Закон минимума Либиха. Закон толерантности Шелфорда

Министерство образования Республики Беларусь

УО «Полоцкий государственный университет»

Кафедра трубопроводного транспорта,

водоснабжения и гидравлики

Реферат

По дисциплине: «Основы экологии и энергосбережения.»

На тему: «Закон минимума Либиха. Закон толерантности Шелфорда»

Выполнила:                                                                       студентка группы 08-ТГ-1

А.С. Кислицына

Проверила:                                                                       А.И. Бондарчук

Новополоцк 2011г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ              .              .              .              .              .              .              .              .              .              .              3

1.      ФАКТОРЫ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ .              .              .              .              .              .              4

2.      ЗАКОН МИНИМУМА ЛИБИХА .              .              .              .              .              .              6

3.      ЗАКОН ТОЛЕРАНТНОСТИ ШЕЛФОРДА               .              .              .              .              8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ               .              .              .              .              .              .              .              .                       .       10

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ               .              .              .              .       11

Введение

Среда обитания – это та часть природы (или совокупности конкретных природных условий), которая окружает живые организмы и оказывает на них прямое или косвенное влияние и вызывает у них приспособительные реакции (адаптации). На Земле организмы освоили четыре важнейшие среды обитания – водную, наземную (включая и воздушную), почвенную и тела других организмов (паразитические формы). В последние десятилетия человек начал освоение космического пространства.

От понятия среды обитания следует отличать понятие «условия существования», или совокупность жизненно необходимых факторов среды, без которых организмы не могут существовать. Факторы – это движущие силы совершающихся процессов или условия, влияющие на эти процессы.

1. Факторы среды обитания

Факторы среды, которые вызывают у отдельных особей, популяций или сообществ приспособительные реакции (или адаптации), называются экологическими факторами. Экологические факторы подразделяются на три основные группы:

1. Абиотические факторы, или факторы неорганической или неживой природы. К ним относятся:

Физические факторы – тяготение, спектр электромагнитного излучения, газовый состав атмосферы, освещенность и мн. др.

Климатические факторы – температура, влажность, cкорость ветра, состав и давление атмосферы и т.д.;

Эдафические факторы (от греч. эдафон – почва) – структура почвы, содержание в ней минеральных солей и микроэлементов, определяющих ее плодородие, соленость, рН и пр.

Гидрологические факторы (от греч. гидро – вода) – прозрачность, скорость течения, концентрация в газов и растворенных веществ, электропроводность, соленость, рН и мн. др.

2. Биотические факторы, или разнообразные формы влияния жизнедеятельности одних организмов на другие. Их многочисленные формы с достаточной долей условности можно разделить на ряд групп: Нейтрализм; Конкуренция; Аменсализм; Паразитизм; Хищничество; Комменсализм; Протокооперация; Мутуализм.

3. Антропогенные факторы, которые вызваны человеческой деятельностью. Они могут быть подразделены на три основные группы: А. Изменение природных ландшафтов; Б. Загрязнение окружающей среды; В. Уменьшение численности отдельных видов.

Изменения природных ландшафтов могут быть выражены в разной степени – от незначительных, например, когда луг эпизодически используется для выпаса домашнего скота, до кардинальных – когда на месте осушенного болота создается пашня, или на месте вырубленного лесного массива – населенный пункт. Крайний случай результат этого процесса – т.наз. бедленд (от англ. badland – «плохая земля») – территория, полностью лишенная естественного растительного покрова. Примеры бедленда – открытые разработки полезных ископаемых, терриконы пустой породы, открытые свалки промышленных и бытовых отходов.

Загрязнение окружающей среды означает вызванное деятельностью человека привнесение в окружающую среду новых, обычно нехарактерных для нее агентов, выводящее экологическую систему из состояния равновесия или стабильного состояния. Основные группы загрязнений:

А. Физическое загрязнение, связанное с изменением физических параметров среды (температурное (тепловое), световое, шумовое, электромагнитное, радиационное и т.п. загрязнение).

Б. Химическое загрязнение, или изменение в рассматриваемый период времени среднемноголетних концентраций химических элементов или их соединений в среде (отходы производства, минеральные удобрения, пестициды, радионуклиды и т.д).

В. Биологическое загрязнение, или привнесение в среду и размножение в ней нежелательных для человека организмов, а также увеличение концентрации в среде продуктов их жизнедеятельности. Чаще всего оно вызывает негативный эффект. Однако если среда загрязняется органическими веществами, это может оказать положительное воздействие на те виды живых организмов, которые способны употреблять их в пищу или для других целей. Например, нефтяное загрязнение при авариях танкеров оказывает огромное отрицательное воздействие на водные и прибрежные экосистемы. Однако в нефтяном пятне начинает быстро увеличиваться численность целого ряда видов бактерий, которые способы усваивать нефть, разлагая ее в процессе метаболизма до простых неорганических соединений.

2. Закон минимума Либиха

Любому живому организму необходимы не вообще температура, влажность, минеральные и органические вещества или какие-нибудь другие факторы, а их определенный режим. Реакция организма зависит от количества (дозы) фактора. Кроме того, живой организм в природных условиях подвергается воздействию многих экологических факторов (как абиотических, так и биотических) одновременно. Растения нуждаются в значительных количествах влаги и питательных веществ (азот, фосфор, калий) и одновременно в относительно «ничтожных» количествах таких элементов, как бор и молибден.

Любой вид животного или растения обладает четкой избирательностью к составу пищи: каждому растению необходимы определенные минеральные элементы. Любой вид животного посвоему требователен к качеству пищи. Для того чтобы нормально существовать, развиваться, организм должен иметь весь набор необходимых факторов в оптимальных режимах и достаточных количествах.

Тот факт, что ограничение дозы (или отсутствие) любого из необходимых растению веществ, относящихся как к макро, так и к микроэлементам, ведет к одинаковому результату — замедлению роста, обнаружен и изучен одним из основоположников агрохимии немецким химиком Юстасом фон Либихом. Сформулированное им в 1840 г. правило1 называют законом минимума Либиха:

величина урожая определяется количеством в почве того из элементов питания, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего.

При этом Ю. Либих рисовал бочку с дырками, показывая, что нижняя дырка в бочке определяет уровень жидкости в ней.

Закон минимума справедлив как для растений, так и для животных, включая человека, которому в определенных ситуациях приходится употреблять минеральную воду или витамины для компенсации недостатка какихлибо элементов в организме.

Впоследствии в закон Либиха были внесены уточнения. Важной поправкой и дополнением служит закон неоднозначного (селективного) действия фактора на различные функции организма:

любой экологический фактор неодинаково влияет на функции организма, оптимум для одних процессов, например дыхания, не есть оптимум для других, например пищеварения, и наоборот.

К этой группе уточнений закона Либиха относится несколько отличное от других правило фазовых реакций «польза — вред»:

малые концентрации токсиканта действуют на организм в направлении усиления его функций (их стимулирования), тогда как более высокие концентрации угнетают или даже приводят к его смерти.

Эта токсикологическая закономерность справедлива для многих (так, известны лечебные свойства малых концентраций змеиного яда), но не всех ядовитых веществ.

3. Закон толерантности Шелфорда

Фактор среды ощущается организмом не только при его недостатке. Проблемы возникают также и при избытке любого из экологических факторов. Из опыта известно, что при недостатке воды в почве ассимиляция растением элементов минерального питания затруднена, но и избыток воды ведет к аналогичным последствиям: возможна гибель корней, возникновение анаэробных процессов, закисание почвы и т. п. Жизненная активность организма также заметно угнетается при малых значениях и при чрезмерном воздействии такого абиотического фактора, как температура.

Фактор среды наиболее эффективно действует на организм только при некотором среднем его значении, оптимальном для данного организма. Чем шире пределы колебаний какого-либо фактора, при котором организм может сохранять жизнеспособность, тем выше устойчивость, т. е. толерантность данного организма к соответствующему фактору (от лат. tolerantia — терпение). Таким образом, толерантность — это способность организма выдерживать отклонения экологических факторов от оптимальных для его жизнедеятельности значений.

Впервые предположение о лимитирующем (ограничивающем) влиянии максимального значения фактора наравне с минимальным значением было высказано в 1913 г. американским зоологом В. Шелфордом, установившим фундаментальный биологический закон толерантности:

любой живой организм имеет определенные, эволюционно унаследованные верхний и нижний пределы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору.

Другая формулировка закона В. Шелфорда поясняет, почему закон толерантности одновременно называют законом лимитирующих факторов:

даже единственный фактор за пределами зоны своего оптимума приводит к стрессовому состоянию организма и в пределе — к его гибели.

Поэтому экологический фактор, уровень которого приближается к любой границе диапазона выносливости организма или заходит за эту границу, называют лимитирующим фактором.

Закон толерантности дополняют положения американского эколога Ю. Одума:

      организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного экологического фактора и низкий диапазон в отношении другого;

      в организмы с широким диапазоном толерантности в отношении всех экологических факторов обычно наиболее распространены;

      « диапазон толерантности может сузиться и в отношении других экологических факторов, если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для организма;

      многие факторы среды становятся ограничивающими (лимитирующими) в особо важные (критические) периоды жизни организмов, особенно в период размножения.

К этим положениям также примыкает закон МитчерлихаБауле, названный А. Тинеманом законом совокупного действия:

      совокупность факторов воздействует сильнее всего на те фазы развития организмов, которые имеют наименьшую пластичность — минимальную способность к приспособлению.

Заключение

Экологические законы это группа закономерностей, которые определяют взаимосвязь отдельных, биологических систем (в частности человека) и их группировок с окружающей средой. Понимание закономерностей планетарного развития биосферы  и космофизичечкой зависимости ее составляющих формирует современное экологическое мировоззрение, необходимое для сохранности Жизни на Земле. Самое большое значение для современной экологии человека имеют Базовые экологические Законы. Такие как «Закон минимума Либиха» и «Закон толерантности Шелфорда»