Закон максимума-оптимума-минимума

Закон оптимума, максимума и минимума

Второй закон: Закон оптимума, максимума и минимума. Наибольший урожай будет получен только лишь при оптимальном количестве фактора. Увеличение или уменьшение его ведет к снижению урожая.

Продуктивность растений ограничивается тем фактором, который находится в минимуме. При этом, по мере удовлетворения потребности растений в недостающем факторе урожай начинает повышать до тех пор, пока он не будет ограничен любым другим фактором.

Ю. Либих сформулировал закон минимума, который звучит: «Продуктивность поля находится в прямой зависимости от необходимой составной части пищи растений, содержащейся в самом минимальном количестве». Эта закономерность имеет огромное практическое значение, так как минеральные удобрения стали применять на научной основе. Руководствуясь законом минимума, в первую очередь необходимо проводить мероприятия, которые действуют на фактор, который находится в текущий момент в относительном минимуме (примером будет снабжение растений влагой при недостатке ее в почве).

Ограничивающими (лимитирующими) могут быть запасы элементов минерального питания, влага (как избыток, так и недостаток), сумма активных температур, освещенность, физико-химические и физические свойства почвы и др.

Необходимо учитывать, что до тех пор, пока не оптимизирован фактор, находящийся в минимуме, вложения средств в оптимизацию других факторов неэффективны. Недостаток лимитирующего фактора нельзя компенсирован избытком другого. В формулировке Э. Вольни это звучит так: «Фактор, находящийся в минимуме, тем сильнее влияет на урожай, чем больше остальные факторы находятся в оптимуме».

Если пару факторов находятся в оптимуме, то эффект их усиливается (закон оптимума).

Закон максимума определяет, что избыточность фактора может стать причиной снижения продуктивности растений.

Необходимо учитывать, что после удовлетворения потребности растения в каком-либо одном факторе в минимуме могут оказаться другие факторы (например, повышение температуры влечет уменьшение влаги). Поэтому для повышения урожайности сельхоз культур и более эффективного ведения земледелия необходимо учитывать факторы, которые в минимуме, а проводить мероприятия таким образом, чтобы все факторы всегда присутствовали в оптимальных для растений количествах.

belagrobiznes.ru

Закономерности действия экологических факторов на организмы. Лимитирующий фактор. Закон минимума Либиха. Закон толерантности Шелфорда. Учение об экологических оптимумах видов. Взаимодействие экологических факторов.

Несмотря на многообразие экологических факторов и различную природу их происхождения, существуют некоторые общие правила и закономерности их воздействия на живые организмы. Любой экологический фактор может воздействовать на организм следующим образом (Слайд):

· изменять географическое распространение видов;

· изменять плодовитость и смертность видов;

· способствовать появлению у видов приспособительных качеств и адаптаций.

Наиболее эффективно действие фактора при некотором значении фактора, оптимальном для организма, а не при его критических значениях. Рассмотрим закономерности действия фактора на организмы. (Слайд).

Зависимость результата действия экологического фактора от его интенсивности 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 (пессимума). Максимально и минимально переносимые значения фактора — это критические точки, за пределами которых существование организма или популяции уже невозможно. Диапазон действия фактора между критическими точками называется зоной толерантности (выносливости) организма по отношению к данному фактору. Точка на оси абсцисс, которая соответствует наилучшему показателю жизнедеятельности организма, означает оптимальную величину фактора и называется точкой оптимума. Так как трудно определить точку оптимума, то обычно говорят о зоне оптимума или зоне комфорта. Таким образом, точки минимума, максимума и оптимума составляют три кардинальные точки, которые определяют возможные реакции организма на данный фактор. Условия среды, в которых какой-либо фактор (или совокупность факторов) выходит за пределы зоны комфорта и оказывает угнетающее действие, в экологии называют экстремальными.

Рассмотренные закономерности носят название «правило оптимума».

Для жизни организмов необходимо определенное сочетание условий. Если все условия среды обитания благоприятны, за исключением одного, то именно это условие становится решающим для жизни рассматриваемого организма. Оно ограничивает (лимитирует) развитие организма, поэтому называется лимитирующим фактором. Т.о. лимитирующий фактор – экологический фактор, значение которого выходит за границы выживаемости вида.

Например, заморы рыб зимой в водоемах вызваны нехваткой кислорода, карпы не живут в океана (соленая вода), миграцию почвенных червей вызывает избыток влаги и недостаток кислорода.

Первоначально было установлено, что развитие живых организмов ограничивает недостаток какого-либо компонента, например, минеральных солей, влаги, света и т.п. В середине XIX века немецкий химик-органик Юстас Либих первым экспериментально доказал, что рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в относительно минимальном количестве. Он назвал это явление законом минимума; в честь автора его еще называют законом Либиха. (Бочка Либиха).

В современной формулировке закон минимума звучит так: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Однако, как выяснилось позже, лимитирующим может быть не только недостаток, но и избыток фактора, например, гибель урожая из-за дождей, перенасыщение почвы удобрениями и т.п. Понятие о том, что наравне с минимумом лимитирующим фактором может быть и максимум, ввел спустя 70 лет после Либиха американский зоолог В. Шелфорд, сформулировавший закон толерантности. Согласно закону толерантности лимитирующим фактором процветания популяции (организма) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними определяет величину выносливости (предел толерантности) или экологическую валентность организма к данному фактору

Принцип лимитирующих факторов справедлив для всех типов живых организмов — растений, животных, микроорганизмов и относится как к абиотическим, так и к биотическим факторам.

Например, лимитирующим фактором для развития организмов данного вида может стать конкуренция со стороны другого вида. В земледелии лимитирующим фактором часто становятся вредители, сорняки, а для некоторых растений лимитирующим фактором развития становится недостаток (или отсутствие) представителей другого вида. Например, в Калифорнию из средиземноморья завезли новый вид инжира, но он не плодоносил, пока оттуда же не завезли единственный для него вид пчел-опылителей.

В соответствии с законом толерантности любой избыток вещества или энергии оказывается загрязняющим среду началом.

Так, избыток воды даже в засушливых районах вреден и вода может рассматриваться как обычный загрязнитель, хотя в оптимальных количествах она просто необходима. В частности, избыток воды препятствует нормальному почвообразованию в черноземной зоне.

Широкую экологическую валентность вида по отношению к абиотическим факторам среды обозначают добавлением к названию фактора приставки «эври», узкою «стено». Виды, для существования которых необходимы строго определенные экологические условия, называют стенобионтными, а виды, приспосабливающиеся к экологической обстановке с широким диапазоном изменения параметров, — эврибионтными.

Например, животные, способные выносить значительные колебания температуры, называются эвритермными, узкий диапазон температур характерен для стенотермных организмов. (Слайд). Небольшие изменения температуры мало сказываются на эвритермных организмах и могут оказаться гибельными для стенотермных (рис. 4). Эвригидроидные и стеногидроидные организмы различаются реакцией на колебания влажности. Эвригалинные и стеногалинные – обладают разной реакцией на степень засоленности среды. Эвриойкные организмы способны жить в разных местах, а стеноойкные – проявляют жесткие требования к выбору местообитания.

По отношению к давлению все организмы подразделяются на эврибатные и стенобатные или стопобатные (глубоководные рыбы).

По отношению к кислороду выделяют эвриоксибионты (карась, карп) и стенооксибионты (хариус).

По отношению к территории (биотопу) – эвритопные (большая синица) и стенотопные (скопа).

По отношению к пище – эврифаги (врановые) и стенофаги, среди которых можно выделить ихтиофагов (скопа), энтомофаги (осоед, стриж, ласточка), герпетофаги (Птица – секретарь).

Экологические валентности вида по отношению к разным факторам могут быть весьма разнообразными, что создает многообразие адаптаций в природе. Совокупность экологических валентностей по отношению к разным факторам среды составляет экологический спектр вида.

Предел толерантности организма изменяется при переходе из одной стадии развития в другую. Часто молодые организмы оказываются более уязвимыми и более требовательными к условиям среды, чем взрослые особи.

Наиболее критическим с точки зрения воздействия разных факторов является период размножения: в этот период многие факторы становятся лимитирующими. Экологическая валентность для размножающихся особей, семян, эмбрионов, личинок, яиц обычно уже, чем для взрослых неразмножающихся растений или животных того же вида.

Например, многие морские животные могут переносить солоноватую или пресную воду с высоким содержанием хлоридов, поэтому они часто заходят в реки вверх по течению. Но их личинки не могут жить в таких водах, так что вид не может размножаться в реке и не обосновывается здесь на постоянное местообитание. Многие птицы летят выводить птенцов в места с более теплым климатом и т.п.

До сих пор речь шла о пределе толерантности живого организма по отношению к одному фактору, но в природе все экологические факторы действуют совместно.

Оптимальная зона и пределы выносливости организма по отношению к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от того, в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Эта закономерность получила название взаимодействия экологических факторов (констелляция).

Например, известно, что жару легче переносить при сухом, а не влажном воздухе; угроза замерзания значительно выше при низкой температуре с сильным ветром, чем в безветренную погоду. Для роста растений необходим, в частности, такой элемент, как цинк, именно он часто оказывается лимитирующим фактором. Но для растений, растущих в тени, потребность в нем меньше, чем для находящихся на солнце. Происходит так называемая компенсация действия факторов.

Однако взаимная компенсация имеет определенные пределы и полностью заменить один из факторов другим нельзя. Полное отсутствие воды или хотя бы одного из необходимых элементов минерального питания делает жизнь растений невозможной, несмотря на самые благоприятные сочетания других условий. Отсюда следует вывод, что все условия среды, необходимые для поддержания жизни, играют равную роль и любой фактор может ограничивать возможности существования организмов — это закон равнозначности всех условий жизни.

Известно, что каждый фактор неодинаково влияет на разные функции организма. Условия, оптимальные для одних процессов, например для роста организма, могут оказаться зоной угнетения для других, например для размножения, и выходить за пределы толерантности, то есть приводить к гибели, для третьих. Поэтому жизненный цикл, в соответствии с которым организм в определенные периоды осуществляет преимущественно те или иные функции — питание, рост, размножение, расселение, — всегда согласован с сезонными изменениями факторов среды, как например с сезонностью в мире растений, обусловленной сменой времен года.

Среди законов, определяющих взаимодействие индивида или особи с окружающей его средой, выделим правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма. Оно утверждает, что вид организмов может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям. Каждый вид живого возник в определенной среде, в той или иной степени приспособился к ней и дальнейшее существование вида возможно лишь в данной или близкой к ней среде. Резкое и быстрое изменение среды жизни может привести к тому, что генетические возможности вида окажутся недостаточными для приспособления к новым условиям. На этом, в частности, основана одна из гипотез вымирания крупных пресмыкающихся с резким изменением абиотических условий на планете: крупные организмы менее изменчивы, чем мелкие, поэтому для адаптации им нужно гораздо больше времени. В связи с этим коренные преобразования природы опасны для ныне существующих видов, в том числе и для самого человека.

ecology-education.ru

Закон оптимума в экологии (с примерами)

В статье кратко объясняется суть экологического закона оптимума. Также приведен ряд примеров, которые помогут наглядно понять, что означает этот экологический закон.

Суть закона оптимума

Жизнь каждого организма зависит от множества факторов. Каждый из этих факторов может оказывать как положительное влияние на организм, так и отрицательное.

Важная предпосылка:

нет такого фактора, который бы оказывал только положительное влияние.

Это означает, что любой фактор в экологии имеет определенные границы, в рамках которых он положительно влияет на живой организм.

Если значения фактора выходят за границу (или станут больше максимального значения, или меньше минимального) – влияние фактора становится отрицательным.

  • Минимальное и максимальное значение фактора называют пределами выносливости .
    • Сами значения (минимальное и максимальное) – называют пределами или критическими точками .
    • Графически закон оптимума выглядит так:

      Это известная в математике кривая нормального распределения – универсальный закон, который в экологии получил название закона оптимума.

      Исходя из этого, можно дать формулировку закона.

      Закон оптимума означает следующее:

      У любого фактора в экологии есть определенные границы, только в рамках которых,

      данный фактор имеет положительное влияние на живой организм.

      За рамками этих границ – влияние фактора становится отрицательным.

      Заметим, что закон оптимума является следствием другого экологического закона — закона толерантности Шелфорда.

      Закон оптимума: примеры

      Пример 1. Фактор «Температура»

      Растения живут при определенных температурах. Если температура становится слишком большой или, наоборот, слишком низкой – растения погибают.

      Пример 2. Соленость воды.

      Соль нужна в воде для рыб. Морские рыбы не могут жить в пресной воде. Но, если соли в воде будет слишком много (Аральское море) – рыбы погибнут.

      Дополнительная информация – читают те, кто изучает «закон оптимума»:

    • Законы экологии Коммонера – статья об основных законах экологии, сформулированных Коммонером;
    • Бочка Либиха (закон ограничивающего фактора) – статья с примерами и картинками

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

    www.kudagradusnik.ru

    Экология СПРАВОЧНИК

    Информация

    Закон максимума

    Закон максимума. Экосистема может производить биомассу и иметь биологическую продукцию не выше, чем свойственно самым продуктивным ее элементам в их идеальном сочетании.[ . ]

    Закон минимума, максимума и оптимума факторов Вильямса. Гласит, что наибольший урожай осуществим при среднем оптимальном наличии фактора, при минимальном и максимальном значениях фактора урожай неосуществим. Этот закон подчеркивает особое значение оптимальных доз минеральных удобрений, так как их избыток может оказаться вредным. Это важное положение, так как из закона Либиха это не вытекало.[ . ]

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

    Максимум излучения в солнечном спектре лежит в желто-зеленой области видимого интервала длин волн. Эта область практически не поглощается атмосферными газами Г 2, 02, С02, Н20 и др., но температура нагретых поверхностей на Земле много ниже температуры поверхности Солнца. Поэтому максимум излучения с поверхности Земли в соответствии с законом Вина приходится уже на инфракрасную часть спектра.[ . ]

    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.[ . ]

    Закон толерантности (В. Шелфорда): процветание организма ограничено зонами максимума и минимума определенных экологических факторов. Между ними располагается зона оптимума. Каждый вид характеризуется своей толерантностью — способностью переносить отклонения экологических факторов от оптимальных.[ . ]

    Закон максимума биогенной энергии (энтропии) В.И. Вернадского—Э.С. Бауэра: любая биологическая или биокосная система, находясь в состоянии динамического подвижного равновесия с окружающей средой и эволюционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду, если этому не препятствуют внешние факторы.[ . ]

    Общий закон роста — его неравномерность, или периодичность, обусловленная внутренними причинами. Вначале рост органа или всего растения происходит медленно, затем быстрее и потом снова замедляется. Нарастание общей массы органа или растения графически выражают в виде плавной Э-образной кривой, а скорость роста, или прирост массы, в виде плавной, более или менее симметричной кривой с одним максимумом.[ . ]

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

    Эмпирический закон сукцессионного замедления есть следствие правила Г. Одума и Р. Пинкертона, или правила максимума энергии поддержания зрелой системы: сукцессия идет в направлении фундаментального сдвига потока энергии в сторону увеличения ее количества, направленного на поддержание системы. В свою очередь правило Г. Одума и Р. Пинкертона базируется на правиле максимума энергии в биологических системах, сформулированном А. Лоткой. Позже оно было расширено Р. Маргалефом. Вопрос этот хорошо разработан в фундаментальной монографии Ю. Одума «Основы экологии» (М.: Мир, 1975. С. 324—327) как и доказательство принципа «нулевого максимума», или минимизации прироста в зрелой экосистеме: экосистема в сукцессионном развитии стремится к образованию наибольшей биомассы при наименьшей биологической продуктивности1. Этот факт совершенно очевидно вытекает из правила Г. Одума и Р. Пинкертона и служит эмпирической его иллюстрацией. В общем виде правилом Г. Одума и Р. Пинкертона объясняется и принцип «сукцессионного очищения», или стабилизации и минимизации видового состава климакса: разнообразие стремится к пику на ранних или средних фазах сукцессии, а затем снижается в климаксе. Этот постулат Р. Маргалефа явно связан с увеличением потока энергии, поддерживающего климакс. Совершенно очевидна его связь с принципами экологического высвобождения и экологической компрессии, сформулированными в разделе 3.8.3.[ . ]

    Второе толкование закона убывающего (естественного) плодородия: каждое последующее прибавление какого-нибудь полезного для организма фактора дает меньший эффект, чем результат, полученный от предшествующей дозы того же фактора, уже бывшего в достаточном для организма количестве. Фактически это повторение законов совокупности (совместного) действия природных факторов Э. Митчерлиха — Б. Бауле (разд. 3.5.1), максимума, максимальной (равновесной) урожайности и предельной урожайности К. Пратта, сформулированных выше.[ . ]

    Первая носит название закона относительного действияфакторов и формулируется так: относительное действие фактора тем больше, чем больше этот фактор приближается к минимуму по сравнению с прочими. Относительное влияние фактора падает с повышением его интенсивности и приближается в области максимума к нулевому значению. Содержание этого закона сводится к следующему: если растение достаточно обеспечено каким-нибудь фактором, необходимым для жизни, например водой, то усиление водоснабжения хотя и может дать некоторый эффект, но этот эффект будет незначительным по сравнению с эффектом от увеличения напряженности фактора, который находится в состоянии, близком к минимуму.[ . ]

    Как видно из кривой /, в рассматриваемом случае в интервале высот солнца 0—60° Р (т, ш ,) > 2. Следовательно, к результатам измерений по прибору с такой спектральной чувствительностью закон Бугера не применим. Кривая 4 относится к прибору, спектральная чувствительность которого характеризуется величинами Ятах = 314 нм и АХ = 2 нм, т. е. к разряду узкополосных. В таком случае величина Р (т, т%)<С2 в интервале высот солнца 3—60°, что равносильно применимости закона Бугера.[ . ]

    Столь же очевидны причины действия закона покровов (покрытия) тела: плотность (густота и терморегулирующая способность) покровов тела млекопитающих и птиц достигает максимума в холодных и засушливых областях. Это помогает животным противостоять экстремальным температуре и влажности. Кстати, этому закону следуют и люди, одевая наиболее плотную одежду в тех же местах (меховая одежда на севере, стеганые халаты и длинная одежда в пустынях). Уточнение к закону покровов (покрытия) тела служит правило густоты мехового покрова: у млекопитающих холодных местообитаний мех как правило гуще, чем у живущих в теплых географических зонах и поясах. Часто это правило справедливо и для млекопитающих сухого климата, где густой мех предохраняет от излишнего испарения воды с поверхности тела, а также от перегревания.[ . ]

    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).[ . ]

    Ранее мы подробно проанализировали закон Ламберта—Бера и спектральные кривые поглощения. Отмечалось, что положение максимума этой кривой на оси абсцисс (А,пах) характеризу ет окраску (цвет) вещества (рис. 144).[ . ]

    Спектр флюоресценции растворов и его максимум смещены по сравнению со спектром поглощения в сторону длинноволнового конца спектра (закон Стокса). Так, при возбуждении свечения ультрафиолетовыми лучами флюоресценцию наблюдают в видимой области спектра или в ультрафиолетовой, но с большей длиной волны.[ . ]

    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.[ . ]

    Известно, что сильные электролиты подчиняются закону разбавления Оствальда только при высоких степенях разбавления (до концентрации 2-10″4 моль/л) и имеют постоянную константу диссоциации. В более концентрированных растворах закон разбавления не действует. Исследование свойств водных растворов 802 методами электропроводности, растворимости и криоскопии позволило обнаружить существенное отклонение от данного закона [20], при этом установлено, что величина константы в области концентраций 2-30 % 802 проходит через максимум. Сильная зависимость величины константы от концентрации объясняется диссоциацией образующихся молекулярных комплексов.[ . ]

    При к = 0 мы получаем популяцию с гиперболическим законом роста, скорость распространения волны в которой равна Х = /2ао, где «о максимальное значение мальтузианской функции. Очевидно, что при убывании к кооперативные эффекты достигают максимальной эффективности при больших значениях плотности, и чем больше эта плотность, тем медленнее распространяется волна. Наибольшая скорость распространения у логистической популяции, у которой мальтузианская функция имеет максимум при нулевой плотности. Для иллюстрации на рис. 16, а, б изображены графики функций локального роста и мальтузианских функций при двух значениях к: к = 0 (гиперболический рост) и к = 0,5 (популяция типа Олли, промежуточная между гиперболической и логистической).[ . ]

    При увеличении разгона частота низкочастотного максимума не изменяется, а величины спектральных составляющих линейно растут, т. е. развитие низкочастотных спектральных составляющих происходит в соответствии с резонансным механизмом Филипса. Высокочастотный максимум при увеличении разгона смещается в область низких частот. Рост спектральных составляющих в этой части спектра происходит в соответствии с механизмом неустойчивости Майлса по экспоненциальному закону.[ . ]

    Развитие экосистемы подчиняется так называемому закону максимума энергии в биологических системах, при формировании экосистема видоизменяется так, что количество энергии, направленное на поддержание системы, постоянно увеличивается до тех пор, пока вся доступная экосистеме энергия не станет полезной. Иными словами, развитие экосистемы идет не в любом направлении, а в том, которое выводит экосистему на более высокий уровень существования. Затем система сохраняет устойчивое равновесие, пока не изменятся внешние условия.[ . ]

    Естественно предположить, что если есть минимум, то возможен и максимум. Это предположение помимо логической посылки основывается на соотношении законов максимума биогенной энергии и давления среды, упомянутых в разд. 3.5.1. Ю. Одум формулирует закон как правило популяционного максимума в следующих словах : «Они (популяции — Н. Р.) эволюционируют так, что регуляция их плотности (населения — Н. Р.) осуществляется на значительно более низкой по сравнению с верхней асимптотой2 емкости местообитания, достигаемой лишь в том случае, если полностью используются ресурсы энергии и пространства». Этому утверждению предпосылается фраза: «В 60-е годы получены данные, показывающие, что дело вовсе не в тенденции популяций избегать гибельных отклонений в обе стороны от уровней насыщения». Высказывание несколько странное, поскольку речь идет именно о саморегуляции численности популяции, вернее, плотности ее населения. Общая же абсолютная численность особей популяции ограничена произведением максимума плотности населения на жизнепригодную для популяции площадь обитания с учетом разницы в местообитаниях.[ . ]

    В концептуально расширенном виде, далеко выходя за рамки сельского хозяйства, можно говорить о законе максимума: в данном географическом месте при существующих природных (а чаще природно-антропогенных) условиях экосистема может произвести биомассу и иметь биологическую продуктивность не выше, чем это свойственно самым продуктивным ее элементам в их идеальном сочетании. Дальнейшее стимулирование ведет лишь к разрушению ее структур. Если когда-то Ю. Либих иллюстрировал закон минимума образом дырявой бочки, уровень жидкости в которой определяется ниже всех расположенной дырой, то противоположный по смыслу закон максимума можно иллюстрировать верхним срезом той же бочки — выше максимального объема бочки ее не наполнить. Если пытаться ее «растянуть», то она распадется на отдельные клепки и не сможет уже вместить никакой жидкости. Модель процессов в природе не столь механистична, но перенапряжение любой экосистемы в конечном итоге ведет к ее саморазрушению, как правило, отзывающемуся на нескольких ступенях иерархии взаимосвязанных природных систем.[ . ]

    Данный процесс мы можем приблизить к импульсным случайным процессам, у которых время наступления максимума неизвестно и сама амплитуда неизвестна. Но для того чтобы построить такой процесс, мы должны выдвинуть постулаты по этой модели, описывающие, какой она должна быть. Модель должна быть такой. Описываться законом сохранения, т.е. импульса баланса тепла и вещества, допускать ясную математическую интерпретацию и показатель Харста (при всем уважении к этому показателю, это все же не гравитационная постоянная и не скорость света) должен зависеть от физических свойств этой системы. Мы построили такой процесс, как для дождевых паводков, так и для динамики влажности почвы. И получили результаты такого плана. При стохастической аппроксимации выпадения дождей мы предположили, что здесь нет эффекта Харста, и хотели его получить путем нелинейного преобразования выпавших осадков на водосборе. И получили процесс, который характеризует динамику влажности почвы как модельный процесс. Чтобы на этом процессе увидеть все характерные черты этого явления.[ . ]

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

    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).[ . ]

    Выбор оптимальных условий проведения фотометрических измерений в видимой и УФ-областях спектра. Необходимым условием при проведении фотометрических измерений является предварительное доказательство того, что в интервале исследуемых концентраций поглощение вещества подчиняется закону Ламберта — Бера. Для выполнения анализов с минимальными погрешностями и с максимальной чувствительностью фотометрические измерения необходимо проводить в области узкой спектральной полосы, соответствующей максимуму светопоглощения.[ . ]

    Фактором, ограничивающим предельную метаболическую мощность биосферы, является внешняя энергия — энергия радиации Солнца, на значение которой биота Земли не может оказать воздействия и должна приспосабливаться. Какая доля от внешней энергии будет составлять метаболическую мощность биосферы, определяется её биотой. В соответствии с законом максимизации энергии биота Земли стремится достигнуть максимально возможной метаболической мощности при постоянном значении внешней энергии, доведя до возможного максимума валовую продукцию биосферы. Достигается это за счет оптимизации состава продуцентов -растительного царства биоты. При определенной, постоянной в целом для биосферы, доступности биогенов и воды, валовая продукция биоты составляет постоянную величину. Постоянство продукции биоты Земли во времени может быть обеспечено только при постоянстве количества биогенов в окружающей среде. При отсутствии мощных потоков биогенов извне такое постоянство количества биогенов в биосфере может поддерживаться только при постоянной их регенерации и замкнутости круговорота вещества в биосфере. Такая регенерация биогенов осуществляется в результате разложения образующихся органических продуктов фотосинтеза в процессе дыхания всех организмов биосферы.[ . ]

    Вторым важнейшим компонентом радиационного баланса (1.1) является уходящее длинноволновое излучение системы Земля —■ атмосфера. В случае абсолютно черного тела излучение пропорционально четвертой степени температуры. Спектр излучения абсолютно черного тела следует из квантовой гипотезы Планка и весь лежит в диапазоне от 3,5 до 80 мкм. Длина волны, отвечающая максимуму в спектре, в соответствии с законом Вина составляет при 293 К 9,85 мкм. Земля, строго говоря, не является абсолютно черным телом/поэтому одной из важнейших становится задача параметризации коэффициента «серости» системы Земля — атмосфера. Количественной основой для этого могут служить спутниковые измерения уходящего излучения. Исторический обзор обработки и анализа спутниковых данных по радиационному длинноволновому излучению приводится в [155, 156]. В настоящее время имеется порядка 5—10 серий спутниковых измерений Ri продолжительностью более года. Зонально осреднен-ные значения уходящего излучения максимальны в зоне 10° с. ш. — 20° ю. ш. (240—265 Вт/ма) и минимальны в приполярных районах (135—170 Вт/м2). Амплитуды годового хода Ri составляют 5—6 Вт/м2 в экваториально-тропических широтах и 20—25 Вт/м2 в приполярных. Значения над океанами в среднем выше, чем над сушей, на 10—15%- В [156] приводится анализ поля длинноволнового излучения с помощью аппарата эмпирических ортогональных функций, позволивший выявить многие важные закономерности пространственной дифференциации. В многочисленных параметризациях, как правило, используются зависимости уходящего излучения от приземной температуры, облачности и влагосодержания атмосферы [51, 155, 225, 298, 308].[ . ]

    Эти условия изменяет и сама биосистема, образуя биосреду собственного существования. Это свойство биосистем сформулировано в виде закона максимума биогенной энергии (энтропии) В. И. Вернадского — Э. С. Бауэра: любая биологическая или биокосная (с участием живого) система, находясь в подвижном (динамическом) равновесии с окружающей ее средой и эволю-ционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду. Давление растет до тех пор, пока не будет строго ограничено внешними факторами (надсистемами или другими конкурентными системами того же уровня иерархии), либо не наступит эволюционно-экологическая катастрофа. Она может состоять в том, что экосистема, следуя за изменением более высокой надсистемы как более лабильное образование, уже изменилась, а вид, подчиняясь генетическому консерватизму, остается неизменным. Это приводит к длинному ряду противоречий, ведущих к аномальному явлению: разрушению видом собственной среды обитания (не срабатывает обратная связь, регулирующая деятельность вида в составе экосистемы, а отчасти разлаживаются и популяционные механизмы). В этом случае биосистема разрушается: вид вымирает, биоценоз подвергается деструкции и качественно меняется.[ . ]

    Эта оценка завышена, поскольку предположение об излучающем канале как об абсолютно черном теле является слишком грубым. Однако она убеждает нас в том, что преобразование электрической энергии в световую в проводящем канале молнии происходит достаточно эффективно. Другой особенностью свечения канала молнии является то, что большая часть излучения соответствует ультрафиолетовой части спектра. Действительно, для абсолютно черного тела с температурой 30 ООО К максимум энергии излучения согласно закону Вина соответствует длине волны 0,1 мкм. Хотя реально в результате того, что воздушная плазма прозрачна для вакуумного ультрафиолета, этот максимум смещается в область более длинных волн, основные излучательные потери рассматриваемой горячей воздушной плазмы связаны с ультрафиолетовым излучением. При этом, поскольку ультрафиолетовое излучение эффективно поглощается в реальном воздухе, спектр излучения молнии, регистрируемый на большом расстоянии, оказывается искаженным.[ . ]

    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.[ . ]

    Для того чтобы закончить разбор закономерностей, регулирующих общую численность и плотность населения популяций, необходимо упомянуть правило максимальной рождаемости (воспроизводства): в популяции имеется тенденция к образованию теоретически максимально возможного количества новых особей. Оно достигается в идеальных условиях, когда отсутствуют лимитирующие экологические факторы, и размножение ограничено лишь физиологическими особенностями вида. Обычно же существует экологическая, или реализуемая рождаемость, возникающая в обычных или специфических условиях среды. Максимальная рождаемость есть константа, определяемая расчетным путем, например, умножением среднего числа гнезд, которые способна построить самка птицы за год на такое же число яиц, которые она может отложить в наиболее благоприятную часть сезона года. Максимальная рождаемость — тот предел, который характерен для скоростей увеличения числа особей в популяции. Очевидно, что правило максимальной рождаемости (воспроизводства) есть частный случай закона максимума биогенной энергии (энтропии) В. И. Вернадского — Э. С. Бауэра..(разд. 3.5.1).[ . ]

    Идет совещание при председателе Совета Министров СССР Косыгине А. Н.. Обсуждается вопрос о добыче нефти и ее перспективах по Башкирской АССР. Дело в том, что прежний начальник объединения Коваленко К. И., возможно в погоне за орденом к концу 1965 года обещал довести добычу в Башкирии до 55 млн. тонн нефти в год. Это было сказано с трибуны съезда КПСС З.Н. Нуриевым и с треском провалено, за что, собственно был снят с поста и Коваленко. Косыгин был очень жесткий руководитель, он не терпел, когда кто — либо вмешивался или высказывал свое мнение при ведении совещания. Льву Алексеевичу надо было, возможно дождаться, когда Косыгин попросит сам сказать и.о. начальника объединения, но он, возмущенный тем, что о добыче в 55 млн. тонн в год ведут разговор люди, которые ни черта не разбираются в нем вообще, не говоря уже о возможностях Башкирии, в частности, он попросил слово и с присущей ему простотой и прямотой басом проговорил: “Башкирия никогда не сможет добыть такое количество нефти. Вот в этой тетради, — он показал большого формата толстую тетрадь, — я лично рассчитал возможности нашей республики. Максимум добычи, на которую она сможет с большим натягом выйти — это 47 млн. тонн в год, но зато и дальнейшее падение добычи будет идти круче. Таков закон природы, которую обмануть невозможно”.[ . ]

    ru-ecology.info

Популярное:

  • Учебное пособие pr Ольшанский Д.В.. Книги онлайн Ольшанский Дмитрий Вадимович (1953-2003) — известный социальный психолог, политолог, публицист. Доктор политологических и кандидат психологических наук, академик Международной академии информатизации. Автор […]
  • Гос нотариус в харькове Восьмая государственная нотариальная контора Киевского района города Харькова Место для Вашей рекламы! За 99 грн в месяц о Вас узнают все посетители этой страницы. Ближайшие места: Частный нотариус Серветник Анна Геннадьевна, Ярослава […]
  • Правила хранения противогазов Срок годности и основания для утилизации противогаза Противогаз относится к средствам индивидуальной защиты, и далеко не все равно, годно это средство или нет. Сколько времени может храниться этот предмет на складе, каков срок годности […]
  • Сокращение штата закон Как происходит сокращение при банкротстве Каждый гражданин Российской Федерации имеет право на оплачиваемый труд, соблюдение и выполнение всех норм и требований должности. Со своей стороны государство контролирует процесс соблюдения […]
  • Стороны произвели взаимозачет НДС: правила взаимозачета Компании в основном практикуют взаимозачеты, когда между партнерами заключено два договора. При этом фирма по одному соглашению будет кредитором, по другому — должником, а погасить задолженность деньгами не […]
  • Приказ об аттестационной комиссии в колледже Приказ об аттестационной комиссии в колледже МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИХабаровского края от 20 октября 2014 года N 60 О создании аттестационной комиссии для проведения аттестации педагогических работников в целях установления […]
  • Полномочия и задачи фскн Проект закона о ФСКН России: подготовка к первому чтению Федеральная служба Российской Федерации по контролю за оборотом наркотиков была сформирована Указом Президента РФ 1 в 2003 году. Вот уже 10 лет ФСКН России остается единственным […]
  • Госпошлина за удостоверение по аттестации Как уплачивается госпошлина за аттестацию в Ростехнадзоре Если ваша деятельность связана с опасным оборудованием и от лиц (работников предприятия) зависит промышленная безопасность, вам придется воспользоваться услугами […]