организма может любой фактор. Этот закон называется законом равнозначности условий жизни.

В огромном количестве законов, которые определяют взаимодействие особи или человека с окружающей средой, можно также выделить и правило соответствия условий среды генетической предопределённости организма. Согласно этому правилу, существование какого-либо вида обусловлено соответствием окружающей природной среды его генетическому потенциалу адаптации к изменениям и колебаниям.

Послесловие

Любой из видов живых организмов появился в конкретной среде, в какой-то мере к ней адаптировался и продолжение его жизни возможно только лишь в ней или в максимально к ней близкой. Быстрые и резкие изменения среды обитания могут стать причиной того, что организм просто не сможет к ней приспособиться, т.к. его генетический адаптивный потенциал окажется недостаточным для этого.

И это является одной из основных гипотез, объясняющих вымирание крупных пресмыкающихся по причине резкого изменения экологических условий на планете, ведь приспособиться крупным организмам намного сложнее, нежели мелким, и адаптация требует огромных временных затрат. Исходя из этого, серьёзные преобразования окружающей среды представляют угрозу для любого живого существа на планете, и для человека в том числе.

Берегите природу и старайтесь сохранять чистоту не только внутри себя, но и снаружи!

Читайте также:

4 генный ключ кратко

Победы александра невского кратко

Этнос и язык кратко

Изобразительное искусство великобритании кратко

Авторитарный режим в венгрии кратко

Источник