Биология

Зона устойчивости

На поверхности Земли температура колеблется в широких пределах от  -70 до +100^оС. Каждый вид живых существ живет и процветает только в пределах некоторого диапазона значения этого фактора. Этот диапазон называют зона устойчивости, или зона толерантности.

На рисунке 1 можно увидеть график, отражающий зависимость интенсивности жизнедеятельности живого существа от значения (интенсивности) действующего фактора.

По горизонтали отложена интенсивность фактора (температура), а по вертикали интенсивность жизнедеятельности организма или представителей популяции. Низкая интенсивность жизнедеятельности говорит о плохом состоянии организма или низкой численности популяции вида. Высокая интенсивность – о хорошем состоянии или высокой численности.

Рис. 1. Соотношение интенсивности жизнедеятельности организма и интенсивности действующего фактора

Как видно из графика, зону устойчивости ограничивают пределы выносливости, за границами которых организм существовать не может.

Сама зона устойчивости делится на зону оптимума и зону угнетения.

В зоне оптимума особь хорошо себя чувствует и эффективно действует и размножается – это оптимальное значение экологического фактора. При отступлении от зоны оптимума в сторону более низких или более высоких значений фактора начинается зона угнетения.

При этих значениях фактора организм может существовать, но действует вяло и обычно не размножается.

Рассмотрим зависимость интенсивности жизнедеятельности карпа от температуры (рис. 2).

Рис. 2. Влияние температуры на показатели жизнедеятельности рыб

Зона толерантности рыбы к температуре находится в пределах от +6 до +35^оС (рис. 2). При этом зона оптимума находится в пределах от +15 до +25^оС. При отступлении от зоны оптимума в сторону как большей (выше +25^оС), так меньшей температуры (ниже +15^оС), начинается зона угнетения. При этих значениях фактора организм еще может существовать, но действует вяло и не может размножаться. За зоной угнетения, то есть при температуре ниже +5 и выше +35^оС, карпы гибнут, потому что уже не выдерживают таких значений температуры.

Организмы с широкой зоной оптимума называются эврибионтами по данному признаку.

Организмы с узкой зоной оптимума – стенобионтами по данному признаку.

Особи испытывают воздействие сразу многих факторов среды. Часть факторов имеет благоприятное значение, а часть – неблагоприятное.

Закон минимума Либиха

Немецкий ученый-агрохимик Ю. Либих открыл так называемый Закон минимума, согласно которому самое сильное воздействие на организм оказывает тот фактор, значение которого наиболее отклонилось от зоны оптимума. Такой фактор может ограничивать распространение живых организмов или приводить их к гибели. Из-за того, что он лимитирует (ограничивает) жизнедеятельность, его называют лимитирующим фактором.

Смена лимитирующих факторов

Для иллюстрации открытого им закона Ю. Либих описал бочку, сделанную из досок разной длины (рис. 3). Вода будет вытекать из такой бочки на уровне самой короткой доски, при этом высота прочих досок не будет иметь значения и не будет никак влиять на количество воды, которую можно держать в бочке. Самая короткая доска символизирует лимитирующий фактор.

Рис. 3. Графическое изображение закона минимума Ю. Либиха в виде бочки с досками разной длины. Длина доски ограничивает уровень воды в бочке так же, как лимитирующий фактор ограничивает интенсивность жизнедеятельности или распространение организмов

С течением времени лимитирующие факторы постоянно сменяют друг друга. Например, зимой для большинства организмов лимитирующим фактором является температура, а доступность воды (если есть снег) не имеет большого значения. Летом же, наоборот, температура находится в зоне оптимума, а влажность становится лимитирующим фактором.

Взаимодействие факторов

Факторы могут взаимодействовать между собой, например, при сильном ветре, холод более ощутим, потому что организм все время контактирует с холодным воздухом и лишается сдуваемого слоя теплого воздуха у поверхности тела. Так, под воздействием ветра зона оптимума для фактора температуры смещается.

Рис. 4. Связь абиотических факторов друг с другом: с ростом кислотности растет доступность фосфатов

Для многих древесных растений лимитирующим фактором является обеспеченность почвы фосфором. При высокой кислотности, доступность фосфора в почве возрастает. Поэтому, кислотность приводит к расширению зоны оптимума по фактору обеспеченности растений фосфором (рис. 4).

Таким образом, вы познакомились сегодня с законом Либиха и совместным влиянием абиотических факторов на живых существ.

 

Список литературы

1. А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. Общая биология, 10–11 класс. – М.: Дрофа, 2005. По ссылке скачать учебник: (Источник) 
2. Д.К. Беляев. Биология 10–11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е издание, стереотипное. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с. (Источник)
3. В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин, Е.Т. Захарова. Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень. – 5-е издание, стереотипное. – М.: Дрофа, 2010. – 388 с. (Источник)
4. В.И. Сивоглазов, И.Б. Агафонова, Е.Т. Захарова. Биология 10–11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е издание, дополненное. – М.: Дрофа, 2010. – 384 с.(Источник)

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Bioword.narod.ru (Источник).
2. Sbio.info (Источник).
3. Bio.fizteh.ru (Источник).
4. Bioenc.ru (Источник).
5. Biologiya-uroki.ru (Источник).

 

Домашнее задание

1. Что такое экологический фактор? Какие факторы вам известны?
2. Сформулируйте закон минимума Ю. Либиха. К чему может привести игнорирование этого закона в агрономической практике?
3. Что такое лимитирующий фактор? Приведите примеры факторов, лимитирующих распространение человека на Земле.
4. Приведите примеры эврибионтов и стенобионтов.
5. Что такое «бочка Либиха»? Какие закономерности можно с её помощью проиллюстрировать?
6. Может ли устойчивость к широкому диапазону одного фактора сопровождаться очень узкой требовательностью к значению другого фактора? Обоснуйте ответ и приведите примеры.
7. Применим ли закон минимума по отношению к человеку?
8. Обсудите с друзьями и родными, как можно использовать представления об устойчивости живых организмов в медицине, ветеринарии, фитопатологии, биотехнологии и сельском хозяйстве.