§ 7. Предельные условия существования животных

Определения и обозначения

Пределы выносливости — минимальное и максимальное значения экологического фактора, при которых животное может существовать. Например, для температуры это границы переносимого холода и тепла. Знание этих границ помогает понять, при каких условиях вид способен жить, а где его существование становится невозможным.

Зона оптимума — диапазон значений фактора, наиболее благоприятный для жизнедеятельности животного. В этих условиях оно может активно питаться, расти и размножаться. Это понятие нужно, чтобы отличать просто переносимые условия от наиболее подходящих.

Зона пессимума — область у границ выносливости, где условия неблагоприятны, а жизнедеятельность затруднена. Животное ещё может выжить, но становится менее активным, а размножение может быть менее успешным. Понятие показывает, что внутри допустимого диапазона условия не везде одинаково хороши.

Закон толерантности — правило, согласно которому существование вида ограничено минимумом и максимумом переносимого значения каждого фактора. Толерантность означает способность переносить определённые условия. Закон помогает объяснять, почему распространение вида ограничено даже тогда, когда пища и другие ресурсы доступны.

Как это устроено

Животное способно существовать только в определённом диапазоне значений каждого фактора среды. Это связано с тем, что организм приспособлен к конкретным условиям: при слишком низком или высоком значении его жизненные процессы нарушаются. Например, чрезмерный холод может мешать активности, а жара — перегревать организм. За пределами выносливости животное не может поддерживать нормальную жизнедеятельность.

Внутри диапазона выносливости условия различаются по степени благоприятности. В зоне оптимума организм тратит меньше сил на преодоление неблагоприятного воздействия, поэтому животное может успешнее питаться, расти и размножаться. Чем дальше условия от оптимума, тем труднее поддерживать привычный уровень активности. Поэтому сама возможность существования ещё не говорит о том, что среда подходит лучше всего.

У нижней и верхней границ диапазона находятся зоны пессимума. Организм ещё выдерживает воздействие фактора, но работает на пределе возможностей, поэтому его активность обычно снижается. На размножение и рост может оставаться меньше ресурсов, чем на поддержание жизни. Если значение фактора продолжит удаляться от допустимого диапазона, животное достигнет предела выносливости и уже не сможет существовать.

Пределы выносливости зависят и от вида животного, и от самого фактора. Вид, приспособленный к холоду, может переносить низкие температуры лучше, чем теплолюбивый вид, но это не означает, что он так же легко переносит засуху или солёную воду. У каждого фактора свои границы и наиболее благоприятный диапазон. Поэтому нельзя по одному признаку заключить, какие условия подходят животному в целом.

В природе факторы действуют одновременно, а не по очереди. Температура может быть подходящей, но недостаток влаги — приближаться к неблагоприятной границе и мешать животному жить. Ограничивающим становится фактор, который сильнее всего затрудняет существование: его значение ближе других к пределу или уже выходит за него. Так объясняется, почему даже благоприятная среда в целом иногда не подходит конкретному виду.

Зоны выносливости животного по отношению к экологическому фактору

Сначала найдите в таблице, где находится значение фактора: в середине диапазона, рядом с границей или за её пределами. Затем сопоставьте положение с условиями жизнедеятельности и возможностью существования. Помните, что таблица описывает отношение животного к одному фактору; остальные условия тоже могут влиять на его жизнь.

Разбор задач

Задача 1. У животного указаны нижний и верхний пределы переносимой температуры. Нужно определить, может ли оно существовать при температуре ниже нижнего предела. В условии важны не точные числа, а сравнение температуры с установленными границами. Используем определение пределов выносливости.

1. Найдите нижний предел температуры, то есть минимальное значение, которое животное переносит. Это граница допустимого диапазона со стороны холода. Всё, что ниже неё, находится за пределами выносливости.

2. Сравните заданную температуру с нижним пределом. По условию она ниже, значит, не входит в диапазон между нижней и верхней границами. Здесь не нужно оценивать, насколько близка она к границе: решающим является то, что граница уже пройдена.

3. Сделайте вывод о возможности существования. Кратковременное перенесение холода не меняет границ нормального существования вида. Если температура ниже допустимого минимума, животное не может существовать в таких условиях.

Ответ: нет, при температуре ниже нижнего предела животное существовать не может.

Задача 2. При одном значении влажности животное активно размножается, а при более низком и более высоком — только выживает. Требуется назвать зоны для этих условий. Важно различить благоприятное состояние и простую возможность оставаться в живых. Сравним описание реакции с определениями зон.

1. Найдите значение, при котором животное активно размножается. Такое состояние указывает на наиболее благоприятные условия, потому что успешное размножение возможно при хорошей работе организма. Следовательно, это значение относится к зоне оптимума.

2. Рассмотрите более низкую и более высокую влажность. В обоих случаях животное не погибает, но только выживает, а не размножается активно. Значит, условия неблагоприятны, хотя ещё остаются в пределах переносимого диапазона.

3. Назовите зоны для обоих отклонений. Более низкая и более высокая влажность соответствуют зонам пессимума, если значения не вышли за пределы выносливости. Если бы предел был превышен, говорить о выживании уже было бы нельзя.

Ответ: значение влажности, при котором животное активно размножается, относится к зоне оптимума; более низкое и более высокое значения, при которых оно только выживает, — к зонам пессимума.

Задача 3. Одновременно изменились температура и влажность, и по реакции животного нужно определить, какой фактор сильнее ограничивает его существование. Числовых пределов в условии нет, поэтому ориентируемся на описанные последствия и положение каждого фактора относительно границ выносливости. Нельзя выбирать фактор только потому, что он изменился заметнее.

1. Отдельно оцените реакцию на температуру и на влажность. Для каждого фактора выясните, остаётся ли животное активным, переходит ли к выживанию или теряет возможность существовать. Это позволяет не смешивать воздействия двух условий.

2. Сопоставьте каждое значение с диапазоном выносливости. Если один фактор ближе к неблагоприятному пределу, чем другой, он сильнее затрудняет жизнедеятельность. Особенно ясно это видно, когда реакция животного на него выражена сильнее.

3. Выберите фактор, который приблизился к границе сильнее всего или вышел за неё. Такой вывод учитывает не само изменение, а его последствия для животного. Если описание не позволяет сравнить воздействия, данных задачи недостаточно для однозначного ответа.

Ответ: ограничивающим считают фактор, значение которого ближе всего к неблагоприятному пределу и сильнее ухудшает состояние животного.

Типичные ошибки

Первая ошибка — считать, что животное может жить при любом значении фактора, если переносит его кратковременно. Так думают, потому что путают краткое выживание с нормальной жизнедеятельностью. Проверьте себя: входит ли значение в диапазон выносливости и может ли животное при нём активно жить. За пределом диапазона существование невозможно.

Вторая ошибка — путать зону оптимума с пределом выносливости. Оптимум иногда ошибочно принимают за границу, потому что именно там условия лучше всего. Но оптимум — благоприятная часть диапазона, а предел — его крайнее значение. Для проверки спросите себя, описывает ли термин лучшие условия или границу возможного существования.

Третья ошибка — считать пределы выносливости одинаковыми у всех видов. Это предположение возникает, если ориентироваться на собственное ощущение холода, жары или влажности. У разных животных способности переносить факторы различаются. Проверяйте вывод по конкретному виду: его диапазон нельзя автоматически переносить на другой.

Четвёртая ошибка — учитывать только один фактор среды. Ученик может заметить, например, температуру, но не принять во внимание влажность или другие условия. Между тем любой из одновременно действующих факторов способен приблизиться к неблагоприятному пределу. Для проверки перечислите все указанные факторы и оцените каждый относительно диапазона выносливости.

Связь с другими темами

Для понимания пределов выносливости нужно знать, что на животных влияют факторы неживой и живой природы. К неживым относятся, например, температура и влажность, а к живым — другие организмы. Эти условия действуют вместе и могут по-разному влиять на животное.

Знание пределов помогает объяснять, почему животные встречаются не во всех местообитаниях и почему один вид распространён шире другого. Оно также связано с темой приспособлений: особенности организма помогают переносить характерные для его среды условия. Сопоставляя факторы с пределами выносливости, можно понять, какие именно условия ограничивают жизнь вида.

Что запомнить

• У каждого вида есть пределы выносливости по отношению к экологическим факторам.
• Между нижним и верхним пределами располагается диапазон существования.
• Наиболее благоприятные условия образуют зону оптимума.
• Вблизи границ выносливости находятся зоны пессимума.
• За пределами выносливости существование животного невозможно.
• Пределы выносливости различаются у разных видов и по разным факторам.