Međudjelovanje okolišnih čimbenika. ograničavajući faktor. Optimalni i ograničavajući čimbenik okoliša Ograničavajući čimbenici okoliša određuju

Sigurno je svatko od nas primijetio kako se biljke iste vrste dobro razvijaju u šumi, ali se loše osjećaju na otvorenim prostorima. Ili, na primjer, neke vrste sisavaca imaju velike populacije, dok su druge ograničenije pod naizgled istim uvjetima. Sva živa bića na Zemlji na ovaj ili onaj način poštuju vlastite zakone i pravila. Njihovim proučavanjem bavi se ekologija. Jedna od temeljnih izjava je Liebigov zakon minimuma

Ograničenje što je to?

Njemački kemičar i utemeljitelj poljoprivredne kemije, profesor Justus von Liebig, došao je do mnogih otkrića. Jedno od najpoznatijih i najpriznatijih je otkriće temeljnog ograničavajućeg faktora. Formuliran je 1840. godine, a kasnije ga je dopunio i generalizirao Shelford. Zakon kaže da je za svaki živi organizam najznačajniji faktor onaj koji u većoj mjeri odstupa od svoje optimalne vrijednosti. Drugim riječima, postojanje životinje ili biljke ovisi o stupnju izraženosti (minimum ili maksimum) određenog stanja. Pojedinci se tijekom života susreću s nizom ograničavajućih čimbenika.

"Liebigova bačva"

Čimbenik koji ograničava vitalnu aktivnost organizama može biti različit. Formulirani zakon još uvijek se aktivno koristi u poljoprivreda. J. Liebig je utvrdio da produktivnost biljaka ovisi prvenstveno o mineralnoj (hranjivoj) tvari, koja je u tlu najslabije izražena. Na primjer, ako je dušik u tlu samo 10% potrebne norme, a fosfor - 20%, tada je faktor koji ograničava normalan razvoj nedostatak prvog elementa. Stoga se u početku u tlo trebaju primijeniti gnojiva koja sadrže dušik. Značenje zakona izneseno je što je moguće jasnije i jasnije u takozvanoj "Liebigovoj bačvi" (na slici gore). Suština je da kada se posuda napuni, voda se počne prelijevati preko ruba gdje je najkraća daska, a duljina ostatka više nije bitna.

Voda

Ovaj faktor je najteži i najznačajniji u usporedbi s ostalima. Voda je osnova života jer ima važnu ulogu u životu pojedine stanice i cijelog organizma u cjelini. Održavanje njegove količine na odgovarajućoj razini jedna je od glavnih fizioloških funkcija svake biljke ili životinje. Voda kao faktor ograničenja životne aktivnosti posljedica je neravnomjerne raspodjele vlage po Zemljinoj površini tijekom godine. U procesu evolucije, mnogi organizmi su se prilagodili ekonomičnom korištenju vlage, doživljavajući sušno razdoblje u stanju hibernacije ili odmora. Ovaj faktor je najizraženiji u pustinjama i polupustinjama, gdje postoji vrlo oskudna i osebujna flora i fauna.

Svjetlo

Svjetlost koja dolazi u obliku sunčevog zračenja osigurava sve životne procese na planetu. Za organizme je važna njegova valna duljina, trajanje izloženosti i intenzitet zračenja. Ovisno o tim pokazateljima, organizam se prilagođava uvjetima okoline. Kao faktor ograničenja egzistencije, posebno je izražen na velikim dubinama mora. Na primjer, biljke na dubini od 200 m više se ne nalaze. Zajedno s rasvjetom, ovdje “rade” još najmanje dva ograničavajuća faktora: tlak i koncentracija kisika. To se može suprotstaviti tropskim kišnim šumama Južne Amerike, kao najpovoljnijeg područja za život.

Sobna temperatura

Nije tajna da svi fiziološki procesi koji se odvijaju u tijelu ovise o vanjskoj i unutarnjoj temperaturi. Štoviše, većina vrsta prilagođena je prilično uskom rasponu (15-30 °C). Ovisnost je posebno izražena kod organizama koji nisu u stanju samostalno održavati stalnu tjelesnu temperaturu, npr. gmazovi (gmazovi). U procesu evolucije formirane su mnoge prilagodbe kako bi se nadvladao ovaj ograničeni faktor. Dakle, u vrućem vremenu, kako bi se izbjeglo pregrijavanje u biljkama, povećava se kroz stomate, kod životinja - kroz kožu i dišni sustav, kao i značajke ponašanja (sakriti se u hladu, ukopati se, itd.).

Zagađivači

Vrijednost se ne može podcijeniti. Posljednjih nekoliko stoljeća za čovjeka je obilježio brzi tehnički napredak, brzi razvoj industrije. To je dovelo do činjenice da su se štetne emisije u vodena tijela, tlo i atmosferu povećale nekoliko puta. Moguće je razumjeti koji čimbenik ograničava ovu ili onu vrstu tek nakon istraživanja. Ovakvo stanje objašnjava činjenicu da se raznolikost vrsta pojedinih regija ili područja promijenila do neprepoznatljivosti. Organizmi se mijenjaju i prilagođavaju, jedan zamjenjuje drugi.

Sve su to glavni čimbenici koji ograničavaju život. Osim njih, tu su i mnogi drugi, koje je jednostavno nemoguće nabrojati. Svaka vrsta, pa čak i jedinka je individualna, stoga će ograničavajući čimbenici biti vrlo raznoliki. Na primjer, za pastrve je važan postotak kisika otopljenog u vodi, za biljke - kvantitativni i kvalitativni sastav insekata oprašivača itd.

Svi živi organizmi imaju određene granice izdržljivosti na jedan ili drugi ograničavajući čimbenik. Neki su dovoljno široki, drugi su uski. Ovisno o ovom pokazatelju, razlikuju se euribionti i stenobionti. Prvi mogu tolerirati veliku amplitudu fluktuacija različitih ograničavajućih čimbenika. Na primjer, žive posvuda od stepa do šume-tundre, vukovi itd. Stenobionti, naprotiv, mogu izdržati vrlo uske fluktuacije, a uključuju gotovo sve biljke prašume.

Uvod

U ovom radu detaljno ću obraditi temu "Ograničavajući čimbenici". Razmotrit ću njihovu definiciju, vrste, zakonitosti i primjere.

Različiti čimbenici okoliša imaju različito značenje za žive organizme.

Za život organizama nužna je određena kombinacija uvjeta. Ako su svi uvjeti okoline povoljni, osim jednog, onda je to stanje odlučujuće za život dotičnog organizma.

Od sve raznolikosti ograničavajućih čimbenika okoliša, pozornost istraživača privlače prije svega oni koji inhibiraju vitalnu aktivnost organizama, ograničavaju njihov rast i razvoj.

Glavni dio

U ukupnom pritisku okoliša izdvajaju se čimbenici koji najjače ograničavaju uspješnost života organizama. Takvi se čimbenici nazivaju ograničavajući ili ograničavajući.

Ograničavajući (limitirajući) faktori - Ovo

1) sve čimbenike koji inhibiraju rast populacije u ekosustavu; 2) okolišni čimbenici čija vrijednost jako odstupa od optimuma.

U prisutnosti optimalnih kombinacija mnogih čimbenika, jedan ograničavajući čimbenik može dovesti do inhibicije i smrti organizama. Na primjer, biljke koje vole toplinu umiru na negativnim temperaturama zraka, unatoč optimalnom sadržaju hranjivih tvari u tlu, optimalnoj vlažnosti, osvjetljenju i tako dalje. Ograničavajući čimbenici su neophodni ako nisu u interakciji s drugim čimbenicima. Na primjer, nedostatak mineralnog dušika u tlu ne može se nadoknaditi viškom kalija ili fosfora.

Ograničavajući čimbenici za kopnene ekosustave:

Temperatura;

Hranjive tvari u tlu.

Ograničavajući čimbenici za vodene ekosustave:

Temperatura;

Sunčeva svjetlost;

Slanost.

Obično ti čimbenici međusobno djeluju na način da je jedan proces istovremeno ograničen s nekoliko čimbenika, a promjena bilo kojeg od njih dovodi do nove ravnoteže. Na primjer, povećanje dostupnosti hrane i smanjenje pritiska grabežljivaca može dovesti do povećanja veličine populacije.

Primjeri ograničavajućih čimbenika su: izdanci neerodiranih stijena, erozivna baza, strane doline, itd.

Dakle, faktor koji ograničava rasprostranjenost jelena je dubina snježnog pokrivača; leptiri zimske lopatice (štetočina povrća i žitarica) - zimska temperatura itd.

Koncept ograničavajućih čimbenika temelji se na dva zakona ekologije: zakonu minimuma i zakonu tolerancije.

Zakon o minimumu

Sredinom 19. stoljeća njemački organski kemičar Liebig, proučavajući utjecaj raznih elemenata u tragovima na rast biljaka, prvi je ustanovio sljedeće: rast biljaka je ograničen na element čija je koncentracija i vrijednost minimalna, tj. jest, prisutan je u minimalnoj količini. Slikovito, zakon minimuma pomaže u predstavljanju takozvane Liebigove bačve. Ovo je bačva, drvene letvice imaju različite visine, kao što je prikazano na slici

Toplina, i svjetlost, i voda, i kisik, i drugi čimbenici mogu ograničiti ili ograničiti razvoj organizama, ako njihovo valjanje odgovara ekološkom minimumu. Na primjer, tropske ribe anđeli umiru ako temperatura vode padne ispod 16 °C. A razvoj algi u dubokomorskim ekosustavima ograničen je dubinom prodiranja sunčeve svjetlosti: u donjim slojevima nema algi.

Kasnije (1909.) zakon minimuma F. Blackman tumači šire, kao djelovanje bilo kojeg ekološkog čimbenika koji je na minimumu: čimbenici okoliša koji u određenim uvjetima imaju najlošiju vrijednost, posebno ograničavaju mogućnost postojanja vrste u tim uvjetima, unatoč i unatoč optimalnoj kombinaciji ostalih hotelskih uvjeta.

U svojoj modernoj formulaciji, zakon minimuma glasi kako slijedi: izdržljivost organizma određena je najslabijom karikom u lancu njegovih ekoloških potreba .

Za uspješnu primjenu zakona ograničavajućih čimbenika u praksi moraju se poštivati ​​dva načela:

Prvi je restriktivan, odnosno zakon je striktno primjenjiv samo u uvjetima stacionarnog stanja, kada su dotok i odljev energije i tvari uravnoteženi. Na primjer, u određenom vodnom tijelu, rast algi je prirodno ograničen nedostatkom fosfata. Dušikovi spojevi su sadržani u vodi u suvišku. Ako se u ovaj rezervoar ispuštaju otpadne vode s visokim sadržajem mineralnog fosfora, rezervoar može “procvjetati”. Ovaj proces će napredovati sve dok se jedan od elemenata ne iskoristi do graničnog minimuma. Sada bi to mogao biti dušik ako fosfor nastavi teći. U prijelaznom trenutku (kada još uvijek ima dovoljno dušika, a već ima dovoljno fosfora) ne uočava se minimalni učinak, odnosno niti jedan od ovih elemenata ne utječe na rast algi.

Drugi uzima u obzir međudjelovanje čimbenika i prilagodljivost organizama. Ponekad tijelo može nadomjestiti manjkavi element drugim, kemijski bliskim. Dakle, na mjestima gdje ima puno stroncija, u školjkama mekušaca, može nadomjestiti kalcij s nedostatkom potonjeg. Ili, primjerice, kod nekih se biljaka potreba za cinkom smanjuje ako rastu u sjeni. Stoga će niska koncentracija cinka ograničiti rast biljaka manje u sjeni nego na jakom svjetlu. U tim se slučajevima ograničavajući učinak čak i nedovoljne količine jednog ili drugog elementa možda neće očitovati.

Zakon tolerancije

Koncept da, uz minimum, i maksimum može biti ograničavajući faktor, uveo je 70 godina kasnije, 1913. nakon Liebiga, američki zoolog W. Shelford. Skrenuo je pozornost na činjenicu da ne samo oni okolišni čimbenici, čije su vrijednosti minimalne, već i oni koje karakterizira ekološki maksimum, mogu ograničiti razvoj živih organizama, te je formulirao zakon tolerancije: ograničavajući čimbenik prosperiteta populacije (organizma) može biti i minimum i maksimum utjecaja na okoliš, a raspon između njih određuje količinu izdržljivosti (granicu tolerancije) ili ekološku valentnost organizma na taj čimbenik)" (slika 2).

Slika 2 - Ovisnost rezultata okolišnog čimbenika o njegovom intenzitetu

Povoljan raspon okolišnog čimbenika naziva se optimalna zona (normalna aktivnost). Što je veće odstupanje faktora od optimuma, to taj čimbenik više inhibira vitalnu aktivnost stanovništva. Ovaj raspon se zove zona potlačenosti ili pesimizma . Maksimalne i minimalne tolerirane vrijednosti faktora su kritične točke iznad kojih postojanje organizma ili populacije više nije moguće. Granica tolerancije opisuje amplitudu fluktuacije faktora, koja osigurava najpotpuniju egzistenciju populacije. Pojedinci mogu imati malo različite raspone tolerancije.

Kasnije su utvrđene granice tolerancije za različite čimbenike okoliša za mnoge biljke i životinje. Zakoni J. Liebiga i W. Shelforda pomogli su u razumijevanju mnogih pojava i rasprostranjenosti organizama u prirodi. Organizmi se ne mogu svugdje rasprostranjeti jer populacije imaju određenu granicu tolerancije u odnosu na fluktuacije čimbenika okoliša. okoliš.

Mnogi organizmi mogu promijeniti toleranciju na pojedinačne čimbenike ako se uvjeti postupno mijenjaju. Možete se, primjerice, naviknuti na visoku temperaturu vode u kadi ako se popnete u toplu vodu, a zatim postupno dodajete vruću vodu. Ova prilagodba sporoj promjeni faktora je korisno zaštitno svojstvo. Ali može biti i opasno. Neočekivana, bez signala upozorenja, čak i mala promjena može biti kritična. Dolazi do efekta praga: posljednja slamka "može biti kobna. Na primjer, tanka grančica može slomiti ionako prenapregnuta leđa deve.

Načelo ograničavajućih čimbenika vrijedi za sve vrste živih organizama – biljke, životinje, mikroorganizme i odnosi se i na abiotske i na biotičke čimbenike. Na primjer, konkurencija druge vrste može postati ograničavajući čimbenik za razvoj organizama određene vrste. U poljoprivredi štetnici, korovi često postaju ograničavajući čimbenik, a za neke biljke nedostatak (ili odsutnost) predstavnika druge vrste postaje ograničavajući čimbenik u razvoju. Sukladno zakonu tolerancije, svaki višak materije ili energije ispostavlja se kao izvor onečišćenja. Dakle, višak vode čak iu sušnim područjima je štetan, a voda se može smatrati čestim zagađivačem, iako u optimalne količine jednostavno je potrebno. Konkretno, višak vode sprječava normalno formiranje tla u zoni černozema.

Predavanje 5. Ograničavajući čimbenici

Različiti čimbenici okoliša imaju različito značenje za žive organizme.

Za život organizama nužna je određena kombinacija uvjeta. Ako su svi uvjeti okoline povoljni, osim jednog, onda je to stanje odlučujuće za život dotičnog organizma.

Ograničavajući (limitirajući) faktori - Ovo

1) sve čimbenike koji inhibiraju rast populacije u ekosustavu; 2) okolišni čimbenici čija vrijednost jako odstupa od optimuma.

U prisutnosti optimalnih kombinacija mnogih čimbenika, jedan ograničavajući čimbenik može dovesti do inhibicije i smrti organizama. Na primjer, biljke koje vole toplinu umiru na negativnim temperaturama zraka, unatoč optimalnom sadržaju hranjivih tvari u tlu, optimalnoj vlažnosti, osvjetljenju i tako dalje. Ograničavajući čimbenici su neophodni ako nisu u interakciji s drugim čimbenicima. Na primjer, nedostatak mineralnog dušika u tlu ne može se nadoknaditi viškom kalija ili fosfora.

Ograničavajući čimbenici za kopnene ekosustave:

Temperatura;

Hranjive tvari u tlu.

Ograničavajući čimbenici za vodene ekosustave:

Temperatura;

Sunčeva svjetlost;

Slanost.

Obično ti čimbenici međusobno djeluju na način da je jedan proces istovremeno ograničen s nekoliko čimbenika, a promjena bilo kojeg od njih dovodi do nove ravnoteže. Na primjer, povećanje dostupnosti hrane i smanjenje pritiska grabežljivaca može dovesti do povećanja veličine populacije.

Primjeri ograničavajućih čimbenika su: izdanci neerodiranih stijena, erozivna baza, strane doline, itd.

Dakle, faktor koji ograničava rasprostranjenost jelena je dubina snježnog pokrivača; leptiri zimske lopatice (štetnik povrća i žitarica) - zimska temperatura itd.

Koncept ograničavajućih čimbenika temelji se na dva zakona ekologije: zakonu minimuma i zakonu tolerancije.
Sredinom 19. stoljeća njemački organski kemičar Liebig, proučavajući utjecaj raznih elemenata u tragovima na rast biljaka, prvi je ustanovio sljedeće: rast biljaka je ograničen na element čija je koncentracija i vrijednost minimalna, tj. jest, prisutan je u minimalnoj količini. Slikovito, zakon minimuma pomaže u predstavljanju takozvane Liebigove bačve.

Ovo je bačva s drvenim letvicama različitih visina, kao što je prikazano na slici. Jasno je da koliko god ostale letvice bile visoke, u bačvu možete natočiti vode točno onoliko koliko je visoka najkraća letvica. Dakle, ograničavajući čimbenik ograničava vitalnu aktivnost organizama, unatoč razini (dozi) drugih čimbenika. Na primjer, ako kvasac
stavljene u hladnu vodu, niska temperatura postat će ograničavajući faktor u njihovom razmnožavanju. To zna svaka domaćica, pa ostavi kvasac da "nabubri" (i zapravo se razmnoži) u toploj vodi s dovoljno šećera. Ostaje još samo "zamijeniti" neke pojmove: visina nalio vodu neka to bude neka biološka ili ekološka funkcija (primjerice, produktivnost), a visina stupaca pokazat će stupanj odstupanja doze jednog ili drugog čimbenika od optimuma.

Trenutačno se Liebigov zakon minimuma tumači šire. Ograničavajući čimbenik može biti čimbenik kojeg nema samo u manjku, već iu višku.

Čimbenik okoliša igra ulogu OGRANIČAVAJUĆEG ČIMBENIKA ako je ovaj čimbenik ispod kritične razine ili prelazi maksimalno dopuštenu razinu.

Ograničavajući čimbenik određuje područje rasprostranjenosti vrste ili (u manje teškim uvjetima) utječe opća razina metabolizam. Primjerice, sadržaj fosfata u morskoj vodi je ograničavajući faktor koji određuje razvoj planktona i ukupnu produktivnost zajednica.

Pojam "ograničavajući čimbenik" ne odnosi se samo na različite elemente, već na sve čimbenike okoliša. Konkurentski odnosi često djeluju kao ograničavajući faktor.

Svaki organizam ima svoje granice izdržljivosti u odnosu na različite čimbenike okoliša. Ovisno o tome koliko su te granice široke ili uske, razlikuju se euribiontni i stenobiontni organizmi. euribionti sposobni podnijeti širok raspon intenziteta različitih čimbenika okoliša. Na primjer, stanište lisice je od šume-tundre do stepa. Stenobionti, naprotiv, toleriraju samo vrlo uske fluktuacije u intenzitetu okolišnog čimbenika. Na primjer, gotovo sve biljke tropskih prašuma su stenobionti.

Zakon tolerancije

Koncept da, uz minimum, i maksimum može biti ograničavajući faktor, uveo je 70 godina kasnije, 1913. nakon Liebiga, američki zoolog W. Shelford. Skrenuo je pozornost na činjenicu da ne samo oni ekološki čimbenici, čije su vrijednosti minimalne, već i oni koje karakterizira ekološki maksimum, mogu ograničiti razvoj živih organizama, te je formulirao zakon tolerancije: ograničavajući čimbenik prosperiteta populacije (organizma) može biti i minimum i maksimum utjecaja na okoliš, a raspon između njih određuje količinu izdržljivosti (granicu tolerancije) ili ekološku valentnost organizma na taj čimbenik)"

Povoljan raspon okolišnog faktora naziva se zona optimuma (normalnog života). Što je veće odstupanje faktora od optimuma, to taj čimbenik više inhibira vitalnu aktivnost stanovništva. Taj se raspon naziva zona potlačenosti ili pesimizma. Maksimalne i minimalne tolerirane vrijednosti faktora su kritične točke iznad kojih postojanje organizma ili populacije više nije moguće. Granica tolerancije opisuje amplitudu fluktuacije faktora, koja osigurava najpotpuniju egzistenciju populacije. Pojedinci mogu imati malo različite raspone tolerancije.

Antropogeni čimbenici

To su oblici aktivnosti. ljudsko društvo koji mijenjaju stanište za razne organizme.

Obično djeluju antropogeni čimbenici posredno, promjenom djelovanja abiotskih i biotskih čimbenika.

Na primjer, prorjeđivanjem u crnogorično-širokolisnim šumama stvaraju se povoljni uvjeti za većinu malih ptica vrbovki, ali sječom šupljih stabala smanjuje se broj ptica dupljara (sove, muharice).

Istovremeno, super direktno utjecaj antropogenih čimbenika: krčenje šuma, krivolov.

Utjecaj čimbenika okoliša na živi organizam vrlo je raznolik. Neki čimbenici imaju jači utjecaj, drugi su slabiji; neki utječu na sve aspekte života, drugi - na neke posebne životni proces. Ipak, u prirodi njihova utjecaja na organizme iu reakcijama živih bića, može se identificirati niz općih obrazaca koji se uklapaju u neku opću shemu učinka okolišnog čimbenika na život organizma.

Na apscisnoj osi nanosi se intenzitet čimbenika (npr. temperatura, osvijetljenost, koncentracija soli u otopini tla, vlažnost tla itd.), a na ordinatnoj osi prikazan je odgovor organizma na okolišni čimbenik u njegovom kvantitativnom izrazu ( npr. intenzitet fotosinteze, disanje, rast Veličina organizma ili njegovih organa, broj jedinki po jedinici površine itd.). Raspon djelovanja ekološkog faktora ograničen je odgovarajućim krajnjim vrijednostima praga (minimalne i maksimalne točke) ovog faktora, pri kojima je postojanje organizma još uvijek moguće. Granice između kritičnih točaka nazivaju se ekološka valencija živih bića u odnosu na određeni čimbenik okoliša. Vrijednosti ekološkog faktora koje su najpovoljnije za određenu vrstu nazivaju se optimalne, odn jednostavno ekološki optimum . Iste vrijednosti faktora koje su nepovoljne za određenu vrstu nazivaju se maksimalne ili jednostavno ekološki pesimizam .

Različiti tipoviživi organizmi se međusobno izrazito razlikuju i po položaju optimuma i po ekološkoj valenciji. Tako, na primjer, arktičke lisice u tundri mogu tolerirati fluktuacije temperature zraka u rasponu od oko 80 0 C (od +30 do -55 0 C), dok toplovodni rakovi Corilia mirabilis podnose promjene temperature vode u rasponu ne više od 6 0 C (od 23 do 29 0 C), i filamentozna cyanobacterium oscillatoria, koja živi na oko. Java u vodi temperature 64 0 C, ugine na 68 0 C nakon 5-10 minuta. Na isti način, neke livadne trave preferiraju tla s prilično uskim rasponom kiselosti (na primjer, obični vrijesak, kiseljak, bijelica su pokazatelji kiselih tala s pH od 3,5-4,5), druge dobro rastu u širokom rasponu pH - od jako kiselog do alkalnog (npr. bijeli bor). Nazivaju se vrste organizama za čije postojanje postoje strogo određeni, relativno stalni uvjeti okoliša stenobiont , te onih koji imaju široku ekološku valenciju u odnosu na kompleks čimbenika - eurubiontski . U ovom slučaju, vrsta može imati usku amplitudu s obzirom na jedan faktor i široku amplitudu s obzirom na drugi (na primjer, biti ograničena na uski raspon temperature i širok raspon slanosti). Osim toga, ista snaga manifestacije faktora može biti optimalna za jednu vrstu, pesimalna za drugu, a prelaziti granice izdržljivosti za treću.

Preživljavanje organa doseže maksimum pri prosječnim vrijednostima ovog čimbenika okoliša.

Sposobnost vrste da razmnožava jedinke, da se natječe s drugima, bit će ograničena faktorom koji najviše odstupa od optimalne vrijednosti. Ako kvantitativna vrijednost barem jednog od čimbenika prijeđe granice izdržljivosti, tada postojanje vrste postaje nemoguće, ma koliko ostali uvjeti bili povoljni.

Takvi čimbenici koji prelaze granice maksimuma ili minimuma nazivaju se ograničavajućim. Na primjer, rasprostranjenost mnogih životinja i biljaka na sjeveru obično je ograničena nedostatkom topline, dok na jugu nedostatak vlage ili potrebne hrane može biti ograničavajući faktor za iste vrste. Ograničavajući čimbenici okoliša također određuju geografski raspon vrste.

Prilagodbe organizama na sezonski ritam vanjskih uvjeta.

Klima je jedna od glavnih komponenti prirodnog okoliša. Za život kopnenih biljaka i životinja od najveće su važnosti klimatske komponente kao što su svjetlost, temperatura i vlažnost. Važna značajka ovih čimbenika leži u njihovoj prirodnoj promjeni tijekom godine i dana, te u vezi sa geografskom zonalnošću. Stoga prilagodbe na njih imaju zonski i sezonski karakter.

Sezonska periodičnost jedna je od najčešćih pojava u živoj prirodi. Posebno je izražena u mjerenim geografskim širinama. Vanjski jednostavni i dobro poznati sezonski fenomeni u svijetu organa temelje se na složenim adaptivnim reakcijama ritmičke prirode, koje su otkrivene relativno nedavno.

Kao primjer, razmotrite sezonsku periodičnost u središnjim regijama naše zemlje. Ovdje je godišnja varijacija temperature od ključne važnosti za biljke i životinje. Razdoblje povoljno za život traje oko šest mjeseci.

Znakovi proljeća pojavljuju se čim se snijeg otopi: cvatu vrbe, johe, lijeske, pojavljuju se klice biljaka, stižu ptice selice. U ovom trenutku čak i mali mraz oštećuje biljke i uzrokuje smrt mnogih insekata.

Usred ljeta, unatoč temperaturama i obilju oborina, rast mnogih biljaka usporava. Završava razmnožavanje ptica.

Druga polovica ljeta i rana jesen kod većine biljaka je razdoblje sazrijevanja plodova i sjemenki te nakupljanja hranjivih tvari u njihovim tkivima. Istovremeno, već su vidljivi znaci pripreme za zimu. Na stablima se stvaraju pupoljci za prezimljavanje i odrvenjele mladice; postoji povećani odljev hranjivih tvari iz lišća u stabljike, korijenje. Kod ptica i sisavaca počinje jesensko presvlačenje, ptice selice okupljaju se u jata.

Pripreme za zimu završavaju opadanjem lišća biljaka, odlaskom mnogih ptica, nestankom insekata koji se skrivaju i umiru. Čak i prije početka stabilnih mrazova, u prirodi počinje razdoblje zimskog mirovanja.

Stanje zimskog mirovanja posebno je izraženo kod organizama koji nisu u stanju održavati konstantnu tjelesnu temperaturu, tj. kod biljaka, svi beskralježnjaci i niži kralješnjaci.

Zimsko mirovanje nije samo zastoj u razvoju uzrokovan niskim temperaturama, već vrlo složena fiziološka prilagodba. Kod svake vrste stanje zimskog mirovanja nastupa tek u određenoj fazi razvoja. Dakle, u biljkama, sjemenkama, nadzemnim i podzemnim dijelovima s uspavanim pupoljcima hiberniraju. U različitim stadijima razvoja kod kukaca dolazi do zimskog mirovanja (malarični komarac, leptir urtikarija hibernira u stadiju odraslog kukca, leptir kupusnjača u stadiju kukuljice, svilena buba u stadiju jaja).

Stadiji zimovanja biljaka i životinja imaju mnogo sličnih fizioloških značajki. Značajno smanjen intenzitet razmjene. Kod ptica i sisavaca ne dolazi do stanja potpune suspendirane animacije. Razvili su i druge prilagodbe za zimu. Na primjer, linjanjem kod sisavaca ljetnu dlaku zamjenjuje gušća i duža s obilnom poddlakom, a kod ptica se formira paperje. Time se smanjuje prijenos topline.

Međutim, zimska aktivnost moguća je samo za one životinje i ptice koje se u tom razdoblju mogu same hraniti.

Životinje za koje nema dovoljno hrane zimi spavaju zimski san (šišmiši, mnogi glodavci, jazavci, medvjedi).

Ptice imaju sezonske migracije (letove).

Glavni čimbenik u regulaciji sezonskih ciklusa je promjena duljine dana. Reakcija tijela na duljinu dnevnog svjetla - fotoperiodizam . Fotoperiodizam je uobičajena, važna prilagodba koja regulira sezonske pojave u velikom broju organizama.

Duljina dana je signalni faktor koji određuje smjer bioloških procesa. Promjena duljine dana uvijek je usko povezana s kretanjem temperature i prethodi njezinoj promjeni. Tijekom godine, duljina dana mijenja se strogo pravilno i nije podložna nasumičnim fluktuacijama, kao drugi čimbenici okoliša. Stoga duljina dana služi kao točan astronomski vjesnik sezonskih promjena temperature i drugih uvjeta.

Ograničavajući čimbenici mogu uključivati ​​bilo koje čimbenike okoliša: osvjetljenje, temperaturu, vlažnost, mikrookruženje, sastav tla itd. Doktrina ograničavajućih čimbenika temelji se na dva temeljna postulata: Liebigov zakon (1840.) i Shelfordov zakon (1913.).

Svaka vrsta biljaka, mikroorganizama i životinja postoji u uvjetima u kojima im je život najugodniji. Kako bi se predstavnici svake populacije mogli u potpunosti hraniti, razvijati i razmnožavati, potrebno je da svaki čimbenik okoliša odgovara određenim vrijednostima koje se uklapaju u manje ili više širok raspon. Ovo vrijedi za kukce u istoj mjeri kao i za druge žive organizme, pa ćemo ubuduće razmatrati utjecaj ograničavajućih čimbenika na primjeru ove klase.

Za održivost organizama opasno je i smanjenje i prekoračenje optimalnih vrijednosti temperature, vlažnosti itd. Izlazak njihovih vrijednosti izvan granica izdržljivosti dovodi do smrti organizma, populacije ili čak ekosustava.

Na primjer, ako određeni mikrohranjivi element nedostaje u tlu, to uzrokuje smanjenje produktivnosti biljaka. Zbog nedostatka hrane umiru insekti koji se hrane ovim biljkama. Potonje se pak odražava na stopu preživljavanja entomofagnih grabežljivaca: drugih insekata, ptica, nekih vodozemaca itd.

Svaki organizam karakteriziraju određeni ekološki minimum i maksimum, između kojih se nalazi zona normalnog života (ili optimuma). Što više jedan ili drugi čimbenik odstupa od vrijednosti optimuma, to je njegov negativni utjecaj vidljiviji. Izvan kritičnih točaka (ekstremne vrijednosti ograničavajućeg faktora) postojanje organizma je nemoguće.

Da bi se označio stupanj tolerancije (stabilnost) vrsta na različite vrijednosti ograničavajućih čimbenika, obično se dijele na niske izdržljivosti - stenobionti- i izdržljiv, odn euribionti. Stenobionti uključuju niže insekte koji žive u špiljama (Bessiazhkovye i drugi), kao i većinu tropskih redova koji postoje samo pod uvjetima visoka temperatura i vlažnosti. Na primjer, Lepidoptera iz reda Morpho (fotografija)žive samo u gustim tropskim šumama Srednje i Južne Amerike i vrlo se slabo uzgajaju u umjetnim uvjetima. Konkretno, vrlo su zahtjevni za svjetlosni režim: svaka vrsta ovih leptira leti samo u određeno doba dana.

Ograničavajući čimbenici nežive prirode

Od svih abiotskih čimbenika, kukci su najosjetljiviji na temperaturu, svjetlost i vlagu.

Što se tiče prvog, na području naše zemlje većina vrsta može živjeti u temperaturnom rasponu od 3 do 40 stupnjeva, iako neke imaju mehanizme prilagodbe koji im omogućuju postojanje izvan zone normalnog života. Dakle, niz visoko razvijenih insekata pokazuje otpornost na smrzavanje, jer se tekućina u njihovom tijelu ne pretvara u kristale, već se ostakljuje - postaje poput stakla. Česta je među nekim kornjašima, Lepidoptera i Diptera. Na primjer, leptiri lastin rep (fotografija) može podnijeti duboko smrzavanje do gotovo -200 stupnjeva.

Rasvjeta je također važna. Pod utjecajem optimalnih doza ultraljubičastog zračenja u tijelu insekata odvijaju se važni biokemijski procesi: oslobađanje hormona, stvaranje pigmenta, pa čak i apsorpcija određenih minerala. Pridržavanje određenog svjetlosnog režima određuje njihov način života (dan, noć), kao i željeno stanište. Dakle, kukci koji žive u tlu ne podnose jaku svjetlost i umiru pod utjecajem intenzivnog ultraljubičastog zračenja.

Takav ograničavajući čimbenik kao što je vlaga djeluje vrlo različito na insekte. Neki od njih, na primjer, komarci, mušice ili primitivni odredi poput majki, žive uglavnom u blizini vodenih tijela, koja su povezana ne samo s najudobnijim uvjetima za njihov život, već i s procesom. Zbog toga je isušivanje močvara jedno od naj učinkovite metode kontrolirati širenje komaraca. Među kukcima postoje i kserofiti koji preferiraju sušna područja, na primjer, mravi koji nastanjuju polupustinje.

Ograničavajući čimbenici divljači

Ne samo fenomeni nežive prirode, već i čimbenici biološkog podrijetla mogu ograničiti vitalnu aktivnost insekata. Biološki ograničavajući čimbenici u obliku grabežljivaca ugrožavaju sve vrste biljojeda: na primjer, za leptire, čak i unutar razreda, deseci grabežljivaca mogu stvoriti prijetnju, od bogomoljki i mrava do čipkarica i nekih skakavaca.

U normalnim uvjetima svaka vrsta i populacija nastoji zauzeti vlastitu ekološku nišu, ali ponekad postoje takvi uvjeti da se dvije ili više vrsta međusobno natječu. U ovom slučaju, oni postaju ograničavajući faktori jedni drugima. Najčešće se natjecanje razvija zbog nedostatka izvora hrane; često se događa između letećih kukaca koji oprašuju iste biljke.

U društvenim oblicima - mravima i termitima - konkurencija je primjetna ne samo izvan vrste, već i unutar nje. Ovi kukci žive u autonomnim kolonijama, a svaka obitelj predstavlja potencijalnu prijetnju svakoj drugoj uništavajući dostupnu hranu i zauzimajući njezin potencijalni "dom".