Закон толерантности (Шелфлорда)

Результат воздействия любого фактора зависит, прежде всего, от его интенсивности (рис. 2).

Интенсивность действия фактора

Рис. 2. Зависимость результата действия экологического фактора от его интенсивности.

Любой экологический фактор характеризуется определенными количественными показателями, силой и диапазоном действия, а также имеет определенные пределы положительного и отрицательного влияния на живые организмы. 1. Диапазон благоприятного воздействия экологического фактора называется зоной оптимума экологического воздействия фактора или оптимумом для данных организмов. Чем сильнее отклонения от оптимума, тем больше угнетающее воздействие фактора на организм – это зона пессимума. 2. Максимально и минимально переносимые значения фактора – это критические точки, за которыми происходит гибель организмов. Диапазон значений фактора между критическими точками, называется экологической валентностью организмов по отношению к определенному фактору среды.3. Организмы, обладающие широкой экологической валентностью по отношению к какому либо фактору называются эврибионтными, обладающие узкой валентностью стенобионтными. Степень выносливости к одному из факторов не означает автоматической выносливости к другим факторам.

4. Характер зависимостей, представленный на рис. 2, будет сходным для самых различных видов живых существ, но конкретные значения факторов могут существенно различаться. Например, для некоторых антарктических рыб диапазон переноси­мых температур составляет всего 4°С (от -2 до +2°С); рыбы во­доемов пустыни выдерживают температуру от +10 до +40°С.

5. Экологические факторы действуют целым комплексом. При этом оптимальная зона и пределы выносливости организмов по отношению к какому-либо фактору могут смещаться в зависимости от того, с какой силой действуют одновременно другие факторы. Этот эффект получил название взаимодействия факторов (температура и влажность). Если условия по одному фактору не оптимальны, то может снизиться предел устойчивости к другому фактору.Закон минимума (Либиха)Если остальные условия существования оптимальны, но лишь один фактор выходит за пределы критических величин, именно он является главенствующим в жизни вида или организма. Это явление нашло отражение в законе ограничивающего фактора: для существования организма (вида) наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений.Часто этот закон упоминается как правило минимума Либиха. (Ю.Либих – немецкий ученый-химик) Возможность существования данного вида в определенном районе и степень его процветания зависят от факторов, представленных в наименьшем количестве. Это правило определяет многие закономерности географического распространения, морфологии и физиологии животных и растений.

ДЕМЭКОЛОГИЯ

Демэкология (от греч. demos – народ) изучает естественные группировки особей одного вида, т.е. популяции – элементарные надорганизменные макросистемы.

Важнейшей задачей демэкологии является выяснение условий, при которых формируются популяции, а также изучение внутрипопуляционных группировок и их взаимоотношений, организации (структуры), динамики численности популяций.

Целью изучения экологии популяций является получение знаний об их важнейших характеристиках и свойствах, типах развития и других особенностях, необходимых для решения конкретных хозяйственных и экономических задач.

Популяция – это совокупность особей одного вида, населяющих определенную территорию в пределах ареала вида и характеризующихся общностью морфологического типа, специфичностью генофонда, и системой устойчивых функциональных связей. Ареал вида – область Земной поверхности, в пределах которой встречается данный вид. Свойства популяции Основными параметрами популяции являются:1. Численность - это общее количество особей на данной территории или в данном объеме. 2. Плотность – количество особей, приходящееся на единицу площади или объема. Величины Ч. и П. не остаются постоянными, они изменяются под воздействием абиотических и биотических факторов. Реакции П. на воздействие этих факторов происходят через изменение рождаемости, плодовитости, смертности и миграций.3. Рождаемость – количество особей в популяции, родившихся за определенный период.4. Смертность - количество особей в популяции, умерших за определенный период.5. Плодовитость – количество особей в популяции, родившихся за один сезон размножения.6.Способность к саморегуляцииПлотность популяции обычно имеет свой определенный оптимум. При любом отклонении от оптимума начинают срабатывать механизмы ее внутрипопуляционной регуляции. Если плотность меньше оптимума, то механизмы направлены на увеличение численности за счет увеличения плодовитости, увеличения заботы о потомстве, более раннего созревания самок и т.п.Если плотность больше оптимума, то механизмы направлены на снижение численности популяции за счет уменьшения размеров особей, снижением их плодовитости, повышением смертности личинок и куколок, изменением сроков развития и соотношения полов. Нередко повышение плотности в популяции стимулирует каннибализм. Известны случаи выедания икры и мальков родителями у некоторых видов рыб и земноводных.Абиотические факторы также влияют на смертность и рождаемость, но самостоятельно стабилизацию численности не создают. Регуляция численности у каждой популяции происходит по-разному, но в любом случае устанавливается некий оптимум плотности населения.Таким образом, любая популяция – это совершенная, живая система способная к саморегуляции. Однако популяция – это наименьшая эволюционизирующая единица. Она существует не изолированно, а в связи с популяциями других видов. Поэтому в природе широко распространены и внепопуляционные (внешние) механизмы автоматической регуляции плотности, то есть межпопуляционные. Эти механизмы реализуются в биоценозе, в составе которого существует каждая популяция.СИНЭКОЛОГИЯ

Синэкология (от греч. syn – вместе), или экология сообществ(биоценология) – раздел общей экологии, изучающий биоценозы. Их пути формирования и развития, структуру и динамику, взаимодействие с физико-химическими факторами среды, энергетику, продуктивность и другие особенности.

Биоценоз – это организованная группа взаимосвязанных популяций, растений, животных, микроорганизмов, грибов, живущих совместно в одних и тех же условиях среды обитания. (1877 г. – К.Мебиус)Биоценоз – это результат эволюционного процесса и естественного отбора.Существование его во времени и пространстве зависит от характера взаимодействия составляющих его популяций и возможно лишь при поступлении извне энергии Солнца. Но никакой Б. не может существовать сам по себе, вне и независимо от среды обитания. В результате, в природе складываются комплексы живых и неживых компонентов. Поэтому обязательным условием существования Б. является биотоп. Биотоп – это место существования, местообитание, биоценоза.Поэтому биоценоз можно рассматривать как исторически сложившийся комплекс организмов, характерный для конкретного биотопа.Типы биотических взаимоотношений в биоценозе1. Конкуренция (-/-) - 2 организма используют одни и те же пищевые ресурсы. Является одной из причин того, что два вида, слабо различающихся спецификой питания, поведения, образа жизни, редко сожительствуют в одном сообществе.2. Хищничество (+/-) - поедание организма одного вида организмом другого вида (волки-зайцы).3. Паразитизм (+/-) - использование организма одного вида как источника пищи и местообитания организмом другого вида (блохи - собаки).4. Нейтрализм (0/0) – когда 2 организмам никак не взаимодействуют друг с другом.5. Симбиоз (+) – это отношения между 2 организмами, из которых хотя бы 1 извлекает выгоду, не нанося вреда второму. Среди симбиотических взаимоотношений выделяют:5.1. Комменсализм (+/0) – выгодные отношения для одного организма и безразличные для второго. 5.2. Мутуализм (+/+) - взаимовыгодное сожительство разных видов. (Рак-отшельник и актиния, муравьи и тли, лишайники).Трофическая структура биоценозаХарактеризует пищевые взаимоотношения видов в Б. и обеспечивает поддержание круговорота вещества и энергии в системе Б. Между видами устанавливаются прочные пищевые взаимоотношения.В зависимости от типа питания виды объединены в группы, которые формируют трофические уровни. Трофические уровни представлены следующими группами:1. Продуценты – автотрофные организмы, которые с помощью солнечной энергии и минеральных веществ производят первичное органическое вещество. Эти виды формируют первый трофический уровень. Представители: в основном зеленые растения.2. Консументы – гетеротрофы, потребители готового органического вещества. Выделяют растительноядных – консументов первого порядка, хищников – консументов второго порядка, консументы 3-го порядка – те, кто могут есть хищников. Такие виды формируют второй трофический уровень. Представители: птицы, млекопитающие, насекомые и пр.3. Редуценты – разрушители органического вещества до неорганического. Это – микроорганизмы, грибы, сапрофиты-насекомые и микроорганизмы-сапрофиты. Такие виды формируют третий трофический уровень.Каждый трофический уровень составлен не одним, а многими конкретными видами. Благодаря видоразнообразию, в биоценозе более полно используются пищевые ресурсы на каждом трофическом уровне. Это обеспечивает полноту биогенного круговорота веществ. Увеличение видового разнообразия гарантирует полноту и надежность круговорота веществ.Путь, по которому первичное органическое вещество перемещается с одного трофического уровня на другой, называется пищевой цепью, которые затем формируют пищевые сети.С переходом с одного трофического уровня к следующему, численность и биомасса особей изменяется, так как на каждой ступени трансформации органического вещества происходит его потеря. Это связано с тем, что значительная часть биомассы расходуется на покрытие энергетических затрат организмов – дыхание, пищеварение, обогрев и т.д. Кроме того, никогда не происходит полного усвоения потребленной пищи. То же самое происходит с энергией. При каждом очередном переносе большая часть трансформированной энергии теряется в виде теплового излучения и в связи с этим запас энергии, накопленной зелеными растениями, быстро исчезает.Подсчеты показывают, что использование энергии каждым последующим уровнем не превышает 10% (правило 10-ти процентов). Поэтому пищевые цепи никогда не бывают длинными, не более 10 звеньев. Оптимальная длина пищевой цепи 4 – 6 звеньев.