Лимитирующие факторы окружающей среды

Что такое лимитирующий фактор

Виды

1. Лимитирующий фактор, не зависящий от плотности может ограничивать численность населения независимо от плотности населения. Например, катастрофическое событие, такое как землетрясение или извержение вулкана, может вызвать сокращение численности населения независимо от плотности населения.
2. Лимитирующий фактор, зависящий от плотности — размер популяции ограничен на основе плотности. Большая плотная популяция подвергается более сильному воздействию, чем небольшая или менее плотная популяция. Например, плотная популяция будет иметь более высокие потребности в пище и воде по сравнению с небольшой популяцией. В данном случае лимитирующим фактором является снабжение продовольствием и водой, и оно зависит от плотности населения. Болезнь как фактор также зависит от плотности населения. В густонаселенных популяциях она распространяется быстрее, чем в небольших.
3. Единственный лимитирующий фактор — это когда есть один фактор, который ограничивает систему. Сопутствующий ограничивающий фактор — это когда фактор влияет на популяцию организмов в экосистеме косвенно, но увеличивает ограничение фактора, непосредственно влияющего на популяцию.

Закон лимитирующего фактора

Закон лимитирующего фактора Либиха

В XIX веке немецкий ученый Юстус фон Либих сформулировал Закон минимума, который гласит, что при недостатке одного из основных питательных веществ рост растений будет слабым, даже если все остальные необходимые питательные вещества находятся в изобилии. Только увеличение количества лимитирующего питательного вещества (самого дефицитного) улучшало рост растения.

Закон толерантности Шелфорда

Закон толерантности был разработан в 1913 году американским зоологом Виктором Эрнестом Шелфордом. Он гласит, что успех организма зависит от сложного набора условий окружающей среды (экологических факторов). И у этого организма есть определенные минимальные, максимальные и оптимальные экологические факторы, которые определяют успех. (3) Они означают предел толерантности данного организма. Однако диапазоны толерантности могут варьироваться в пределах одного и того же организма, например, в зависимости от стадии жизни (личинка против взрослой особи).

Закон лимитирующего фактора Блэкмана

Британский физиолог растений Фредерик Фрост Блэкман считал, скорость процесса, зависящего от нескольких факторов, будет ограничена скоростью самого медленного фактора.

Например, фотосинтез — это биологический процесс, который зависит от множества факторов. Общая химическая реакция фотосинтеза выглядит так: 6CO2+12H2O+энергия=C6H12O6+6O2+6H2O. Исходя из этого уравнения, CO2, H2O и световая энергия (солнечный свет) являются лимитирующими факторами этой реакции. Если какой-либо из них становится доступным медленнее или ниже обычного, скорость фотосинтеза, как ожидается, замедлится в зависимости от скорости самого медленного фактора.

Например, если концентрация CO2 становится недостаточной (например, из-за закрытия стоматальных отверстий в ответ на повышенную температуру окружающей среды), скорость фотосинтеза становится медленной, даже если уровни H2O и световой энергии достаточно доступны.

Тот же результат будет иметь место, если световая энергия станет менее доступной или менее интенсивной, скорость фотосинтеза замедлится, несмотря на обилие CO2 и H2O. Свет становится ограничивающим фактором фотосинтеза, когда растение не может получить свет, например, из-за затенения, вызванного плотной популяцией растений.

Примеры

Почвенной среды

Закон лимитирующего фактора приобретает дополнительную важность, когда цены на удобрения высоки, особенно на азотные (N) и фосфорные (P2O5). Это может склонить некоторых производителей к сокращению или даже отказу от применения микроэлементов или вторичных питательных удобрений, которые обеспечивают сбалансированное содержание калия (K), магния (Mg) и серы (S). Но если почва испытывает дефицит, скажем, Mg, урожайность будет снижена независимо от того, сколько N-P-K будет внесено.

Наземно-воздушной среды

Два наиболее ярких примера — температура и количество осадков; они в значительной степени зависят от климата и сезонных изменений в нем. Влияние каждого фактора на конкретный организм определяется особенностями жизненного цикла каждого вида.

Загрязнение воздуха твердыми частицами, химическими соединениями или токсичными газами оказывает негативное влияние на живые организмы и ограничивает их способность выживать и развиваться. Если концентрация токсичных газов, например, диоксида серы или диоксида азота, в воздухе выше установленных нормативов, это может привести к различным проблемам для растений и животных. Нужно использовать фильтрацию или очистку воздуха, контролировать выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и наладить систему очистки выбросов промышленных предприятий и транспортных средств.

Водной среды

Количество осадков в окружающей среде также важно для растений. Поглощение воды как ресурса жизненно важно для роста растений и других функций, поэтому недостаток осадков может привести к увяданию, ожогам и повреждению клеток. Осадки важны еще и потому, что многие растения эволюционировали так, чтобы выдерживать разное количество атмосферной влаги. Поскольку тонкие и жесткие листья кактусов специально приспособлены к выживанию в жарких и засушливых условиях, слишком большое количество осадков может повлиять на их способность к размножению, что, в свою очередь, ограничит рост популяции. Слишком большое количество осадков может также затопить почву, уменьшив количество кислорода, доступного для корней, что приведет к потере корней или сделает растения восприимчивыми к грибковым поражениям.

Хотя воды на Земле много, пресной воды мало, и доступная для растений почвенная вода представляет собой основное экологическое ограничение и, следовательно, постоянное давление отбора для наземных экосистем. Соответственно, растения, произрастающие в засушливых и полузасушливых условиях, демонстрируют широкий спектр механизмов, которые позволяют им расти и размножаться, несмотря на дефицит воды. Например, пустыни превращаются в «сады» под воздействием сильного дождя, когда эфемеры, включая виды вечнозеленых маргариток, бессмертник итальянский, ромашки и Schoenia spp., прорастают, растут, образуют блестящий ковер из цветов и затем высевают семена, прежде чем исчерпается почвенная влага.