Лимитирующие факторы и биоразнообразие

Классификация экологических факторов

Лимитирующие факторы и биоразнообразие

ДокладНестеровой А.

Лимитирующиефакторы и биоразнообразие. Классификациифакторов. Ключевые и лимитирующиефакторы в наземной и водной средах, ихвлияние на видовое разнообразие

Основныеопределения

Взаимоотношениеособой или групп особей с условиямиокружающей среды изучает аутэкология.

Любой организм в среде своего обитанияподвергается воздействию разнообразныхклиматических, эдафических и биотическихфакторов, поэтому существование любогоорганизма или любой группы организмовзависит от комплекса определенныхусловий.

Любое условие, приближающеесяк пределу толерантности или превышающееего, называется лимитирующим условием,или экологическим фактором.

По определению,экологический фактор – это любойнерасчленяемый далее элемент среды,способный оказывать косвенное илипрямое влияние на живые организмы хотябы на протяжении одной из фаз ихиндивидуального развития [1]. Какими быразными по природе не были экологическиефакторы, результаты их действияэкологически сравнимы, так как онивсегда влияют на жизнедеятельностьорганизмов, и, следовательно, начисленность популяций.

Первым,кто начал изучение влияния разнообразныхфакторов на рост растений был Ю. Либих.

Он установил, что урожай культур частолимитируется не теми элементами питания,которые требуются в больших количествах,такими, например, как CO2и вода (поскольку данные вещества обычноприсутствуют в среде в избытке), а теми,которые требуются в ничтожных количествахи которых в почве очень мало (например,цинк (Zn).Таким образом, в 1840 году Ю.

Либихом быласформулирована идея о том, что выносливостьорганизма определяется самым слабымзвеном в цепи его экологическихпотребностей. Данный вывод известен внауке как либиховский «закон минимума».Действие данного закона нагляднопоказано на рис.1 [2].

Рис.1.Модель, иллюстрирующая действие законаминимума

Высотаклепок бочки соответствует напряженностиэкологических факторов, жидкость вбочке – «жизненной силе». Как видно,«жизненная сила» вытекает через самуюнизкую клепку, в месте, где значениеэкологического фактора минимально.

Ограничивающиефакторы среды определяют географическийареал вида. Природа этих факторов можетбыть различной (рис. 2). Так, продвижениевида на север может лимитироватьсянедостатком тепла, в аридные районы –недостатком влаги или слишком высокимитемпературами.

Ограничивающимраспространение фактором могут служитьи биотические отношения, например,занятость территории более сильнымконкурентом или недостаток опылителейдля растений. Так, опыление инжиравсецело зависит от единственного виданасекомых – осы Blastophaga psenes.

Родина этогодерева – Средиземноморье. Завезенныйв Калифорнию инжир не плодоносил до техпор, пока туда не завезли ос-опылителей.Распространение бобовых в Арктикеограничивается распределением опыляющихих шмелей.

На острове Диксон, где нетшмелей, не встречаются и бобовые, хотяпо температурным условиям существованиетам этих растений еще допустимо [3].

Рис.2.Глубокий снежный покров – лимитирующийфактор в распространении оленей

Последующиемногочисленные исследования показали,что для успешного применения данногозакона, необходимо его дополнить двумявспомогательными принципами. Первый –ограничительный.

Он указывает, что законЛибиха строго применим только в условияхстационарного состояния, когда входящиеи выходящие потоки веществ и энергии вэкосистеме находятся в равновесии.

Только в данном случае скоростьфункционирования экосистем управляетсязаконом минимума.

Второйвспомогательный принцип относится квзаимодействию различных факторов.Высокая концентрация или доступностьодного вещества или действие другого(не минимального) фактора может изменятьскорость потребления элемента питания,содержащегося в минимальном количестве.

Иногда организм способен заменятьдефицитный элемент хотя бы частичнодругим близкородственным элементом.Например, в местах, где много стронция(Sr),в раковинах моллюсков кальций (Ca)до некоторой степени заменяетсястронцием. Также выявлено, что некоторымрастениям требуется меньше Zn,если они растут не на ярком солнечномсвету, а в тени.

Следовательно, для даннойгруппы растений концентрация Znв тени является менее лимитирующимфактором, чем на свету [3].

Лимитирующимфактором может быть не только недостаток,но и избыток таких факторов, как свет,тепло, вода. Представление о лимитирующемвлиянии экологического максимумасвязано с именем В. Шелфорда. Пределывыносливости живых организмов определяютсязначениями как экологического минимума,так и экологического максимума.

Диапазонмежду двумя этими величинами принятоназывать пределом толерантности. В.

Шелфордом был сформулирован «законтолерантности», который гласит:«лимитирующим может быть как минимальное,так и максимальное значение экологическогофактора; диапазон между минимумом имаксимумом определяет область выносливости(толерантности) организма к данномуфактору» [2].

Модельтолерантности, как правило, имеет видкупола (рис.3). Рассмотрение данногокупола толерантности позволяет отметитьследующие закономерности:

  1. При определенных значениях фактора, создаются наиболее благоприятные для жизнедеятельности организмов условия; эти условия называются оптимальными, а соответствующая им область на шкале факторов – оптимумом;

  2. Чем больше отклоняются значения факторов от оптимума, тем сильнее угнетается жизнедеятельность особей, в связи с этим выделяется зона их нормальной жизнедеятельности;

  3. Диапазон значений факторов, за которыми нормальная жизнедеятельность особей становится невозможной, называется пределом выносливости;

  4. Максимально и минимально переносимые значения фактора – это критическиеточки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть.

Рис.3.Купол толерантности: существованиевида определяется его выносливостьюпо отношению к воздействию абиотическихфакторов. Когда значение фактора слишкомнизкое или высокое, вид гибнет

Законтолерантности был дополнен в 1975г Ю.Одумомследующими постулатами:

-Организмы могут иметь широкий диапазонтолерантности в отношении одного фактораи узкий диапазон в отношении другого;

-Организмы с широким диапазономтолерантности в отношении всехэкологических факторов обычно наиболеераспространены;

-Если условия по одному экологическомуфактору не оптимальны для вида, тодиапазон толерантности может сузитьсяи в отношении других экологическихфакторов (например, если содержаниеазота в почве мало, то требуется большеводы для злаков);

-Диапазоны толерантности к отдельнымфакторам и их комбинациям различны;

-Период размножения является критическимдля всех организмов, поэтому именно вэтот период увеличивается числолимитирующих факторов.

Чтобывыразить степень толерантности организмовк различным факторам среды используютприставку «стено» (от греческого stenos —узкий) или «эври» (от греч. ευρί —«широкий»). Существуют стенобионтныеи эврибионтные виды. Стенобионты живутв пределах узкого диапазона фактора, аэврибионты – в пределах широкогодиапазона (рис.4).

Рис.4.Экологическая пластичность видов [1]

Эврибионтыявляются широко распространенными, таккак выдерживают значительные отклоненияот оптимальных значений разных факторов,обладают широким диапазоном выносливостии живут в различных, порой резкоотличающихся друг от друга условияхсреды. Например,лисица относится к эврибионтныморганизмам, так как она обитает отлесотундры до степи, питаясь и животной,и растительной пищей.

Другойтип организмов – узко приспособленные,не переносящие резких колебанийтемпературы, влажности и т. д. Бегемоти буйвол – животные только районоввысокой влажности и температуры. Таковыпочти все растения влажных тропическихлесов.

Икра гольца развивается притемпературе 0–12° С с оптимумом около4° С, а икра лягушки развивается притемпературе 0–30° С с оптимумом около22° С. В первом случае можно говорить остенотермности, а во втором случае –об эвритермности.

Как видно, для каждогоорганизма и в целом для вида есть свойоптимум условий. Он неодинаков не толькодля разных видов, находящихся в различныхусловиях, но и для отдельных стадийразвития одного организма.

Для каждоговида характерна своя степень выносливости,например, растения и животные умеренногопояса могут существовать в довольношироком температурном диапазоне, видыже тропического климата не выдерживаютзначительных её колебаний.

Традиционновсе экологические факторы делят на двеосновные группы: абиотические ибиотические. Первая группа включаеткомплекс климатических факторов (свет,температура, влажность, давление и др.),а также физические свойства почвы иводы. Ко второй группе относятся факторыпитания и различные формы взаимодействияособей и видов между собой.

Вприроде особи каждого вида участвуютодновременно в межвидовой и внутривидовойконкуренции. Межвидовая конкуренцияспособствует сужению диапазонаиспользуемых популяцией местообитанийи ресурсов, в то время как внутривидоваяконкуренция, наоборот, расширяет пределывыносливости и уменьшает специализациюпопуляции.

Однаконельзя назвать представленнуюклассификацию исчерпывающей, так какизменения микроклимата могут бытьобусловлены как абиотическими факторамисреды, так и биотическими факторами.Например, скопления многих животныхчасто приводят к росту температуры иотносительной влажности.

Всвязи с недостаточной четкостьюпредставленной классификации, былразработан ряд других, среди которых:

-факторы, зависящие и независящие отплотности популяции. Дальнейшеесовершенствование этой классификациипривело к подразделению факторов,зависящих от плотности популяции кфакторам прямой и факторам обратнойзависимости.

Первые их них приводят кповышению смертности популяции приувеличении её плотности, а факторыобратной зависимости снижают смертность,когда плотность популяции возрастает.

Конкуренция, хищничество, паразитизм– важнейшие факторы прямой зависимости.

-факторы витальные (энергетические) исигнальные. Первые оказываютнепосредственное воздействие нажизнедеятельность организмов, меняютих энергетическое состояние. К таковымотносятся температура, пища, конкуренция,хищничество, паразитизм и др.

Факторывторой группы выполняют сигнальнуюроль, несут информацию об измененииэнергетических характеристик, такихкак продолжительность светового дня ипр.

Сигналами для организмов являютсяи некоторые климатические, пищевые ибиотические условия, которые указываютна возможные сдвиги витального действияэкологических факторов в неоптимальныеи летальные зоны.

Например, укорочениеосеннего дня воспринимается организмамикак сигнал скорого наступления зимнегопериода с присущими ему неблагоприятныминизкими значениями температуры,промерзанием почвы, недостатком пищи.

-факторы периодические и непериодические,основанные на оценке степени адаптивностиреакций организмов к ним. Эта классификацияпредложена российским ученым А.С.Мончадским. Выделяется три группыэкологических факторов: первичныепериодические, вторичные периодические,непериодические факторы.

У живыхорганизмов адаптация возникает в первуюочередь к тем факторам, которым свойственнапериодичность- дневная, лунная, сезонная,годовая. Изменения первичных периодическихфакторов сказываются на регуляциичисленности особей только через влияниена размеры ареалов видов. К таковымотносятся температура, освещенность,приливы и отливы.

Вторичные периодическиефакторы осуществляются на фоне первичных.Так, влажность воздуха – это вторичныйфактор, который находится в прямойзависимости от температуры, первичногофактора. Непериодические факторы несуществуют в нормальных условиях вместообитаниях организма, они проявляютсявнезапно, поэтому организмы обычно неуспевают к ним приспособиться.

В этугруппу входят такие факторы, как грозы,шквальные ветры, пожары, антропогенноевоздействие, хищничество и паразитизми пр.

Всемногообразие действующих в природеэкологических факторов может бытьобобщено в виде «синтетической системы»,представленной в табл.1:

КлассификацияПример
Климатические факторыПервичные периодические факторыТемпература, свет
Вторичные периодические факторывлажность
Непериодические факторыВнезапный шквальной ветер, значительная ионизация атмосферы, грозы, пожары
Физические неклиматические факторыФакторы водной средыкислорода, соленость, кислотность, давление, плотность, течения
Эдафические факторыВодный режим, механический состав, гранулометрический состав, засоленность
Факторы питанияКоличество пищи
Качество пищи
Биотические факторыВнутривидовые взаимодействия
Межвидовые взаимодействия

Табл.1.«Синтетическая система» экологическихфакторов

Кчислу важнейших экологических факторов,определяющих зональные типы биомов,относятся температурный режим иколичество атмосферных осадков. Диапазонэтих факторов на Земле велик, и каждомуградиенту тепла и влаги отвечаетспецифический набор видов (рис.5).

Рис.5.Зависимость зональных типов биомов отсоотношения температурного режима иколичества атмосферных осадков

Вразных зонах можно выделить адаптивныегруппы видов, наиболее характерные длясоответствующих типов биомов (тундровые,таежные, неморальные, степные, пустынныеи т.п.) или группы видов, отражающих связьс конкретными местообитаниями: «луговые»и «болотные» и т.п. Все эти группыобъединяются понятием жизненныеформы(рис.6).

Рис.6.Растения тундры. 1. Голубика. 2. Брусника.3. Вороника чёрная. 4. Морошка. 5. Ллойдияпоздняя. 6. Лук скорода. 7. Княженика. 8.Пушица влагалищная. 9. Осока мечелистная.10. Берёзка карликовая. 11. Ива клинолистная

Экологическаяклассификация жизненных форм выявляетвозможные пути приспособления организмовк среде обитания. Остановимся подробнеена рассмотрении адаптации организмовк наземной и водной средам обитания.

Источник: https://studfile.net/preview/3115729/

Факторы, влияющие на сохранение биоразнообразия

Лимитирующие факторы и биоразнообразие

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Словосочетание «биологическое разнообразие», как отмечают Н.В. Лебедева и Д.А. Криволуцкий, впервые применил Г. Бейтс в 1892 г. в известной работе «Натуралист на Амазонке», когда описал свои впечатления о встрече с семьюстами видами бабочек в течение часовой экскурсии.

В широкий научный обиход термин «биоразнообразие» вошел в 1972 г. после Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде, когда экологи сумели убедить политических лидеров стран мирового сообщества в том, что охрана живой природы – это приоритетная задача для любой страны.

Биологическое разнообразие – совокупность всех биологических видов и биотических сообществ, сформированных и формирующихся в разных средах обитания (наземных, почвенных, морских, пресноводных). Это – основа поддержания жизнеобес?ечивающих функций биосферы и существования человека.

Национальные и глобальные проблемы сохранения биоразнообразия не могут быть реализованы без фундаментальных исследований в этой области.

Россия с ее обширной территорией, на которой сохраняется основное разнообразие экосистем и видового разнообразия Северной Евразии, нуждается в развитии с?ециальных исследований, направленных на инвентаризацию, оценку состояния биоразнообразия, развитие системы его мониторинга, а также на разработку принципов и методов сохранения природных биосистем.

По определению, данному Всемирным фондом дикой природы биоразнообразие – это «все многообразие форм жизни на земле, миллионов видов растений, животных, микроорганизмов с их наборами генов и сложных экосистем, образующих живую природу».

При таком широком понимании биоразнообразие целесообразно структурировать его в соответствии с уровнями организации живой материи: популяция, вид, сообщество (совокупность организмов одной таксономической группы в однородных условиях), биоценоз (совокупность сообществ; биоценоз и условия среды – это экосистема), территориальные единицы более крупного ранга – ландшафт, регион, биосфера.

Биологическое разнообразие биосферы включает разнообразие всех видов живых существ, населяющих биосферу, разнообразие генов, образующих генофонд любой популяции каждого вида, а также разнообразие экосистем биосферы в различных природных зонах.

Удивительное разнообразие жизни на Земле – это не просто результат приспособления каждого вида к конкретным условиям среды, но и важнейший механизм обеспечения устойчивости биосферы. Лишь немногие виды в экосистеме имеют значительную численность, большую биомассу и продуктивность. Такие виды называют доминирующими.

Редкие или малочисленные виды имеют низкие показатели численности и биомассы. Как правило, виды-доминанты ответственны за основной поток энергии и являются главными средообразователями сильно влияющими на условия жизни других видов.

Малочисленные виды составляют как бы резерв и при изменении различных внешних условий они могут попасть в состав доминирующих видов или занять их место. Редкие виды в основном и создают видовое разнообразие. При характеристике разнообразия учитывают такие показатели, как видовое богатство и выравненность распределения особей.

Видовое богатство выражается отношением общего количества видов к общему количеству особей или к единице площади. Например, в двух сообществах при равных условиях обитает 100 особей. Но в первом эти 100 особей распределяются между десятью видами, а во втором – между тремя видами.

В приведенном примере первое сообщество имеет более богатое видовое разнообразие, чем второе. Предположим, что и в первом и во втором сообществе имеется 100 особей и 10 видов. Но в первом сообществе особи между видами распределяются по 10 в каждом, а во втором – один вид имеет 82 особи, а остальные по 2. Как и в первом примере, первое сообщество будет иметь большую выравненность распределения особей, чем второе.

Общее число ныне известных видов составляет около 2,5 млн., причем, почти 1,5 млн. из них – насекомые, еще 300 тысяч – цветковые растения. Всех других животных примерно столько же, сколько цветковых растений.

Водорослей известно немногим более 30 тысяч, грибов – около 70 тысяч, бактерий – менее 6 тысяч, вирусов – около тысячи.

Млекопитающих – не более 4 тысяч, рыб – 40 тысяч, птиц – 8400, амфибий – 4000, рептилий – 8000, моллюсков – 130000, простейших – 36000, различных червей – 35000 видов.

Около 80% биоразнообразия составляют виды суши (наземно-воздушной и почвенной сред жизни) и лишь 20% – виды водной среды жизни, что вполне понятно: разнообразие условий среды в водоемах ниже, чем на суше. 74% биологического разнообразия связано с тропическим поясом. 24% – с умеренными широтами и лишь 2% – с полярными районами.

Поскольку тропические леса катастрофически быстро исчезают под натиском плантаций гевеи, бананов и других высокорентабельных тропических культур, а также как источники ценной древесины, большая часть биологического разнообразия этих экосистем может погибнуть, так и не получив научных названий.

Это удручающая перспектива, и пока усилия мирового сообщества экологов не дали сколько-нибудь ощутимого результата по сохранению тропических лесов. Отсутствие полных коллекций не позволяет также надежно судить о количестве видов, обитающих в морских средах, которые стали «…своеобразной границей наших знаний о биологическом разнообразии».

В последние годы именно в морских средах обнаруживаются абсолютно новые группы животных.

На сегодняшний день биоразнообразие планеты выявлено далеко не полностью. По прогнозам, общее число видов организмов, живущих на Земле, составляет не менее 5 млн. (а по некоторым прогнозам – 15, 30 и даже 150 млн.).

Наименее изученными являются следующие систематические группы: вирусы, бактерии, нематоды, ракообразные, одноклеточные, водоросли. Недостаточно изучены также моллюски, грибы, паукообразные и насекомые.

Хорошо изучены только сосудистые растения, млекопитающие, птицы, рыбы, рептилии, земноводные.

Микробиологи научились определять менее 4000 видов бактерий, однако исследования по анализу ДНК бактерий, выполненные в Норвегии, показали, что в 1 г почвы обитает более чем 4000 видов бактерии. Такое же высокое разнообразие бактерий прогнозируется в пробах морских донных отложений. Число видов бактерий, которые не описаны, исчисляется миллионами.

Число видов живых организмов, обитающих в морских средах, выявлено далеко не полностью. «Морская среда стала своеобразной границей наших знаний о биологическом разнообразии».

Постоянно выявляются новые группы морских животных высокого таксономического ранга.

Сообщества неизвестных науке организмов в последние годы были выявлены в пологе тропических лесов (насекомые), в геотермальных оазисах морских глубин (бактерии и животные), в земных глубинах (бактерии на глубине около 3 км).

f1. Факторы, влияющие на сохранение биоразнообразие

Биологическое разнообразие зависит от трех факторов: биотического, абиотического и антропогенного, в зависимости от среды обитания. Под средой обитания понимают совокупность внешних природных условий и явлений, в которые погружены живые организмы, и с которыми эти организмы находятся в постоянном взаимодействии.

В биоэкологии речь обычно идет о природной среде, не измененной человеком. В прикладной (социальной) экологии говорят об окружающей среде, так или иначе опосредованной человеком.

Отдельные элементы среды обитания, на которые организмы реагируют приспособительными реакциями (адаптациями), называются экологическими факторами или факторами среды.

1. Абиотическими факторами среды называются условия, напрямую не связанные с жизнедеятельностью организмов. К числу наиболее важных абиотических факторов можно отнести температуру, свет, воду, состав атмосферных газов, структуру почвы, состав биогенных элементов в ней, рельеф местности и т.п.

Эти факторы могут воздействовать на организмы как непосредственно, например свет или тепло, так и косвенно, например рельеф местности, обусловливающий действие прямых факторов, света , ветра, влаги и пр. Возможно, среди абиотических факторов присутствуют и такие , о которых мы пока даже не догадываемся.

Так, например, мы совсем недавно открыли влияние изменений солнечной активности на процессы в биосфере.

2. Биотическими факторами среды называется совокупность влияний одних организмов на другие. Живые существа могут служить источником пищи для других организмов, являться средой их обитания, способствовать их размножению и т.п.

Действие биотических факторов может быть не только непосредственным, но и косвенным, выражаясь в корректировке абиотических факторов, например, изменение состава почвы, микроклимата под пологом леса и т.п.

2. Абиотические факторы

В разных условиях среды биологические процессы протекают с различной скоростью. Например, рост многих растений зависит от концентрации различных веществ (воды, углекислого газа, азота, ионов водорода).

На примере температуры видно, что этот фактор переносится организмом лишь в определенных пределах. Организм погибает, если температура среды слишком низка или слишком высока.

В среде, где температура близка к этим крайним значениям, живые обитатели встречаются редко.

Однако их число увеличивается по мере того, как температура приближается к среднему значению, которое является наилучшим (оптимальным) для данного вида.

Толерантность (от греческого толеранция Ї терпение) способность организмов выдерживать изменения условий жизни (колебания температуры, влажности, света). Например: одни гибнут при температуре 50°, а другие выдерживают кипячение.

В разных условиях среды биологические процессы у организмов протекают с различной скоростью. Например, рост многих растений зависит от концентрации различных веществ (воды, углекислого газа, азота, ионов водорода).

Возможно, что именно в толерантности будет состоять спасение природы от слишком неразумного воздействия человека. К тому же на Земле есть ещё места относительно мало подверженные влиянию человека.

Поэтому к тому моменту, когда человек создаст невыносимые для себя условия, какая-то жизнь останется и продолжит эволюцию, если только человек не разнесёт планету в клочья в результате атомной катастрофы.

Существуют также растения, которые вырабатывают вещества, приводящие к их собственной гибели.

Организмы с широким диапазоном толерантности обозначают приставкой “эври-“. Эврибионт Ї это организм, способный жить при различных условиях среды. Например: эвритермный Ї это организм, переносящий широкие колебания температуры. Организмы с узким диапазоном толерантности обозначают приставкой “стено-“.

Стенобионт Ї организм, требующий строго определённых условий среды. Например: форель Ї стенотермный вид, а окунь Ї эвритермный.

Форель не выносит большие колебания температуры, если исчезнут все деревья по берегам горного потока, это приведёт к повышению температуры на несколько градусов, в результате чего форель погибнет, а окунь выживет.

При помещении организма в новые условия, он через некоторое время привыкает, адаптируется. Это приводит к сдвигу кривой толерантности и называется адаптацией или акклиматизацией.

Для нормального развития организмов необходимо наличие разных факторов строго определённого качества, каждый из них должен быть и в определённом количестве.

В соответствии с законом толерантности избыток какого-либо вещества может быть так же вреден, как и недостаток, то есть всё хорошо в меру. Например: урожай может погибнуть как при засушливом, так и при слишком дождливом лете.

Закон минимума.

Интенсивность тех или иных биологических процессов часто оказывается чувствительной к двум или большему числу факторов окружающей среды. В этом случае решающее значение будет принадлежать такому фактору, который имеется в минимальном, с точки зрения потребностей организма, количестве.

Это правило было сформулировано основоположником науки о минеральных удобрениях Юстусом Либихом (1803-1873) и получило название закона минимума. Ю. Либих обнаружил, что урожай растений может ограничиваться любым из основных элементов питания, если только этот элемент находится в недостатке.

При этом по закону минимума недостаток какого-либо одного вещества не компенсируется избытком всех остальных. Если в почве много азота, калия и др. питательных веществ, но не хватает фосфора (или наоборот), растения будут нормально развиваться только до тех пор, пока не усвоят весь фосфор.

Факторы, сдерживающие развитие организмов из-за недостатка или избытка по сравнению с потребностями, называются лимитирующими.

Положение о лимитирующих факторах существенно облегчает изучение сложных ситуаций. При всей сложности взаимоотношений организмов и среды их обитания не все факторы имеют одинаковое экологическое значение.

Так, например, кислород является фактором физиологической необходимости для всех животных, но с экологической точки зрения он становится лимитирующим лишь в определенных местообитаниях. Если в реке гибнет рыба, то в первую очередь должна быть измерена концентрация кислорода в воде, так как она сильно изменчива, запасы кислорода легко истощаются, и его часто не хватает.

Если в природе наблюдается гибель птиц, необходимо искать другую причину, так как содержание кислорода в воздухе относительно постоянно и достаточно с точки зрения требований наземных организмов.

Приспособление организмов к факторам среды вызывается не только эволюционными перестройками, происходящими в биосфере.

Часто организмы используют естественную направленность и периодичность этих факторов для распределения своих функций по времени и программирования своих жизненных циклов, чтобы наилучшим образом использовать благоприятные условия.

Благодаря взаимодействию между организмами и естественному отбору, все сообщество становится запрограммированным на разного рода природные ритмы. В этих случаях факторы среды выступают в роли своего рода синхронизаторов процессов в биосфере.

По степени направленности действия факторы среды обитания можно классифицировать следующим образом:

1) периодические факторы (суточные, годовые и т.п.);

2) повторяющиеся без строгой периодичности (наводнения, ураганы, землетрясения и т.п.);

3) факторы однонаправленного действия (изменение климата, заболачивание и т.п.);

4) случайные и неопределенные факторы, наиболее опасные для организма, так как зачастую встречаются впервые.

Наилучшим образом живым организмам удается приспособиться к периодическим и однонаправленным факторам, характеризующимся определенностью действий, поэтому поддающимся однозначной расшифровке. То есть требование надсистемы в этом случае вполне понятно.

Частным случаем таких адаптаций к повторяющимся факторам является, например, фотопериодизм – это реакция организма на длину светового дня в умеренных и полярных зонах, которая воспринимается как сигнал для смены фаз развития или поведения организмов.

Примерами фотопериодизма являются такие явления, как листопад, линька животных, перелеты птиц и т.п.

Применительно к растениям выделяют обычно растения короткого дня, существующие в южных широтах, где при длительном вегетационном периоде день относительно короткий, и растения длинного дня, характерные для северных широт, где при коротком периоде вегетации день длиннее.

Другим примером адаптации к периодичности природных явлений может служить суточная ритмика. Например, у животных при смене дня и ночи меняется интенсивность дыхания, частота сердцебиений и т.д. К примеру, серые крысы более лабильны по суточной ритмике, чем черные, поэтому они легче осваивают новые территории, заселив уже практически весь земной шар.

Еще одним примером является сезонная активность. Это не обязательно смена времен года, но и смена, например, сезона дожей и засухи и т.п.

Экологическая валентность, степень приспособляемости живого организма к изменениям условий среды. Экологическая валентность представляет собой видовое свойство. Количественно она выражается диапазоном изменений среды, в пределах которого данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность.

Экологическая валентность может рассматриваться как в отношении реакции вида на отдельные факторы среды, так и в отношении комплекса факторов.

В первом случае виды, переносящие широкие изменения силы воздействующего фактора, обозначаются термином, состоящим из названия данного фактора с приставкой «эври» (эвритермные — по отношению к влиянию температуры, эвригалинные — к солёности, эврибатные — к глубине и т.п.

); виды, приспособленные лишь к небольшим изменениям данного фактора, обозначаются аналогичным термином с приставкой «стено» (стенотермные, стеногалинные и т.п.).

Виды, обладающие широкой Экологическая валентность по отношению к комплексу факторов, называются эврибионтами в противоположность стенобионтам, обладающим малой приспособляемостью. Поскольку эврибионтность даёт возможность заселения разнообразных мест обитания, а стенобионтность резко суживает круг пригодных для вида стаций, эти две группы часто называют соответственно эври или стенотопными.

3. Биотические факторы

Биотические факторы — (от греч. biotikos – жизненный), совокупность влияний, оказываемых на живые организмы деятельностью других организмов.

Одни живые существа служат пищей для других, способствуют их размножению (насекомые-опылители) и расселению (перенос семян различными животными), оказывают хим. воздействие (токсины бактерий, антибиотики, фитонциды и др.), могут быть средой их обитания (напр.

, хозяева для паразитов) и т. д. Действие Б. ф. может быть и косвенным, напр. растения, почвенные микроорганизмы и животные могут изменять состав и структуру почвы и тем самым влиять на др. организмы. Действия Б.

ф, в наиб, отчётливой форме проявляются в природных сообществах организмов – биоценозах и в создаваемых человеком агробиоценозах (напр., влияние сорных растений на урожайность с.-х. культур, почвенной фауны на структуру почвы и др.).

К важнейшим биотическим факторам относятся наличие пищи, пищевые конкуренты и хищники.

1. Общая закономерность действия биотических факторов.

Большую роль в жизни каждого сообщества играют условия среды обитания организмов. Любой элемент среды, оказывающий прямое воздействие на живой организм, называют экологическим фактором (например, климатические факторы).

Различают абиотические и биотические экологические факторы. К абиотическим факторам относят солнечную радиацию, температуру, влажность, освещенность, свойства почвы, состав воды.

Важным экологическим фактором для популяций животных считают пищу. Количество и качество пищи влияют на плодовитость организмов (их рост и развитие), продолжительность жизни.

Установлено, что мелким организмам необходимо больше пищи в расчете на единицу массы, чем крупным; теплокровным – больше, чем организмам с непостоянной температурой тела.

Например, синице лазоревке при массе тела в 11 г необходимо ежегодно потреблять пищи в размере 30% от ее массы, певчему дрозду при массе 90 г – 10%, а сарычу при массе в 900 г – всего 4,5%.

К биотическим факторам относят различные взаимоотношения между организмами в природном сообществе. Различают взаимоотношения особей одного вида и особей разных видов. Взаимоотношения особей одного вида имеют большое значение для его выживания.

Многие виды могут нормально размножаться только тогда, когда они живут довольно многочисленной группой. Так, баклан нормально живет и размножается, если в его колонии насчитывается не меньше 10 тыс. особей.

Принцип минимального размера популяции объясняет, почему редкие виды трудно спасти от исчезновения. Для выживания африканских слонов в стаде должно быть не меньше 25 особей, а северных оленей – 300-400 голов. Совместная жизнь облегчает поиски пищи и борьбу с врагами.

Так, только стая волков может поймать добычу крупных размеров, а стадо лошадей и бизонов может успешно обороняться от хищников.

В то же время чрезмерное увеличение численности особей одного вида приводит к перенаселению сообщества, обострению конкуренции за территорию, пищу, лидерство в группе.

Взаимоотношения особей разных видов в сообществе могут быть независимыми. Часто складываются конкурентные взаимоотношения. Особи разных видов конкурируют за пищу, территорию.

Существуют симбиотические взаимоотношения, когда особи одного вида могут жить и размножаться только в присутствии другого вида. Различают также и такие типы отношений между особями разных видов, как сотрудничество, паразитизм, хищничество.

Все формы внутривидовых и межвидовых взаимоотношений в сообществе относят к действию биотических факторов.

Изучением взаимоотношений особей одного вида в сообществе занимается популяционная экология. задача популяционной экологии – изучение численности популяций, ее динамики, причин и последствий изменения численности.

Популяции разных видов, длительное время обитающие совместно на определенной территории, образуют сообщества, или биоценозы. Сообщество разных популяций взаимодействует с экологическими факторами среды, вместе с которыми оно образует биогеоценоз.

Большое воздействие на существование особей одного и разных видов в биогеоценозе оказывает лимитирующий, или ограничивающий, фактор среды, то есть недостаток того или иного ресурса.

Для особей всех видов лимитирующим фактором может быть низкая или высокая температура, для обитателей водных биогеоценозов – соленость воды, содержание кислорода. Например, распространение организмов в пустыне ограничивается высокой температурой воздуха.

Изучением ограничивающих факторов занимается прикладная экология.

Классификация биотических взаимодействий:

1. Нейтрализм – ни одна популяция не влияет на другую.

2. Конкуренция – это использование ресурсов (пищи, воды, света, пространства) одним организмом, который тем самым уменьшает доступность этого ресурса для другого организма.

Конкуренция бывает внутривидовая и межвидовая.

Если численность популяции невелика, то внутривидовая конкуренция выражена слабо и ресурсы имеются в изобилии. При высокой плотности популяции интенсивная внутривидовая конкуренция снижает наличие ресурсов до уровня, сдерживающего дальнейший рост, тем самым регулируется численность популяции.

Межвидовая конкуренция – взаимодействие между популяциями, которое неблагоприятно сказывается на их росте и выживаемости. При завозе в Британию из Северной Америки каролинской белки уменьшилась численность обыкновенной белки, т.к. каролинская белка оказалась более конкурентоспособной. Конкуренция бывает прямая и косвенная.

Прямая – это внутривидовая конкуренция, связанная с борьбой за место обитания, в частности защита индивидуальных участков у птиц или животных, выражающейся в прямых столкновениях. При недостатке ресурсов возможно поедание животных особей своего вида (волки, рыси, хищные клопы, пауки, крысы, щука, окунь и т.д.

) Косвенная – между кустарниками и травянистыми растениями в Калифорнии.

fЗаключение

биологический хищник биотический природный

Главной задачей создания данной работы было, ознакомление с факторами, влияющие на сохранение биоразнообразия. Проделав данную работу, я попыталась донести всю ту важность и актуальность проблем, связанных с биоразнообразием.

Каждому человеку необходимо знать основные законы, процессы, особенности, происходящие и свойственные экосистемам, и экологии в целом.

Это все необходимо знать, чтобы попытаться свести к минимуму негативное влияние жизнедеятельности человека на окружающую природу, так как не будет природы, не будет и жизни на земле.

Люди на всех уровнях человеческого общества должны сознавать, что в обстановке продолжающейся потери видов и биологических сообществ в мире в их собственных интересах надо работать по сохранению окружающей среды. Если экологи смогут убедить в том, что сохранение биоразнообразия ценнее любого его нарушения, тогда народы и их правительства начнут предпринимать позитивные действия.

fЛитература

1. География и мониторинг биоразнообразия. Колл. авторов. М.: Издательство Научного и учебно-методического центра, 2002. 432с.

2. Горелов А.А. Экология: учебное пособие. – М.: Центр. 1999.

3. Гуляев С.А., Жуковский В.М., Комов С.В. Основы естествознания. / Учебное пособие. – Екатеринбург: УралЭкоЦентр, 2001. – 560с.

4. Моисеев Н. Н. Человек и биосфера. — М.: Молодая гвардия, 1995. – 302с.

5.Николайкин Н.Н., Ноколайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология. – М.: Дрофа, 2004.

6. Петров В.В. Экологическое право России. – М.: Издательство БЕК. 1995.

Размещено на Allbest.ru

Источник: https://otherreferats.allbest.ru/biology/00780340_0.html

Биологическое разнообразие

Лимитирующие факторы и биоразнообразие

     Введение 

     Биологическое разнообразие представляет собой уникальную особенность живой природы. Именно благодаря ему создается структурно-функциональная организация экологических систем, обеспечивающая их стабильность во времени и устойчивость к изменениям внешней среды, в том числе и в результате антропогенных воздействий.

     На уровне выше организменного, биоразнообразие определяет существование различных экосистем и ландшафтов. В природе не бывает однородных местообитаний.

Виды животных и растений, встречающихся в двух совершенно разных экологических системах, например в черном ольшанике и заболоченном ельнике, могут различаться очень незначительно, однако в разных местообитаниях они образуют совершенно разные связи и формируют различные сообщества, чем достигается еще большее разнообразие на уровне экологических систем. 

     Экологическое разнообразие: окружающая среда в непрерывном развитии

     Жизнь на Земле демонстрирует широкое разнообразие не только генов и видов. Группа особей одного вида (внутри которой особи могут обмениваться генетической информацией), занимающая определенное пространство и действующая как часть биотического сообщества, образует популяцию.

Популяция одного вида взаимодействует с популяциями других видов, и все вместе они образуют то, что ученые называют биотическим сообществом. Биотическое сообщество в свою очередь взаимодействует с физической средой, обеспечивая непрерывный поток веществ; так образуются круговороты питательных веществ, энергию для которых поставляет Солнце.

Биотическое сообщество вместе с физической средой его обитания образует экологическую систему. В структуре и функции экосистемы воплощены все виды активности организмов, входящих в данное биотическое сообщество: взаимодействие с физической средой и друг с другом. Однако организмы живут для самих себя, а не для того, чтобы играть какую-либо роль в экосистеме.

Свойства экосистемы слагаются благодаря деятельности входящих в нее растений и животных.

     Одно из основных свойств экосистем – их динамизм. Наблюдение над полем, заброшенным на несколько лет, показывает, что его последовательно завоевывают сначала многолетние травы, затем кустарники и, наконец, древесная растительность.

Упавшее от старости дерево становится ареной жизни для многих видов жуков, сменяющих друг друга в зависимости от степени разложения упавшего ствола. Первыми его заселяют виды, питающиеся корой.

В результате их деятельности создаются условия для появления видов, живущих под корой на поверхности ствола дерева, что ускоряет процесс разложения древесины и появление видов, обитающих внутри разлагающегося ствола. В окончательно сгнившей древесине поселяются виды, отсутствовавшие на более ранних этапах.

Каждый последующий этап заселения ствола длится дольше, чем предыдущий, и характеризуется более полным использованием разлагающейся древесины. Лишь в отдельные промежутки времени удается зарегистрировать представителей обоих сменяющих друг друга сообществ. Благодаря их совместной деятельности за 100-150 лет древесина упавшего ствола оказывается полностью утилизированной. 

     Более продуктивная среда способна обеспечить совместное существование большего числа видов

     Существенное влияние на увеличение числа видов в сообществе оказывает продуктивность среды. В тех местообитаниях, где пищи мало, животные не могут игнорировать различные типы жертвы; там же, где ее много, они могут быть более прихотливыми и имеют возможность ограничить свой рацион только наилучшими пищевыми объектами.

Следовательно, в более продуктивных местообитаниях, то есть там, где «плотность пищи» высока, выбор шире и поэтому возможность для специализации больше, чем в менее продуктивных средах.

Поскольку каждый вид использует только часть общего количества ресурсов, одинаковый диапазон доступных ресурсов в более продуктивной среде дает возможность существовать большему числу видов.

     В приведенном примере все сегменты под кривыми имеют приблизительно одинаковую площадь (равную произведению количества ресурсов на его диапазон).

В непродуктивной среде отдельные виды должны иметь широкие ниши, и поэтому вместе может существовать только три вида, тогда как в более продуктивной среде число видов возрастает до пяти.

Это возможно еще и потому, что в низкопродуктивных местообитаниях количество некоторых ресурсов не обеспечивает существования вида, а в продуктивных их хватает для успешного его существования.

Например, в пустыне, где на одном гектаре отмечено лишь одно муравьиное гнездо, вряд ли будет жить популяция ящериц, специализированных на питании одними муравьями; вместе с тем в другой, более богатой местности, где на одном гектаре насчитывается несколько муравьиных гнезд, такая популяция ящериц может успешно существовать.

     Корреляция между видовым богатством и продуктивностью сообщества наглядно видна на примере зависимости числа видов семеноядных муравьев от уровня атмосферных осадков в пустынях юго-запада США. В этих аридных областях продукция семян растет параллельно с увеличением количества осадков.

В свою очередь, в местах с наибольшим количеством осадков среди муравьев много крупных (потребляющих крупные семена) и очень много мелких (питающихся мелкими семенами) видов.

По-видимому, в более продуктивных сообществах либо шире размерный диапазон семян, либо их так много, что могут прокормиться дополнительные виды муравьев.

     Лимитирующие факторы и биоразнообразие

     Основополагающие биологические процессы – общие для всех без исключения живых организмов. Эти процессы достигают наибольшей эффективности при оптимальных значениях температуры, освещенности и т.п.

Чем сильнее эти условия отклоняются от оптимума, тем менее успешно организмы приспосабливаются к окружающей среде. Именно этим объясняется тот факт, что в регионах с менее благоприятными условиями среды встречается меньшее число видов.

Кроме того, в разных участках биосферы биоразнообразие лимитируется разными факторами. В пустыне жизнь ограничена недостаточным количеством воды.

В открытом океане лимитирующим веществом часто служит железо, обычно присутствующее здесь в форме труднодоступной для организмов гидроокиси. В иных средах, например в почвах влажных районов, в озерах, окраинных морях, лимитирующим фактором чаще всего служит фосфор.

     К числу наиболее важных лимитирующих факторов суши относятся температура и влажность. В зависимости от сочетания среднегодовой температуры и нормы осадков на суше выделяются сообщества, характерные для обширных климатических зон и называемые биомами.

В зоне влажных тропиков, где круглый год тепло и много влаги, создаются благоприятные условия для развития самых богатых наземных сообществ – сообществ дождевого тропического леса. В случае ярко выраженной сезонности выпадения осадков развиваются сезонные тропические леса.

Биом лесов умеренной зоны развивается в условиях умеренной влажности и температуры и тянется от сообществ смешанных хвойно-мелколиственных лесов до сообществ вечнозеленых широколиственных пород. В более засушливой части тропической и умеренной зон располагаются травяные сообщества: степи и саванны.

Здесь создаются условия для периодических пожаров, которые уничтожают надземную часть многолетних травянистых растений, оставляя в неприкосновенности их обширную корневую систему. Дальнейшее уменьшение нормы осадков при высоких и умеренных среднегодовых температурах приводит к развитию пустынь.

Чапарраль свойствен областям со средиземноморским климатом – мягким, с сырой зимой и засушливым летом. Сообщества чапарраля занимают обширные пространства в Средиземноморье и на западном побережье Северной Америки. При низких температурах развиваются тундровые сообщества. Влажная тундра переполнена водой, но, поскольку на протяжении большей части года эта вода остается замерзшей, она недоступна растениям.  

     Как изменяется биоразнообразие. Ненарушенное развитие

     Подобно тому как относительное обилие видов неодинаково в разных точках пространства, соотношение их численности во времени также может меняться. Любое биотическое сообщество со временем преобразуется.

Его развитие, называемое также экологической сукцессией, проходит ряд этапов, при этом биотические сообщества сменяют друг друга.

Замещение видов в сукцессии вызвано тем, что популяции, стремясь модифицировать окружающую среду, создают условия, благоприятные для других популяций.

     После вырубки ельника или пожара условия на его месте настолько изменяются, что ель не может снова заселить эту же площадь. На открытых местах всходы ели повреждаются поздними весенними заморозками, страдают от перегрева и не могут конкурировать со светолюбивыми растениями.

В первые два года на вырубках и гарях буйно развиваются травянистые растения: кипрей, вейник и др. Вскоре появляются многочисленные всходы березы и осины. Деревья вытесняют травянистую растительность и постепенно образуют мелколиственный лес.

Только тогда возникают условия, благоприятные для возобновления ели. Теневыносливые всходы ели успешно конкурируют с подростом светолюбивых пород. Когда ель достигает верхнего яруса, она полностью вытесняет лиственные деревья. В принципе так же протекает сукцессия кедрово-пихтовой тайги.

Здесь цифры показывают длительность фаз сукцессии (в скобках указан срок их окончания).

     В процессе развития сообщества возрастает общая биомасса, тогда как максимум продуктивности, то есть максимум годового прироста биомассы, приходится на одну из промежуточных фаз сукцессии.

Обычно в процессе развития число видов возрастает, так как с увеличением растительного многообразия появляются ниши для все большего числа видов насекомых и других животных.

Однако так называемое климаксное сообщество, которое образуется на заключительной стадии развития, уступает по видовому богатству сообществам более ранних стадий. В климаксных сообществах более важными оказываются иные факторы, чем те, которые ведут к видовому разнообразию.

К числу таких факторов относится увеличение размеров организмов, что позволяет им запасать питательные вещества или воду, чтобы выжить в периоды, когда их недостает. Этот и другие факторы ведут к усилению конкуренции между видами и сокращению их числа в климаксном сообществе.  

     Нарушения в сообществах и их разнообразие

     Согласно «Оксфордскому словарю английского языка», нарушение (disturbance) – это «прерывание спокойствия, мира, покоя или сложившегося хода вещей; препятствие правильному осуществлению какого-либо действия или процесса».

Следовательно, нарушение – событие необычайное с точки зрения нормы и с ней несовместимое. В то же время ряд событий и изменений в среде обитания представляет собой нормальное свойство любой среды.

Чередование дня и ночи, систематическое воздействие прилива и отлива на скалистое побережье, падение деревьев в лесу – все это регулярно повторяющиеся и ожидаемые явления, с которыми сталкиваются популяции организмов в сообществе.

Тем не менее, для отдельной креветки, занесенной приливом в лужу на скале, или для травянистого растения нижнего лесного яруса подобные повседневно происходящие в среде изменения могут оказаться роковыми.

     Нарушения среды обитания различаются по силе и периодичности. Иногда полезно различать бедствия (disaster) и катастрофы (catastrophe). Первые происходят в жизни биотического сообщества достаточно часто, чтобы вызывать эволюционные изменения.

В результате бедствий популяция может приобрести новые свойства и, когда аналогичная ситуация повторяется, отреагировать на нее уже иначе или даже вообще не пострадать. Например, после объедания майским жуком листвы деревьев у них повторно распускаются почки.

Такое регулярно повторяющееся «бедствие», как сенокос, приводит к существенному изменению структуры и свойств луговых сообществ.

Приспособление луговых растений к периодам сенокошения проявляется в изменении сроков вегетации и цветения, как, например, у едкого лютика, часть растений которого зацветает уже после окончания сенокошения, а одуванчик успевает отцвести до него. Безвременник цветет осенью после сенокошения, а обычное растение газонов – многолетняя маргаритка приспособилась к частым покосам благодаря уменьшению длины цветоноса.

     Мелкие нарушения приводят к мозаичности местообитаний. Если они происходят разновременно, не в одной фазе, то сообщество будет состоять из отдельных участков, находящихся на разных стадиях сукцессии.

Такая мозаичность растительности, формирующаяся на фоне климаксного состояния как результат разновременных нарушений, сочетается с более высоким уровнем видового разнообразия, чем в случае обширной, долго не нарушавшейся территории.   

     Разрушение естественных местообитаний

     Сокращение биоразнообразия обычно начинается с разрушения естественного местообитания видов. Развитие новых технологий и разрушение окружающей среды в результате деятельности человека идет со скоростью, значительно превышающей способности видов приспособиться к новым условиям.

Исключение составляют немногие виды животных и растений, которые мы называем сорными и с которыми не желаем делить будущее планеты.

Вероятно, такие насекомые и сорняки обладают диапазоном наследственной изменчивости, позволяющим адаптироваться к быстрым изменениям среды, наступающим в результате ее нарушения, но большинство более крупных растений и животных к этому неспособны.

     Вмешательство человека часто приводит к снижению разнообразия природных условий.

Например, уничтожая различные виды древесных пород в смешанных лесах с целью создания предпочтительных условий для произрастания сосны, используемой в целлюлозной промышленности, человек неизбежно уменьшает число экологических ниш.

В результате в образовавшихся чистых сосновых лесах видовое разнообразие животных и растений существенно уменьшается по сравнению с исходным сообществом смешанного леса.

     Разрушение естественного местообитания часто начинается с его фрагментации на отдельные изолированные участки. Весной петухи глухаря собираются на ток. Площадь участка леса, необходимого для тока, должна быть не менее 5-8 гектаров. Сокращение участков леса, пригодных для токования, неизбежно приводит к падению численности этого вида.

     Изменение любого природного фактора в результате деятельности человека неизбежно приводит к нарушению равновесия экосистемы, следствием чего часто становится ее разрушение и утрата природного местообитания.

Биогены, поступающие со стоками животноводческой фермы, стимулируют рост фитопланктона в реке; последний затеняет бентосную растительность и лишает рыб и других водных животных убежища, пищи и растворенного в воде кислорода.

Постепенно река заполняется биогенами, которые покрывают все дно, и со временем некогда живописная речка под влиянием стоков животноводческого комплекса превращается в топкое и зловонное болото, густо поросшее ярко-зеленой рудеральной растительностью.                 

Источник: https://www.stud24.ru/ecology/biologicheskoe-raznoobrazie/192041-559599-page1.html

Книга – Стр 5

Лимитирующие факторы и биоразнообразие

Где находится биоразнообразие41
42Где находится биоразнообразие

Ключ к пониманию современной картины биоразнообразия

«Острова в океане»

Движение континентов продолжается и поныне, но происходит это крайне медленно. Значительно подвижнее животные и растения. Многие живые организмы пересекают морские проливы и преодолевают горные хребты, заселяя новые местообитания и формируя в них местные популяции.

Интенсивность расселения организмов убывает с расстоянием, что приводит к «обедненности» видами островов, удаленных от материка.

На каждом острове формируется характерный набор островных видов, которым пришлось не только преодолеть расстояние, отделяющее остров от материка, но и выдержать в конкурентной борьбе сопротивление видов, проникших на остров раньше.

Часто следствием приспособления к новым условиям становится настолько сильная зависимость вида от конкретных условий обитания, что он уже не может существовать нигде больше. Такой вид называется эндемиком. Ограниченное специфическими условиями распространение делает его особенно уязвимым к любому нарушению среды.

Своего рода «острова» часто встречаются и в наземных ландшафтах. Участок леса, изолированный от крупного массива деревьев, можно расценивать как «островное местообитание».

Такими же «островами» являются изолированные озера и вершины гор – все зависит от способности животных и растений преодолевать значительные расстояния.

История расселения животных и растений, происходящего на фоне движения материков, горообразования и иных геологических событий в истории Земли, помогает создать картину современного распределения биоразнообразия по поверхности планеты.

Представление о нем дает сравнение числа видов позвоночных животных и сосудистых растений в разных странах с приблизительно одинаковой по площади территорией. Геологическая история той или иной территории и связанная с ней смена климата определяют видовое разнообразие и характерное для данной страны число видов-эндемиков.

Где находится биоразнообразие43

1 деление на шкале – 100 видов

1 деление на шкале – 1000 видов

44Где находится биоразнообразие

Лимитирующие факторы и биоразнообразие

Основополагающие биологические процессы – общие для всех без исключения живых организмов. Эти процессы достигают наибольшей эффективности при оптимальных значениях температуры, освещенности и т.п.

Чем сильнее эти условия отклоняются от оптимума, тем менее успешно организмы приспосабливаются к окружающей среде. Именно этим объясняется тот факт, что в регионах с менее благоприятными условиями среды встречается меньшее число видов.

Кроме того, в разных участках биосферы биоразнообразие лимитируется разными факторами. В пустыне жизнь ограничена недостаточным количеством воды.

В открытом океане лимитирующим веществом часто служит железо, обычно присутствующее здесь в форме труднодоступной для организмов гидроокиси. В иных средах, например в почвах влажных районов, в озерах, окраинных морях, лимитирующим фактором чаще всего служит фосфор.

К числу наиболее важных лимитирующих факторов суши относятся температура и влажность. В зависимости от сочетания среднегодовой температуры и нормы осадков на суше выделяются сообщества, характерные для обширных климатических зон и называемые биомами.

В зоне влажных тропиков, где круглый год тепло и много влаги, создаются благоприятные условия для развития самых богатых наземных сообществ – сообществ дождевого тропического леса. В случае ярко выраженной сезонности выпадения осадков развиваются сезонные тропические леса.

Биом лесов умеренной зоны развивается в условиях умеренной влажности и температуры и тянется от сообществ смешанных хвойно-мелколиственных лесов до сообществ вечнозеленых широколиственных пород. В более засушливой части тропической и умеренной зон располагаются травяные сообщества: степи и саванны.

Здесь создаются условия для периодических пожаров, которые уничтожают надземную часть многолетних травянистых растений, оставляя в неприкосновенности их обширную корневую систему. Дальнейшее уменьшение нормы осадков при высоких и умеренных среднегодовых температурах приводит к развитию пустынь.

Чапарраль свойствен областям со средиземноморским климатом – мягким, с сырой зимой и засушливым летом. Сообщества чапарраля занимают обширные пространства в Средиземноморье и на западном побережье Северной Америки. При низких температурах развиваются тундровые сообщества. Влажная тундра переполнена водой, но, поскольку на протяжении большей части года эта вода остается замерзшей, она недоступна растениям.

Где находится биоразнообразие45
46Где находится биоразнообразие

«Горячие точки» биоразнообразия

На поверхности земного шара биоразнообразие распределено неравномерно. Существуют территории, где его уровень наиболее высок, тогда как в других местах разнообразие видов и сообществ значительно ниже. Обсуждая стратегию сохранения биоразнообразия, английский эколог Н.

Майерс выделил территории, которые, по его мнению, нуждаются в особом внимании. Эти территории получили название «горячих точек» биоразнообразия.

Для выделения этих территорий было предложено три критерия: 1) высокий уровень видового разнообразия сосудистых растений, 2) высокий процент эндемичных видов растений и 3) наличие угрозы разрушения местообитаний этих видов в результате деятельности человека.

При таком подходе выделяются территории, суммарная площадь которых составляет менее 2 % общей площади суши, но на которой встречается около 40 % видов растений и более 25 % видов животных. Большинство «горячих точек» расположено в Латинской Америке, в бассейне Карибского моря, на северо-востоке Средиземноморья, в Африке, южной и юго-восточной Азии и в Австралии.

Использование видового разнообразия растений в качестве основного критерия для выделения «горячих точек» неизбежно приведет к тому, что большинство таких территорий окажется в тропической зоне. Наибольшее разнообразие амфибий и насекомых, однако, зарегистрировано в районах, уровень биоразнообразия которых не совпадает с максимумом видового разнообразия растений.

Это обстоятельство, а также необходимость охраны наряду с наиболее эксплуатируемыми территориями наименее затронутых деятельностью человека, девственных районов земного шара стало основой для выделения 25 участков суши, где концентрация биоразнообразия наиболее высокая.

Особого внимания заслуживают участки земной поверхности, служащие единственным и последним пристанищем для эндемичных видов. Строго говоря, любая «горячая точка» представляет собой обширную территорию определенной конфигурации, простирающуюся в основном вдоль окраин континентов.

Там же расположены тектонические районы земного шара, где энергия геологических сил порой приводит к образованию гигантских трещин и возникновению гейзеров и горячих источников. Все в природе взаимосвязано.

Где находится биоразнообразие47
48Где находится биоразнообразие

Скрытое биоразнообразие

Среди многочисленных попыток подсчитать все биоразнообразие планеты нет ни одной, давшей сколько-нибудь исчерпывающие данные.

Трудности здесь связаны не только с тем, что многие виды животных и растений еще не известны науке, а классификация экосистем по-прежнему представляет собой предмет оживленной дискуссии, но и с тем, что биоразнообразие не всегда поддается учету и оценке.

Биоразнообразие может быть скрытым, и лучшим подтверждением этому служит существование некоторых с трудом поддающихся количественному учету жизненных форм растений.

В 1903 году датский ботаник К.

Раункиер предложил систему классификации растений, в основе которой – расположение на стебле их почек возобновления, и определил, что распространение растений главных выделенных им категорий хорошо совпадает с основными типами биомов: фанерофиты (большая часть деревьев и крупных кустарников) доминируют в теплой влажной среде, хамефиты (мелкие кустарники и травянистые растения) чаще всего встречаются в местах с холодным и сухим климатом, гемикриптофиты (растения, побеги которых с наступлением неблагоприятных условий зимних месяцев отмирают до уровня почвы) характерны для холодных влажных областей, криптофиты (растения, почки которых полностью погружены в почву) также типичны для холодного влажного климата. На рисунке не показаны терофиты – растения, которые полностью отмирают во время неблагоприятного сезона. К терофитам относится большинство однолетних растений, и они наиболее многочисленны в пустынях и степях. Незачерненные на рисунке части растений на время неблагоприятного сезона отмирают, а зачерненные сохраняются и возобновляют рост на следующий год. Наименее защищены почки у растения, изображенного слева, а далее в ряду степень защищенности почек возрастает.

Между жизненными формами растений и типами биомов наблюдается близкое соответствие.

Фанерофиты доминируют над другими растительными формами в теплых влажных средах, а в умеренных и арктических областях их замещают хамефиты, гемикриптофиты и криптофиты. В пустынях доминируют терофиты.

Там они обычны и обеспечивают высокий уровень биоразнообразия, которое, однако, удается наблюдать лишь в течение короткого периода вегетации.

Где находится биоразнообразие49
50Где находится биоразнообразие

Распределение в экосистеме: стратификация и зональность

Облик биотического сообщества определяется не только разнообразием видов и другими показателями структуры сообщества, которые отражают связи между видами, входящими в его состав.

Функционирование сообщества и его стабильность также зависят от популяционных связей, от распределения организмов в пространстве и характера их взаимодействия с внешней средой. Распределение организмов в пространстве редко бывает равномерным.

Как правило, особи образуют вертикальные (стратификация)

èгоризонтальные (зональность) скопления. Так, в лесу растительность может быть представлена деревьями верхнего яруса (сосна, ель), деревьями второго яруса (рябина, осина, береза), кустарниками, которые образуют третий ярус, а также травами и кустарничками.

На почве в лесу всегда имеются опавшие листья, отмершие побеги, сухие ветки. Почва также подразделяется на горизонты. Стратификация хорошо выражена не только в лесных и водных экосистемах.

Даже в такой, казалось бы, «одномерной» экосистеме, как луг, можно выделить несколько ярусов: почву, где проводят всю жизнь дождевые черви, личинки жуков и другие животные; поверхность почвы, к которой приурочены местообитания муравьев, жужелиц; слой мха, где обитают первичнобескрылые насекомые и панцирные клещи; стебли и листья, с которыми связана жизнь кузнечиков, тлей и других животных; цветки, на которых проводят много времени подстерегающие жертву цветочные пауки

èсобирающие нектар шмели.

Растения и животные распределены по всей экосистеме не равномерно, а пятнами, в которых плотность особей может быть максимальной или, наоборот, сходить на нет.

Мозаичность растительного покрова в пределах одного сообщества обусловлена разными причинами; одна из главных причин – неоднородность, «пятнистость» условий среды. Часто мозаичность обусловлена микрорельефом.

В этом случае в микропонижениях развиваются более влаголюбивые растения, а на микроповышениях – менее влаголюбивые. Мозаичность травянисто-кустарникового покрова в лесу нередко вызвана тем, что определенные виды растений образуют заросли.

Это происходит благодаря разрастанию горизонтальных корневищ в почве или ползучих надземных побегов. Благодаря мозаичности полнее используется разнообразие условий среды и увеличивается устойчивость к ее неблагоприятному воздействию.

Источник: https://studfile.net/preview/4646440/page:5/

Лимитирующий фактор | справочник Пестициды.ru

Лимитирующие факторы и биоразнообразие

Лимитирующий фактор – фактор среды, ограничивающий проявления жизнедеятельности организмов при приобретении им концентрации выше или ниже оптимальной.

К лимитирующим могут относиться любые факторы среды: освещение, температура, влажность, микросреда, состав почвы и др. Учение о лимитирующих факторах основано на двух основополагающих постулатах: законе Либиха (1840) и законе Шелфорда (1913).[5]

Каждый вид растений, микроорганизмов и животных существует в условиях, при которых их жизнь наиболее комфортна.

Для того, чтобы представители каждой популяции могли полноценно питаться, развиваться и размножаться, необходимо соответствие каждого экологического фактора определенным значениям, которые укладываются в более или менее широком диапазоне.

[1] К насекомым это относится в той же степени, что и к другим живым организмам, поэтому в дальнейшем мы будем рассматривать влияние лимитирующих факторов на примере этого класса.

Для жизнеспособности организмов опасно как снижение, так и превышение оптимальных значений температуры, влажности и т.д. Выход их величин за пределы выносливости приводит к гибели организма, популяции или даже экосистемы.[5]

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, свою очередь, отражается на выживаемости хищников-энтомофагов: других насекомых, птиц, некоторых Земноводных и т.д.[1]

Каждый организм характеризуется определенным экологическим минимумом и максимумом, между которыми находится зона нормальной жизнедеятельности (или оптимума). Чем дальше тот или иной фактор отклоняется от значения оптимума, тем в большей степени заметно его негативное воздействие. За пределами критических точек (крайних значений лимитирующего фактора) существование организма невозможно.[5]

Для обозначения степени толерантности (устойчивости) видов к различным значениям лимитирующих факторов, их принято разделять на маловыносливые – стенобионты – и выносливые, или эврибионты.[5] К стенобионтам можно отнести низших насекомых, обитающих в пещерах (Бессяжковые и др.

), а также большинство тропических отрядов, которые существуют лишь в условиях высокой температуры и влажности. Например, Чешуекрылые отряда Morpho обитают только в густых тропических лесах Центральной и Южной Америки и очень плохо разводятся в искусственных условиях.

   В частности, они очень требовательны к световому режиму: каждый вид этих бабочек летает лишь в определенное время дня.[4]

Среди всех абиотических факторов насекомые обладают наибольшей чувствительностью к температуре, освещению и влажности.[2]

Что касается первого, на территории нашей страны большинство видов способно жить в диапазоне температур от 3 до 40 градусов, хотя некоторые имеют механизмы приспособления, позволяющие им существовать и за пределами зоны нормальной жизнедеятельности.

[5] Так, ряд высокоразвитых насекомых проявляет устойчивость к замерзанию, так как жидкость в их организме не переходит в кристаллы, а витрифицируется – становится подобна стеклу. Это распространено среди некоторых жуков, Чешуекрылых и Двукрылых. [2] Например, куколка бабочки махаона может переносить глубокое замораживание почти до – 200 градусов.[6]

Освещение также немаловажно. Под действием оптимальных доз ультрафиолета в организме насекомых происходят важные биохимические процессы: выделение гормонов, формирование пигмента крыльев и даже усвоение некоторых минеральных веществ.

Приверженность к определенному световому режиму определяет их образ жизни (дневной, ночной), а также предпочтительную среду обитания.

Так, личинки жуков-щелкунов, обитающие в почве, не переносят яркого света и гибнут под воздействием интенсивного ультрафиолетового излучения.[2]

Очень по-разному действует на насекомых такой лимитирующий фактор, как влажность.

Некоторые из них, например, комары, мошки или примитивные отряды вроде поденок, живут преимущественно вблизи водоемов, с которыми связаны не только самые комфортные условия их жизни, но и процесс размножения.

[2] По этой причине осушение болот является одним из самых эффективных методов борьбы с распространением комаров. Среди насекомых встречаются и ксерофиты, предпочитающие засушливые местности, например, муравьи, населяющие полупустыни.[5]

Ограничивать жизнедеятельность насекомых могут не только явления неживой природы, но и факторы биологического происхождения. Биологические лимитирующие факторы в виде хищников угрожают всем растительноядным видам:[5] так, для бабочек даже в пределах класса угрозу способны создавать десятки хищников, от богомолов и муравьев до  златоглазок и некоторых кузнечиков.[2]

Аналогичным образом, у многих отрядов и семейств жизнедеятельность ограничена присутствием в области их обитания паразитов и патогенных микроорганизмов, вызывающих болезни.

[5]Впервые угнетающие явления в виде болезнетворных бактерий Bacillus solitarius были открыты известным биологом И.И. Мечниковым, описавшим заболевание у личинок вредителя злаков – хлебного жука. [3]В настоящее время бактерии рода Bacillus широко используются в качестве искусственного лимитирующего фактора для борьбы с личинками сельскохозяйственных вредителей. 

В обычных условиях каждый вид и популяция стремится занять свою экологическую нишу, однако иногда складываются такие условия, что два и более видов конкурируют между собой.

В этом случае они становятся лимитирующими факторами друг для друга.

Чаще всего конкуренция развивается из-за недостатка пищевых ресурсов; нередко она происходит между летающими насекомыми, опыляющими одни и те же растения.[5]

У общественных форм – муравьев и термитов – конкуренция заметна не только за пределами вида, но и внутри него. Эти насекомые живут автономными колониями, и каждая семья создает для любой другой потенциальную угрозу, уничтожая доступную пищу и занимая ее потенциальный «дом».[1]

Если говорить о переносимости биологических факторов, стенобионтами являются насекомые-паразиты растений и животных, которые избирательны в отношении пищи и способа ее добычи.

Среди более выносливых эврибионтов насчитывается множество высокоразвитых насекомых.

Японский жук, бабочка медведица и сотни других видов расселены по огромным территориям, они используют в качестве питания различные растения и прекрасно существуют даже в условиях изобилия хищников.[2]

Составитель: Черкасова С.А.

Последнее обновление: 21.09.13 04:49

Литературные источники:

1.

Ахатов А. Г. Экология. Энциклопедический словарь. ТКИ, Экополис, 1995г. — 368 с.

2.

Бей-Биенко Г.Я. Общая энтомология. — 3-е издание., доп.— М.: Высш.школа, 1980. — 416 с.,ил.

3.

Карлик Л. Н. Мечников. Москва: Медгиз, 1946 г.

4.

Уоллес А., Тропическая природа, М.: Мысль, 1975 г. – 226 с.

5.

Шилов И. А. Экология, М., Высшая школа, 1998. — 512 с.

6.

Шовен Р., Мир насекомых, М., изд-во «Мир», 1970 – 242 с.

Изображения (переработаны):

7.8.9.10. Список всех источников

Источник: http://www.pesticidy.ru/dictionary/limitiruiuschiy_factor

Book for ucheba
Добавить комментарий