Что такое ограничивающие и лимитирующие факторы в чем их различие
Вопрос № 1. (10) Ограничивающие или лимитирующие факторы, их характеристика
В совокупном давлении среды выделяются факторы, которые сильнее всего ограничивают успешность жизни организмов. Такие факторы называют ограничивающими, или лимитирующими.
1) любые факторы, тормозящие рост популяции в экосистеме;
2) факторы среды, значение которых сильно отклоняется от оптимума.
При наличии оптимальных сочетаний множества факторов один лимитирующий фактор может привести к угнетению и гибели организмов. Например, теплолюбивые растения погибают при отрицательной температуре воздуха, несмотря на оптимальное содержание элементов питания в почве, оптимальную влажность, освещенность и так далее. Лимитирующие факторы являются незаменимыми в том случае, если они не взаимодействуют с другими факторами. Например, недостаток минерального азота в почве нельзя скомпенсировать избытком калия или фосфора.
Лимитирующие факторы для наземных экосистем:
питательные вещества в почве.
Лимитирующие факторы для водных экосистем:
содержание растворенного кислорода;
Обычно эти факторы взаимодействуют таким образом, что один процесс ограничен одновременно несколькими факторами, и изменение любого из них приводит к новому равновесию. Например, увеличение доступности пищи, и уменьшение давления хищников могут привести к возрастанию численности популяции.
Примерами ограничивающих факторов являются: выходы неразмываемых пород, базис эрозии, борта долины и др.
Представление о лимитирующих факторах основывается на двух законах экологии: законе минимума и законе толерантности.
В середине XIX в. немецкий ученый-агрохимик Ю. Либих изучал процессы питания растений и влияние разнообразных факторов и элементов питания на их рост. Он установил, что урожай культур зачастую ограничивается (лимитируется) не теми элементами питания, которые требуются в больших количествах, например углекислым газом и водой (обычно эти вещества присутствуют в среде в изобилии), а теми, которые необходимы в минимальных количествах, но которых и в почве очень мало (например, цинк). Либих писал: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени».
В простейшем виде, применительно к конкретным опытам ученого, закон минимума Либиха гласит: рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве (минимуме). В современной формулировке закон минимума звучит так: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.
Закон минимума Либиха можно пояснить на таком примере. Пусть в почве содержатся все элементы минерального питания, необходимые для данного вида растений, кроме одного из них, например бора или цинка. Рост растений на такой почве будет угнетен. Если добавить в почву нужное количество бора (цинка), то это приведет к увеличению урожая. Но если вносить любые другие химические соединения (например, азот, фосфор, калий) и даже удастся добиться того, что все они будут содержаться в оптимальных количествах, а бор (цинк) будет отсутствовать, это не даст никакого эффекта.
Если изменение значения лимитирующего фактора приводит к много большему (в сравниваемых единицах) изменению выходной характеристики системы или других элементов, то лимитирующий фактор называют управляющим элементом по отношению к этим последним управляемым характеристикам, или элементам.
Часто хорошим способом выявления лимитирующих факторов служит изучение распределения и поведения организмов на периферии их ареала.
Знание лимитирующих факторов даёт ключ к управлению экосистемами, поэтому только умелое регулирование условий существования может дать эффективные результаты управления.
Представление о лимитирующих факторах, берущее свое начало от классических работ Либиха, активно используется в биохимии, физиологии, агрономии, а также в количественной генетике.
Ключевую роль в эволюции играют лимитирующие факторы организации, ограничивающие возможности определенных направлений эволюции.
Ценность концепции лимитирующих факторов заключается в том, что дается отправная точка при исследовании сложных ситуации.
Выявление лимитирующих факторов очень важно для многих видов деятельности, особенно сельского хозяйства.
Научная электронная библиотека
Хамзина Ш. Ш., Жумабекова Б. К.,
2.3. Лимитирующие факторы. Закономерности действия абиотических и биотических факторов. Закон минимума Либиха
Поскольку факторы среды, действующие одновременно, обладают разной силой воздействия, то жизнедеятельность организма будет зависеть от тех факторов, которые больше всего отклоняются от зоны оптимума, и если хотя бы один из них выйдет за пределы выносливости, то организм погибнет.
Экологический фактор, количественное значение которого выходит за пределы выносливости вида, называется лимитирующим (ограничивающим) фактором.
В 1840 г. Ю. Либихом был сформулирован закон минимума, согласно которому развитие растений лимитируется не теми элементами питания, которые присутствуют в почве в изобилии, а теми, которых очень мало (например, цинк или бор). Он изучал влияние на рост растений содержания различных химических элементов в почве и сформулировал принцип: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени». Этот принцип известен под названием правила минимума или закона Либиха.
Формулируя свой закон, Ю. Либих имел в виду лимитирующие возможности жизненно важных химических элементов, присутствующих в среде в небольших и непостоянных количествах. Они называются микроэлементами, и к ним относятся железо, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий, кобальт, йод, натрий.
Например, в почве содержатся все элементы минерального питания, необходимые для данного вида растения, кроме одного, допустим, цинка. Хотя потребность растения в нем невелика, рост растения в такой почве будет угнетен или вообще невозможен. Наличие цинка является ограничивающим или лимитирующим фактором. Влияние ограничивающих факторов очень важно в практике сельского хозяйства.
К лимитирующим факторам, помимо питательных веществ относятся также свет, температура, влажность и практически все экологические факторы.
Рассмотрим в качестве лимитирующего фактора температуру. Рифообразующие кораллы обитают только в тропиках при температуре воды не ниже 20 °С, значит, температура является для них лимитирующим фактором. Лимитирующим фактором распространения бука в Европе является низкая температура. Поэтому северные границы его ареала соответствуют январской изотерме –2 °С. Так лимитирующие (ограничивающие) факторы среды определяют географический ареал вида.
Ограничивающий фактор может быть не только абиотическим. Например, родина инжира – Средиземноморье, где единственным его опылителем являются осы Blastophaga psenes. Завезенный в Калифорнию, инжир не плодоносил до тех пор, пока туда не завезли ос-опылителей.
В разные периоды жизни особей, в качестве ограничивающих выступают различные факторы среды. Таким образом, любой лимитирующий фактор приобретает решающее значение для выживания организма, присутствия или отсутствия его в данных условиях.
Ценность концепции лимитирующих факторов в том, что она дает возможность исследования самых сложных экологических ситуаций. Если для организма характерен широкий диапазон толерантности к фактору, который присутствует в среде в умеренных количествах, то такой фактор не может быть лимитирующим. Напротив, если организм обладает узким диапазоном толерантности к какому-нибудь изменчивому фактору, то этот фактор заслуживает изучения, так как может быть лимитирующим.
Закон минимума справедлив и для животных, и для человека. Здоровье человека определяется, в том числе и специфическими веществами, которые присутствуют в организме в ничтожных количествах (витамины, микроэлементы).
Лекция 5 «Лимитирующий фактор»
Лекция 5. Лимитирующие факторы
Разные экологические факторы имеют для живых организмов неодинаковую значимость.
Для жизни организмов необходимо определенное сочетание условий. Если все условия среды обитания благоприятны, за исключением одного, то именно это условие становится решающим для жизни рассматриваемого организма.
Лимитирующие (ограничивающие) факторы – это
1)любые факторы, тормозящие рост популяции в экосистеме; 2)факторы среды, значение которых сильно отклоняется от оптимума.
При наличии оптимальных сочетаний множества факторов один лимитирующий фактор может привести к угнетению и гибели организмов. Например, теплолюбивые растения погибают при отрицательной температуре воздуха, несмотря на оптимальное содержание элементов питания в почве, оптимальную влажность, освещенность и так далее. Лимитирующие факторы являются незаменимыми в том случае, если они не взаимодействуют с другими факторами. Например, недостаток минерального азота в почве нельзя скомпенсировать избытком калия или фосфора.
Лимитирующие факторы для наземных экосистем:
— питательные вещества в почве.
Лимитирующие факторы для водных экосистем:
— содержание растворенного кислорода;
Обычно эти факторы взаимодействуют таким образом, что один процесс ограничен одновременно несколькими факторами, и изменение любого из них приводит к новому равновесию. Например, увеличение доступности пищи, и уменьшение давления хищников могут привести к возрастанию численности популяции.
Примерами ограничивающих факторов являются: выходы неразмываемых пород, базис эрозии, борта долины и др.
Так, фактором, ограничивающим распространение оленей, является глубина снежного покрова; бабочки озимой совки (вредителя овощных и зерновых культур) — зимняя температура и т. д.
Представление о лимитирующих факторах основывается на двух законах экологии: законе минимума и законе толерантности.
В середине 19 века немецкий ученый химик-органик Либих, изучая влияние различных микроэлементов на рост растений, первый установилследующее: рост растений ограничивается элементом, концентрация и значение которого лежит в минимуме, т. е присутствует в минимальном количестве. Образно закон минимума помогает представить так называемая «бочка Либиха».
Это бочка, деревянные рейки у которой разной высоты, как показано на рисунке. Понятно, что какой бы высоты ни были остальные рейки, налить воды в бочку можно ровно столько, какова высота самой короткой рейки. Так и лимитирующий фактор ограничивает жизнедеятельность организмов, несмотря на уровень (дозу) остальных факторов. Например, если дрожжи
поместить в холодную воду, низкая температура станет лимитирующим фактором их размножения. Это знает каждая хозяйка, а потому оставляет дрожжи «набухать» (а на самом деле размножаться) в теплой воде с достаточным количеством сахара. Остается только «подменить» некоторые термины: высота налитой воды пусть будет какой-либо биологической или экологической функцией (например, урожайностью), а высота реек будет указывать на степень отклонения дозы того или иного фактора от оптимума.
В настоящее время закон минимума Либиха трактуется более широко. Лимитирующим фактором может быть фактор, находящийся не только в недостатке, но и в избытке.
Экологический фактор играет роль ЛИМИТИРУЮЩЕГО ФАКТОРА, если данный фактор находится ниже критического уровня или превосходит максимально выносимый уровень.
Лимитирующий фактор обуславливает ареал распространения вида или (при менее суровых условиях) сказывается на общем уровне обмена веществ. Например, содержание фосфатов в морской воде является лимитирующим фактором, определяющим развитие планктона и в целом продуктивность сообществ.
Понятие «лимитирующий фактор» применимо не только к различным элементам, но и ко всем экологическим факторам. Не редко в качестве лимитирующего фактора выступают конкурентные отношения.
Понятие о том, что наравне с минимумом лимитирующим фактором может быть и максимум, ввел спустя 70 лет в 1913 г. после Либиха, американский зоолог В.Шелфорд. Он обратил внимание на то, что ограничивать развитие живых организмов могут не только те экологические факторы, значения которых минимальны, но и те, которые характеризуются экологическим максимумом, и сформулировал закон толерантности: «лимитирующим фактором процветания популяции (организма) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними определяет величину выносливости (предел толерантности) или экологическую валентность организма к данному фактору)»
Прочитать и составить вопросы 5 штук к тексту.
Лимитирующий фактор
Бабочка Morpho helenor peleides
Для бабочки Morpho helenor peleides, освещение является важнейшим лимитирующим фактором.
Общие понятия учения о лимитирующих факторах
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 (фото) 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]
Куколка бабочки махаона
Куколка бабочки махаона, сохраняющая жизнеспособность в широком диапазоне температур.
Лимитирующие факторы неживой природы
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 (фото) 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]
Лимитирующий фактор для японского жука
Лимитирующие факторы живой природы
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. (фото)
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]
Ограничивающие или лимитирующие факторы, их характеристика.
Контрольная работа
Выполнил(а):Андриенко Е.Э.
Факультет: Природообустройства
Специальность: «Землеустройство и
Шифр: 161117
Проверил(а):Колпакова В.П.
Г. Барнаул 2017
Содержание
1. Ограничивающие или лимитирующие факторы, их характеристика……..стр. 5
2. Классификация жизненных форм растений (по Раункиеру)…………………..стр. 9
3. Понятие о пограничном эффекте, и экологической нише………………………стр. 10
4. Законы передачи потока энергии и веществ в экосистеме.
5. Литосфера и ее характеристика. Понятие о плодородии почв.
6. Биологические ресурсы планеты их значение, причины снижения
7. Понятие о биологических моделях………………………………………………………….стр. 27
Список использованной литературы……………………………………………………………стр. 28
Основные положения.
Таким образом, биосфера включает в себя:
1) Живые организмы (растения, животные, микроорганизмы).
2) Тропосфера (нижний слой атмосферы).
3) Гидросфера (океаны, моря, реки и т.д.).
4) Литосфера (верхняя часть земной коры).
Биосфера представляет собой результат взаимодействия живой и неживой природы. Возраст биосферы приблизительно 4млрд. лет. Термин «биосфера» введен в 1875г. австрийским геологом Зюссом.
Жизнь появилась на планете в форме биосферы, благодаря неограниченной способности к росту и размножению организмы захватили все зоны потенциально возможного обитания. Жизнь изначально существовала в виде комплекса разнообразных организмов, образующих биологический круговорот химических элементов. Одна форма жизни не способна выполнять все биогеохимические функции в биосфере.
Живое вещество не только функционирует едино в виде потока атомов и энергии, но и эволюционирует как единая система.Новые формы жизни не только происходят от своих предшественников, их появление подготовлено соответствующими биогенными изменениями природной среды. На каждом этапе эволюции биосферы единый комплекс живых организмов изменяет материально-энергетическую структуру биосферы, создает новые параметры среды, тем самым предопределяя направленность макроэволюции, формирование новой системы живого и косного вещества планеты.
Эволюция видов переходит в эволюцию биосферы. Вместе с органическим миром изменяются и эволюционируют атмосфера, гидросфера, литосфера; появляются и эволюционируют биокосные тела—динамические равновесные системы живого и косного вещества (почвы, илы, кора выветривания, экогеосистемы и др.). В процессе эволюции жизни и биосферы появились приспособления биосферного уровня(фотосинтетический механизм, озоновый экран, почвенный покров и др.), которые обеспечили возможность появления более сложных форм жизни и их экспансию по планете, совершенствование механизмов саморегуляции биосферы.
В ходе эволюции жизни и биосферы степень воздействия живого вещества на косные системы возрастала, что обусловлено увеличением емкости и интенсивности биологического круговорота химических элементов, аккумуляцией солнечной энергии в биосфере, ростом информации. Геохимический эффект воздействия процессов жизнедеятельности нарастал с увеличением общей массы и продуктивности живого вещества. Экспансией жизни на планете. Усложнением структуры биологического круговорота. Ускорением биогенной миграции атомов. Солнечная энергия, аккумулированная в процессе фотосинтеза в течение нескольких миллиардов лет, не только обеспечила своей энергией процессы жизнедеятельности организмов, но и становилась энергией геохимических и геологических процессов, складировалась в виде осадочных пород, почв. Рост информации проявлялся в увеличении многообразия и структурированности биосферы.
Изменение среды предопределяло появление новых форм жизни с более сложной организацией, не только «пассивно» воздействующих на среду путем роста и размножения (растения, микроорганизмы), но и активно перемещающихся (животные), преобразующих среду в соответствии со своими потребностями (высшие животные, человек).
Небывалая мощь вооруженного наукой и техникой человека породила необходимость ограничения масштабов его воздействия на живое вещество и другие компоненты биосферы, иначе будут разрушены механизмы биосферной саморегуляции. Управление человечеством как биологическим видом и обеспечение коэволюции человека и биосферы требуют новой морально-правовой организации сообщества людей на планете Земля.
Понятие о пограничном эффекте, и экологической нише.
Понятие о биоценозе
Многообразные живые организмы встречаются на Земле не в любом сочетании, а в процессе совместного существования образуют биологические единства сообщества, или биоценозы.
Экологические ниши
Экологической нишей называют положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды.
Экологическая ниша отображает участие вида в биоценозе. При этом имеется в виду не территориальное его размещение, а функциональное проявление организма в сообществе.
Существование вида в сообществе определяется сочетанием и действием многих факторов, но в определении принадлежности организмов к той или иной нише исходит из характера питания этих организмов, из их способности добывать или поставлять пищу. Так, зеленое растение, принимая участие в сложении биоценоза, обеспечивает существование целому ряду экологических ниш.
Специализация видов в отношении пищевых ресурсов уменьшает конкуренцию, увеличивает стабильность структуры сообщества.
Специализация вида по питанию, использованию пространства, времени активности и другим условиям характеризуется как сужение его экологической ниши, а обратные процессы как его расширение.
На сужение или расширение экологической ниши вида в сообществе большое влияние оказывают конкуренты. Сформулированное Г.Ф. Гаузе правило конкурентного исключения для близких по экологии видов может быть» выражено таким образом, что два вида не уживаются в одной экологической нише.
Выход из конкуренции достигается расхождением требований к среде, изменению образа жизни или, другими словами, является разграничением экологических ниш видов. В этом случае они приобретают способность сосуществовать в одном биоценозе.
В Европейской части России существуют близкие виды синиц, изоляция которых друг от друга обусловлена различиями в местообитаниях, местах кормежки и размерах добычи. Экологические различия отражаются и в ряде небольших деталей внешнего строения, в том числе в изменениях длины и толщины клюва.
Зимой в смешанных стайках большие синицы ведут широкий поиск пищи на деревьях, в кустах, на пнях, а часто и на снегу. Синицы-гаички обследуют большей частью крупные ветви. Длиннохвостые синицы ищут корм на концах ветвей, а мелкие корольки тщательно обследуют верхние части крон хвойных.
Экологические ниши видов изменчивы в пространстве и во времени. Нередко в биоценозе один и тот же вид в разные периоды развития может занимать различные экологические ниши. Так, головастик питается растительной пищей, а взрослая лягушка – типичное плотоядное животное, и им свойственны различные экологические ниши и специфические трофические уровни.
Один и тот же вид растений в различных природных зонах может занимать разные экологические ниши.
Седмичник и черника в лесах умеренной полосы являются типичными теневыми формами, а в лесотундре и тундре растут на открытых пространствах и становятся световыми. На экологическую нишу вида оказывают влияние межвидовая и внутривидовая конкуренции.
При наличии конкуренции с близкородственными или экологически сходными видами зона местообитания сокращается до оптимальных границ, т. е. вид распространяется в наиболее благоприятных для него зонах, где он обладает преимуществом по сравнению со своими конкурентами. Если межвидовая конкуренция сужает экологическую нишу вида, не давая проявиться в полном объеме, то внутривидовая конкуренция, напротив, способствует расширению экологических ниш. При возросшей численности вида начинается использование дополнительных кормов, освоение новых местообитаний, появление новых биоценотических связей.
Пограничный эффект
Важнейшим признаком структурной характеристики биоценозов является наличие границ сообществ. Вместе с тем следует отметить, что они весьма редко бывают четкими.
Как правило, соседние биоценозы постепенно переходят один в другой. И как результат, образуются обширные пограничные, или переходные зоны, отличающиеся особыми условиями.
Между двумя биоценозами пограничная зона занимает промежуточное положение, отличаясь от них температурным режимом, влажностью, освещенностью. Здесь как бы переплетаются типичные условия соседствующих биоценозов. По-другому, в переходной зоне произрастают растения, характерные для обоих биоценозов. Обилие растений привлекает сюда и разнообразных животных, поэтому пограничная зона обычно более богата жизнью, чем каждый из смежных биоценозов.
Пограничная зона нередко представляет собой особое местообитание со своими специализированными видами, например, в переходной зоне между наземными и водными биоценозами.
Таким образом, при пространственном переходе одного биоценоза в другой число экологических ниш возрастает, т.к. это случается на границах биотопов, обладающих свойствами стыкующихся ценозов, нередко дающих не простую сумму, а новое системное качество.
В таких переходных зонах возникает сгущение видов и особей, наблюдается так называемый краевой эффект, или эффект опушки.
Правило экотона, или краевого эффекта, и состоит в том, что на стыках биоценозов увеличивается число видов и особей в них.
Характеристика литосферы
1.1 Состав литосферы
Основными соединениями, образующими литосферу, являются диоксид кремния, силикаты и алюмосиликаты. Большую часть литосферы составляют кристаллические вещества, образовавшиеся при охлаждении магмы – расплавленного вещества в глубинах Земли. При остывании магмы образовывались и горячие растворы. Проходя по трещинам в окружающих горных породах, они охлаждались и выделяли содержащиеся в них вещества.
Верхний слой литосферы – это земная кора, минералы которой состоят преимущественно из окислов кремния и алюминия, окислов железа и щелочных металлов.
Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.
Преобладающие элементы химического состава литосферы: О, Si, Аl, Fe, Са, Мg, Na, К.
1.2 Строение литосферы
Земная кора и верхняя (твердая) часть мантии образуют литосферу. Она представляет собой «шар» из твёрдого вещества радиусом около 6400км. Земная кора – внешняя оболочка литосферы. Состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев. Отличают океаническую и материковую земную кору. В составе первой отсутствует гранитный слой. Максимальная толщина земной коры около 70 км – под горными системами, 30- 40 км – под равнинами, наиболее тонкая земная кора – под океанами, всего 5- 10 км.
Остальную часть мы называем внутренней литосферой, которая включает также и центральную часть, называемую ядром. О внутренних слоях литосферы нам почти ничего не известно, хотя на их долю приходится почти 99,5% всей массы Земли. Их можно изучать только с помощью сейсмических исследований.
Литосфера разбита на блоки – литосферные плиты – это крупные жесткие блоки земной коры, которые двигаются по относительно пластичной астеносфере. Литосфера под океанами и континентами значительно различается.
Литосфера под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами и в основном состоит из дунитов и гарцбургитов.
Литосфера под континентами значительно холоднее, мощнее и, видимо, разнообразнее. Она не участвует в процессе мантийной конвекции, и претерпела меньше циклов частичного плавления. В целом она богаче несовместимыми редкими элементами. В её составе значительную роль играют лерцолиты, верлиты и другие богатые редкими элементами породы.
Литосфера расколота примерно на 10 больших плит, самые крупные – Евразийская, Африканская, Индо–Афстралийская, Американская, Тихоокеанская, Антарктическая. Литосферные плиты движутся с возвышающейся на них сушей. В основе теории движения литосферных плит – гипотеза А. Вегенера о дрейфе континентов.
Литосферные плиты постоянно меняют свои очертания, они могут раскалываться в результате рифтинга и спаиваться, образуя единую плиту в результате коллизии. С другой стороны, разделение земной коры на плиты не однозначно, и по мере накопления геологических знаний выделяются новые плиты, а некоторые границы плит признаются несуществующими. Движение литосферных плит обусловлено перемещением вещества в верхней мантии.
При столкновении литосферных плит на их границах образуются: горные системы, если в зоне столкновения обе плиты несут материковую кору (Гималаи), и глубоководные желоба, если одна из плит несет океаническую кору (Перуанский желоб). С этой теорией согласуется предположение о существовании древних материков: южного – Гондваны и северного – Лавразии.
Границы литосферных плит – это подвижные области, где происходят горообразование, сосредоточены области землетрясений и большинство действующих вулканов (сейсмические пояса). Самые обширные сейсмические пояса – Тихоокеанский и Средиземноморско – Трансазиатский.
На глубине 120-150 км под материками и 60-400 км под океанами залегает слой мантии, называется астеносферой. Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде.
1.3 Свойства литосферы
Существенным, хотя и не всегда сразу заметным, стало нарушение литосферных функций почв, в которых почвенный покров выступает как некая защитная по отношению к литосфере оболочка, контролирующая состав верхних горизонтов литосферы и их функционирование. Литосфера обладает рядом фундаментальных свойств, которые следует учитывать при ее изучении и анализе геологического процесса, а также процесса эволюции литосферы. Важнейшим свойством литосферы является ее изменчивость.
Неоднородность литосферы проявляется в таких важнейших ее свойствах, как анизотропность и симметрия-диссимметрия. Анизотропность формально можно определить, как зависимость некоторой функции геологического параметра от преобразований вращения. Это свойство проявляется на всех уровнях организации литосферы: в виде структурной этажности, ярусности, фациальной изменчивости, слоистости, а также различия текстуры, показателей свойств грунтов и мер их рассеяния в главных направлениях изменчивости и по глубине.
Литосфера не просто анизотропна по структуре и свойствам. Ей присуща «высшая» форма анизотропности — симметрия-диссимметрия.
Симметрию-диссимметрию литосферы следует считать ее фундаментальным свойством. Она проявляется на всех уровнях организации литосферы, начиная с уровня минералов (симметрия кристаллической решетки) и кончая уровнем геооболочек (симметрия шара). Свойство симметрии уровня минералов широко известно из трудов Е. С. Федорова, А. В. Шубникова и других специалистов-кристаллографов.
К числу важнейших свойств литосферы принадлежит ее дискретность. Дискретность твердого минерального вещества проявляется в виде пористости, пустотности (кавернозности), трещиноватости, тектонической нарушенности. Дискретностью твердой фазы обусловлено наличие в составе литосферы жидкой, газовой и биологической компонент.
Важнейшим фундаментальным свойством литосферы, отличающим ее от простых тел, является организационностъ, которая, прежде всего проявляется: в уровнях организации вещества литосферы — минеральном, горно-породном, формационном; в наличии структур различных уровней, обусловливающих анизотропность, симметрию-диссимметрию. Организационные свойства литосферы выявляются уже на минеральном уровне в виде кристаллической структуры минералов.
Экологическая геология изучает верхние горизонты литосферы как абиотическую компоненту природных и антропогенно измененных экосистем высокого уровня организации.
Ресурсная функция верхних горизонтов литосферы заключается в ее потенциальной способности обеспечения потребностей биоты (экосистем) абиотическими ресурсами, в том числе и потребностей человека теми или иными полезными ископаемыми, необходимыми для существования и развития человеческой цивилизации.
Понятие о плодородии почв
Под плодородием понимают способность почв удовлетворять потребность растений в воде и питательных веществах. Важными факторами, определяющими плодородие почв, являются также свет и тепло.
Условия, определяющие плодородие почвы, могут быть прямые, непосредственно влияющие на рост и развитие растений, и косвенные. К прямым условиям относятся запасы доступной воды, аэрация, реакция среды, форма и количество доступных элементов питания и их соотношение. К косвенным условиям могут быть отнесены: количество микроорганизмов, глубина залегания ограничивающих корнеобитаемый слой почвы плотных горизонтов и обработка почвы. Прямые и косвенные условия взаимосвязаны и оказывают большое влияние на урожай растений.
Каждое отдельное условие, или фактор жизни растений, может быть недостаточным (минимальным) для роста растений, оптимальным (когда наблюдается наибольший урожай растений) и избыточным, максимальным (когда наблюдается токсикоз и урожай растений уменьшается).
Для любого растения вреден как недостаток, так и избыток какого-либо фактора (например, элемента питания). Наиболее благоприятные условия для жизни растений и получения высокого урожая создает оптимальное влияние фактора. Однако факторы, определяющие развитие растений, действуют не изолированно, а в совокупности. Оптимальное плодородие соответствует оптимальным соотношениям факторов.
В различных почвенно-климатических зонах условия, определяющие почвенное плодородие, различны. Ограничивающими условиями в зоне тундры будут низкие температуры и избыточное увлажнение почв, в лесной зоне — избыточное увлажнение и кислотность почв, в лесостепной и степной зонах — недостаток воды и нередко избыточное содержание в почвах натрия хлора. На песчаных почвах сказывается недостаток влаги и элементов питания, а на тяжелосуглинистых — низкая аэрация и большая плотность почв. Таким образом, плодородие ограничивается различными условиями, связанными с факторами почвообразования.
Виды почвенного плодородия.
Различают естественное, потенциальное, искусственное и эффективное, или действительное, плодородие почв.
Естественное плодородие — свойство почвы, образовавшейся под естественной растительностью при естественном протекании почвообразовательных процессов. Оно сравнительно мало изменяется во времени и является величиной стабильной для определенного типа почв. В то же время различные по
происхождению почвы характеризуются неодинаковым плодородием (рис. 27), а одна и та же почва имеет разное плодородие для растений, отличающихся по биологическим свойствам. Например, на лугово-глеевых почвах прекрасно растут луговые травы и гибнут или очень плохо растут ельники и сосняки.
На песчаных почвах хорошо рас-гут сосняки и плохо — ельники и дубравы.
Потенциальное плодородие определяется валовым (общим) запасом элементов питания в почве, находящихся как в доступной, так и недоступной формах.
Искусственное плодородие создается при использовании обработки почв, внесении удобрений, выращивании культур различных растений, осушении, орошении. Естественное, потенциальное и искусственное плодородия неразрывно связаны между собой, поскольку снабжение растений влагой и пищей зависит от свойств природной почвы, а также от изменения свойств почвы под влиянием окультуривания.
Эффективное плодородие, измеряемое величиной урожая, является действительным выражением естественного и искусственного плодородии и в значительной степени зависит от уровня развития науки и техники.
К. Маркс писал: «Таким образом, отчасти от развития агрохимии, отчасти от развития механизации земледелия зависит, в какой степени на земельных участках одинакового естественного плодородия последнее может быть действительно использовано. Поэтому, хотя плодородие и является объективным свойством почвы, экономически оно все же постоянно подразумевает известное отношение — отношение к данному уровню развития химических и механических средств агрикультуры, а потому и изменяется вместе с этим уровнем развития». Следовательно, плодородие неуклонно будет возрастать, так как все полнее будут использоваться потенциальные запасы элементов питания и влаги в почве.
При воздействии на почвы необходимо разрабатывать такие методы земледелия и агрохимии, которые позволяли бы поддерживать на максимальном уровне запасы доступных элементов питания и воды с одновременной стабилизацией реакции среды, соответствующей концентрацией почвенного раствора при наилучшем соотношении между воздухом и водой, скоростью аэробных и анаэробных реакций, протекающих в присутствии веществ, стимулирующих рост растений.
И, наоборот, необходимо ослабить вредные процессы: образование токсических веществ, уплотнение почвы при ее обработке, засорение нежелательными растениями и микроорганизмами и т. д.
6 (74). Биологические ресурсы планеты их значение, причины снижения и пути сохранения.
Биологические ресурсы (БР) представляют собой источники живого происхождения, которые способствуют получению человеком материальной пользы, например, пищи, материала для промышленности, селекции растений, животных и микроорганизмов. Данные ресурсы являются важной составляющей среды окружения человека и представлены в виде растений, животных, бактерий, а также экосистем (лесов, водных экосистем и прочего).
Следует отметить, что все организмы имеют способность к размножению, следовательно, биологические ресурсы возобновляемы, необходимо только поддерживать для этого соответствующие условия. На сегодняшний день современная система использования БР может стать причиной ликвидации их значительной части.
Основная часть БР приходится на лесную флору, благодаря которой мы имеем ¼ часть ежегодного увеличения биомассы.
В настоящее время деятельность людей привела к тому, что это число живой материи сократилось, поэтому биологическая продуктивность Земли снизилась. Однако, заменив часть бывших лесов на пастбища, люди, тем самым, обеспечили питанием и техническим сырым материалом население планеты.
На сегодняшний день на планете леса образуют два пояса: южный (лиственные породы деревьев) и северный (хвойные породы деревьев). Те страны, которые не имеют лесных зон, имеют недостаточное количество лесных природных ресурсов.
В настоящее время лесные биологические ресурсы россии, Канады, США и Бразилии являются самыми крупными. При этом площадь южных лесов начинает исчезать вследствие увеличения экспорта древесины и использования её в качестве топлива, тогда как леса серного пояса остаются практически неизменными. Но, несмотря на это, эти ресурсы ежегодно увеличиваются.
Биологические ресурсы, а именно продовольственные, составляют двадцать процентов от всей аграрной продукции и один процент от всей производительности океанов и суши. Следует помнить о том, что в связи с быстрыми темпами роста численности населения, производительность изделий растениеводства необходимо увеличить вдвое, тогда как изделий животноводства – втрое. Таким образом, необходимо развивать сельское хозяйство, поливное земледелие, рационально использовать ресурсы океана.
Биологические ресурсы мирового океана насчитывают сто миллионов тонн продукции, из которых двадцать процентов оставляется на её восстановление. Вся продукция представлена в виде рыбных и не рыбных объектов; многие страны занимаются, так называемым, морским фермерством, разводя водоросли, моллюски, трепанги и рыбу.
Несмотря на то, что население Земли растёт быстрыми темпами, увеличение промысла всегда идёт быстрее. Необходимость увеличения количества добываемых водных объектов связана как с экономикой, так и с медициной, поскольку последняя указывает на необходимость регулярного употребления людьми морепродуктов.
Но всё-таки не стоит забывать о необходимости удвоения количества добычи морских продуктов.
Биологические ресурсы животного мира являются мировым достоянием, поскольку животные обеспечивают чистоту водных объектов, плодородность почв, опыление цветов и прочее.
На сегодняшний день многим представителям фауны грозит вымирание. Однако следует сказать, что до сих пор многие уголки планеты не исследованы, равно, как и многие группы организмов. К тому же человеком используется только небольшая часть природных объектов, да и многие экосистемы поддерживают себя сами.
Таким образом, БР представляют собой все живые объекты биосферы, которые образуют окружающую среду.
Контрольная работа
Выполнил(а):Андриенко Е.Э.
Факультет: Природообустройства
Специальность: «Землеустройство и
Шифр: 161117
Проверил(а):Колпакова В.П.
Г. Барнаул 2017
Содержание
1. Ограничивающие или лимитирующие факторы, их характеристика……..стр. 5
2. Классификация жизненных форм растений (по Раункиеру)…………………..стр. 9
3. Понятие о пограничном эффекте, и экологической нише………………………стр. 10
4. Законы передачи потока энергии и веществ в экосистеме.
5. Литосфера и ее характеристика. Понятие о плодородии почв.
6. Биологические ресурсы планеты их значение, причины снижения
7. Понятие о биологических моделях………………………………………………………….стр. 27
Список использованной литературы……………………………………………………………стр. 28
Основные положения.
Таким образом, биосфера включает в себя:
1) Живые организмы (растения, животные, микроорганизмы).
2) Тропосфера (нижний слой атмосферы).
3) Гидросфера (океаны, моря, реки и т.д.).
4) Литосфера (верхняя часть земной коры).
Биосфера представляет собой результат взаимодействия живой и неживой природы. Возраст биосферы приблизительно 4млрд. лет. Термин «биосфера» введен в 1875г. австрийским геологом Зюссом.
Жизнь появилась на планете в форме биосферы, благодаря неограниченной способности к росту и размножению организмы захватили все зоны потенциально возможного обитания. Жизнь изначально существовала в виде комплекса разнообразных организмов, образующих биологический круговорот химических элементов. Одна форма жизни не способна выполнять все биогеохимические функции в биосфере.
Живое вещество не только функционирует едино в виде потока атомов и энергии, но и эволюционирует как единая система.Новые формы жизни не только происходят от своих предшественников, их появление подготовлено соответствующими биогенными изменениями природной среды. На каждом этапе эволюции биосферы единый комплекс живых организмов изменяет материально-энергетическую структуру биосферы, создает новые параметры среды, тем самым предопределяя направленность макроэволюции, формирование новой системы живого и косного вещества планеты.
Эволюция видов переходит в эволюцию биосферы. Вместе с органическим миром изменяются и эволюционируют атмосфера, гидросфера, литосфера; появляются и эволюционируют биокосные тела—динамические равновесные системы живого и косного вещества (почвы, илы, кора выветривания, экогеосистемы и др.). В процессе эволюции жизни и биосферы появились приспособления биосферного уровня(фотосинтетический механизм, озоновый экран, почвенный покров и др.), которые обеспечили возможность появления более сложных форм жизни и их экспансию по планете, совершенствование механизмов саморегуляции биосферы.
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-15; Просмотров: 467; Нарушение авторского права страницы