Что необходимо для существования живых организмов

Основные потребности живых организмов (растений и животных)

Каждый живой организм на планете, чтобы поддерживать основные функции жизнедеятельности нуждается в определенных потребностях. Количество, способ получения, форма или тип этих потребностей индивидуальны для каждого организма.

Например, вода является неотъемлемой частью выживания живых существ. Но, количество воды необходимое для поддержания жизни лягушки отличается от потребностей в воде у кактуса – растения пустыни.

Ниже перечислены пять основных потребностей живых организмов без которых не возможна жизнь на Земле:

Солнечный свет

Это, вероятно, самая важная потребность для всех живых существ, так как солнце является источником энергии, тепла и света. Количество солнечного света определяет возможность выживания того или иного организма.

Например, верхняя часть моря или океана получает много солнечного света, поэтому она теплее дна океана, которое имеет ограниченное количество света или он вовсе отсутствует. Таким образом, живые организмы, предпочитающие поверхность воды, сильно отличаются от обитателей дна океанов.

Значение для растений

Различные растения требуют разное количество солнечного света. Например, папоротникам нужно меньше света, а одуванчикам – много прямых солнечных лучей.

Все растения используют солнечный свет для фотосинтеза. Они сохраняют питательные вещества и энергию в своих листьях, которые поступают к животным, питающимся этими растениями. Когда листья опадают, редуценты (бактерии и грибы) превращают их в органические соединения.

Значение для животных

Солнечный свет имеет жизненно важное значение для всех животных, хотя различные виды нуждаются в разном количестве солнечного света. Например: многие млекопитающие и рептилии (такие как змеи, черепахи и ящерицы) выходят в течение дня, чтобы погреться на солнышке, увеличить температуру тела и стать более активными. В то же время, такие животные, как летучие мыши, избегают прямых лучей и прячутся в тени, чтобы спастись от жары.

Однако, многим ночным животным тоже нужен солнечный свет. Во время ночной активности, они питаются организмами, которые накопили энергию солнца днем.

Вот еще один пример: Животные океанов зависят от органических соединений (мертвых растений и организмов), которые оседают на дне. Такие органические вещества содержат энергию, полученную от Солнца.

Количество солнечного света, влияет на миграцию птиц, цветение и опыление растений, а также поддерживает баланс экосистем.

Вода – необходимое условие существования всех живых существ на планете. Для многих видов микроорганизмов, животных и растений, вода служит естественной средой обитания, поддерживающей их существование.

Значение для растений

Растения нуждаются в достаточной гидратации для осуществления фотосинтеза. Они получают необходимую воду, из почвы через корни. Вода распространяет питательные вещества во все части растения и позволяет сохранять вертикальное положение. Если доступа к воде прекратится, растение завянет, а затем погибнет.

Некоторые растения, такие как водоросли поглощают углекислый газ, растворенный в воде.

Значение для животных

Животные также нуждаются в воде для обеспечения жизнедеятельность. Они регулярно пьют воду, чтобы гидратироваться и переваривать пищу. Некоторым рыбам необходима соленая вода, а другим – пресная. Большинство видов рыб, получают кислород из воды.

Для одних животных, вода является естественной средой обитания. Другим – как лягушки и черепахи – вода необходима, чтобы откладывать яйца и размножаться. Анаконды, наряду со многими рептилиями обитают в воде. Свежая вода часто несет растворенные питательные вещества, от которых зависят многие живые организмы.

Воздух

Земля окружена воздухом, смесью чрезвычайно важных газов, таких как кислород, углекислый газ и азот. Эти газы позволяют животным дышать, а также обеспечивают зеленые растения диоксидом углерода, который участвует в фотосинтезе.

Значение для растений

Растения поглощают углекислый газ (вместе с солнечным светом и водой), вырабатывают энергию и выделяют кислород в качестве побочного продукта, через очень крошечные поры в листьях. Кислород является жизненно необходимым газом практически для всех животных.

Воздух также имеет важное значение для живых организмов почв, позволяя выживать и нормально функционировать под землей. Без аэрации почвы, растения не будут перерабатываться в органические вещества. Перемещение воздуха (ветер) помогает в опылении некоторых растений.

Значение для животных

Животным, включая человека, жизненно необходим кислород. Мы вдыхаем кислород и выдыхаем углекислый газ. Есть также воздушные карманы в почве и воде, которые помогают крошечным живым существам выжить под землей и в воде. Например, рыбы поглощают кислород из воды, используя жабры. Все животные адаптируются к поглощению кислорода с помощью специализированных органов или частей тела.

Пища (питательные вещества)

Нам нужна еда, чтобы расти, не так ли? Пища, которую мы едим, содержит питательные вещества, позволяющие оставаться здоровыми и сильными. Этот процесс схожий для каждого живого организма. Пища имеет много различных форм, а у растений и животных есть специальные органы или части тела, поглощают.

Значение для растений

Растения используют углеводы, жиры и белки, чтобы расти и поддерживать жизнедеятельность. Они производят их сами с помощью солнечного света, воды и углекислого газа. Полученные питательные вещества сохраняются в растениях, а затем передаются животным, которые ними питаются.

Когда растения погибают и начинают перегнивать, питательные вещества, содержащиеся в них, попадают в почву, а корни растений их поглощают. К таким веществам относятся: соли, калий, минералы, крахмал, фосфаты и азотные кислоты.

Значение для животных

Животные также нуждаются в пище или питательных веществах, чтобы выживать. Многие из них, получают питательные вещества из растений.

Более крупные животные едят более мелких. Водные представители (такие как рыбы), питаются мелкими насекомыми, червями и планктоном.

Некоторые организмы (как грибы), получают пищу в виде органических веществ (когда-то живых организмов). Все они содержат конкретные питательные вещества, так необходимые тому или иному виду животных.

Среда обитания (температура)

Каждый живой организм нуждается в доме, приюте или естественной среде обитания, обеспечивающей безопасность, идеальную температуру и основные потребности, необходимые для выживания.

Одной из важных функций дома (среды обитания или окружающей среды) каждого организма является обеспечение идеальной температуры, в которой организм может нормально существовать.

Изобретения помогают поддерживать людям нормальную температуру тела или помещения, если становится слишком холодно или жарко. Но, остальные живые организмы полностью зависят от условий окружающей среды. Если для растений становится слишком жарко или холодно, они могут погибнуть.

Это же касается и животных. Идеальная температура очень важна. Экстремальные изменения климата могут уничтожить целую экосистему. Температура окружающей среды зависит от воды, воздуха, почвы и солнечного света.

Значение для растений

В некоторых местах слишком холодно для жизни растений. К ним относятся: высокие горные вершины и ледники.

Значение для животных

Животные, такие как белые медведи и пингвины приспособлены жить только в очень холодном климате. Они не выживут, если попадут в горячий, сухой, тропический климат.

Метаболическая и ферментативная активность животных требует правильной температуры окружающей среды, в противном случае, такие процессы замедляются и оказывают негативное влияние на живой организм.

Ручьевая форель – предпочитает температуру воды от 4 ° C до 20 ° C и откладывает яйца, когда температура воды ниже 13 ° C.

Некоторые рыбы живут только в мелководных теплых водах тропических морей, где подходящая температура поддерживается круглый год.

Отдельные факторы в окружающей среде живого организма способны препятствовать нормальной жизни. Они называются «ограничивающими факторами» и включают в себя: почву, температуру воды, солнечный свет и физические барьеры. Физическими барьерами могут выступать человеческие строения, формы рельефа и водоемы. Они часто являются препятствиями для перемещения животных в места, более подходящее для жизни.

Каждая потребность является чрезвычайно важной для всех живых организмов планеты, и потеря или ухудшение одной из них, влечет за собой отрицательные последствия.

Источник

*§ 50—1. Условия существования живых организмов в биосфере

Оглавление

Преамбула

Для существования жизни на Земле необходимы следующие ключевые условия: наличие источника световой энергии, определенная концентрация кислорода и углекислого газа, необходимый минимум минеральных веществ, достаточное количество жидкой воды, определенный интервал благоприятных температур, отсутствие загрязняющих веществ, которые по своим свойствам и концентрации превосходят допустимые для жизни уровни.

Значение и использование световой энергии

Источником энергии, необходимым для существования жизни на Земле, как вы уже знаете, является Солнце. Улавливание энергии Солнца происходит растениями, содержащими хлорофилл, в процессе фотосинтеза. В результате солнечная энергия преобразуется в энергию химических связей синтезированных органических веществ. В дальнейшем эта энергия используется для жизнедеятельности как самих растений, так и других организмов, использующих растения в качестве пищи.

Значение кислорода и углекислого газа

Кислород является побочным продуктом фотосинтеза. В настоящее время всеми зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами планеты продуцируется около 170 млрд т кислорода в год.

Из молекулярного кислорода под действием ультрафиолетовых лучей образуется озон (О₃), который на высоте 22—25 км формирует мощный экран. Озоновый экран способен задерживать основную массу ультрафиолетовых лучей, защищая организмы от их губительного действия.

Кислород играет значительную роль в обмене веществ для большинства живых организмов. Он участвует в процессе дыхания, в результате которого высвобождается энергия, необходимая для синтеза различных органических соединений, роста, развития и размножения организмов.

Дыхание является одним из основных процессов обмена веществ живого организма, в результате которого выделяется углекислый газ. Роль углекислого газа, как и кислорода, в биосфере также очень велика. Ежегодно растения поглощают из атмосферы около 250 млрд т этого газа. Он принимает участие в образовании живого органического вещества в процессе фотосинтеза.

Являясь парниковым газом, углекислый газ участвует в формировании климата на планете.

Значение минеральных веществ

Первичными источниками микроэлементов в основном являются горные породы, частично — атмосфера, воздух и почвенно-грунтовые воды. Соединения микроэлементов в породах и особенно в почвах отличаются разнообразием. Многие микроэлементы существенно влияют на процессы почвообразования и активно в них участвуют. Растения потребляют микроэлементы главным образом из почвы, в меньшей степени — из воздуха и воды. Оседающая атмосферная пыль также является источником микроэлементов, которые проникают в растения и животных непосредственно через эпидермис или эпителий. Микроэлементы важны для живых организмов: они участвуют в обменных процессах и воздействуют на развитие растений и животных. Живые организмы резко реагируют на недостаток или избыток микроэлементов. После гибели живых организмов при разложении отмершей органики происходит минерализация и в почвенном слое образуется необходимое количество минеральных веществ. Эти вещества могут участвовать в процессе почвообразования и вовлекаться растениями и микроорганизмами в круговорот веществ.

Значение и свойства воды

Немаловажным условием существования жизни является наличие на планете воды в жидком состоянии. В. И. Вернадский писал, что нет другого минерального вещества, которое могло бы оказать такое влияние на ход основных геологических процессов

Чистая вода представляет собой бесцветную прозрачную жидкость. Это единственное вещество, встречающееся на Земле в естественных условиях в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном.

При переходе из твердого состояния в жидкое, в отличие от других веществ, плотность воды вначале возрастает, а затем уменьшается. Увеличение ее плотности происходит в диапазоне температур от 0 до 4 о С. При 0 о С, когда вода замерзает, плотность льда скачкообразно снижается более чем на 9 %. Благодаря этому удивительному свойству при приближении зимы и охлаждении всей толщи воды в водоеме до 4 о С перемешивание ее слоев, вызываемое охлаждением, заканчивается. Поверхностный слой воды замерзает и остается на поверхности водоема в виде льда, защищая тем самым нижележащие слои от замерзания. Благодаря этим свойствам водоемы не промерзают до дна, что дает возможность сохранить разнообразные живые водные организмы.

Большое значение для обеспечения существования биосферы имеет и высокая теплоемкость воды. Мировой океан является крупнейшим накопителем и перераспределителем солнечной энергии, преобразованной в тепловую. Благодаря высокой теплоемкости воды при переходе от лета к зиме либо в ночное время вода медленно остывает, отдавая накопленную энергию. В утренние часы и при переходе от зимы к лету вода медленно прогревается. Так обеспечивается сглаживание амплитуды колебаний среднесуточной и среднегодовой температур, а также стабилизируются многие экологические факторы, такие как влажность воздуха и климат.

Для организмов вода также имеет существенное значение. В живых клетках ее содержание составляет от 60 до 98 %. Вода является средой, в которой происходят все биохимические реакции, необходимые для жизнедеятельности организма. Без воды невозможно образование растениями углеводов в процессе фотосинтеза. Вода осуществляет транспортную функцию и выводит из организма продукты распада сложных органических веществ. Она используется для поддержания температурного режима как у растений в ходе транспирации, так и у животных, выделяясь в виде пота. При испарении воды понижается температура поверхности живого организма. Водный обмен между средой и живым организмом состоит из двух противоположных процессов: первый — поступление воды в организм, второй — выделение ее в окружающую среду. Выведение воды из организма животных происходит с мочой, экскрементами и путем испарения.

Зачастую вода используется людьми крайне нерационально. Бережное отношение к воде — прямая обязанность каждого жителя Земли.

Значение температурных условий

Значение температуры в биосфере заключается в том, что она изменяет скорость протекания биохимических реакций в клетках живых организмов, что отражается на их росте, развитии, размножении, поведении и во многом определяет географическое распространение растений и животных. При выходе значений температуры за пределы выносливости организмов происходит их массовая гибель.

В. И. Вернадский определил биосферу как термодинамическую оболочку с температурой от –50 °С до +50 °С и давлением около 1 атм. Эти условия и определяют границы жизни для большинства организмов.

Распределение жизни в биосфере в зависимости от температурных условий отличается крайней неравномерностью. Она чрезвычайно обильна и разнообразна в экваториальных и тропических лесах, менее развита в пустынях, тундрах, глубинах океана и высоко в горах. Полностью лишены жизни в настоящий период лишь области обширных оледенений.

Это интересно. Крайние пределы температур, которые выносят некоторые формы жизни, — от абсолютного нуля (–273,15 °С) до +180 °С. Это крайние значения шкалы температурной толерантности земных организмов. Однако они способны выживать при таких температурах лишь в состоянии анабиоза или в виде спор.

Загрязняющие вещества и их значение

Негативные последствия на существование живых организмов оказывает воздействие загрязняющих веществ. В современных условиях таких веществ достаточно большое количество. Источниками загрязняющих веществ являются технологическое оборудование, машины, механизмы. К наиболее опасным загрязняющим веществам относятся канцерогенные вещества, воздействие которых на организм человека или животных повышает вероятность возникновения злокачественных опухолей (ионизирующее и ультрафиолетовое излучения, нитраты, нитриты, формальдегид, ароматические углеводороды). Для этих веществ не существует нижних пределов безопасности и любые их количества опасны для живых организмов. Чтобы сохранить видовое разнообразие живых организмов, необходимо знать предельно допустимые уровни содержания загрязняющих веществ, при которых возможна нормальная жизнедеятельность организмов.

Повторим главное. Жизнь обладает значительным запасом прочности и устойчивости к воздействию среды. Живые организмы могут существовать в широком диапазоне условий среды. Однако для существования жизни на Земле необходим ряд условий. Одним из них является наличие источника световой энергии. Не менее важными условиями являются наличие определенных концентраций кислорода и углекислого газа, нужного количества минеральных веществ, достаточного количества жидкой воды, определенного интервала благоприятных температур и отсутствие загрязняющих веществ, которые по своим свойствам и концентрации превосходят допустимые для жизни уровни.

Проверим знания

1. Перечислите ключевые условия, необходимые для существования жизни на Земле.
2. Почему для существования жизни на Земле необходима энергия Солнца?
3. Какую роль для поддержания жизни на Земле играет процесс фотосинтеза?
4. Для чего на Земле необходим процесс разложения органического вещества?
5. Какими свойствами, необходимыми для поддержания жизни, обладает вода?

1. Где в биосфере наблюдается наибольшая плотность живого вещества? Какие условия для этого нужны?
2. За счет чего формируется температурный режим, благоприятный для жизни на Земле?
3. Какие загрязняющие вещества характерны для вашего региона? Предложите меры для уменьшения количества этих веществ.

Источник

Условия существования живых организмов (Лекция)

1. Абиотические, биотические и антропогенные факторы среды

2. Адаптационные возможности живых систем. Гомеостаз

3. Лимитирующие факторы среды. Правило Либиха

1. Абиотические, биотические и антропогенные факторы среды

Важные для жизни организма компоненты окружающей среды, с которыми он неизбежно сталкивается, называются экологическими факторами.

Экологические факторы могут быть необходимы или вредны для живых существ, способствовать или препятствовать выживанию и размножению.

Все многообразие экологических факторов обычно подразделяют на три группы: абиотические, биотические и антропогенные.

Все факторы могут влиять на организмы непосредственно или косвенно. Например, рельеф местности влияет на условия освещенности, влажность, ветер и микроклимат.

Чем больше сходства в требованиях двух видов к условиям жизни, тем сильнее конкуренция, которая может приводить к исчезновению одного из них. Тип взаимодействий конкретныхвидов может меняться в зависимости от условий или стадий жизненного цикла.

Антагонистические отношения проявляются сильнее на начальных стадиях развития сообщества. В процессе развития экосистем обнаруживается тенденция к замене отрицательных взаимодействий положительными, повышающими выживание видов.

Неантагонистические взаимоотношения теоретически можно выразить многими комбинациями: нейтральные (0 0), взаимовыгодные (+ +), односторонние (0 +) и др. Основные формы этих взаимодействий следующие: симбиоз, мутуализм и комменсализм.

Иногда очень трудно провести грань между симбиозом и мутуализмом, между комменсализмом и паразитизмом и другими взаимодействиями. Однако четко наблюдается тенденция перехода по ходу эволюции от паразитизма к комменсализму и мутуализму, так как в условиях, когда лимитированы некоторые ресурсы, кооперация дает преимущества.

Ясно, что люди должны переходить к мутуализму с природой. Если этого не произойдет, то, подобно неадаптированному паразиту, человек погубит своего хозяина и тем самым погубит себя.

Близкородственные организмы, имеющие сходные требования к среде обитания, не живут, как правило, в одних и тех же условиях. Если они и живут в одном месте, то либо используют разные ресурсы, либо имеют другие различия в функциях.

Рис. Мирное сосуществование разных организмов

Рис. Экологические ниши

2. Адаптационные возможности живых систем. Гомеостаз

Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их воздействия и в ответных реакциях живых организмов можно выявить ряд общих закономерностей.

Эффект влияния факторов зависит не только от характера их действия (качества), но и от количественного значения, воспринимаемого организмами: высокая или низкая температура; степень освещенности, влажности; количество пищи и т. д. В процессе эволюции выработалась способность организмов адаптироваться к экологическим факторам в определенных количественных пределах. Уменьшение или увеличение значения фактора за этими пределами угнетает жизнедеятельность, а при достижении некоторого минимального или максимального уровня наступает гибель.

Зоны действия экологического фактора и теоретическая зависимость жизнедеятельности организма, популяции или сообщества от количественного значения фактора в общем виде показаны далее.

Рис. Зависимость жизнедеятельности от интенсивности экологического фактора

Любые виды организмов, популяций или сообществ приспособлены, например, к существованию в определенном интервале температур. В таблице далее представлен приблизительный температурный диапазон активной жизни на суше и в воде. Диапазон колебаний температур в воде меньше, чем на суше, поэтому выносливость водных организмов к ее колебаниям меньше, чем наземных.

Таблица. Температурный диапазон жизни на Земле, °С

Свойство организмов адаптироваться к существованию в том или ином диапазоне экологического фактора называется экологической пластичностью.

Чем шире диапазон экологического фактора, в пределах которого данный организм может жить, тем больше его экологическая пластичность. По степени пластичности выделяют два типа организмов: стенобионтные (стеноэки) и эврибионтные (эвриэки).

Стенобионтные и эврибионтные организмы различаются диапазоном экологического фактора, в котором они могут жить.

Таким образом, стенобионты экологически непластичны, т. е. маловыносливы, а эврибионты экологически пластичны, т. е. более выносливы. К первым относятся, например, типичные обитатели морей, которые живут в условиях высокой солености (камбала), и типичные обитатели пресных вод (карась). Они обладают невысокой экологической пластичностью. А вот трехиглая колюшка, может жить как в пресных, так и в соленых водах, т. е. характеризуется высокой пластичностью.

Исторически, приспосабливаясь к экологическим факторам, животные, растения, микроорганизмы распределяются по различным средам, формируя все многообразие экосистем, образующих в итоге биосферу Земли.

Концепция гомеостаза экосистемы в экологии была разработана Ф. Клементсом (1949).

В сервомеханизмах и в отдельных организмах механический или анатомический регуляторы имеют специфическую «постоянную точку». Например, при регулировке температуры в помещении терморегулятор управляет печью. У теплокровных животных регуляция температуры тела осуществляется специальным центром в мозгу.

В отличие от созданных человеком кибернетических устройств, управляющие функции экосистемы диффузны и находятся внутри ее, а не направлены извне.

Гомеостатические механизмы функционируют в определенных пределах, при превышении которых неограничиваемые положительные обратные связи могут приводить к гибели экосистемы. Так, повышение урожайности в сельском хозяйстве часто связывают с количеством вносимых удобрений. Если их вносить слишком много, то система гомеостаза выходит за предел действия отрицательной обратной связи, а в агроценозе начинаются необратимые разрушительные изменения. Например, увлечение удобрениями привело в итоге к истощению, эрозии и засолению многих хлопковых полей в Средней Азии.

Равновесие в экосистемах обеспечивается избыточностью организмов, выполняющих одинаковые функции.

Например, если в сообществе имеется несколько видов растений, каждое из которых развивается в своем температурном диапазоне, то скорость фотосинтеза экосистемы в течение длительного времени может оставаться почти неизменной.

При возрастании стресса система может оказаться неспособной возвратиться на прежний уровень, хотя и остается управляемой. Для экосистем возможно не одно, а несколько состояний равновесия. После стрессовых воздействий они часто возвращаются в другое, новое, состояние равновесия.

Вспомним, что огромное количество СО₂, поступающего в атмосферу в результате деятельности человека, поглощается буферной карбонатной системой океана и автотрофами:

Но по мере увеличения притока СО₂ буферная емкость биосферы может оказаться недостаточной, и в атмосфере установится новое равновесие между СО₂ и О₂. В этом случае даже очень небольшие изменения могут иметь далеко идущие последствия. Должна происходить эволюционная подгонка, чтобы вновь появился надежный гомеостатический контроль.

3. Лимитирующие факторы среды. Правило Либиха

Представление о лимитирующих факторах факторы основывается на двух законах экологии. законе минимума и законе толерантности.

Закон минимума. В середине прошлого века немецкий химик Ю. Либих (1840), изучая влияние разнообразных питательных веществ на рост растений, обнаружил, что урожай зависит не от тех элементов питания, которые требуются в больших количествах и присутствуют в изобилии (например, СО₂ и Н₂О), а от тех, которые, хотя и нужны растению в меньших количествах, но практически отсутствуют в почве или недоступны (например, фосфор, цинк, бор). Эту закономерность Либих сформулировал так: «Рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве». Позднее этот вывод стал известен как окон минимума Либиха и был распространен также и на многие другие экологические факторы. Ограничивать, или лимитировать развитие организмов могут и тепло, и свет, и вода, и кислород, и другие факторы, если их значение соответствует экологическому минимуму.

Закон минимума Либиха в общем виде можно сформулировать так: рост и развитие организмов зависят в первую очередь от тех факторов природной среды, значение которых приближается к экологическому минимуму.

Дальнейшие исследования показали, что закон минимума имеет два ограничения, которые следует учитывать при практическом применении.

Второе ограничение связано с взаимодействием нескольких факторов. Иногда организм способен заменить (хотя бы частично) дефицитный элемент другим, химически близким. Так, в местах, где много стронция, в раковинах моллюсков он может заменять кальций при недостатке последнего. Или, например, потребность в цинке у некоторых растений снижается, если они растут в тени. Следовательно, низкая концентрация цинка меньше будет лимитировать рост растений в тени, чем на ярком свету. В этих случаях лимитирующее действие даже недостаточного количества того или иного элемента может не проявляться.

Позднее были проведены многочисленные исследования, которые позволили установить пределы толерантности, т. е. возможного существования, для многих растений и животных. Законы Ю. Либиха и В. Шелфорда помогли понять многие явления и распределение организмов в природе.

Закон толерантности В. Шелфорда в общем виде формулируется так: рост и развитие организмов зависят в первую очередь от тех факторов среды, значения которых приближаются к экологическому минимуму или экологическому максимуму.

Было установлено следующее:

— организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам широко распространены в природе и часто бывают космополитами. Например, многие патогенные бактерии;

— организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий диапазон относительно другого. Например, люди более выносливы к отсутствию пищи, чем к отсутствию воды, т. е. предел толерантности относительно воды более узкий, чем относительно пищи;

— если условия по одному из экологических факторов становятся неоптимальными, то может измениться и предел толерантности по другим факторам. Например, при недостатке азота в почве злакам требуется гораздо больше воды;

— наблюдаемые в природе реальные пределы толерантности меньше, чем потенциальные возможности организма адаптироваться к данному фактору. Это объясняется тем, что в природе пользоваться оптимальными физическими условиями среды часто мешают биотические отношения (конкуренция, отсутствие опылителей, хищники) и другие взаимодействия факторов. Любой человек лучше реализует свои потенциальные возможности в благоприятных условиях (сборы спортсменов для специальных тренировок перед ответственными соревнованиями, например). Потенциальная экологическая пластичность организма, определенная в изолированных или лабораторных условиях, как правило, больше реализованных возможностей в естественных условиях. Соответственно различают потенциальную и реализованную экологические ниши;

-пределы толерантности у размножающихся особей и потомства меньше, чем у взрослых особей, т. е. самки в период размножения и их потомство менее выносливы к условиям жизни, чем взрослые организмы. Так, географическое распределение промысловых птиц чаще определяется влиянием климата на яйца и птенцов, а не на взрослых птиц. Забота о потомстве и бережное отношение к материнству продиктованы законами природы. К сожалению, иногда социальные «достижения» противоречат этим законам;

Если значение хотя бы одного из экологических факторов приближается к минимуму или максимуму, существование и процветание организма, популяции или сообщества становится зависимым именно от этого, лимитирующего жизнедеятельность фактора.

Лимитирующим фактором называется любой экологический фактор, приближающийся к крайним значениям пределов толерантности или превышающий их. Такие сильно отклоняющиеся от оптимума факторб! приобретают первостепенное значение в жизни организмов и биологических систем. Именно они контролируют условия существования.

Ценность концепции лимитирующих факторов состоит в том, что она позволяет разобраться в сложных взаимосвязях в экосистемах К счастью, не все возможные экологические факторы регулируют взаимоотношения между средой, организмами и человеком и управляют ими в каждой конкретной ситуации. Приоритетными в тот или иной отрезок времени оказываются различные лимитирующие факторы. На этих факторах эколог и должен сосредоточить свое внимание при изучении экосистем и управлении ими. Например, содержание кислорода в наземных местообитаниях велико, и он настолько доступен, что практически никогда не служит лимитирующим фактором (за исключением больших высот и антропогенных систем). Кислород мало интересует экологов, занимающихся наземными экосистемами. А в воде он нередко является фактором, лимитирующим развитие живых организмов («заморы» рыб, например). Поэтому гидробиолог всегда измеряет содержание кислорода в воде, в отличие от ветеринара или орнитолога, хотя для наземных организмов кислород не менее важен, чем для водных.

Знание лимитирующих факторов дает ключ к управлению экосистемам Однако в зависимости от периодов жизни организма и в разных ситуациях в качестве лимитирующих выступают различные факторы. Поэтому только умелое регулирование условий существования может дать эффективные результаты управления.

Примеры лимитирующих факторов. В качестве примеров лимитирующих факторов, позволяющих управлять природными и индустриальными системами, удобно рассмотреть пожары и антропогенный стресс.

Пожары бывают различных типов и оставляют разные последствия.

Верховые, или «дикие», пожары обычно очень интенсивны и не поддаются сдерживанию. Они уничтожают всю растительность и разрушают всю органику почвы. Пожары такого типа оказывают лимитирующее действие почти на все организмы сообщества. Должно пройти много лет, пока участок вновь восстановится.

Решение вопроса о том, следует ли полностью исключить возможность пожаров или огонь надо использовать как фактор управления, должно целиком зависеть от того, какой тип сообщества желателен на этом участке. Американский эколог Г. Стоддард (1936) одним из первых выступил «в защиту» контролируемых плановых выжиганий для увеличения продукции ценной древесины и дичи еще в те времена, когда с точки зрения лесоводов любой пожар считался вредным. Тесная связь выгорания с составом трав играет также ключевую роль в поддержании удивительного разнообразия антилоп и поедающих их хищников в восточно- африканских саваннах. Положительно влияют пожары на многие злаковые, так как точки роста их и запасы энергии находятся под землей. После выгорания сухих надземных частей быстро возвращаются в почву элементы питания, и травы пышно вырастают.

Источник