Полное вытеснение одного конкурента другим произойдет только тогда, когда жизненно важного ресурса всем не хватает.

Экологические правила и законы

Правила экологической пирамиды. В природе существует закономерность: от предыдущего звена цепи питания на последующее звено передается только примерно 10% полученной энергии и вещества, остальные 90 % идут на поддержание жизнедеятельности организма.

Работа клеток и органов сопровождается выделением тепла, поэтому значительная доля энергии пищи вскоре рассеивается в окружающее пространство. То есть на следующее звено передается только та часть, которая идет на рост, на построение новых тканей, на запасы в виде отложения жиров.

Таким образом, продукция организмов каждого последующего трофического уровня всегда меньше (в среднем в 10 раз) продукции предыдущего, т. е. масса каждого последующего звена в цепи питания прогрессивно уменьшается.

Эта закономерность получила название правило экологической пирамиды (правило 10%):при передаче вещества и энергии по пищевой цепи теряется примерно 90%, и только около 10% переходит к очередному потребителю.

Различают пирамиду численности, биомассы и энергии.

Пирамида численности показывает изменения численности особей на каждом трофическом уровне. Она всегда суживается кверху.

Пирамида биомасс показывает количество живого вещества, или биомассы, на каждом трофическом уровне. В экосистеме Мирового океана пирамида биомассы имеет перевернутый вид. Это связано с тем, что образованная растениями биомасса в основном не накапливается, а сразу поедается консументами и передается по цепям питания, поэтому в морях биомасса животных преобладает над биомассой растений.

Пирамида энергии отражает величину потока энергии в цепи питания, всегда суживается кверху. Это обусловлено тем, что энергия, затраченная на дыхание, не передается на следующий трофический уровень и уходит из экосистемы. Поэтому каждый последующий уровень всегда будет меньше предыдущего.

Значение правила: знание законов продуктивности экосистем, возможность количественного учета потока энергии имеет важное практическое значение, поскольку продукция природных и искусственных сообществ (агроценозов) является основным источником запасов пищи для человечества.

Правило Дж. Аллена: размеры выступающих частей тела (уши, хвост, конечности, мордочки, клювы) теплокровных животных в холодном климате короче, чем в теплом, поэтому они отдают в окружающую среду меньше тепла.

Правило К. Бергмана:теплокровные животные, обитающие в ареалах с низкими температурами, имеют более крупные размеры и массы тела. Причина:общая теплопродукция у теплокровных зависит от объема тела, а скорость теплоотдачи — от площади его поверхности. При увеличении размеров тела отношение поверхности к объему минимально, поэтому потери тепла минимальны. Поэтому мелким теплокровным животным труднее поддерживать постоянную температуру тела. Для поддержания температуры у них максимально большая скорость метаболизма и потребность в пище, как источника энергии. Примечание: данное правило имеет много исключений! Подтверждается в 50 % случаев у млекопитающих и в 75–90 % случаев у птиц.

Закон минимума (закон Либиха, правило минимума, закон лимитирующих факторов): жизнеспособность организма определяется тем ресурсом, которого больше всего не хватает. Для каждого организма есть факторы, которые ограничивают их беспредельное размножение, приводят к гибели и снижают численность. Они называются ограничивающими или лимитирующими факторами. Например, рост теплолюбивых растений ограничивают критические низкие температуры. Нехватка влаги ограничивает рост растений влаголюбивых мест, для животных лимитирующими факторами являются нехватка пищи, паразиты, конкуренты и естественные враги. В качестве его наглядной иллюстрации изображают бочку (бочка Либиха), у которой среди досок, образующих стенки, имеется одна короткая доска. Её длина определяет уровень, до которого бочку можно наполнить водой. Можно сказать, что длина этой короткой доски - лимитирующий фактор для количества воды в бочке, причём длина других досок уже не имеет значения.

Немецкий химик Юстус Либих в 1840 г. установил зависимость урожая растений от того элемента, которого больше всего не хватает, при наличии всех остальных элементов в оптимальном количестве.

Закон толерантности (В.Шелфорд 1913г.) Лимитирующим фактором существования организма может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми составляет пределы его выносливости - толерантности - к данному экологическому фактору.

Закон оптимума.Любой экологический фактор имеет определённые пределы положительного влияния на живые организмы. Биологический оптимум - наиболее благоприятная для организма интенсивность фактора. Отклонение от биологического оптимума составляет зоны угнетения. Диапазон действия фактора ограничен точками минимума и максимума и составляет пределы выносливости организма, обусловливающей его толерантность. Организмы в ходе эволюции приспосабливаются к различным экологическим факторам. Одни факторы действуют постоянно, другие факторы меняются. Поэтому у каждого вида есть свои пределы терпимости (выносливости) к действию факторов среды. Организмы с широкими пределами выносливости называют эврибионтами. Они способны выдерживать значительные отклонения от биологического оптимума. Например, серебристый карась способен жить в различных водоёмах - прудах, озёрах с высоким и низким содержанием кислорода в воде. К эврибионтам относятся виды, имеющие широкий ареал обитания. Организмы с узкими пределами выносливости называют стенобионтами. Они не выдерживают даже маленького отклонения от биологического оптимума. Например, ручьевая форель обитает только в чистых реках с быстрым течением и высоким содержанием кислорода в воде. К стенобионтам относятся виды, приспособленные к определенным постоянным абиотическим условиям или к определенной пище. Как правило, это редкие и исчезающие виды, паразиты, глубоководные рыбы, имеющие узкую специализацию к питанию, условиям обитания.

Закон совокупности (совместного) действия природных факторов (Э.Митчерлих, А.Тинеман, Б.Бауле, 1911).Различные экологические факторы действуют на организмы одновременно. Действие одного экологического фактора зависит от действия другого. Биологический оптимум и пределы выносливости в отношении одного фактора могут изменяться под воздействием другого. Например, человек легче переносит жару в сухом воздухе, чем во влажном, а замерзает быстрее на морозе с сильным ветром, чем на таком же морозе, но в безветренную погоду.

Закон независимости факторов. Ни один из факторов не может быть заменен другим .Для каждого вида для существования необходим комплекс факторов. Например, растениям нужны свет, вода, тепло, минеральные вещества и нельзя воду заменить светом или наоборот.

К каждому из экологических факторов организмы приспосабливаются независимым путём. Степень выносливости организма к какому-либо одному экологическому фактору не означает соответствующей выносливости к остальным факторам.

Таким образом, экологические факторы, находясь в тесной связи и непрерывном взаимодействии друг с другом, обусловливают распространение организмов на Земле.

Закон конкурентного исключения Гаузе (Г.Ф. Гаузе, 1934). Если два вида нуждаются в одинаковых жизненно важных ресурсах и их не хватает, то они не могут занимать одну экологическую нишу: один вид вытесняет другой. Благодаря конкурентным отношениям виды распределяются по разным экологическим нишам, что позволяет максимально эффективно использовать ресурсы среды.

Два вида, имеющие общие жизненно важные ресурсы, могут совместно обитать в одной экосистеме в следующих случаях:1)ресурс имеется в избыточном количестве; 2)ресурс используется в разное время суток (один активен днем, другой активен ночью).3)каждый вид использует какую-то часть ресурса, но эти части отличаются размерами, местоположением. Поэтому в одном лесу рядом могут расти разные виды деревьев, обитать разные виды насекомоядных птиц, хищных животных, разные виды грызунов, в водоеме могут обитать разные виды, имеющие сходные потребности.

Обычно виды, конкурирующие за ресурс, разделяют его потребление с помощью множества приспособлений. Каждый начинает использовать только часть общего ресурса, или пользуется им по очереди и таким способом снижает конкурентное напряжение.

Полное вытеснение одного конкурента другим произойдет только тогда, когда жизненно важного ресурса всем не хватает.

12 Следующая ⇒