Глава II - §2. Некоторые экологические закономерности

Характеризуя экологию особей (аутэкологию), обычно показывают особенности и закономерности приспособления особей разных видов к своим местообитаниям и воздействиям факторов среды. Сюда относятся закономерности, связанные с обеспеченностью ресурсами и действием факторов среды. Организмы приспосабливаются, но все эти приспособления имеют в своей основе общие правила. Они-то и диктуют направление адаптации и ее ход. Зная эти правила, можно многое предсказать в морфологических и этологических переменах у животных при изменении условий их существования. Стало быть, если человек начнет когда-нибудь строить сообщества растений и животных, он должен хорошо знать эти закономерности, чтобы загодя представлять результаты своих усилий.

 

1. Соотношение поверхности и объема тела (закон поверхности тела).

В экологии имеются статистические закономерности между температурой и морфологическими приспособлениями животных. Они Некоторые экологические закономерностиописаны у близких в систематическом отношении животных и не имеют абсолютного характера. Все они базируются на очень простом правиле:
 

Поверхность тела животного пропорциональна квадрату его размера. Объем тела пропорционален кубу его размера.

 

Именно поэтому чем крупнее животное, тем относительно меньше его поверхность тела. Она ведь с ростом размеров увеличивается в квадрате, тогда как объем растет в кубе! Соответственно, чем больше отношение поверхности к объему, тем меньше размеры животного. Эта закономерность соотношения изменений поверхности и объема диктует конструкцию животных. Так, например, потеря тепла организмом связана с величиной поверхности тела, ибо именно с нее происходит рассеивание энергии. У мелкого животного относительно большая энергопотеря. Рассмотренная закономерность отношения поверхности и объема тела лежит в основе нескольких экологических и зоогеографических правил.
Правило Бергмана:

В пределах вида или однородной группы близких видов животных особи от­носительно более крупных размеров встречаются в бо­лее холодных областях.

 

Это естественно, потому что чем крупнее животное, тем компактнее его тело, относительно меньше его поверхность и меньше потери тепла. Такому животному легче поддерживать постоянную температуру. Соответственно, мелкое животное имеет большую поверхность, больше излучает тепла и вынуждено поддерживать более высокий уровень обмена. У маленького зверька больше энерготрат и, естественно, должно быть более интенсивное питание, то есть восполнение трат.Иллюстраций этому правилу много. Так, среди волков крупнее всех полярные. Довольно однородная группа пингвинов в самых холодных областях представлена крупным королевским пингвином, а на экваторе обитает самый маленький пингвин — галапагосский.

Еще одно следствие соотношения поверхности и объема тела — правило Аллена:Некоторые экологические закономерности

Придатки тела (уши, хвосты) тем короче, чем холоднее климат.

 

Естественно, что длинные уши и хвосты способствуют повышенным энергопотерям, а на севере это не выгодно. В пустынях Африки живет маленькая лисичка — фенек, ее уши необычайно велики (каждое почти с голову зверька). В наших южных степях обитает лисичка корсак. Она невелика, но ее уши довольно крупны. Обыкновенная лисица, живущая в средних широтах, имеет хорошо заметные уши средней величины. А вот полярная лисичка — песец весьма короткоух. Его ушки практически не выступают из зимнего меха. Что же касается самого меха, то по его поводу тоже есть правило.
Правило мехового покрова:

У млекопитающих холодных климатических зон мех более густой, чем у представителей этих же групп в более теплых странах.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ
 
Вводная глава Что такое экология?
1. Необходимость появления науки и ее лидеры в разное время
2. Предмет и методы экологии
3. Связь экологии с другими науками
4. Область экологии — охрана природы
Глава I Факторы и ресурсы среды
1. Классификация факторов
2. Действие физических и биотических факторов
3. Классификация ресурсов
4. Описание основных ресурсов
Глава II Экология особи (аутэкология)
1. Приспособление организмов к условиям среды
2. Некоторые экологические закономерности
3. Закономерности биологических ритмов
Глава III Основы учения о популяции
1. Популяционная экология, характеристики популяций
2. Закономерности в обеспеченности ресурсами
3. Учение об экологической нише
4. Перекрывание ниш и смещение признаков
5. Динамика численности популяций
Глава IV Биоценозы, экосистемы, биосфера
1. Экология сообществ (биоценология)
2. Эволюция сообществ (учение о сукцессии)
3. Некоторые проблемы биоценологии
4. Биосфера Земли
Глава V Экосистемы урбанизированных ландшафтов
1. Разнообразие населения разнообразие биоценозов
2. Экология городской фауны и формирование сообществ
Глава VI Биоценотические закономерности эволюции городов
1. Особенности городских экосистем
2. Колонизация городов организмами из окрестных биоценозов
3. Проявление экологических закономерностей в эволюции городов
4. Стратегия охраны природы
Глава VII Законы экологии и деятельности человека
1. Поле сельскохозяйственных культур с точки зрения эколога
2. Смягчение экологических последствий введения монокультуры
3. Глобальные воздействия человека на природу
4. Изменять или сохранять природу
Глава VIII Природоохранное законодательство России
1. Российский Закон об охране окружающей среды
Приложение
Хартия экологических прав и обязанностей
отдельных лиц, групп и организаций
Краткий словарь терминов
Рекомендуемая литература
 

Это совершенно естественно, ибо мех прекрасный теплоизолятор, а физические механизмы терморегуляции у животных чрезвычайно распространены. Действие этого правила легко проследить на многих животных. Например, тигры, самый мохнатый из них уссурийский (он же и самый крупный), чуть южнее живет гораздо менее мохнатый — восточно-китайский, а малайский и индийский тигры имеют короткую и весьма редкую шерсть. Человек, не учитывающий это правило, легко попадает впросак, особенно если у него есть страсть преобразовывать природу. Таковы переселения белок в южные страны, чтобы и там можно было бы добывать прекрасный беличий мех. На юге зверьки навсегда расстались со своим пышным мехом, что не отразилось на их аппетите. Они энергично поглощают все местные орехи к неудовольствию аборигенов. Другой пример — однажды наша уссурийская енотовидная собака была акклиматизирована в Европе. Мех ее действительно превосходен: мягок, пушист, длинен. Попав в Среднюю и Южную Европу, это животное стало очень распространенным вредителем тамошнего охотничьего хозяйства. Если разводят куропаток, фазанов, зайцев, то енотовидная собака с удовольствием потребляет всю эту дичь и быстро растет в числе. Несмотря на хорошие харчи, шкурка этого вселенца практически обесценилась, мех перестал быть густым — уссурийский «енот» на юге изрядно облез.

Исходя из этого же правила, регламентирующего соотношение поверхности и объема тела, можно понять, почему микроорганизмы свободно летают (у них ведь огромная поверхность тела при очень небольшой массе), а слоны — нет (огромная масса при небольшой относительно поверхности тела).

 

2. Закон минимума (закон Либиха)

В 1840 году Ю. Либих высказал предположение, что выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его биологических потребностей. Он работал с растениями и изучал влияние разнообразных факторов на их жизнь. В процессе работы Ю. Либих установил, что урожай зерна ограничивается не теми питательными веществами, которые требуются растениям в больших количествах (такие, как углекислый газ и вода), а теми, которых требуется совсем немного и которых в почве меньше всего.
Принцип Либиха:

Урожай определяется веществом, находящимся в минимуме.

 

Итак, растения можно выращивать на синтетических средах, а для обеспечения их нормального роста необходимо известное количество химических элементов. Причем эти вещества должны быть разнообразны. Одни из них требуются в большом количестве, другие — в малом, а третьи вообще в виде следов. Особенно же важно, что одни элементы не могут быть заменены другими. Дело в том, что среда, содержащая все элементы в достатке, кроме одного (которого очень мало), обеспечивает рост растения лишь до того момента, пока количество минимального элемента не будет исчерпано. Рост, таким образом, ограничен нехваткой единственного элемента, количество которого оказалось ниже необходимого минимума.
Этот закон имеет и более общее значение и играет важную роль в аутэкологии. Для жизни и процветания организма нужна определенная совокупность условий. Если все условия оказываются благоприятными, за исключением одного, проявленного недостаточно, то в этом случае это последнее условие называют лимитирующим (ограничивающим) фактором. Оно-то и приобретает решающее значение для жизни данного организма.

 

 

Различия в толерантности: лисица толерантна в широких пределах и живет в раз­ных местообитаниях и природных зонах, кабарга — только в горной тайге

При дальнейшем изучении действия закона Либиха обнаружи­лось, что имеются некоторые вспомогательные принципы, которые могут смягчить действие этого закона. Один из них говорит о том, что при действии в среде некоторых факторов изменяется потребление минимального вещества и оно может перестать быть лимитирующим. Иногда организм способен заменить, хотя бы частично, нужное ему вещество другим химически близким. Так в местах, где много стронция, моллюски иногда заменяют им дефицитный каль­ций при постройке своей раковины. Некоторым растениям нужно меньше цинка, если они растут в тени. Изменились условия — и цинк перестал быть для них ограничивающим фактором.
Правило Либиха, как и всякое правило, имеет свои исключения. Тем не менее, это правило «работает» в природе, и земледелец, рассчитывающий на урожай, должен позаботиться о лимитирующих факторах на своем поле, иначе урожая может и не получиться.

3. Закон толерантности (закон Шелфорда)

Дальнейшее изучение закона минимума привело к осознанию того, что на организм отрицательно влияет не только недостаток вещества, (недостаточное действие фактора), но и его избыток (эта особенность была известна и самому Ю. Либиху). Существует еще и максимум фактора, его избыток. Соответственно, появляется и представление об ограничивающем влиянии на организм максимума наравне с минимумом. Это правило ввел в экологию в 1913 году В. Шелфорд.
Он сформулировал закон толерантностиТолерантность — способность организмов выносить отклонения экологических факторов от оптимальных для себя (толеранция — терпение по латыни).

Организмы плохо реагируют как на недостаток, так и на избыток действия экологического фактора.
Диапазон между максимумом и минимумом и составляет пределы толерантности организма.

 

Таким образом, присутствие и процветание организма в данном местообитании определяется целым рядом условий. Отсутствие или невозможность процветания происходят из-за недостатка или, наоборот, избытка любого из факторов в данной среде. Их уровень может оказаться близким к пределам переносимого для данного организма, и они ограничивают его пребывание здесь.

С открытием закона толерантности была проделана масса экспериментов, благодаря которым стали известны пределы существования для многих растений и животных.

Изучая пределы толерантности для самых различных организмов и для различных факторов, ученые начали формулировать и правила распределения животных и растений в природе, исходя из их потребностей и их толерантности. Казалось бы, что пределы существования организмов легко выяснить в эксперименте и воспользоваться этими данными для описания природных сообществ. И вот здесь все чаще стали возникать ситуации, когда физические условия не выходят за пределы толерантности данного организма и все же он не может к ним приспособиться. Чаще всего это происходит вследствие различных биологических взаимоотношений. Пришлось дополнить закон толерантности некоторыми специфическими положениями. Как и в случае закона Либиха, здесь тоже появились исключения.

Выяснилось, например, что организмы могут иметь широкий диапазон толерантности по одному из факторов и в то же время узкий по какому-то другому. Более того, если условия по одному из факторов не оптимальны для вида, то может сузиться его толерантность и по другим факторам. Так, при низком содержании азота в почве у злаков снижается засухоустойчивость. Стало быть, если увеличить количество навоза на полях, то снизится потребность в поливе растений.
Изучая толерантность растений, выяснили, что в период размножения многие факторы могут стать лимитирующими. Поэтому у неразмножающихся организмов пределы толерантности обычно гораздо шире, чем у размножающихся, а также семян, яиц, эмбрионов и проростков. Взрослый кипарис может расти на совершенно сухом месте, нормально чувствует он себя и стоя «по колено» в воде. Однако, пока это дерево стоит в воде, размножаться оно не будет. Для его семян и проростков нужна влажная, но не заливаемая почва.

Закон толерантности дополняется и общим экологическим положением: организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам оказываются шире распространены по планете, чем все прочие. Естественно, широкая толерантность обеспечивает и возможности выживать и размножаться в самых разнообразных условиях среды. У нас имеются такие животные, как волк и лисица обыкновенная, по-видимому, их толерантность необычайно высока. Ареал этих зверей охватывает Азию, Европу и Америку. Маленький зверек — ласка обитает не только в Европе, Азии и Америке, но также и в Северной Африке.
?
1. Как соотносится поверхность тела с его объемом?
2. Почему землеройка ест относительно больше тигра?
3. Как вы думаете, где крупнее волки, на севере или на юге? Почему?
4. Соотнесите правило Аллена с отношением поверхности тела к его объему?
5. Мы акклиматизировали соболя на Гаити, каковы там будут собольи меха?
6. Почему микроб летает, а мы не можем?
7. Как «бочка Либиха» отражает закон минимума?
8. Почему не выполняется закон Либиха, когда моллюск находит стронций?
9. Чем отличается закон минимума от закона толерантности?
10. Почему закон Либиха можно назвать частным случаем закона Шелфорда?
11. Что может обеспечить организму высокая толерантность? 

Комментарии материала:

Разместить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии
Сегодня вечером скончался Алексей Владимирович Яблоков, выдающийся ученый, яркий общественный и политический деятель. Об этом сообщил в фейсбуке Игорь Яковлев. Алексей Владимирович родился 3 октября 1933 г.в Москве. Еще в школе увлекся биологией, был  председателем Кружка юных биологов Московского зоопарка и  основателем молодежной секции Всероссийского общества охраны природы.  После окончания МГУ, защитил   кандидатскую, а потом и докторскую диссертации....
Умер Алексей Владимирович Яблоков
Город Новосибирск только с виду такой серый как многие говорят. Он скрывает в себе неожиданные сюрпризы природы в городской черте, это, например, участки прекрасной поймы по левому берегу реки Обь с тополями-осокорями и ветлами, которые ещё сохранились, или «белой» берёзовой тайги в Бугринской роще, или участков приобских сосновых боров. Одним из таких уникальных мест является Шлюзовской лесоболотный комплекс, расположенный на правобережье реки Обь в Советском районе. Он включает не...
15 сентября учащиеся школ Пожарского района, работающих в рамках проекта «Нас объединил Бикин!»,  встретились на Слёте молодежных экологических объединений, чтобы подвести итоги своей многомесячной исследовательской работы. Напомним, что в мае этого года при поддержке Амурского филиала WWF России во всех 9 сельских школах района и поселке Лучегорск начали работать школьные экологические агентства, взявшие под свой контроль реки, озера и лесные уголки, расположенные рядом с насел...
Сегодня в номере: Приглашение на праздничный урок ительменского языка 10 школ Камчатки претендуют на победу в этнокультурном конкурсе Этнография – наука путешествий Камчатские депутаты просят у Медведева право самостоятельно определять орудия лова лосося СКР инициировал проверку организации оказания медицинской помощи на севере Камчатки 6.      Горожан приглашают на выставку-ярмарку «Пушнина и меха Камчатского края» В ночь на субб...
Актуальные аспекты оценки медико-демографического и социально-эконмического развития Новосибирской области. По предварительным данным Федеральной службы государственной статистики, численность населения Новосибирской области на 1 января 2016 года составила -    2761659 человек [26].   Рис. 1. Динамика численности населения Новосибирской области Показатель рождаемости по Новосибирской области в 2015 году возрос и составил 14,2 на 1000 населения (2014 г. – 14,1), по Ро...
Медико-демографические показатели Новосибирской области

Материалы данного раздела

Конкурс экологических проектов экодело зима 2017

Фотогалерея

Интересные ссылки

«Спутниковый мониторинг пожаров на Дальнем востоке России». Сервис работает на основе технологии «Геомиксер», разработанной в ИТЦ «СКАНЭКС»

«Спутниковый мониторинг пожаров на Дальнем востоке России». Сервис работает на основе технологии «Геомиксер», разработанной в ИТЦ «СКАНЭКС»

 

Активность на сайте

Юлия  Ангел аватар
Юлия Ангел
Вкусная, чистая, честная еда - наше право и будущее. Стартует Сахалин!

...

Елена Бокша аватар
Елена Бокша
Экопарк «Белоярье»

Молодцы!!! Желаю вам победы!

Артур Арутян аватар
Артур Арутян
Вкусная, чистая, честная еда - наше право и будущее. Стартует Сахалин!

...

Татьяна Попова аватар
Татьяна Попова
Вкусная, чистая, честная еда - наше право и будущее. Стартует Сахалин!

Желаю удачи! Прекрасный, своевременный проект!

Светлана Прусс аватар
Светлана Прусс
Вкусная, чистая, честная еда - наше право и будущее. Стартует Сахалин!

Замечательный проект! Нацеленный на сохранение истоков  здоровья. Культура здоровья неотъемлема от качества  еды. А в  каждом...

Гузель Арсланова аватар
Гузель Арсланова
Экономия воды и газа или просто предупреждение потопов, взрывов и пожаров?

Добрый день. 

Я не по теме с вопросом. Сайт не дает разместить новую тему. Поэтому пишу в этой..(админы простите). Поотому что т...

сортировать по иконкам
2 дня 6 часов назад
Гузель Арсланова
Гузель Арсланова аватар
Экономия воды и газа или просто предупреждение потопов, взры...
Смотрели: 3,387 |

Добрый день. 

Я не по теме с вопросом. Сайт не дает разместить новую тему. Поэтому пишу в этой..(админы простите). Поотому что т...

41 неделя 2 дня назад
martaka maminov
martaka maminov аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 137,316 |

Обращайтесь, отличная компания http://www.ecocentrp.ru/about/...

1 год 6 дней назад
Глеб савельев
Глеб савельев аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 137,316 |

нужна схема пещер с измерениями

1 год 4 недели назад
Ольга Волобуева
Ольга Волобуева аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 137,316 |

если Вы обладаете информацией , как составить топокарту пещеры, пишите нам. Очень нужна помощь в составлении паспорта объекта

42 недели 2 дня назад
Виктор Егоров
Виктор Егоров аватар
Экология в районах Санкт Петербурга

Смотрели: 6,764 |

Я считаю, что мусорная захламленность улиц существенно влияет на экологическую обстановку Санкт Петербурга и Ленинградской области. Поэтому...

размешен 21.02.17 | Тип: Событие

10 - 11 апреля 2017 года в Москве в отеле "Арарат Парк Хаятт" состоится ХII Всероссийский Конгресс «Государственное регулирование охраны окружающей...

размешен 21.02.17 | Тип: Статью

За окном зима, мороз, прилетают на кормушку птицы. Однако выйдешь на улицу и отчётливо чувствуется в воздухе дыхание весны. Совсем скоро активно начнут капать с крыш сосульки и с...

размешен 19.02.17 | Тип: Статью
Команда защитников Шлюзовского леса

Команда защитников Шлюзовского леса сложилась в августе 2015 года в ходе года в ходе общественного противостояния планам масштабного строительства медицинского технопарка «...

размешен 16.02.17 | Тип: Статью

В Санкт-Петербурге обсудили наиболее важные изменения, происходящие в области сбора, переработки и утилизации отходов. Дискуссия «Город и мусор: кто кого? Как Петербургу победить в бор...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал