Пределы экологической толерантности

05 грудня 2008 о 10:00 - 6669

Ещё в 1840 году немецкий агрохимик Ю. Либих сформулировал экологический закон минимума, суть которого состоит в том, что выживаемость организмов определяется наиболее слабым звеном в цепи экологических потребностей.

Чтобы проще было понять, что означает этот закон, можно привести следующий пример. Если организм ощущает нехватку какого-то элемента, например, калия, то, сколько не пичкай его другими элементами таблицы Менделеева, это ему не поможет. Степень его выживаемости и продуктивно­сти будет определяться именно тем минимальным количеством калия, которое будет ему доступно.

Однако причиной, ограничивающей развитие организма, может быть не только нехватка, но и излишек факторов среды: света, воды, минеральных веществ. Обобщение этих выводов легло в основу закона экологической толерантности, сформулированного в 1913 г. американским зоологом В. Шелфордом. Этот закон отражает стойкость живых организмов к факторам среды. Все виды на планете Земля приспособлены к определённым количественным колебаниям факторов среды. Таким образом, жизнедеятельность организмов определяется как экологическим минимумом, так и экологическим максимумом этих факторов. Диапазон между этими двумя показателями называется пределами экологической толерантности. Например, минимальная температура, при которой живут бактерии-мезофилы, составляет +100С, а максимальная +470С. Следовательно, диапазон между 100С и 470С и будет пределом толерантности по температуре для данных видов организмов.

Учёным удалось установить границы существования и жизнедеятельности многих видов организмов. Виды с широкими пределами толерантности, которые могут жить при весьма значительных колебаниях значения какого-либо фактора среды, получили называние эврибионтов. А те виды,  жизненные возможности которых ограничены узким диа­пазоном изменений данного фактора, называются стенобионтами. Например, по такому фактору как потребность в воде, верблюд будет эврибионтом, а человек стенобионтом. 

Но пределы толерантности выражаются не только пространственными, но и временными рамками. Как известно, теплолюбивые виды, которые живут в условиях умеренного климата, способны переносить циклические повторения холодных и жарких периодов года благодаря соответствующим физиологическим приспособлениям. Но к резким нециклическим перепадам, например, к резкому похолоданию в тёплое время года, многие виды бывают не готовы, хотя в холодный сезон переносят низкие температуры без особых проблем.

Пределы толерантности  не стоит путать с экологической нишей. Ниша — более широкое понятие, так как оно определяет не только место вида в пределах его способности переносить те или иные условия среды, но и способ его питания или, как говорят экологи, род его деятельности.

Организмы способны иметь широкий предел толерантности по отношению к одним факторам среды и узкий диапазон к другим. Соответственно, организмы с широким диапазоном толерантности ко всем основным факторам, как правило, отличаются высоким распространением в природе. В то же время, если условия по одному из факторов далеки от оптимального, то пределы толерантности нередко снижаются и по другим факторам. Например, нехватка какого-то элемента питания для растения может отразиться на сокращении пределов толерантности к низким или высоким температурам. Таким образом, можно наблюдать взаимное влияние одного фактора на другой, в результате чего могут смещаться и пределы толерантности к какому-либо из этих факторов. Например, каждый из нас замечал, что сильный мороз намного легче переносится при низкой влажности воздуха. А способность переносить засуху у растений значительно ухудшается при сильном ветре, когда образуются так называемые суховеи.

Но бывает и наоборот, когда нехватка какого-то фактора (до определённых пределов, конечно) может быть компенсирована другими факторами. Например, одинаковый по длительности и интенсивности период засухи лучше перенесёт то растение, которое будет находиться на почве, более богатой минеральными элементами.  Это связано с тем, что одной из основных функций воды в растении является доставка минеральных компонентов в его организм. Следовательно, на бедной почве растению нужно будет прилагать большие усилия, чтобы пропустить через себя как можно больше воды, а получить при этом то же самое количество элементов. В общем, законы экологии, равно как и других биологических наук, более комплексные и пластичные, по сравнению, например, с законами физики.

 

КСТАТИ

Если рассматривать жизнь на Земле как единый организм, то предел его толерантности к такому фактору как температура будет достаточно широким и составит более 2500С. Нижний предел будет составлять около -2000С. Такую температуру в состоянии покоя способны переносить споры некоторых бактерий, не теряя своей жизнеспособности после размораживания. А максимальный показатель составляет около +900С. Такой порог высоких температур способны переносить отдельные виды термофильных бактерий, живущих в горячих источниках.

 

Пределы толерантности не являются одинаковыми и для представителей одного и того же вида. Ведь количественная потребность в тех или иных факторах среды зависит и от возраста организма. Для взрослого организма пределы толерантности всегда шире, чем для молодого. Если весенние заморозки могут доставить взрослому дереву лишь небольшие неприятности, то для молодого они могут оказаться фатальными.  Кроме того, пределы толерантности для представителей одного и того же вида зависят и от индивидуальных физиологических способностей. Так, у человека, систематически купающегося в проруби с ледяной водой, пределы толерант­ности к низким температурам шире, чем у того, кто не практикует подобного образа жизни.

Среди законов, определяющих взаимодействие индивида с окружающей его средой, выделяется правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма. Оно утверждает, что вид организмов может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям. Например, у водных животных пределы толерантности к температуре обычно более узкие по сравнению с наземными животными, так как диапазон колебаний температуры в воде меньше, чем на суше.

Но было бы неправильно говорить о том, что живые организмы полностью зависят от физических условий среды. Приспосабливаясь к природным условиям, они, в то же время, изменяют их, чтобы ослабить ограничивающие влияния температур, света, влажности и других факторов. Но эффективность такой деятельности проявляется главным образом тогда, когда организмы в своём взаимодействии образуют крупные сообщества. Например, лес, выросший на голом месте, способен изменить влажность, температуру, кислотность почвы на данном участке. В этом и заключается средообразую­щая функция природных экосистем.

Ознакомившись с вышеперечисленными закономерностями, мы можем сделать определённые выводы о влиянии человека на пределы толерантности различных компонентов биосферы. Очевидно, что загрязнение воды, воздуха или почвы токсическими веществами снижает пределы толерантности живых организмов, да и самого человека, к различным неблагоприятным факторам среды. Изменение пределов толерантности в результате воздействия антропогенного фактора может также приводить к смещению экологических ниш. В результате этого происходит смена и обеднение видового разнообразия. Например, загрязнение воды промышленными и коммунальными стоками не позволяет видам с узкими пределами толерантности по отношению к вредным веществам выживать в такой среде. В результате этого воду заселяют более толерантные виды, например, сине-зелёные водоросли, которые мы можем массово наблюдать на наших водоёмах.

Грубое вмешательство человека в природные процессы сказывается не только на пределах толерантности каких-то отдельных видов, но, по сути, на пределах толерантности всей биосферы как единого сбалансированного организма.

Отзывы на публикацию можно прислать на ecologist@ukr.net.

Алексей Бурковский

Поділитися: