Что такое ограничивающий фактор
Ограничивающий фактор: определение, типы, примеры
Определение ограничивающего фактора
Ограничивающим фактором является ресурс или состояние окружающей среды, которое ограничивает рост, распространение или численность организм или Население в пределах экосистема, Это могут быть как физические, так и биологические факторы, которые можно идентифицировать по реакции увеличения или уменьшения роста, численности или распределения популяции, когда фактор изменяется, а другие факторы, необходимые для жизни, отсутствуют.
Ограничивающие факторы теоретизируются в соответствии с Законом о минимуме Либиха, который гласит, что «рост не контролируется общим объемом имеющихся ресурсов, а ограниченным ресурсом».
Ограничивающим фактором является ограничение организмов от занятия их фундаментальная ниша и результаты вместо этого в выполнении их фактических или реализованных ниша.
Типы ограничивающего фактора
Факторы, зависящие от плотности
Факторы, зависящие от плотности это те факторы, влияние которых на население определяется общей численностью населения. хищничество и болезнь, а также доступность ресурсов являются примерами факторов, зависящих от плотности. Например, заболевание может распространяться быстрее через более широкую и плотную популяцию, влияя на количество людей в этой популяции больше, чем в более мелкой и более рассеянной популяции.
Плотность Независимые Факторы
Фактор, не зависящий от плотности, – это фактор, ограничивающий размер популяции, но влияние которого не зависит от численности населения (количества особей). Примеры факторы, независимые от плотности включают в себя такие стрессовые события, связанные с окружающей средой, как землетрясения, цунами и извержения вулканов, а также внезапные изменения климата, такие как засуха или наводнение, и разрушительные явления, такие как попадание экстремальных загрязнителей окружающей среды. Независимые от плотности факторы обычно убивают всех членов популяции, независимо от ее численности.
Физические и биологические ограничивающие факторы
Ограничивающие факторы также можно разделить на следующие категории. Физические факторы или абиотические факторы включают температуру, доступность воды, кислород, соленость, свет, пищу и питательные вещества; биологические факторы или биотические факторы вовлекать взаимодействия между организмами, такими как хищничество, соревнование, паразитизм и травоядные.
Примеры ограничивающих факторов
Ресурсы
Такие ресурсы, как еда, вода, свет, пространство, жилье и доступ к партнерам, являются ограничивающими факторами. Если у организма, группы или населения недостаточно ресурсов для его поддержания, люди умрут от голода, высыхания и стресса или не смогут производить потомство.
В случае фотосинтезирующих организмов, таких как растения, свет является жизненно важным ограничивающим фактором, необходимым для их роста. Это наиболее заметно у низкорослых растений леса, где энергия фотонов от света становится менее доступной, поскольку она не может проникать через более высокие уровни полога. Тем не менее, многие растения адаптированы к различным уровням света, что позволяет им выживать с меньшими затратами энергии.
Помимо света, рост растений ограничен наличием в питательных веществах азота (N), фосфора (P), калия (K) и серы (S). каждый растение Для выживания необходимо специально сбалансированное соотношение этих питательных веществ. Если одно из питательных веществ отсутствует в достаточных количествах, это считается ограничивающим фактором для роста.
Ограничивающий ресурс в экосистеме определяет грузоподъемность (указано в экология буквой «К») – максимальное количество особей в популяции, которое среда обитания может поддерживать без ухудшения состояния окружающей среды.
В экосистеме с неограниченными ресурсами, без хищников и болезней, население может испытывать экспоненциальный рост. Следовательно, пропускная способность выступает в качестве модератора численности населения; как только ограниченные ресурсы начинают истощаться из-за увеличения числа людей, возникает внутривидовая конкуренция, и темпы роста населения начинают замедляться по мере того, как люди умирают или не могут размножаться. В конечном счете скорость роста выравнивается на плато – это плато является грузоподъемностью. После того, как пропускная способность среды достигнута, люди могут начать искать ресурсы в других местах, мигрируя от первоначального населения и создавая новое население. Если популяции будут разделены на неопределенное время, это может привести к видообразование.
Условия окружающей среды
Ограничивающие факторы также присутствуют в качестве условий окружающей среды. Двумя наиболее яркими примерами являются температура и осадки; на них широко влияют климат и сезонные изменения климата. Влияние каждого фактора на конкретный организм определяется каждым человеком вид Черты жизненной истории.
Поддержание правильной температуры тела жизненно важно практически для всех организмов, чтобы эффективно выполнять метаболические функции. Что касается многих организмов, это означает, что они могут обитать только на определенных глубинах, как у морских организмов, на определенных высотах, как у горных животных и растений, и на определенных широтах Земли, то есть в тропиках или северном полушарии.
Хотя солнечный свет имеет тенденцию быть фактором, который контролирует температуру среды обитания, и, следовательно, влияет фотосинтез с точки зрения энергии фотонов правильная температура также важна для катализа ферментов в фотосинтетических реакциях. Выше оптимальной температуры ферменты катализируются с повышенной скоростью, что может привести к денатурации ферментов. Это называется легкой независимой реакцией. Повышенная температура также приводит к высыханию листьев, так как это приводит к увеличению суммарного испарения и удаляет слишком много воды из растения. И наоборот, если температура падает слишком низко, на листьях может образоваться иней, который повреждает клетка стены и содержимое клеток.
Количество осадков в окружающей среде также важно для растений. Поглощение воды как ресурса жизненно важно для роста растений и других функций, поэтому отсутствие осадков может привести к увяданию, опаливанию и повреждению клеток. Осадки также важны, потому что многие растения развиваются, чтобы противостоять различным количествам атмосферной влажности. Поскольку тонкие, жесткие листья кактусов делают их особенно приспособленными к выживанию в жарких и засушливых условиях, слишком большое количество осадков может повлиять на их способность к размножению, что, в свою очередь, ограничивает рост населения. Слишком большое количество осадков может также затопить почву, уменьшая количество кислорода, доступного для корней, вызывая потерю корней или оставляя растения восприимчивыми к грибковым повреждениям.
Биотические факторы
Помимо ресурсных и климатических факторов, влияющих на рост населения, ограничивающими факторами также являются биотические факторы, такие как хищничество, травоядность, паразитизм и межвидовая и внутривидовая конкуренция; они, как правило, зависят от плотности.
Паразитизм, как и болезнь, как правило, более разрушителен для больших и плотных популяций, потому что паразит способен эффективно паразитировать на большем количестве людей, если они находятся в тесном контакте. В тропических экосистемах гриб кордицепс является видным паразитом и имеет много штаммов, специализирующихся на разных видах. Поскольку это такой успешный паразит, он подавляет многие популяции, работая в качестве ограничивающего фактора, и считается, что это одна из основных причин того, что большинство видов в тропических тропических лесах редки. Наличие видов-хозяев, которых может паразитировать гриб Кордицепс, является ограничивающим фактором для гриба.
Плотность популяции хищников и жертв является ограничивающим фактором для каждой из этих сторон. Если популяция, например олени, достигает высоких чисел, потому что произошло увеличение ресурса, который является их ограничивающим фактором – например, увеличение роста деревьев после теплого лета – их хищники, например, волки, будут испытывать увеличение их численности. источник еды. Популяция волков с избытком оленей в пище может затем размножаться более свободно, увеличивая их собственную популяцию. Поскольку популяция волков увеличивается, им потребуется большое количество оленей, которое было доступно в качестве ограничивающего фактора при росте популяции. Поскольку волки сильно предшествуют популяциям оленей, ресурсы со временем станут недостаточными, и популяция волков больше не будет устойчивой. Когда волки умирают, давление на популяцию оленей уменьшается, и их численность снова возрастет; таким образом цикл продолжается.
Человеческие ограничивающие факторы
Увеличение человеческой популяции ответственно за наложение многих ограничивающих факторов на виды, которые исторически не существовали. Ограничивающие факторы, зависящие от плотности, такие как уменьшенная доступность пространства из-за обезлесения, являются глобальной проблемой, вызывающей сокращение численности и исчезновение многих групп населения. Ресурсы также становятся все более скудными из-за охоты и вымывания питательных веществ из почвы, что вызывает внутривидовую и межвидовую конкуренцию внутри и между популяциями. Удаление хищников также нарушило баланс естественного биотического цикла, хищников и добычи; в некоторых случаях хищные животные могли процветать в отсутствие хищников, превышая пропускную способность экосистем и нанося ущерб окружающей среде. Хищники также были представлены в качестве инвазивных видов в экосистемах, оказывая давление на популяции жертв и, следовательно, на естественных хищников.
Есть также много независимых от плотности факторов, которые были вызваны людьми. Утечка загрязняющих веществ и других мест обитания разрушила целые экосистемы. Наступление климатических изменений в результате сжигания ископаемого топлива приводит к быстрому повышению глобальных температур, а также к изменению погодных условий и увеличению частоты стихийных бедствий, таких как ураганы, наводнения, пожары и многое другое.
викторина
1. Какой из этих ограничивающих факторов не зависит от плотности?A. Источник питанияB. Внутривидовая конкуренцияC. Извержение вулканаD. Светлый
Ответ на вопрос № 1
С верно. Извержение вулкана является примером независимого от плотности ограничивающего фактора. Скорее всего, убьют всех членов в популяции, независимо от численности населения.
2. Температура является примером:A. Плотностно-зависимый факторB. Абиотический лимитирующий факторC. РесурсD. Фактор, ограничивающий окружающую среду
Ответ на вопрос № 2
D верно. Температура экосистемы определяется климатом. Поэтому это фактор, ограничивающий окружающую среду.
3. Грузоподъемность (K) окружающей среды достигается, когда:A. Продовольственные ресурсы в изобилииB. Население наносит вред окружающей средеC. Темпы роста населения достигают платоD. Продовольственные ресурсы скудны
Ответ на вопрос № 3
С верно. Пропускная способность – это количество организмов, которые может выдержать окружающая среда без ущерба для окружающей среды. Когда это достигается, рождаемость замедляется, и численность населения испытывает плато.
Ограничивающие факторы
Вы будете перенаправлены на Автор24
Ограничивающие факторы — это комплекс экологических факторов, которые выходят за границы комфортного существования (максимума и минимума выносливости) живых организмов и ограничивают их развитие.
Сущность ограничивающих факторов
Ограничивающие факторы создают препятствия к расселению и организмы определенного вида отсутствуют в определенных местах только потому, что не имеют физической возможности к расселению.
Все эти факторы классифицируются на:
Чаще всего к биотическим факторам относят отношения хищников и конкурентов, абиотические факторы концентрируются вокруг неспособности переносить физические и химические условия конкретного местообитания (температуру, влажность, соленость и пр.).
Каждый человек хоть раз замечал, что растения одного и того же вида могут прекрасно развиваться в лесу, но на открытом пространстве они теряют жизнеспособность. Изучением реакции организма на окружающую среду занимается такая наука, как экология. Также наука экология занимается и изучением ограничивающих экологических факторов. Одно из известных и признанных открытий, касающихся вышеупомянутого, было сформулировано в 1840 году. Оно говорило о том, что для любого живого организма самым значимы является тот фактор, который наиболее сильно отклоняется от собственного оптимального значения. Другими словами, существование любого биологического вида зависит от максимальной или минимальной степени выраженности того или иного условия.
Виды ограничивающих факторов
Для каждой особи набор ограничивающих факторов может быть совершенно разным. Ю. Либих установил также, что продуктивность растительных организмов зависит от набора минеральных веществ, которые наиболее слабо выражены в грунте. Если таким веществом, например, является азот, то в почву, в первую очередь, необходимо внести азотсодержащие удобрения.
Готовые работы на аналогичную тему
Максимально понятным и наглядным закон Либиха становится на примере так называемой «бочки Либиха». Его суть заключается в том, что при наполнении сосуда водой, она начинает переливаться через край в области наиболее короткой доски. Длина остальных не имеет особого значения. Поэтому целесообразно понимать, что для выделения ограничивающего фактора необходимо четко понимать все особенности жизнедеятельности той или иной группы особей.
Как уже отмечалось ранее, ограничивающие факторы весьма разнообразны для всех организмов, но есть несколько глобальных экологических параметров, которые касаются абсолютно всех живых организмов. К ним относят:
Вода – это основа жизни, она играет ключевую роль в жизнедеятельности клетки и всего организма в целом.
Поддержание ее на должном уровне является одной из главнейших функций любого организма растения или животного. Влага неравномерно распределяется по поверхности Земли в течении длительного периода времени. В связи с этим многие организмы приспособились к экономии влаги и переживанию периода засухи с помощью состояния покоя или спячки. Максимально сильно данный фактор выражается в пустынных и полупустынных территориях. Поэтому внутри них достаточно скудная флора и фауна.
Еще одним ограничивающим фактором глобального действия является действие света. Он поступает к живым организмам в виде солнечной радиации. Для организма имеет значение длина волны, продолжительность ее воздействия, интенсивность излучения. В зависимости от динамики данных показателей формируется качество адаптации живых организмов к динамике условий окружающей среды. Свет выражается как ограничивающий фактор внутри морских глубин. Также здесь действуют давление и концентрация кислорода в качестве лимитирующих факторов. Напротив, в лесах Южной Америки ограничивающим фактором является действие температуры.
Для многих живых организмов ограничивающим фактором становится действие человека или его негативное влияние. В данном контексте часто выделяют загрязняющие вещества. Последние несколько столетий для человека ознаменовались стремительным техническим прогрессом, бурным развитием промышленности. Это привело к тому, что вредные выбросы в водоемы, почву и в атмосферу увеличились в несколько раз.
Таким образом, понять, каким именно образом тот или иной фактор ограничивает деятельность организма достаточно сложно. Это подтверждается тем, что видовое разнообразие отдельных территорий существенно меняется. Сама частая смена видового разнообразия является в какой – то мере ограничивающих факторов. Каждый вид и даже особь индивидуальна и оригинальна, в связи с этим и набор лимитирующих факторов существенно различается. Например, форель обладает конкретными пределами выносливости, хотя у других рыб они гораздо более широкие.
Обыкновенная лисица обитает повсеместно даже в областях тундры и лесотундры. Но животные стенобионты способны выдержать очень узкие колебания температуры. К ним относят практически все растения так называемых дождевых лесов.
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.