"Биология. Общие закономерности", Мамонтов С.Г., Захаров В.Б.
Температура, влажность, свет и другие факторы среды действуют на организм с разной силой. От их интенсивности зависит, насколько успешно он растёт, развивается и размножается. Для каждого вида существуют наиболее благоприятные значения — оптимум, а также границы, за которыми жизнь невозможна. Понимание этих закономерностей помогает объяснить, почему виды обитают в разных местах и почему нехватка одного условия может сдерживать организм даже при благоприятных остальных.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Интенсивность действия фактора среды — степень выраженности фактора, например температуры или влажности, при которой организм живёт и развивается. Иными словами, это не сам фактор, а его конкретное значение или сила воздействия. Понятие помогает сравнивать условия и объяснять, почему одна и та же среда подходит организму при одних значениях и не подходит при других.
Оптимум — значение интенсивности фактора, при котором жизнедеятельность организма наиболее активна. При таком значении условия особенно благоприятны для роста, развития и размножения. Оптимум нужен, чтобы обозначить не просто возможность существования, а наиболее подходящие для данного вида условия.
Пределы выносливости — минимальное и максимальное значения фактора, за которыми существование организма становится невозможным. Между этими границами организм ещё может жить, хотя условия не всегда одинаково хороши. Эти пределы помогают определить, какие изменения среды вид способен переносить.
Зона пессимума — область значений фактора возле пределов выносливости, где жизнедеятельность организма сильно снижена. Организм в этой зоне сохраняется с трудом, потому что условия далеки от оптимальных. Термин помогает отличить неблагоприятные, но переносимые условия от тех, в которых жизнь уже невозможна.
Организмы испытывают воздействие факторов среды с разной интенсивностью: температура может повышаться или понижаться, а влажность — меняться. Один и тот же фактор действует на организм неодинаково при разных значениях, потому что его тело и процессы жизнедеятельности приспособлены к определённому диапазону условий. Поэтому недостаточно знать, что фактор присутствует: нужно учитывать, насколько сильно он выражен.
При оптимальной интенсивности условия наиболее благоприятны, поэтому организм может тратить меньше ресурсов на поддержание жизнедеятельности и больше — на рост, развитие и размножение. В результате эти процессы идут успешнее, чем при отклонении от оптимума. Само оптимальное значение зависит от вида и фактора, поэтому универсальной температуры или влажности, одинаково подходящей всем организмам, нет.
Когда значение фактора отходит от оптимума, организму становится труднее поддерживать нормальную работу. Чем ближе оно к пределу выносливости, тем сильнее снижается жизнедеятельность, и организм оказывается в зоне пессимума. Если значение выходит за пределы выносливости, приспособительных возможностей уже недостаточно, поэтому существование организма в таких условиях невозможно.
У разных видов пределы выносливости неодинаковы, поскольку у них различаются особенности строения и жизнедеятельности, сформировавшиеся в ходе приспособления к среде. Вид с широкими пределами способен переносить больший диапазон значений фактора, а вид с узкими пределами требует более стабильных условий. Это помогает объяснить, почему одни организмы встречаются в разнообразных местах, а другие — только в определённых условиях.
В природе одновременно действуют несколько факторов: например, на растение влияют освещение, вода, температура и минеральные вещества. Каждый из них необходим для нормальной жизнедеятельности, поэтому недостаток одного может стать ограничивающим — сдерживающим рост или развитие. Благоприятные значения остальных факторов не всегда устраняют это ограничение: избыток света не заменит нехватку воды или нужного минерального вещества.
График показывает общую зависимость жизнедеятельности от интенсивности одного фактора: она возрастает по мере приближения к оптимуму и снижается при удалении от него. У границ выносливости кривая опускается до низких значений, а за границами организм не может существовать. Такая форма условна, поскольку конкретная реакция зависит от вида организма и самого фактора.
| Зона | Положение относительно оптимума | Жизнедеятельность организма | Результат воздействия |
|---|---|---|---|
| Оптимум | Вблизи наиболее благоприятного значения | Наиболее активная | Организм хорошо растёт, развивается и размножается |
| Зона пессимума | Отклонение от оптимума, ближе к одному из пределов | Сильно снижена | Организм ещё может существовать, но условия неблагоприятны |
| Минимальный предел выносливости | Нижняя граница допустимого диапазона | Крайне низкая | За этой границей существование невозможно |
| Максимальный предел выносливости | Верхняя граница допустимого диапазона | Крайне низкая | За этой границей существование невозможно |
| За пределами выносливости | Ниже минимума или выше максимума | Жизнедеятельность невозможна | Организм не может существовать |
Пользуйтесь таблицей, сначала находя оптимум и оба предела для конкретного вида. Затем сравните с ними значение фактора и определите, находится ли организм в благоприятной зоне, зоне пессимума или за границами выносливости. Само положение относительно оптимума показывает, насколько условия хороши, а пределы — возможна ли жизнь вообще.
Задача 1. У растения оптимальная температура роста — 22 °C, а пределы выносливости — от 5 до 38 °C. Определите, в какой зоне находится растение при 22 °C и при 4 °C.
Сначала сопоставим каждое значение с оптимумом: 22 °C точно совпадает с ним. Значит, при этой температуре растение находится в оптимуме, где его жизнедеятельность наиболее активна.
Затем сравним 4 °C с нижним пределом выносливости. Температура 4 °C ниже 5 °C, поэтому она находится не в зоне пессимума, а за пределами допустимого диапазона.
Ответ: при 22 °C растение находится в оптимуме, а при 4 °C — за пределами выносливости.
Задача 2. Два вида рыб обитают при температуре воды от 2 до 28 °C и от 15 до 24 °C. Установите, какой вид обладает более широкими пределами выносливости к температуре.
Для каждого вида определим ширину диапазона: из максимальной температуры вычтем минимальную. Для первого вида получаем 28 − 2 = 26 °C, для второго — 24 − 15 = 9 °C.
Сравним результаты: 26 °C больше, чем 9 °C. Это означает, что первый вид способен выдерживать более широкий диапазон температур воды.
Ответ: более широкими пределами выносливости обладает первый вид рыб, обитающий при температуре от 2 до 28 °C.
Задача 3. Для роста растения достаточно света, воды и минеральных веществ. Света и воды хватает, но содержание одного минерального вещества ниже необходимого. Объясните, почему рост растения замедляется и что следует изменить.
Определим, какого условия не хватает: содержание одного необходимого минерального вещества ниже нормы. Значит, именно оно может ограничивать жизнедеятельность, даже если света и воды достаточно.
Свяжем недостаток с результатом: без нужного количества вещества растение не может нормально осуществлять процессы, необходимые для роста. Дополнительный свет или вода не заменят это минеральное вещество.
Чтобы снять ограничение, нужно увеличить доступность недостающего вещества до необходимого уровня. При этом следует сохранить достаточное количество света и воды, а не менять их вместо дефицитного условия.
Ответ: рост замедляется из-за недостатка ограничивающего минерального вещества. Нужно обеспечить растению его необходимое количество.
Ошибка — считать, что оптимальное значение одинаково для всех видов. Так можно подумать, потому что один и тот же фактор, например температура, измеряется общей шкалой, но виды по-разному приспособлены к условиям. Проверка: выясните, для какого именно организма задан оптимум, и не переносите его автоматически на другой вид.
Ошибка — путать предел выносливости с оптимумом и считать, что возле предела организм живёт так же хорошо. Предел лишь обозначает крайнюю границу, за которой существование невозможно; рядом с ним условия уже неблагоприятны. Проверка: спросите себя, где жизнедеятельность максимальна, а где организм только ещё способен сохраняться.
Ошибка — думать, что за пределами выносливости организм просто развивается хуже. Эту мысль допускают, смешивая слабую жизнедеятельность в зоне пессимума с невозможностью существования за границами диапазона. Проверка: сравните значение фактора с минимальным и максимальным пределами; если оно вне диапазона, организм существовать не может.
Ошибка — считать, что избыток благоприятных факторов обязательно компенсирует нехватку другого. Кажется логичным, что хорошее освещение или достаток воды должны «помочь», но необходимое условие нельзя заменить другим. Проверка: найдите фактор, значение которого ниже необходимого, и оцените, устранён ли именно этот дефицит.
Для понимания темы нужно знать, что на организмы воздействуют абиотические факторы неживой природы и биотические факторы, связанные с другими организмами. Различия в оптимумах и пределах выносливости помогают объяснять приспособленность видов к условиям среды и их распространение по местам обитания. Представление об ограничивающем факторе пригодится при изучении экосистем и влияния деятельности человека на живые организмы.
Что называют оптимумом действия фактора?
Оптимум — значение интенсивности фактора, при котором жизнедеятельность организма наиболее активна. Например, при оптимальной температуре растение лучше растёт и развивается.
Чем зона пессимума отличается от оптимума?
В оптимуме условия наиболее благоприятны, а жизнедеятельность достигает наибольшей активности. В зоне пессимума она сильно снижена, хотя организм ещё может существовать.
Что показывают пределы выносливости организма?
Они показывают минимальное и максимальное значения фактора, при которых организм ещё способен существовать. За этими границами существование становится невозможным.
Почему у разных видов пределы выносливости различаются?
Виды по-разному приспособлены к условиям среды и поэтому способны переносить разные диапазоны значений фактора. Одни выдерживают широкий диапазон, другие — только узкий.
Может ли недостаток одного фактора ограничить организм, если остальные условия благоприятны?
Да. Если для организма не хватает необходимого фактора, он может стать ограничивающим и сдерживать жизнедеятельность. Избыток других благоприятных условий не всегда способен это компенсировать.
51. Интенсивность действия факторов среды
