Закон минимума Либиха (бочка Либиха)

|

В этой статье мы кратко разберемся, в чем заключается закон минимума Либиха – один из основополагающих законов в экологии. Другое название этого закона — закон ограничивающего (лимитирующего) фактора. Также в конце статьи приведены несколько наглядных примеров, иллюстрирующих закон минимума.

Содержание статьи:

Закон минимума Либиха. Немного истории

Закон минимума был сформулирован немецким химиком Юстусом фон Либихом в 1840 году.

Ученый занимался в основном изучением условий выживания растений в сельском хозяйстве. Он пытался понять, в какой момент необходимо применять те или иные химические добавления для улучшения выживаемости растений.

В результате своих исследований фон Либих сформулировал закон, который впоследствии оказался верным не только для сельского хозяйства, но и для всех экологических систем и живых организмов.

Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора.

Суть закона минимума Либиха

Существуют разные формулировки этого закона. Но суть закона минимума (или закона ограничивающего фактора) можно сформулировать так:

• Жизнь организма зависит от множества факторов. Но, наиболее значимым в каждый момент времени является тот фактор, который наиболее уязвим.

• Иными словами, если в организме какой-то из факторов существенно отклоняется от нормы, то именно этот фактор в данный момент времени является наиболее значимым, наиболее критическим для выживания организма.

Важно понимать, что для одного и того же организма в разное время такими критически важными (или по-другому лимитирующими) факторами могут совершенно разные факторы.

Такие же суждения применимы и для целых экосистем. В данный момент времени ограничивающим фактором может стать, например, недостаток пищи. В другой момент времени – количество пищи будет в норме, но лимитирующим фактором станет температура окружающей среды (слишком высокая или слишком низкая).

Если обобщить вышесказанное, то можно сформулировать закон следующим образом.

Закон минимума Либиха звучит так:

Для выживания организма (или эко-системы) наиболее значимым является тот экологический фактор, который наиболее удаляется (отклоняется) от своего оптимального значения.

Бочка Либиха

Прежде чем переходить к примерам – стоит рассмотреть рисунок, так называемой, бочки Либиха.

В этой полусломанной бочке – лимитирующим фактором является высота доски. Очевидно, что  вода будет переливаться через самую маленькую доску в бочке. В этом случае нам уже будет не важной высота остальных досок – все равно бочку наполнить будет нельзя.

Наименьшая доска – это и есть тот самый фактор, который наиболее отклонился от нормального значения.

По закону минимума Либиха – починку бочки нужно начинать именно с этой доски.

Закон минимума Либиха. Примеры

Есть пословица: «Где тонко, там и рвется» — по большому счету она передает главную суть закона Либиха. Но, давайте приведем несколько примеров из совершенно разных областей.

Пример из сельского хозяйства

Есть почвы, где не хватает фосфора – значит подкармливать нужно удобрениями с фосфором. Но, в другое время – нужны удобрения с кальцием. И так далее

Пример из дикой природы

Зимой для зайца лимитирующий фактор – пища. Летом – нужно спасаться от волка, хотя пищи предостаточно.

Спортивный пример закона минимума

В футболе: если левый защитник команды самый слабый, то через его левый фланг наиболее вероятно команда пропустит гол.

Таким образом, закон минимума Либиха является универсальным экологическим и жизненным законом.

Дополнительная информация:

Вам может быть интересно:

Посмотрите также:

Куда сдать на утилизацию отходы, технику и другие вещи в Вашем городе

Закон лимитирующего фактора

На любой живой организм в природе действует ряд разных абиотических факторов. Например, жизнедеятельность сосны определяется низкой температурой в зимние периоды и максимальной в летние, влагоёмкостью, структурой и химичес­ким составом почвы, количеством осадков, освещённостью дере­ва, наличием и массовостью паразитов и вредителей. Какой из этих факторов для жизни растения является самым значимым?

Иллюстрация закона минимума — «бочка Либиха». В про­цессе наполнения бочки вода начинает перели­ваться через самую ко­роткую доску, поэтому длина других досок уже не имеет значения

Ответ на этот вопрос даёт закон лимитирующего факто­ра, который также называют законом минимума Либиха (рис.). Его в 1840 году, ещё до появления тер­мина экология, сформулировал немецкий химик Юстус Либих (1803—1873). Проводя эксперименты с минеральным питанием растений, он установил, что урожай сельскохозяйственных культур, в первую оче­редь, зависит от необходимого растению химического элемента, содержание которого в почве наименьшее.

Например, если в почве Фосфора только 20 % от необ­ходимой нормы, Кальция — 50 %, а Калия — 95 %, то низкая продуктивность растений на такой почве вызвана недостатком самого дефицитного элемента. Поэтому, если в грунт внести фосфор, растения начнут быстро расти и интенсивно развиваться, тогда как вне­сение любых количеств кальция и калия при прежнем количестве фосфора ничего не изменит.

Относительно сосны ситуация с лимитирующим фактором выглядит следующим образом. Дерево, растущее в тенистом лесу, прежде всего, нуждается в свете, поэтому, сколько его не поливай, ничего не изменится; на сухой песчаной почве фактором, ограни­чивающим его процветание, станет дефицит воды, а в болотистой местности — высокая температура летом.

Закон лимитирующего фактора обычно формулируют сле­дующим образом:

для организма или популяции, которые находятся в стабильном состоянии, самым значимым явля­ется экологический фактор, который находится на своём минимальном пределе. Увеличение дозы этого фактора ведёт к быстрому изменению состояния биологической системы.

Закон минимума (лимитирующих

Закон толерантности (Шелфорда) — существование вида определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме.[ …]

Лимитирующий фактор — экологический фактор (свет, температура, почва, биогенные компоненты и др.), который при определенном наборе условий окружающей среды ограничивает какое-либо проявление жизнедеятельности организмов. Это понятие ведет начало от закона минимума Либиха (1840) и закона толерантности Шелфорда (1913). Концепция лимитирующего фактора имеет существенное значение для охраны природы и рационального природопользования.[ …]

Лимитирующим фактором может быть не только недостаток,»« что укаэывязт Либих, но и избыток таких, наганер» актор-в,как тепло, свет, вода.[ …]

ЗАКОН ТОЛЕРАНТНОСТИ (В.ШЕЛФОРДА) — лимитирующим (ограничивающим) фактором жизни организма может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости организма к этому фактору.

[ …]

Лимитирующим образом могут действовать не только минимальные, но и максимальные значения фактора: высокая щелочность и чрезмерное содержание кальция или натрия в почве, высокая температура, избыточная освещенность и т.п. Это наблюдение легло в основу закона толерантности: лимитирующим может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.[ …]

Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, на что указывал Либих, но и избыток таких факторов, как, например, тепло, свет и вода. Как уже было отмечено ранее, организмы характеризуются экологическим минимумом и экологическим максимумом. Диапазоны между этими двумя величинами принято называть пределами устойчивости, выносливости или толерантности. Представление о лимитирующем влиянии максимума наравне с минимумом ввел В. Шелфорд (1913), сформулировавший «закон толерантности». После 1910 г. по «экологии толерантности» были проведены многочисленные исследования, благодаря которым стали известны пределы существования для многих растений и животных.

Таким примером является влияние загрязняющего атмосферный воздух вещества на организм человека (рис. 3.5).[ …]

Закон минимума (Ю. Либих): биотический потенциал (жизнеспособность, продуктивность организма, популяции, вида) лимитируется тем из факторов среды, который находится в минимуме, хотя все остальные условия благоприятны (см. закон толерантности Шелфорда).[ …]

Закон минимума Либиха — закон, открытый Ю. Либихом (1840), согласно которому относительное действие отдельного экологического фактора тем сильнее, чем больше он находится по сравнению с другими факторами в минимуме; по данному закону, от вещества, концентрация которого лежит в минимуме, зависят рост растений, величина и устойчивость их урожайности. Например, содержание в морской воде фосфатов является лимитирующим фактором, которое и определяет обилие планктона и биопродуктивность среды. Однако закон Либиха наиболее четко формулируется тогда, когда речь идет о незаменимых ресурсах (точнее, элементах питания).

В дальнейшем оно стало применяться и к заменимым ресурсам, а потом и вообще к любым экологическим факторам.[ …]

Учет лимитирующих факторов, знание закона толерантности, экологической валентности видов имеют важное значение для решения многих вопросов сельскохозяйственной экологии, например борьбы с вредителями сельского хозяйства. Так, в США установлено, что ограничивающим фактором для жука-щелкуна Ышошия, особенно его личиночной стадии, является влажность почвы. Борьбу с этим насекомым ведут при помощи смещения оптимального экологического фактора к его минимуму или, наоборот, максимуму. Проводят осушение или обводнение земель, и личинки вредителя погибают (Дажо, 1975).[ …]

Третий закон А. — закон лимитирующих факторов: наиболее важным для распределения вида является тот фактор, значения которого находятся в минимуме или в максимуме.[ …]

Понятие о лимитирующих факторах было введено в 1840 году химиком Ю.Либихом. Изучая влияние на рост растений содержания различных химических элементов в почве, он ■ сформулировал принцип: «Веществом, находящимся е минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени».

Этот принцип известен под названием правила шш закона минимума Либиха. В качестве наглядной иллюстрации закона минимума Либиха часто изображают бочку, у которой образующие боковую поверхность доски имеют разную высоту (рис. 4).Длина самой короткой доски определяет уровень, до которого можно наполнить бочку водой. Следовательно, длина этой доски -лимитирующий фактор для количества воды, которую можно налить в бочку. Длина других досок уже не имеет значения.[ …]

Поэтому вместо закона минимума в настоящее время чаще говорят о законе лимитирующих (ограничивающих) факторов: фактор, находящийся в недостатке или избытке, отрицательно влияет на организмы даже в случае оптимальных сочетаний других факторов.[ …]

Представление о лимитирующем влиянии максимума наравне с минимумом ввел В.Шелфорд (1913), сформулировавший закон-толерантности: факторы среды, имеющие в конкретных условиях пессимальные (т.е. наихудшие) значения, ограничивают возможность существования популяции, вида в данных условиях вопреки и несмотря-на оптимальное сочетание других факторов. [ …]

Впервые на значение лимитирующих факторов указал немецкий агрохимик Ю. Либих в середине XIX в. Он установил закон минимума: урожай (продукция) зависит от фактора, находящегося в минимуме. Если в почве полезные компоненты в целом представляют собой уравновешенную систему и только какое-то вещество, например, фосфор, содержится в количествах, близких к минимуму, то это может снизить урожай. Но оказалось, что даже те же самые минеральные вещества, очень полезные при оптимальном содержании их в почве, снижают урожай, если они в избытке. Значит, факторы могут быть лимитирующими, находясь и в максимуме.[ …]

В 1840 г. Ю. Либихом был сформулирован закон минимума, согласно которому развитие растений лимитируется не теми элементами питания, которые присутствуют в почве в изобилии, а теми, которых очень мало (например, цинк или бор). Закон минимума справедлив и для животных, и для человека. Здоровье человека определяется в том числе и специфическими веществами, которые присутствуют в организме в ничтожных количествах (витамины, микроэлементы).

[ …]

У каждого вида животных своя ниша, что сводит к минимуму возможность конфликта с другими видами. Поэтому в сбалансированной экосистеме присутствие одного вида обычно не угрожает другому. Адаптация к разным нишам связана с действием закона лимитирующего фактора. Пытаясь использовать ресурсы за пределами своей ниши, животное сталкивается со стрессом, т. е. с ростом сопротивления среды. Иными словами, в собственной нише его конкурентоспособность велика, а вне ее значительно ослабевает или пропадает вовсе.[ …]

Дополнительное правило взаимодействия факторов в законе минимума: организм в определенной мере способен заменить дефицитное вещество или другой действующий фактор жизни функционально близким веществом или фактором (например, одно вещество другим, химически близким) — вызвало поток аналогичных постулатов. Среди них закон относительности действия лимитирующих факторов, или закон Лундегарда — Полетаева: форма кривой роста численности популяции (ее биомассы) зависит не только от одного вещества с минимальной концентрацией, а от концентрации и свойств других ионов, имеющихся в среде. [ …]

При всех колебаниях числа составляющих оно подчиняется действию закона избыточности системных элементов при минимуме числа вариантов организации: многие динамические системы стремятся к относительной избыточности основных своих составляющих при минимуме вариантов организации. Избыточность числа элементов нередко служит непременным условием существования системы, ее качественно-количественной саморегуляции и стабилизации надежности, обеспечивает ее квазирав-новесное состояние. В то же время число вариантов организации жестко лимитировано. Природа часто «повторяется», ее «фантазия», если говорить не о числе и разнообразии однотипных элементов, а о количестве самих типов организации, очень ограничена. Отсюда многочисленные структурные аналогии и гомологии, однопорядковые формы организации общественных процессов и т. п.[ …]

Любой фактор, приближающийся к пределу толерантности, называется лимитирующим фактором. В 1840 г. Либих сформулировал принцип, названный позднее законом минимума Либиха, который звучит так: веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость урожая во времени. Либих сформулировал свой закон лишь для химических элементов (питательных веществ).[ …]

Ясно, что для развития живых организмов важны и другие экологические факторы. Закон лимитирующих факторов рассматривает влияние всех факторов на биоценоз экосистемы, согласно ему любой экологический фактор, находящийся в минимуме, определяет состояние биоценоза.[ …]

Взаимосвязанность действия элементов питания — наиболее обычное проявление закона минимума, но область его применения не следует сужать, потому что этот закон выражает основное и самое важное для сельского хозяйства понятие о взаимосвязанности действия, взаимозависимости всех факторов роста, каждый из которых может оказаться фактором, лимитирующим урожай.[ …]

Выносливость организма, определяемая самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, характеризуется ЗАКОНОМ МИНИМУМА или ЗАКОНОМ Ю. ЛИБИХА. В соответствии с этим законом жизненные возможности организма лимитируют экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму. При дальнейшем их снижении происходит гибель организма или деструкция экосистемы.[ …]

Представления о ведущих, главнейших факторах среды не надо смешивать с широко признававшимся в конце прошлого и начале настоящего столетия так называемым законом минимума, сформулиро- ‘ ванным Либихом (1840, 1847). Либих утверждал, что рост и размер урожая растений определяются тем из необходимых для растения питательных веществ в почве, которое находится в минимальном количестве для удовлетворения потребностей растения. Этот «закон» рекомендовался вскоре после его опубликования и для определения экологических потребностей животных, причем Блэкман (1905) предлагал переименовать его в «закон лимитирующих факторов», а Шелфорд (1911) подчеркивал, что существование организмов следует связывать не только с минимальными, но и с максимально переносимыми избыточными дозами каких-либо внешних воздействий. Шелфорд называл это «законом выносливости» организмов. Тиннеман (1926) видоизменил содержание «закона минимума», сделав упор не на общую возможность существования вида, а на численность его популяций. Согласно этому исправленному закону густоту населения определяет тот фактор внешней среды, который находится в количестве или интенсивности, наиболее далеких от оптимума, и действует на стадию развития, обладающую наименьшей экологической валентностью. В 1934 г. Тэйлор восстановил «закон» Либиха в такой формулировке: «Рост и функционирование организма зависит от количественной стороны существенного внешнего фактора, предоставляемого ему в минимальном количестве в течение наиболее критического периода».[ …]

Наиболее общим объяснением причин формирования границ ареала вида служит правило ограничивающих факторов: факторы среды, наиболее удаляющиеся от оптимума экологических потребностей вида, лимитируют возможности его существования в данных условиях. Поскольку к лимитирующим факторам относятся любые условия существования вида — как абиотические, так и биотические, включая антропогенные,— правило ограничивающих факторов, ведущее свое начало от группы законов минимума (см. разд. 3. 5.2), включая закон толерантности Шел-форда (см. разд. 3.5.1), практически дополнительно ничего не объясняет, а лишь резюмирует перечисленные закономерности.[ …]

Существование и успех любого организма или любой группы организмов зависит от комплекса определенных условий. Любое условие, приближающееся к пределу толерантности или превышающее его, называется лимитирующим условием, или лимитирующим фактором. При стационарном состоянии лимитирующим будет то жизненно важное вещество, доступные количества которого наиболее близки к необходимому минимуму. Эта концепция известна как «закон минимума» Либиха. Она менее применима к «переходным состояниям», когда количества, а следовательно, и эффект многих составляющих быстро изменяются.[ …]

Чтобы жить и процветать в тех или иных конкретных условиях, организм должен иметь вещества, необходимые ему для роста и размножения. Основные потребности у разных видов и в разных условиях различны. При «стационарном состоянии» лимитирующим будет то вещество, доступные количества которого наиболее близки к необходимому минимуму. Этот «закон» минимума в меньшей степени приложим к «переходным состояниям», когда быстро измеряются количества, а значит, и эффект многих составляющих.[ …]

Существенным источником получения человеком продовольствия могут служить пищевые ресурсы людей и океанов. Но при использовании их необходимо развивать взаимоотношения в системе «общество — природа», на базе экологических знаний, в частности законов минимума, лимитирующих факторов и экологической валентности, толерантности, оптимума, взаимоотношений между человеком и промышленными популяциями, закона внутреннего динамического равновесия и его следствий.[ …]

Идея о том, что выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, впервые была высказана в 1840 г. Ю. Либихом, который первым начал изучение влияния разнообразных факторов на рост растений. Он установил, что урожай зерна часто лимитируется не теми питательными веществами, которые требуются в больших количествах, такими, например, как двуокись углерода и вода (поскольку эти вещества обычно присутствуют в изобилии), а теми, которые требуются в малых количествах (например, бор), но которых и в почве мало. Выдвинутый Либихом принцип: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени», — получил известность как либиховский «закон» минимума. Многие авторы (например, Тейлор, 1934) расширили это положение, включив в него, помимо питательных веществ, и ряд других факторов, например температуру и время. Чтобы избежать путаницы, лучше, пожалуй, ограничить концепцию минимума, применяя ее, как это делал сам Либих, лишь к химическим веществам (кислороду, фосфору и т. д.), необходимым для роста и размножения организмов; другие же факторы и лимитирующий эффект максимума включить в «закон» толерантности. Обе эти концепции могут быть объединены в общий принцип лимитирующих факторов (см. ниже). Таким образом, «закон» минимума — это лишь один аспект зависимости организмов от среды.[ …]

7. Закон лимитирующего фактора

7. Закон лимитирующего фактора

В середине XIX в. немецкий ученый-агрохимик Ю. Либих изучал процессы питания растений и влияние разнообразных факторов и элементов питания на их рост. Он установил, что урожай культур зачастую ограничивается (лимитируется) не теми элементами питания, которые требуются в больших количествах, например углекислым газом и водой (обычно эти вещества присутствуют в среде в изобилии), а теми, которые необходимы в минимальных количествах, но которых и в почве очень мало (например, цинк).

В простейшем виде, применительно к конкретным опытам ученого, закон минимума Либиха гласит: рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве (минимуме). В современной формулировке закон минимума звучит так: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.

Закон минимума Либиха можно пояснить на таком примере. Пусть в почве содержатся все элементы минерального питания, необходимые для данного вида растений, кроме одного из них, например бора или цинка. Рост растений на такой почве будет угнетен. Если добавить в почву нужное количество бора (цинка), то это приведет к увеличению урожая. Но если вносить любые другие химические соединения (например, азот, фосфор, калий) и даже удастся добиться того, что все они будут содержаться в оптимальных количествах, а бор (цинк) будет отсутствовать, это не даст никакого эффекта.

В экологии под лимитирующим (ограничивающим) фактором понимается любой фактор, который ограничивает процесс развития или существования организма, вида или сообщества. Им может быть любой из действующих в природе экологических факторов: вода, тепло, свет, ветер, рельеф, содержание в почве необходимых для жизнедеятельности растений солей и химических элементов, а в водной среде — химизм и качество воды, количество доступного кислорода и углекислого газа.

Изучая лимитирующее действие экологических факторов на насекомых, американский зоолог В. Шелфорд пришел к выводу, что лимитирующим фактором, ограничивающим развитие организма, может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия.

Благоприятный диапазон действия экологического фактора называется зоной оптимума (нормальной жизнедеятельности). Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность популяции. Этот диапазон называется зоной угнетения. Максимально и минимально переносимые значения фактора — это критические точки, за пределами которых существование организма или популяции уже невозможно.

Рис. 2. Схема действия экологического фактора на растение: 1 — точка минимума; 2- точка оптимума; 3- точка максимума

Для выражения степени толерантности в экологии используют термины с приставками стено- (узкий) и эври- (широкий). Маловыносливые организмы, ограниченные каким-либо экологическим фактором и способные обитать только в условиях устойчивого постоянства этого фактора,называют стенобионтами. К ним относятся многие паразиты, виды, обитающие в океанических глубинах, в пещерах, тропических лесах. Напротив, организмы, способные существовать при широких амплитудах изменчивости факторов окружающей среды, называют эврибионтами. К ним относятся многие наземные животные. Так, ареал обитания лисицы распространяется от лесотундры до степей.

Закон лимитирующего фактора (закон Либиха) — Мегаобучалка

Живой организм в природных условиях одновременно подвергается воздействию со стороны не одного, а многих экологических факторов, причем каждый фактор требуется организму в определенных количествах или дозах.

Растения нуждаются в значительных количествах влаги, питательных веществ (азот, фосфор, калий), но другие вещества, например бор или молибден, требуются в ничтожных количествах. Тем не менее недостаток или отсутствие любого вещества (как макро-, так и микроэлемента) отрицательно сказывается на состоянии организма, даже если все остальные присутствуют в требуемых количествах.

Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора или закон минимума Либиха — один из фундаментальных законов в экологии, гласящий, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнение экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организмов.

Закон толерантности (закон Шелфорда)

Однако в начале XX века американский ученый В Шелфорд показал, что вещество (или любой другой фактор) присутствующий не только в минимуме, но и в избытке по сравнению с требуемым организму уровнем, может приводить к нежелательным последствиям для организма.

Например, даже незначительное отклонение содержания в организме ртути (в принципе — безвредного элемента) от некоторой нормы приводит к тяжелым функциональным расстройствам (известная «болезнь Минамата»). Дефицит влаги в почве делает бесполезными для растения присутствующие в ней питательные вещества, но и избыточное увлажнение ведет к аналогичным последствиям по причинам, например, «задыхания» корней, закисания почвы, возникновения анаэробных процессов. Многие микроорганизмы, в том числе используемые в сооружениях биологической очистки сточных вод, весьма чувствительны к пределам содержания свободных ионов водорода, т. е. к кислотности среды (рН).

Проанализируем, что же происходит с организмом в условиях динамики режима того или иного экологического фактора. Если поместить какое-либо животное или растение в экспериментальную камеру и изменять в ней температуру воздуха, то состояние (все жизненные процессы) организма будет изменяться. При этом выявится некоторый наилучший (оптимальный) для организма уровень данного фактора (Топт). при котором его активность (А) будет максимальной (рис.2. ). Но если режимы фактора будут отклоняться от оптимума в ту или иную (большую или меньшую) сторону, то активность будет снижаться. При достижении некоторого максимального или минимального значения фактор станет несовместимым с жизненными процессами. В организме произойдут изменения, вызывающие его смерть. Эти уровни окажутся, таким образом, смертельными, или летальными (Тлет и Т’лет).

Из всего изложенного вытекает и закон В. Шелфорда, или так называемый закон толерантности: любой живой организм имеет определенные, эволюционно унаследованные верхний и нижний пределы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору.

Толерантность

Теоретически сходные, хотя не абсолютно аналогичные результаты можно получить в экспериментах с изменением других факторов: влажности воздуха, содержания различных солей в воде, кислотности среды и др. (см. рис. 2, б). Чем шире амплитуда колебаний фактора, при которой организм может сохранять жизнеспособность, тем выше его устойчивость, т. е. толерантность к тому или иному фактору (от лат. толеранция — терпение).

Толерантность – выносливость вида по отношению к колебаниям какого-либо экологического фактора.

Диапазон между экологическим минимумом и максимумом фактора составляет предел толерантности.

Толерантные организмы — это организмы, устойчивые к неблагоприятным изменениям среды.

Рис. 2. Воздействие экологического фактора на организм

 

Отсюда слово «толерантный» переводят как устойчивый, терпимый, а толерантность можно определить как способность организма выдерживать отклонения экологических факторов от оптимальных для его жизнедеятельности значений.

Любой элемент окружающей среды может выступать в качестве лимитирующего экологического фактора, если его уровень вызывает необратимые патологические изменения у организма и переводит его (организм) в необратимо пессимальное состояние, из которого организм не способен выйти, даже если уровень данного фактора вернется к оптимуму.

Любой живой организм имеет верхний и нижний пороги (пределы) устойчивости к любому экологическому фактору, при выходе за которые этот фактор вызывает у организма необратимые, стойкие функциональные отклонения в тех или иных органах и физиологических (биохимических) процессах, не приводя непосредственно к летальному исходу.

Охранять окружающую среду означает обеспечивать состав и режимы экологических факторов в пределах унаследованной толерантности живого (в первую очередь — человеческого) организма, т.е. управлять ею так, чтобы ни один фактор не оказывался лимитирующим по отношению к нему.

Адаптация

Адаптация – развитие любого признака, который способствует выживанию вида и его размножению. Адаптации могут быть морфологическими, физиологическими или поведенческими.

Морфологические адаптации включают изменения формы или строения организма. Пример такой адаптации – твердый панцирь черепах, обеспечивающий защиту от хищных животных.

Физиологические адаптации связаны с химическими процессами в организме. Так, запах цветка может служить для привлечения насекомых и тем самым способствовать опылению растения.

Поведенческая адаптация связана с определенным аспектом жизнедеятельности животного. Типичный пример – зимний сон у медведя.

Большинство адаптаций представляет собой сочетание перечисленных типов.

Лимитирующий фактор | справочник Пестициды.ru

Лимитирующий фактор – фактор среды, ограничивающий проявления жизнедеятельности организмов при приобретении им концентрации выше или ниже оптимальной.

Бабочка Morpho helenor peleides

Бабочка Morpho helenor peleides

---

Для бабочки Morpho helenor peleides, освещение является важнейшим лимитирующим фактором.

Использованы фото:^[10]

Общие понятия учения о лимитирующих факторах

К лимитирующим могут относиться любые факторы среды: освещение, температура, влажность, микросреда, состав почвы и др. Учение о лимитирующих факторах основано на двух основополагающих постулатах: законе Либиха (1840) и законе Шелфорда (1913).^[5]

Каждый вид растений, микроорганизмов и животных существует в условиях, при которых их жизнь наиболее комфортна. Для того, чтобы представители каждой популяции могли полноценно питаться, развиваться и размножаться, необходимо соответствие каждого экологического фактора определенным значениям, которые укладываются в более или менее широком диапазоне.^[1] К насекомым это относится в той же степени, что и к другим живым организмам, поэтому в дальнейшем мы будем рассматривать влияние лимитирующих факторов на примере этого класса.

Для жизнеспособности организмов опасно как снижение, так и превышение оптимальных значений температуры, влажности и т. д. Выход их величин за пределы выносливости приводит к гибели организма, популяции или даже экосистемы.^[5]

Например,  если в почве недостает какого-то определенного микроэлемента, это вызывает снижение урожайности растений. Из-за отсутствия пищи гибнут насекомые, которые питались этими растениями. Последнее, свою очередь, отражается на выживаемости хищников-энтомофагов: других насекомых, птиц, некоторых Земноводных и т.д.^[1]

Каждый организм характеризуется определенным экологическим минимумом и максимумом, между которыми находится зона нормальной жизнедеятельности (или оптимума). Чем дальше тот или иной фактор отклоняется от значения оптимума, тем в большей степени заметно его негативное воздействие. За пределами критических точек (крайних значений лимитирующего фактора) существование организма невозможно.^[5]

Для обозначения степени толерантности (устойчивости) видов к различным значениям лимитирующих факторов, их принято разделять на маловыносливые – стенобионты – и выносливые, или эврибионты. ^[5] К стенобионтам можно отнести низших насекомых, обитающих в пещерах (Бессяжковые и др.), а также большинство тропических отрядов, которые существуют лишь в условиях высокой температуры и влажности. Например, Чешуекрылые отряда Morpho (фото) обитают только в густых тропических лесах Центральной и Южной Америки и очень плохо разводятся в искусственных условиях.   В частности, они очень требовательны к световому режиму: каждый вид этих бабочек летает лишь в определенное время дня.^[4]

Куколка бабочки махаона

Куколка бабочки махаона

---

Куколка бабочки махаона, сохраняющая жизнеспособность в широком диапазоне температур.

Использованы фото:^[9]

Лимитирующие факторы неживой природы

Среди всех абиотических факторов насекомые обладают наибольшей чувствительностью к температуре, освещению и влажности. ^[2]

Что касается первого, на территории нашей страны большинство видов способно жить в диапазоне температур от 3 до 40 градусов, хотя некоторые имеют механизмы приспособления, позволяющие им существовать и за пределами зоны нормальной жизнедеятельности.^[5] Так, ряд высокоразвитых насекомых проявляет устойчивость к замерзанию, так как жидкость в их организме не переходит в кристаллы, а витрифицируется – становится подобна стеклу. Это распространено среди некоторых жуков, Чешуекрылых и Двукрылых.^[2] Например, куколка бабочки махаона (фото) может переносить глубокое замораживание почти до – 200 градусов.^[6]

Освещение также немаловажно. Под действием оптимальных доз ультрафиолета в организме насекомых происходят важные биохимические процессы: выделение гормонов, формирование пигмента крыльев и даже усвоение некоторых минеральных веществ. Приверженность к определенному световому режиму определяет их образ жизни (дневной, ночной), а также предпочтительную среду обитания. Так, личинки жуков-щелкунов, обитающие в почве, не переносят яркого света и гибнут под воздействием интенсивного ультрафиолетового излучения.^[2]

Очень по-разному действует на насекомых такой лимитирующий фактор, как влажность. Некоторые из них, например, комары, мошки или примитивные отряды вроде поденок, живут преимущественно вблизи водоемов, с которыми связаны не только самые комфортные условия их жизни, но и процесс размножения.^[2] По этой причине осушение болот является одним из самых эффективных методов борьбы с распространением комаров. Среди насекомых встречаются и ксерофиты, предпочитающие засушливые местности, например, муравьи, населяющие полупустыни.^[5]

Лимитирующий фактор для японского жука

Лимитирующий фактор для японского жука

---

Биологический лимитирующий фактор для японского жука – бактерия Bacillus popilliae, вызывающая заболевание и гибель его личинок: 1 — Бактерии Bacillus popilliae; 2 — Личинка японского жука

Использованы фото:^[7][8]

Лимитирующие факторы живой природы

Ограничивать жизнедеятельность насекомых могут не только явления неживой природы, но и факторы биологического происхождения. Биологические лимитирующие факторы в виде хищников угрожают всем растительноядным видам:^[5] так, для бабочек даже в пределах класса угрозу способны создавать десятки хищников, от богомолов и муравьев до  златоглазок и некоторых кузнечиков.^[2]

Аналогичным образом, у многих отрядов и семейств жизнедеятельность ограничена присутствием в области их обитания паразитов и патогенных микроорганизмов, вызывающих болезни.^[5] Впервые угнетающие явления в виде болезнетворных бактерий Bacillus solitarius были открыты известным биологом И.И. Мечниковым, описавшим заболевание у личинок вредителя злаков – хлебного жука.^[3] В настоящее время бактерии рода Bacillus широко используются в качестве искусственного лимитирующего фактора для борьбы с личинками сельскохозяйственных вредителей. (фото)

В обычных условиях каждый вид и популяция стремится занять свою экологическую нишу, однако иногда складываются такие условия, что два и более видов конкурируют между собой. В этом случае они становятся лимитирующими факторами друг для друга. Чаще всего конкуренция развивается из-за недостатка пищевых ресурсов; нередко она происходит между летающими насекомыми, опыляющими одни и те же растения.^[5]

У общественных форм – муравьев и термитов – конкуренция заметна не только за пределами вида, но и внутри него. Эти насекомые живут автономными колониями, и каждая семья создает для любой другой потенциальную угрозу, уничтожая доступную пищу и занимая ее потенциальный «дом».^[1]

Если говорить о переносимости биологических факторов, стенобионтами являются насекомые-паразиты растений и животных, которые избирательны в отношении пищи и способа ее добычи. Среди более выносливых эврибионтов насчитывается множество высокоразвитых насекомых. Японский жук, бабочка медведица и сотни других видов расселены по огромным территориям, они используют в качестве питания различные растения и прекрасно существуют даже в условиях изобилия хищников. ^[2]

 

Статья составлена с использованием следующих материалов:

Литературные источники:

1.

Ахатов А. Г. Экология. Энциклопедический словарь. ТКИ, Экополис, 1995г. — 368 с.

2.

Бей-Биенко Г.Я. Общая энтомология. — 3-е издание., доп.— М.: Высш.школа, 1980. — 416 с.,ил.

3.

Карлик Л. Н. Мечников. Москва: Медгиз, 1946 г.

4.

Уоллес А., Тропическая природа, М.: Мысль, 1975 г. — 226 с.

5.

Шилов И. А. Экология, М., Высшая школа, 1998. — 512 с.

6.

Шовен Р., Мир насекомых, М., изд-во «Мир», 1970 – 242 с.

Изображения (переработаны):

7.8.9.10. Свернуть Список всех источников

Закон — лимитирующий фактор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Закон — лимитирующий фактор

Cтраница 1

Закон лимитирующего фактора находится и в основе совокупности мероприятий по безопасности жизнедеятельности. Рассмотренные выше антропогенные экологические факторы тем и опасны, что их режимы и уровни выходят за пределы толерантности человеческого организма и становятся лимитирующими. Причем многие химические соединения могут действовать на организм двояко: вызывать острые отравления и хронические, ведущие к профессиональным заболеваниям. Последнее касается и физических факторов. Аварии, катастрофы, военные действия имеют те же последствия с той лишь особенностью, что они вызывают скачкообразный выход уровней многих факторов далеко за пределы самых толерантных организмов и сопровождаются человеческими жертвами.  [1]

Закон лимитирующего фактора лежит в основе теоретического обоснования величины предельнодопустимых концентраций ( ПДК) загрязнителей. Понятно, что применительно к загрязняющим веществам ( ксенобиотикам) нижний предел толерантности значения не имеет, а верхний не должен превышаться ни при каких условиях. Поэтому те пороговые значения фактора, при которых в организме еще не может произойти никаких необратимых паталоги-ческих изменений, устанавливаемые экспериментально, и должны приниматься в качестве ПДК.  [3]

В соответствии с законом лимитирующих факторов каждый вид имеет свои пределы выносливости к действию данного фактора, которые графически выражаются в виде кривых толерантности.  [4]

Будучи твердо убеждены, что закон лимитирующих факторов должен строго соблюдаться, Блэкман и его ученики пытались согласовать экспериментальные данные с этим чересчур упрощенным представлением. Другие авторы возражали против этого, так что возник спор, в результате которого в течение уже более 40 лет в ботанических журналах появляются статьи за и против блэкмановской теории.  [5]

По мнению Блэкмана, эти проявления угнетения только ограничивают область, в которой закон лимитирующих факторов подтверждается; на их привходящий характер указывает тот факт, что всякий раз, когда они начинают действовать, скорость, вместо того чтобы обусловливаться исключительно только значениями переменных Flt Fz, становится зависимой от времени, обнаруживая тем самым прогрессирующее ( и часто необратимо) разрушение биохимического аппарата.  [6]

Уже это одно должно препятствовать этим кривым следовать тому ходу, который предполагал Блэкман, даже если бы закон лимитирующих факторов был точно справедлив для идеального случая равномерно освещенной и равномерно снабжаемой гомогенной системы.  [7]

Принципиальная позиция автора состоит в том, что инженерная и санитарная охрана окружающей среды основаны на фундаментальном законе экологии — законе лимитирующего фактора, значимость которого сопоставима со значимостью таких фундаментальных законов физики, как закон сохранения массы и второе начало термодинамики.  [8]

Этот протест против применения кинетических законов к фотосинтезу и подобным процессам был бы, вероятно, менее сильным, если бы эти физиологи ясно поняли, что закон лимитирующих факторов ни в коем случае не представляет собой последнего слова при физико-химическом подходе к фотосинтезу и что в действительности понятие абсолютных лимитирующих факторов является чуждым для кинетики реакций. Они не учли того, что фотосинтез может совершенно не иметь подлинных лимитирующих факторов.  [9]

Ясно, что для развития живых организмов важны и другие экологические факторы. Закон лимитирующих факторов рассматривает влияние всех факторов на биоценоз экосистемы, согласно ему любой экологический фактор, находящийся в минимуме, определяет состояние биоценоза.  [10]

У каждого вида животных своя ниша, что сводит к минимуму возможность конфликта с другими видами. Поэтому в сбалансированной экосистеме присутствие одного вида обычно не угрожает другому. Адаптация к разным нишам связана с действием закона лимитирующего фактора. Иными словами, в собственной нише его конкурентоспособность Велика, а вне ее значительно ослабевает или пропадает вовсе.  [11]

Более подробно этот вопрос рассматривается в 4 главе. В основе последней, как видим, лежит экологический закон лимитирующего фактора.  [12]

Страницы:      1

Ограничивающий фактор Определение и примеры

Ограничивающий фактор в биологии относится к любому из факторов (переменных) в окружающей среде, способных ограничивать процесс, например, рост, численность или распределение популяции организмов в экосистеме. Принципы или законы, которые помогают объяснить ограничивающие факторы в экосистеме, — это закон Либиха о минимуме , закон Блэкмана о предельном факторе и закон Шелфорда о допуске . В законе минимума рост населения может регулироваться самым ограниченным ресурсом, а не ресурсами в изобилии.В законе ограничивающего фактора биологический или экологический процесс, который зависит от множества факторов, будет иметь тенденцию иметь скорость, ограниченную самым медленным фактором. В законе толерантности предполагается, что выживаемость организма зависит от сложного набора факторов окружающей среды. Ограничивающие факторы могут зависеть от плотности или не зависеть от плотности. Те, которые зависят от плотности, как правило, ограничивают рост, численность или распределение популяции в зависимости от ее плотности.И наоборот, не зависящий от плотности ограничивающий фактор способен ограничивать рост, численность или распространение популяции независимо от плотности популяции. Ограничивающими факторами также могут быть , ограничивающие только , то есть когда только один фактор ограничивает систему. Когда фактор вызывает косвенный ограничивающий эффект или усиливает действие прямого ограничивающего фактора, это называется ко-ограничивающим фактором . Примерами ограничивающих факторов, которые могут ограничить размер популяции, являются еда, питательные вещества, кров и помощник.Эти ресурсы ограничены в экосистеме, и в результате они могут побуждать живые существа конкурировать за них.

Определение ограничивающего фактора

Различные ограничивающие факторы влияют на экосистему. Это (1) ключевые виды, (2) хищники, (3) энергия, (4) доступное пространство и (5) запасы пищи.

В биологии термин ограничивающий фактор определяется как фактор или переменная окружающей среды, которая может ограничивать рост, численность или распределение популяции в экосистеме.Эти факторы присутствуют в ограниченном количестве. Таким образом, организмы стремятся конкурировать за свою ограниченную доступность в экосистеме.

Этимология

Термин ограничивающий фактор происходит от латинского limitare , что означает «связывать», и от латинского фактора , что означает «деятель», «исполнитель»), из factus , что означает «сделано». или «сделано». Синонимы: ограничивающий ресурс; экологический фактор; сдерживающий фактор.

Принципы и законы

Принцип ограничивающих факторов определяется как принцип, согласно которому фактор, имеющий наименьший запас, будет ограничивать рост и развитие организма или сообщества. ⁽¹⁾ Закон минимума Либиха , закон ограничивающего фактора Блэкмана и закон допуска Шелфорда — это законы, объясняющие принципы ограничивающих факторов.

Закон минимума

Либиха

Закон минимума был первоначально разработан Карлом Шпренгелем, а затем популяризирован Юстусом фон Либихом. Этот закон гласит, что рост регулируется ограничивающим фактором, то есть самым дефицитным ресурсом, а не общими доступными ресурсами.В биологии и экологии это означает, что рост популяции ограничен факторами, которых меньше всего, а не факторами, которых много. Это было основано на наблюдении за ростом урожая. Соответственно, обильное добавление питательных веществ не привело к усилению роста. И наоборот, добавление дефицитных питательных веществ, которые в данном случае являются ограничивающим фактором, действительно привело к увеличению роста сельскохозяйственных культур. Это означает, что даже если некоторые питательные вещества в почве в изобилии, но если другие питательные вещества ограничены или их относительно мало, рост урожая не увеличится.Применяя этот принцип к другим биологическим популяциям, это подразумевает, что рост происходит только в зависимости от самого ограничивающего фактора. Этот принцип был использован Уильямом Каммингом Роузом в качестве основы для определения аминокислот, которые были помечены как незаменимые . ⁽²⁾

Закон ограничивающего фактора Блэкмана

Закон ограничивающего фактора был предложен в 1905 году британским физиологом растений Фредериком Фростом Блэкманом. Согласно этому закону, процесс, который зависит от множества факторов, будет иметь скорость, ограниченную скоростью самого медленного фактора.Например, фотосинтез — это биологический процесс, который зависит от множества факторов. Общая химическая реакция фотосинтеза: 6CO ₂ + 12H ₂ O + энергия = C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂ + 6H ₂ O. На основании этого уравнения CO ₂ , H ₂ O и световая энергия (солнечный свет) являются лимитирующими факторами этой реакции. Если какой-либо из них становится доступным медленнее или ниже обычного, ожидается, что скорость фотосинтеза станет медленной в зависимости от скорости самого медленного фактора.Например, если концентрация CO ₂ становится недостаточной (например, из-за закрытия устьичных отверстий в ответ на повышенную температуру окружающей среды), скорость фотосинтеза замедляется, даже если H ₂ O и уровни световой энергии доступны. Тот же результат произойдет, если световая энергия станет менее доступной или менее интенсивной, скорость фотосинтеза будет медленнее, несмотря на обилие CO ₂ и H ₂ O. Свет становится ограничивающим фактором в фотосинтезе, когда растение не может собирать свет, например, из-за тени, возникающей из-за большого скопления растений.

Закон толерантности

Шелфорда

Закон толерантности был разработан в 1913 году американским зоологом Виктором Эрнестом Шелфордом. Он утверждает, что успех организма зависит от сложного набора условий окружающей среды (факторов окружающей среды). И этот организм должен иметь определенные минимум , максимум и оптимальный факторов окружающей среды, которые определяют успех. ⁽³⁾ Это означает предел толерантности этого организма.Однако пределы толерантности могут варьироваться в пределах одного и того же организма, например, в зависимости от стадии жизни (личинка или взрослый).

Типы ограничивающих факторов

Определение ограничивающего фактора, зависящего от плотности

Ограничивающий фактор, зависящий от плотности, относится к фактору, ограничивающему размер популяции на основе плотности. Большая плотная популяция страдает сильнее, чем небольшая или менее плотная популяция. Например, плотное население будет иметь более высокие потребности в пище и воде по сравнению с небольшим населением.В этом случае ограничивающим фактором является подача пищи и воды, и это зависит от плотности. Болезнь как фактор также зависит от плотности. В густом населении он распространяется быстрее, чем в мелких.

Определение ограничивающего фактора, не зависящего от плотности

Ограничивающий фактор, не зависящего от плотности, относится к ограничивающему фактору, который не зависит от плотности. Ограничивающий фактор может ограничивать размер популяции независимо от ее плотности. Например, катастрофическое событие, такое как землетрясение или извержение вулкана, может вызвать сокращение численности населения независимо от плотности населения.

Одноограничивающее и со-ограничивающее

Единственное ограничивающее значение — это когда существует один фактор, ограничивающий систему. Коограничивающий фактор — это когда фактор косвенно влияет на популяцию организмов в экосистеме, но увеличивает ограничение фактора, непосредственно влияющего на популяцию.

Примеры ограничивающих факторов

По закону размера популяции популяция будет расти экспоненциально до тех пор, пока окружающая среда, в которой все люди в этой популяции подвергаются воздействию, остается неизменной. ⁽⁴⁾ Таким образом, при сохранении условий окружающей среды ожидается рост численности населения. Однако наступит время, когда популяция достигнет максимума, на котором может выдержать окружающая среда. Это называется несущей способностью , максимальной нагрузкой на окружающую среду. Переносимая способность — это количество людей, которое может выдержать окружающая среда, не приводя к повреждению или разрушению организмов и окружающей среды. Таким образом, численность популяции может увеличиваться до тех пор, пока не будет достигнута продуктивность.При превышении этой емкости численность населения в конечном итоге будет уменьшаться. Факторы, определяющие грузоподъемность, являются ограничивающими факторами. Общие ограничивающие факторы в экосистеме — это еда, вода, среда обитания и партнерша. Доступность этих факторов повлияет на пропускную способность окружающей среды.
По мере роста населения растет и спрос на продукты питания. Поскольку пища — ограниченный ресурс, организмы начнут за нее соревноваться. То же самое и с пространством, питательными веществами и матом. Поскольку эти ресурсы доступны в ограниченном количестве в течение определенного периода времени, обитатели конкретной экосистемы будут соревноваться, возможно, против одного и того же вида (внутривидовая конкуренция) или против другой группы видов (межвидовая конкуренция). ⁽⁵⁾ В дикой природе еще один преобладающий симбиоз — это отношения хищника и жертвы. Например, популяция оленей может сократиться, если хищничество будет высоким. Если количество волков относительно больше, чем количество оленей в качестве их добычи, количество оленей может уменьшиться. Однако с сокращением численности оленей количество волков также может в конечном итоге уменьшиться. Этот фактор хищник-жертва является примером биотического фактора в экосистеме.
В то время как биотический фактор включает активность живого компонента экосистемы, абиотический фактор включает различные физико-химические факторы в экосистеме.Эти физико-химические факторы включают солнечный свет, влажность, температуру, атмосферу, почву, геологию земли и водные ресурсы. Например, температура является основным ограничивающим фактором, прежде всего потому, что она влияет на эффективность ферментов и катализаторов, которые необходимы в эффективной системе, как биологической, так и химической.

Связанные термины

См. Также

Ссылки

1. Принцип ограничивающих факторов — Oxford Reference. (2017, 16 июня).Получено с веб-сайта Oxfordreference.com: https://www.oxfordreference.com/view/10.1093/oi/authority.20110803100346211
2. Rose, W.C. (1931). Кормление экспериментов. Журнал биологической химии 94: 155–65.
3. Шелфорд, В. Э. (1 июля 1931 г.). «Некоторые концепции биоэкологии». Экология. 12 (3): 455–467. DOI: 10.2307 / 1928991.
4. Турчин П. (2001). «Есть ли общие законы в популяционной экологии?». Ойкос. 94 (1): 17-26. DOI: 10.1034 / j.1600-0706.2001.11310.x.
5. Конкуренция.(2019). Получено с веб-сайта Marietta.edu: http://w3.marietta.edu/~biol/biomes/competition.htm

‌

---

© Biology Online. Контент предоставлен и модерируется Biology Online Editors

---

Ограничивающий фактор: определение, типы, примеры

Ограничивающий фактор Определение

Ограничивающий фактор — это ресурс или состояние окружающей среды, которое ограничивает рост, распространение или численность организма или популяции в экосистеме.Это могут быть физические или биологические факторы, которые можно идентифицировать по реакции увеличения или уменьшения роста, численности или распределения популяции, когда фактор изменяется, а другие факторы, необходимые для жизни, — нет.

Ограничивающие факторы теоретически обоснованы в соответствии с законом Либиха о минимуме , который гласит, что «рост контролируется не общим количеством доступных ресурсов, а самым дефицитным ресурсом».

Ограничивающий фактор не позволяет организмам занимать свою фундаментальную нишу и вместо этого приводит к заполнению своей фактической или реализованной ниши .

Типы ограничивающих факторов

Факторы, зависящие от плотности

Факторы, зависящие от плотности — это те факторы, влияние которых на популяцию определяется общей численностью населения. Хищничество и болезни, а также доступность ресурсов — все это примеры факторов, зависящих от плотности. Например, болезнь, вероятно, быстрее распространится среди более крупной и плотной популяции, влияя на количество людей в популяции больше, чем это было бы в меньшей и более рассредоточенной популяции.

Факторы, не зависящие от плотности

Ограничивающий фактор, не зависящий от плотности, — это фактор, который ограничивает размер популяции, но чей эффект не зависит от размера популяции (количества особей). Примеры факторов, не зависящих от плотности, включают в себя неблагоприятные для окружающей среды события, такие как землетрясения, цунами и извержения вулканов, а также внезапные изменения климата, такие как засуха или наводнение, и разрушительные явления, такие как поступление экстремальных загрязнителей окружающей среды.Факторы, не зависящие от плотности, обычно убивают всех членов популяции, независимо от размера популяции.

Физические и биологические ограничивающие факторы

Ограничивающие факторы также можно разделить на другие категории. Физические факторы или абиотические факторы включают температуру, доступность воды, кислород, соленость, свет, пищу и питательные вещества; биологические факторы или биотических факторов , включают взаимодействия между организмами, такими как хищничество , конкуренция , паразитизм и травоядность .

Примеры ограничивающих факторов

ресурса

Ресурсы, такие как еда, вода, свет, пространство, укрытие и доступ к партнерам, являются ограничивающими факторами. Если у организма, группы или популяции не будет достаточно ресурсов для ее поддержания, люди умрут от голода, обезвоживания и стресса или не смогут произвести потомство.

В случае фотосинтезирующих организмов, таких как растения, свет является жизненно важным ограничивающим фактором, необходимым для их роста.Это наиболее заметно в подлеске лесных растений, где энергия фотонов от света становится менее доступной, поскольку она не может проникать через более высокие уровни полога. Однако многие растения приспособлены к тому, чтобы выдерживать разные уровни света, что позволяет им выживать с меньшими затратами световой энергии.

Помимо света, рост растений ограничен доступностью питательных веществ: азота (N), фосфора (P), калия (K) и серы (S). Каждому растению необходимо сбалансированное соотношение этих питательных веществ, чтобы выжить.Если одного из питательных веществ недостаточно, это считается фактором, ограничивающим рост.

Ограничивающий ресурс внутри экосистемы определяет пропускную способность. (обозначается в экологии буквой «K»), что является максимальным количеством особей в популяции, которое среда обитания может поддерживать без ухудшения состояния окружающей среды.

В экосистеме с неограниченными ресурсами, без хищников и без болезней популяция может расти в геометрической прогрессии.Таким образом, пропускная способность действует как замедлитель численности популяции; как только ограничивающие ресурсы начинают истощаться из-за увеличения числа особей, происходит внутривидовая конкуренция , и темпы роста популяции начинают замедляться по мере того, как особи умирают или перестают воспроизводиться. В конце концов, скорость роста стабилизируется на плато — это плато является пропускной способностью. После того, как емкость окружающей среды будет достигнута, люди могут начать поиск ресурсов в другом месте, мигрируя от первоначальной популяции и создавая новые популяции.Если популяции будут разделены на неопределенное время, это может привести к видообразованию .

Условия окружающей среды

Ограничивающие факторы также присутствуют в качестве условий окружающей среды. Двумя наиболее яркими примерами являются температура и осадки; на них сильно влияют климат и сезонные изменения климата. Воздействие каждого фактора на конкретный организм определяется жизненными чертами каждого отдельного вида.

Поддержание правильной температуры тела жизненно важно почти для всех организмов для эффективного выполнения метаболических функций.Для многих организмов это означает, что они могут обитать только на определенных глубинах, как у морских организмов, на определенных высотах, как у обитающих в горах животных и растений, и в определенных широтах Земли, то есть в тропиках или северном полушарии.

Хотя солнечный свет, как правило, является фактором, который контролирует температуру среды обитания и, таким образом, влияет на фотосинтез с точки зрения энергии фотонов, правильная температура также важна для , катализирующего ферментов в фотосинтетических реакциях.Выше оптимальной температуры ферменты катализируются с повышенной скоростью, что может привести к денатурированию ферментов. Это называется световой независимой реакцией . Повышенная температура также приводит к усыханию листьев, так как вызывает повышенное эвапотранспирацию и удаляет слишком много воды из растения. И наоборот, если температура упадет слишком низко, на листьях может образоваться иней, который повредит клеточные стенки и содержимое клеток.

Количество осадков в окружающей среде также важно для растений.Поглощение воды как ресурса жизненно важно для роста растений и других функций, поэтому отсутствие дождя может привести к увяданию, ожогам и повреждению клеток. Осадки также важны, потому что многие растения эволюционировали, чтобы выдерживать различное количество атмосферной влажности. Поскольку тонкие жесткие листья кактусов делают их специально приспособленными к выживанию в жарких и засушливых условиях, слишком много осадков может повлиять на их способность к размножению, что, в свою очередь, ограничивает рост популяции. Слишком много дождя также может затопить почву, уменьшив количество кислорода, доступного для корней, что приведет к потере корней или сделает растения уязвимыми для грибковых поражений.

Биотические факторы

Наряду с ресурсными и климатическими факторами, влияющими на рост популяции, ограничивающими факторами также являются биотические факторы, такие как хищничество , травоядность , паразитизм , а также межвидовая и внутривидовая конкуренция; это, как правило, факторы, зависящие от плотности.

Паразитизм, как и болезнь, обычно более разрушителен для больших плотных популяций, потому что паразит способен эффективно паразитировать на большем количестве особей, если они находятся в тесном контакте.В тропических экосистемах гриб кордицепс является заметным паразитом и имеет множество штаммов, специализирующихся на разных видах. Поскольку это такой успешный паразит, он подавляет многие популяции, работая как ограничивающий фактор, и считается одной из основных причин того, что большинство видов в тропических лесах являются редкими . Наличие видов-хозяев, на которых гриб кордицепс может паразитировать, является ограничивающим фактором для гриба.

Плотность популяции хищников и добычи являются ограничивающими факторами для каждой из этих сторон.Если популяция, например олени, достигает больших количеств, потому что имело место увеличение ресурса, который является их ограничивающим фактором — например, увеличение роста деревьев после теплого лета — их хищники, например волки, испытают увеличение своей численности. источник еды. Популяция волков с избытком оленей, которых можно есть, может тогда иметь возможность более свободно размножаться, увеличивая свою собственную популяцию. По мере увеличения популяции волков им потребуется большое количество оленей, которое было их ограничивающим фактором, когда популяция росла.Поскольку волки в значительной степени предшествуют популяциям оленей, ресурсы в конечном итоге станут скудными, и популяция волков больше не будет устойчивой. По мере гибели волков давление на популяцию оленей снижается, и их численность снова может увеличиваться; таким образом цикл продолжается.

Человеческие ограничивающие факторы

Увеличение численности населения является причиной появления многих ограничивающих факторов для видов, которые исторически не существовали. Ограничивающие факторы, зависящие от плотности, такие как ограниченное пространство из-за обезлесения, являются глобальной проблемой, вызывающей сокращение и исчезновение многих популяций.Ресурсы также становятся все более дефицитными из-за охоты и вымывания питательных веществ из почвы, что вызывает внутривидовую и межвидовую конкуренцию внутри и между популяциями. Устранение хищников также нарушило баланс естественной биоты, цикл хищников и добычи; в некоторых случаях хищные животные могли процветать в отсутствие хищников, превышая пропускную способность экосистем и причиняя экологический ущерб. Хищники также были интродуцированы в экосистемы как инвазивных видов , оказывая давление на популяции жертв и, таким образом, на естественных хищников жертвы.

Есть также много факторов, не зависящих от плотности, которые были вызваны людьми. Утечка загрязнителей и другое разрушение среды обитания разрушили целые экосистемы. Наступление климатических изменений в результате сжигания ископаемых видов топлива приводит к быстрому повышению глобальной температуры, а также к изменению погодных условий и увеличению частоты стихийных бедствий, таких как ураганы, наводнения, пожары и т. Д.

• Ресурсы — Вещество в окружающей среде, которое требуется организму для роста, поддержания и воспроизводства.
• Переносимая способность — Количество популяций или организмов в популяции, которое среда может поддерживать бесконечно без ухудшения состояния окружающей среды.
• Фундаментальная ниша — Общий диапазон условий окружающей среды, которые подходят для существования организма при отсутствии ограничивающих факторов.
• Реализованная ниша — Фактическое количество ресурсов или условий окружающей среды, которые организм может использовать в экосистеме.

Тест

1. Какой из этих ограничивающих факторов не зависит от плотности?
A. Источник пищи
B. Внутривидовая конкуренция
C. Извержение вулкана
D. Light

Ответ на вопрос № 1

C верно. Извержение вулкана является примером ограничивающего фактора, не зависящего от плотности. Вероятно, это приведет к гибели всех членов популяции, независимо от размера популяции.

2. Температура является примером a:
A. Фактор, зависящий от плотности
B. Абиотический ограничивающий фактор
C. Ресурс
D. Ограничивающий фактор окружающей среды

Ответ на Вопрос № 2

D правильный. Температура экосистемы определяется климатом. Следовательно, это фактор, ограничивающий окружающую среду.

3. Пропускная способность (K) окружающей среды достигается, когда:
A. Продовольственные ресурсы в изобилии
B. Население наносит ущерб окружающей среде
C. Темпы роста населения достигают плато
D. Продовольственные ресурсы ограничены

Ответ на вопрос № 3

C правильный. Пропускная способность — это количество организмов, которые среда может поддерживать без ущерба для окружающей среды. По его достижении рождаемость снижается, а численность населения выходит на плато.

Закон минимума Либиха — обзор

7.3 Дозировка удобрений для папайи с использованием эмпирического подхода

Как объяснялось ранее, папайя является культурой с очень высокими требованиями к питательным веществам, поэтому вполне предсказуемо, что урожайность увеличится, если нормы внесения удобрений для урожай увеличен. Было проведено несколько экспериментов для оценки влияния азота, фосфора и калия на реакцию урожая, и рекомендации по норме удобрений для различных регионов были основаны на результатах этих экспериментов.

Kumar et al. (2010) рекомендовали удобрение 300, 300 и 300 г N, P ₂ O ₅ и K ₂ O, соответственно, на одно растение в год, основываясь на оценке норм удобрений на разных полях. локации. Проведя аналогичный эксперимент, Гомес Оливейра и Корреа Калдас (2004) рекомендовали годовую дозу удобрений 347 и 360 кг / га N и K ₂ O, соответственно, для региона Крус-дас-Алмас-Ба, Бразилия.

В Коста-Рике Фальяс разработал эксперимент по оплодотворению с дозами азота, фосфора и калия на основе результатов Fallas et al.(2014). Для этого эксперимента (неопубликовано) нормы азота и калия составляли 700 кг N / га и 700 кг K ₂ O / га, соответственно, распределенные в течение 9 месяцев и с использованием плотности посадки 1600 растений на гектар. . Результаты этого эксперимента по удобрению показали высокую реакцию папайи на высокие нормы внесения удобрений (до 132 тонн свежих фруктов на гектар в дистричной почве), а также сильное взаимодействие между питательными веществами и урожайностью сельскохозяйственных культур (рис. 42.7). ).

Рис. 42.7. Количество плодов на растении на стадии первого урожая Carica papaya L. cv. Pococí как функция уровней азота и калия в полевых условиях в Атлантическом регионе Коста-Рики. Нормы внесения удобрений соответствуют суммарному количеству за 9 месяцев.

Рекомендация по внесению удобрений, основанная на региональных экспериментах по норме питательных веществ, хотя и практичная, а в некоторых случаях функциональная, большую часть времени игнорирует процессы, которые управляют реальной доступностью, поглощением и перемещением питательных веществ в системе почва-растение-атмосфера, поэтому существует скрытый риск загрязнения источников подземных вод.Тем не менее, такого рода эксперименты в сочетании с методами, которые рассматривают взаимосвязь между питательными веществами и их взаимосвязь с факторами окружающей среды, являются хорошим вариантом для обнаружения лимитирующих питательных веществ для конкретных условий, для корректировки ограничений по питательным веществам и для улучшения программ удобрения.

Хорошо известно, что различные факторы роста (свет, температура, вода и различные питательные вещества) не могут рассматриваться независимо от удобрения, даже если для регионов их пространственное изменение может быть небольшим (например,г., свет и температура). Основная причина заключается в том, что разные факторы роста могут влиять на реакцию друг друга культур. В частности, в отношении питательных веществ, взаимодействия для поглощения и роста сельскохозяйственных культур были признаны Janssen et al. (1990). Они разработали и параметризовали модель QUEFTS, которая учитывает такие взаимодействия, которые для папайи очень необходимы, как показано на рис. 42.7.

Основная концепция связана с законом минимума Либиха, согласно которому питательное вещество с наименьшим запасом определяет урожайность урожая и усвоение других, более доступных питательных веществ.Поскольку ограничивающее питательное вещество вносится в виде удобрения, увеличивается его потребление, а также потребление других питательных веществ. Соотношения между скоростями усвоения различных питательных веществ изменяются в зависимости от того, какое питательное вещество является ограничивающим и какие скорости могут быть достигнуты, например, очень недостаточная или слегка недостаточная доступность ограничивающего фактора (Janssen et al., 1990; Sattari et al., 2014 ). Соответственно, удобрение ограничивающим питательным веществом может привести к синергетическому эффекту, если в то же время удобряются и другие питательные вещества.Такая многомерность важнейших питательных веществ и других факторов роста (поступающая радиация и доступность воды) усложняет моделирование оптимальных условий и предъявляет высокие требования к экспериментальной основе удобрения (с учетом эффектов кросс-факторов).

As Sattari et al. (2014) пришли к выводу, что другие факторы, кроме N, P и K (рассматриваемые в настоящее время в QUEFTS), могут быть важными и значительно варьироваться от региона к региону. Основными ограничениями подхода QUEFTS являются также игнорирование неоднородности почвы, изменчивости погоды и серьезные экспериментальные усилия по параметризации модели для определенного региона и культуры.Тем не менее, это последнее усилие осуществимо, если регион в отношении этих других факторов (климата, гидрологии и типа почвы) является достаточно однородным и имеет достаточный размер, чтобы проводить обширные эксперименты по плодородию участков. Тогда этот подход, без сомнения, гораздо более уместен, чем оценки, не учитывающие взаимодействия между факторами роста.

С другой стороны, есть некоторые замечания, которые следует учитывать перед внедрением подхода QUEFTS, например, в атлантическом регионе Коста-Рики с вулканическими почвами, модельные прогнозы для кукурузы и травы существенно отличались от реальных данных (Nieuwenhuyse , 1988), что было связано с поведением аллофановых почв в отношении минерализации азота и удерживания фосфора.Также для папайи, насколько известно авторам, отсутствуют данные об одновременном потреблении питательных веществ и их урожайности при вариациях в поставке основных питательных веществ. Эти данные необходимы для установления потенциального предложения и фактического поглощения N, P и K, как определено Janssen et al. (1990).

Однако в настоящее время в Коста-Рике и других странах взаимодействие между различными питательными веществами не всегда принимается во внимание. Затем, вместо этого, для каждого питательного вещества потребность в удобрениях основана на известных потребностях сельскохозяйственных культур, выборочных экстракциях почвы (без калибровки для папайи) и предполагаемой эффективности удобрений.Для этого подхода расчет потребности в питательных веществах основан на данных о потреблении питательных веществ культурой, например, согласно информации, опубликованной Cunha and Haag (1980) и Fallas et al. (2014). Расчет доступного количества питательных веществ основан на эмпирической калибровке концентраций питательных веществ, определенных экстрагентом почвенного раствора, таким как Mehlich I, II, III, KCl и Olsen. Эта калибровка основана на реакции культуры на добавление удобрений при различных концентрациях питательных веществ в почве, определяемых экстрагентом.Такая калибровка требует большого количества экспериментов в различных почвенных условиях. Следовательно, как известно авторам, информации о конкретной калибровке для папайи не существует.

Если концентрация раствора в почве превышает определенную критическую концентрацию, предполагается, что почва может поставлять питательные вещества для сельскохозяйственных культур. Если это не так, предполагается, что необходимо применить все потребности растений с помощью добавок удобрений (органических и / или неорганических).

Наконец, эффективность удобрения может быть оценена в соответствии с условиями окружающей среды (такими как осадки и влажность почвы) и геохимическими характеристиками почвы, которые в основном связаны с текущим содержанием питательного вещества и его реакционной способностью с матрицей почвы. В большинстве случаев такой расчет эффективности является субъективным решением, и предполагаются большие потери, чтобы избежать ограничения роста урожая и урожайности. Этот последний аспект предосудителен с экологической точки зрения, а также может привести к загрязнению источников подземных вод и увеличению выбросов парниковых газов.

Подчеркнув процедуру этого эмпирического подхода и его ограничения, количество необходимых удобрений для каждой стадии урожая можно рассчитать с помощью:

(42,1) кг питательных веществ / га = Потребность культуры в питательных веществах / га — Обеспечение почвенными веществами / га% Эффективность удобрений × 100

Что касается управления внесением удобрений с помощью органических удобрений и биоудобрений, доступны только случайные исследования. Они могут быть полезны на практике и могут дать представление о возможных результатах использования органических материалов и микроорганизмов, но в большинстве этих исследований отсутствуют объяснения механизмов, которые регулируют доступность питательных веществ и их усвоение папайей в различных условиях: почва-микроорганизмы-растение. -атмосферный континуум.Следовательно, трудно разработать общие рекомендации по органическим добавкам и микроорганизмам для разнообразных и гетерогенных условий, в которых папайя выращивается во всем мире. Несмотря на эти проблемы, благотворное влияние органических веществ и полезных микроорганизмов на плодородие, продуктивность и устойчивость почв имеет большое значение. Об использовании биоудобрений в различных климатических условиях, наличии фосфора и т. Д. Schütz et al. (2018) провели метаанализ и дали некоторое представление об использовании этих продуктов в нескольких условиях.Из-за ограниченной поддержки наблюдений в литературе, обобщение, которое является целью данной главы, все еще недоступно.

Ограничивающий фактор — я третий

Концепция ограничивающего фактора

Бочка с водой Иллюстрация

Концепцию ограничивающего фактора можно проиллюстрировать на примере бочки с водой. Посохи представляют собой ключевые факторы роста урожая. Самая короткая высота планки ограничивает количество воды, которое может вместить бочка (т. Е. Урожай).

Обзор

Идентификация фактора как ограничивающего только в отличие от одного или нескольких других факторов, которые не являются ограничивающими.Дисциплины различаются в использовании термина в отношении того, допускают ли они одновременное существование более чем одного ограничивающего фактора (который затем может быть назван «со-ограничивающим»), но все они требуют наличия хотя бы одного неограничивающего фактора, когда используются термины. Есть несколько различных возможных сценариев ограничения, когда присутствует более одного фактора. Первый сценарий, называемый единичным ограничением , возникает, когда только один фактор, с максимальным спросом, ограничивает систему. Серийное ограничение — это когда один фактор не имеет прямого ограничивающего воздействия на систему, но должен присутствовать, чтобы увеличить ограничение второго фактора. Третий сценарий, независимое ограничение, возникает, когда два фактора имеют ограничивающее влияние на систему, но работают через разные механизмы. Другой сценарий, синергетическое ограничение, возникает, когда оба фактора вносят вклад в один и тот же механизм ограничения, но по-разному.

Экология

В экологии общие ресурсы ограничивающих факторов — это условия окружающей среды, которые ограничивают рост, численность или распространение организма или популяции организмов в экосистеме.Концепция ограничивающих факторов основана на Законе Либиха Минимума, , который гласит , что рост контролируется не общим объемом доступных ресурсов, а самым ограниченным ресурсом. Другими словами, фактор является ограничивающим, если изменение фактора приводит к увеличению роста, численности или распределения организма, в то время как другие факторы, необходимые для жизни организмов, этого не делают. Ограничивающие факторы могут быть физическими или биологическими. Ограничивающие факторы не ограничиваются состоянием вида.Некоторые факторы могут быть увеличены или уменьшены в зависимости от обстоятельств. Примером ограничивающего фактора является солнечный свет в тропическом лесу, где рост ограничен для всех растений на лесной подстилке, если не становится доступным больше света. Это уменьшает количество потенциальных факторов, которые могут влиять на биологический процесс, но только один из них действует в любом месте и в любое время. Признание того, что всегда существует единственный ограничивающий фактор , жизненно важно для экологии; и эта концепция имеет параллели во многих других процессах.Ограничивающий фактор также вызывает конкуренцию между особями популяции вида. Например, ограничивающим фактором является пространство. Многим хищникам и жертвам для выживания требуется определенное пространство: еда, вода и другие биологические потребности. Если популяция вида слишком высока, они начинают конкурировать за эти нужды. Таким образом, ограничивающие факторы сдерживают население в районе, заставляя некоторых людей искать лучшие перспективы в другом месте, а других оставаться и голодать. Некоторые другие ограничивающие факторы в биологии включают температуру и другие погодные факторы.Виды также могут быть ограничены наличием макро- и микроэлементов. Были даже свидетельства совместного ограничения в экосистемах прерий. Исследование, опубликованное в 2017 году, показало, что натрий (микронутриент) не имел никакого эффекта сам по себе, но в сочетании с азотом и фосфором (макроэлементы) он действительно показал положительные эффекты, что свидетельствует о последовательном ограничении. [1]

Бизнес и технологии

AllBusiness.com определяет ограничивающий (сдерживающий) фактор как «элемент, который ограничивает или ограничивает производство или продажу данного продукта».Приведенные примеры включают: «ограниченное количество машинных часов и рабочего времени, нехватка материалов и квалифицированной рабочей силы. Другими ограничивающими факторами могут быть кубические футы выставочной или складской площади или оборотный капитал». Этот термин также часто используется в технической литературе. Анализ ограничивающих бизнес-факторов является частью методики оценки и обзора программы, анализа критического пути и теории ограничений, представленных в романе Цель . При разработке химических реакций для получения химического продукта один из реагентов может потребляться в реакции раньше других.Количество продукта ограничено подачей этого реагента. Этот ограничивающий реагент определяет теоретический выход реакции.

Заключительная мысль

Надеюсь, я не усыпил тебя. Но я считаю важным понять эту концепцию. Часто мы думаем, что нам просто нужно больше работать. На самом деле мы имеем дело с ограниченными или недоступными факторами.

факторов выживания | BioNinja

Понимание:

• На распространение вида влияют ограничивающие факторы

В экологии ограничивающий фактор — это компонент экосистемы, который ограничивает распространение или численность популяции

• Ограничивающий фактор определяет оптимальные условия выживания в соответствии с его влиянием на вид при дефиците или избытке

Лимитирующие факторы могут быть биотическими (живыми) или абиотическими (неживыми):

• Биотические факторы включают взаимодействия между организмами — внутривидовые (внутри видов) или межвидовые (между видами)
• К абиотическим факторам относятся условия окружающей среды, такие как свет, температура, соленость, осадки, скорость ветра, pH почвы и т. Д.

Закон толерантности

Закон толерантности был предложен американским зоологом Виктором Эрнестом Шелфордом в 1911 г.

• Согласно закону толерантности, популяции имеют оптимальные условия выживания в пределах критических минимальных и максимальных пороговых значений
• По мере того, как популяция подвергается экстремальным воздействиям определенного ограничивающего фактора, показатели выживаемости начинают снижаться

Распределение видов в ответ на ограничивающий фактор можно представить в виде колоколообразной кривой с 3 отдельными участками:

• Оптимальная зона — Центральная часть кривой, которая имеет условия, способствующие максимальному репродуктивному успеху и выживаемости
• Зоны стресса — Области, фланкирующие оптимальную зону, где организмы могут выжить, но с пониженным репродуктивным успехом
• Зоны непереносимость — Самые отдаленные регионы, в которых организмы не могут выжить (представляет крайние значения ограничивающего фактора)

Закон допуска Шелфорда

⇒ Щелкните изображение, чтобы просмотреть альтернативное изображение

Заявка:

• Распределение одного вида животных и одного вида растений для иллюстрации пределов толерантности и зон стресса

Пример растения

Рост растений сильно варьируется в зависимости от концентрации соли в почве (уровни засоления)

• Виды растений, которые не особенно солеустойчивы, называются гликофитами — эти растения легко повреждаются высокой соленостью
• Солеустойчивые виды растений называются галофитами — эти растения могут подвергаться стрессу в пресноводной среде

Большинство видов растений считаются гликофитами — относительно немногие виды растений являются галофитами (~ менее 2%)

• Обработка земли для сельского хозяйства (e.грамм. орошение или выпас скота) вызывает повышение уровня грунтовых вод и концентрацию соли у корней
• Это затрудняет гликофитам извлечение воды из почвы (кроме того, поглощение соли может быть токсичным для растений)
• Понимание солеустойчивости для Таким образом, различные виды растений критически важны для эффективного земледелия. который обитает в энтодерме полипа
• Зооксантеллы не могут выжить при более низких температурах океана (т.е. <18ºC)
• Повышение температуры океана приводит к тому, что зооксантеллы покидают коралловые ткани, что приводит к обесцвечиванию кораллов (т.е.> 35ºC)
  

Таким образом, кораллы, строящие рифы, имеют типичный оптимальный диапазон роста в умеренных водах от 20 до 30ºC.

• Это соответствует тропическим и субтропическим регионам мира (т.е. около экватора)

Глобальное распространение кораллов, создающих рифы

DutchGreenhouses® | Ограничивающие факторы

25 сентября 2019 г.

Закон минимума Либиха гласит, что самый ограничивающий фактор определяет скорость роста.В тепличном садоводстве закон Либиха оказывает значительное влияние на всю коммерческую деятельность. Теплица позволяет нам контролировать факторы, ограничивающие рост сельскохозяйственных культур, и тем самым повышать урожайность.

Для управления климатом в теплице очень важно, чтобы все климатические факторы были синхронизированы. Как вы могли прочитать в предыдущем посте о фотосинтезе в теплицах, основными факторами, влияющими на скорость фотосинтеза, являются интенсивность света, концентрация CO2 и температура.Одно из этих климатических условий в теплице может стать ограничивающим фактором в любой конкретной ситуации.

Пример 1

Растение поглощает много CO2 под воздействием света. В более темный день потребление CO2 низкое, дозирование большого количества CO2 в такой ситуации не принесет пользы и будет пустой тратой энергии и денег.

Пример 2

В пасмурный день высокая температура не особенно предпочтительна. Растение хочет расти из-за более высокой температуры в теплице.Без достаточного количества света сахар не производится в достаточных количествах, чтобы поддерживать его способность расти из растения. Это приводит к слабому и длинному урожаю.

В обоих примерах ограничивающим фактором является свет. Чем больше света, тем быстрее происходит фотосинтез. В голландских условиях свет часто является ограничивающим фактором. Из-за этого системы регулирования климата в голландских теплицах часто подвергаются воздействию большого количества света. При большом количестве света температура может повыситься. В более темные дни желательна более низкая температура.То же самое и с концентрацией CO2 в теплице.

Другая причина, по которой температура и концентрация CO2 зависят от количества доступного света, заключается в том, что количество света, попадающего в тепличный свет (в большинстве случаев), невозможно контролировать. На свет можно повлиять только при действительно больших и очень малых количествах; соответственно экранирующее и дополнительное освещение.

В большинстве случаев производитель старается, чтобы фотосинтез происходил как можно быстрее.Поэтому температура, уровень углекислого газа и свет являются наиболее важными инструментами производителей.

Закон минимума Либиха | Crop Nutrition

Управление питательными веществами — один из наиболее важных аспектов успешного урожая. Понимание закона минимума Либиха поможет вам получить максимальную отдачу от инвестиций в удобрения и добиться максимально возможных урожаев.Убедитесь, что вы знаете, какой урожай — и экономическую отдачу — вы оставляете на поле, прежде чем принимать решение относительно какой-либо культуры.

---

Что такое закон Либиха?

Закон Либиха гласит, что достижимая урожайность определяется питательными веществами, которые являются наиболее ограничивающими. Один из способов визуализировать эту концепцию — проиллюстрировать ее плотиной. Вода, удерживаемая плотиной, представляет потенциальную урожайность. Отверстия в дамбе представляют собой факторы ограничения текучести, которые позволяют снизить потенциал текучести при утечке.Цель состоит в том, чтобы определить, какие отверстия протекают, и заглушить их, чтобы сохранить как можно больший потенциал урожайности.

Для большинства небобовых культур (например, кукурузы и пшеницы) азот часто считается самой важной утечкой, которую необходимо закрыть, и в целом это правильное мнение. Простое перекрытие утечки азота без учета других утечек в плотине может привести к значительной потере урожая. Как показано на рисунке, утечка азота была надежно закрыта, но есть значительные утечки из-за недостаточного содержания калия и фосфора.Чтобы получить максимальную отдачу от инвестиций в удобрения, важно устранить как можно больше утечек.

Посмотрите видео, чтобы узнать больше об этой современной модели закона Либиха, и послушайте, как доктор Роберт Маллен объясняет важность не игнорировать другие факторы, ограничивающие урожай.

Тем, кто посетил собрание по плодородию почвы или курс по управлению питательными веществами сельскохозяйственных культур, вы видели концепцию бочки (рис. 1), используемую для иллюстрации закона минимума Либиха.Если использовать аналогию с бочкой, то количество воды, которое может удерживать бочка, зависит от длины самого короткого посоха.

Предположим, что калий является самым ограничивающим фактором. Если потенциальная урожайность поля составляет 220 бушелей с акра (при адекватном питании калием), но уровень калия в почвенных тестах позволит урожайности достичь только 80 процентов от максимума, фактическая достижимая урожайность составит 176 бушелей с акра. Этот сценарий предполагает, что все остальные питательные вещества поставляются на 100% достаточном уровне (предположение, которое многие забывают включить при обсуждении закона минимума).

Помните, цель любого агронома — заранее определить и устранить факторы, ограничивающие урожай. Эта концепция применяется к плодородию почвы, борьбе с сорняками, патологии, энтомологии и другим агрономическим соображениям.

Как это применимо к распределению ваших долларов на удобрения? Слепое сокращение количества калия или фосфора и сосредоточение основной части ваших инвестиций в удобрениях на азоте может ограничить урожайность и снизить прибыль. Это особенно верно, если наличие калия или фосфора ограничено на основании анализа почвы.Урожай будет реагировать на внесение азотных удобрений, но полученный урожай будет ограничен из-за недостаточности калия и фосфора.

Рисунок 2 представляет собой простую визуализацию этой концепции. Обратите внимание, что светло-зеленая линия (представляющая урожай кукурузы с недостаточным содержанием фосфора) действительно увеличивается с увеличением внесения азота. Однако обратите внимание, что темно-зеленая линия (представляющая урожай кукурузы с достаточным содержанием фосфора) позволяет получить более высокий максимально достижимый урожай при подаче азота и фосфора.В этом примере урожай, достижимый как с достаточным количеством фосфора, так и с азотом, на 20 бушелей выше, чем с использованием только достаточного количества азота.

---

Больше взаимодействий с питательными веществами

Некоторое питательное вещество Несоответствия могут фактически повлиять на способность культуры использовать другие питательные вещества. поставляется. Наиболее часто упоминаемое взаимодействие питательных веществ — это азот и калий.

Природа взаимодействие таково, что всякий раз, когда калия недостаточно, урожай может требуется больше азота для достижения оптимальной нормы азота (скорость, при которой доходность максимальна) и обычно на более низком уровне доходности.Видео с обсуждением это взаимодействие доступно выше.

На Рисунке 3 светло-зеленая линия представляет реакцию кукурузы на азот, когда калий не поступает в достаточном количестве. Обратите внимание на то, что урожай кукурузы никогда не достигает максимума, то есть урожайность все еще увеличивается в ответ на увеличение подачи азота. Темно-зеленая линия представляет собой сценарий, при котором поступило достаточное количество калия. Обратите внимание, как урожай кукурузы достигает более высокого урожая и достигает его при более низком уровне азота по сравнению со сценарием неадекватного калия.

Еще одним преимуществом поддержания достаточного количества калия в почве является потенциальное взаимодействие с фосфором. Неопубликованные полевые исследования, проведенные в Университете штата Огайо в 1994–1999 годах, показали, что в ситуациях, когда содержание калия в почве было ниже установленного критического уровня, урожайность кукурузы и сои может снизиться за счет увеличения нормы внесения фосфорных удобрений. Это снижение урожайности произошло в течение трех из семи лет исследований кукурузы и трех из семи лет исследований сои.Точный физиологический механизм, который может вызвать снижение урожайности в результате увеличения нормы внесения фосфора в почвенной среде с недостаточным содержанием калия, не совсем понятен.

Исследования проведенное на люцерне, выявило аналогичное взаимодействие между фосфором и калий. Это исследование проводилось более семи лет в Университете Пердью (Берг и др., 2005). В течение последних двух лет исследования было отмечено, что графики не получая калийных удобрений, урожай люцерны снизился на повышение нормы внесения фосфорных удобрений.Следовательно, отказ от калия удобрения не только ограничивают производство, но и поставляют дополнительный фосфор в сочетании с плохим плодородием калия может фактически снизить продуктивность.

Данные, такие как это указывает на важность выявления и устранения каждого ограничивающего урожай фактор, потому что взаимодействия питательных веществ могут происходить и происходят.

---

Создание агрономических… экономических

Эти агрономические концепции и реалии, очевидно, оказывают экономическое влияние на сельское хозяйство. операция.Отказ от удобрения калием или фосфором (или на самом деле любое ограничивающее питательное вещество) в целях экономии может фактически снизить общий экономическая прибыль.

Попробуйте инструмент eKonomics Nutrient ROI (окупаемость инвестиций), который поможет вам понять, сколько в среднем вы получаете от инвестиций в удобрения.

Таблица 1 показывает, как потенциальная урожайность, уровень испытаний почвы и цены на товары влияют на среднюю экономическую отдачу от калийных удобрений. Резка калийные удобрения, когда тест почвы ниже 100 ppm (частей на миллион) представляет собой значительную потерю экономической отдачи, особенно если цена на сырьевые товары увеличивается.Экономический штраф за сокращение внесения калийных удобрений уменьшается по мере того, как уровень грунтовых испытаний поднимается выше 100 ppm, но по мере роста цен на сырьевые товары также увеличивается нереализованная отдача при пропуске внесения удобрений.

---

Выделение доллара на удобрения, куда вы должны инвестировать?

Ежегодно в отраслевых журналах и университетских бюллетенях публикуется несколько статей, в которых обсуждается, как фермерам следует вносить коррективы в закупку вводимых ресурсов (в частности, удобрений), чтобы повысить прибыльность своих сельскохозяйственных операций.

Когда бюджеты стать более жесткими, одна из распространенных рекомендаций — сократить потребление калия и фосфор. Это может быть вариантом, если у вас есть достаточный запас этих питательные вещества в вашей почве. Тем не менее, сокращение без оценки почвенного теста уровней, и учитывая агрономические и экономические последствия, вероятно, не хорошее решение.

Цель этой статьи — проиллюстрировать важность правильной программы питания сельскохозяйственных культур и почему слепое сокращение количества внесенных удобрений может стоить вам денег.

---

---

Список литературы

• Berg, W.K, S.M. Каннингем, С. Brouder, B.C. Joern, K.D. Джонсон, Дж. Сантини и Дж. Дж. Воленец. Влияние фосфора и калия на урожай люцерны и компоненты урожая. Журнал Американского общества растениеводства 45: 297-304.
• Взаимодействие калия с другими питательными веществами. 1998. Better Crops 82: 12-13.

Теги: Защита растений, Образование, Повышение урожайности, Закон Либиха, Закон Либиха

.