Закон толерантности Шелфорда минимума-максимума Реферат

В 1840 году немецкий химик Юстус Либих, выращивая растения на синтетических средах, обнаружил, что для нормального роста растения необходимо определенное число и количество химических элементов и соединений. Одни из них должны находиться в среде в очень больших количествах, другие в малых, а третьи вообще в виде следов. И, что особенно важно: одни элементы не могут быть заменены другими. Среда, содержащая все элементы в изобилии, кроме одного, обеспечивает рост растения лишь до того момента, пока количество последнего не будет исчерпано. Рост ограничивается, таким образом, нехваткой единственного элемента, количество которого было ниже необходимого минимума. Этот закон, сформулированный Ю. Либихом применительно к роли химических эдафических факторов в жизни растений и названный им законом минимума, имеет, как выяснилось позже, универсальный экологический характер и играет важную роль в экологии.

Виктор Эрнест Шелфорд – американский зоолог, специалист в области экологии, особенно водных организмов. Его исследования животных обществ дали толчок для развития экологии как самостоятельной научной дисциплины.

В 1913 году американский эколог Виктор Эрнест Шелфорд обобщил вышеописанный закон минимума Либиха, открыв, что кроме нижнего предела интенсивности существует также и верхний предел интенсивности факторов внешней среды, определяющий верхнюю границу диапазона интенсивностей, соответствующего условиям нормальной жизнедеятельности организмов. В этой формулировке закон, названный экологическим законом толерантности, стал иметь более общий универсальный характер.

Понятно, что потребности у разных видов в каждых конкретных условиях разные. Однако, наряду с этим, есть минимум факторов, которые необходимы для существования живого организма. При так называемом стационарном состоянии (состояние системы более или менее стабилен и не является переходным) лимитирующим будет вещество, количество которой будет наиболее близка к необходимому минимуму.

Лимитирующим фактором процветания организма может быть, как минимум, так и максимум экологического влияния, диапазон между которыми определяет степень выносливости (толерантности) организма к данному фактору. Соответственно закону любой излишек вещества или энергии в экосистеме становится его врагом, загрязнителем. Лимитирующий фактор можно рассмотреть на примере сосны. Сосна растет в тенистом лесу и требует света, поэтому сколько его не поливай, ничего не изменится. На сухом песчаном грунте фактором, ограничивающим процветание, станет дефицит воды, а в болотистой местности — высокая температура летом.

Иными словами, в экологической системе организм может существовать только в пределах толерантности – от минимального значения фактора до максимального.

 Если значение фактора ниже минимального – организм погибает (это закон Либиха). Но, по закону толерантности – если фактор больше максимального значения – организм также погибнет. Логика закона очевидна: любой организм, в том числе и человек, одинаково не комфортно чувствует себя при крайне минимальных и максимальных значениях фактора.

Толерантность (от лат. – терпение) – способность организма выносить отклонения значений экологических факторов от оптимальных для себя [1].

Правило Шелфорда – один из основополагающих принципов экологии, согласно которому присутствие или процветание популяции каких-либо организмов в данном местообитании зависит от комплекса экологических факторов, к каждому из которых у организма существует определенный диапазон выносливости (толерантности). Диапазон толерантности по каждому фактору ограничен его минимальными и максимальными значениями, в пределах которых только и может существовать организм («экологический стандарт» вида). Степень благополучия популяции (или вида) в зависимости от интенсивности воздействующего на нее фактора представляют в виде так называемой кривой толерантности, имеющей обычно колоколообразную форму с максимумом, соответствующим оптимальному значению данного фактора. 

Если в среде, являющейся совокупностью взаимодействующих факторов, есть такой фактор, значение которого меньше определенного минимума или больше определенного максимума, то проявление активной жизнедеятельности организма в этой среде невозможно.

Таким образом, рассмотрев и изучив Закон толерантности Шелфорда (минимума-максимума), можно сделать вывод, что организмы в природе зависят от:

– интенсивности факторов внешней среды;

– диапазона толерантности самих организмов по отношению к этим факторам.

Взаимоотношения между организмами и средой могут быть очень сложными, но не все возможные факторы внешней среды одинаково важны в каждой данной ситуации или для данного организма. Если для организма характерен широкий диапазон толерантности по фактору, который отличается относительным постоянством и присутствует в среде, в достаточных количествах, вряд ли такой фактор может оказаться лимитирующим. И, наоборот, если известно, что тот или иной организм обладает узким диапазоном толерантности к какому-то изменчивому фактору, то именно этот фактор заслуживает изучения как лимитирующий.

Рассмотрев Закон толерантности Шелфорда, можно сделать 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.