Минимум және төзімділік заңдары. Төзімділік диапазоны

Табиғи жағдайларда ылғи да факторлардың күрделі кешені әрекет етеді. Тіршілік ету үшін организмге экологиялық факторлардың оңтайлы үйлесімі – экологиялық оптимум талап етіледі. Оның есебінен тірі қалу диапазоны кеңейтілуі мүмкін болатын факторлардың өзара әрекеттесуінің үлкен мәні бар. Сонымен, температураның төмендеуі балықтардың қорек пен оттегінің кемшілігіне қатысты төзімділігін арттырады.

Әр түрлі әсерлер бір-бірін күшейткенде және жеке әсерлер (мысалы, кешенді тыңайтқыштардың әрекеті немесе жел мен температураның ортаның салқындатушы күшіне бірлескен әсері) қосындысына қарағанда үлкен әсер етеді. Әсерлердің өзара нашарлауы байқалғанда үйлесім жағымсыз да болуы мүмкін. Бұл үйлесетін факторлардың берілген сәтте өзінің оңтайлы мәндеріне қаншалықты жақын екендігіне байланысты болады.

Тіршілік ету шарттарының жиынтығында организмнің күйіне немесе популяцияға басқасынан күштірек әсер ететін факторды ылғи да атап көрсетуге болады. Қандай да бір маңызды ресурстың (су, жарық, жылу, қорек) тапшы-лығы тіпті барлық қалған шарттар оңтайлы болғанның өзінде тіршілік әрекетін шектейді. Мұндай факторларды шектеуші немесе лимиттеуші деп атайды. Олардың әрекетін лимиттеуші факторлар заңы ретінде белгілейді.

Лимиттеуші факторлар заңы: ортаның нақты жағдайларда ең нашар мәндері бар факторлары популяцияның, басқа факторлардың оңтайлы үйлесуі-не қарамастан берілген жағдайларда түрдің бар болу мүмкіндігін шектейді.

Берілген заңды Либих минимумының заңыдеп атайды, ол осы заңды 1840 ж. тұжырымдаған, агрохимияның негізін қалаған Ю. Либихтің құрметіне аталған.

Лимиттеуші факторлар фактордың минимум ғана емес, сонымен бірге максимум мәндері де болуы мүмкін: жоғары сілтілілік, топырақтағы кальций мен натрийдің шамадан тыс құрамы, жоғары температура және т.б.

Минимум да, максимум да экологиялық әсерді лимиттейтін, олардың арасындағы диапазон организмнің берілген факторға төзімділігі (толерантты-лығы) шамасын анықтайтын бұл бақылау Шелфордтың төзімділік заңының(1913ж.) негізіне салынды.

Фактордың минимум және максимум мәндері арасындағы диапазонды төзімділік диапазоныдеп атайды.

Ақырында төзімділік заңы бірқатар қосымша принциптермен толықтырылған болатын:

1.организмдер төзімділігінің бір факторға қатысты кең диапазоны және екіншісіне қатысты тар диапазоны болуы мүмкін;

2.төзімділігінің кең диапазоны бар организмдер әдетте барлық факторларға кеңінен таралған;

3.бір экологиялық фактор түрі үшін оңтайлы еместік кезінде басқа экологиялық факторларға төзімділік диапазоны тарылуы мүмкін;

4.әдетте көбею кезеңі сындарлы болып табылады; бұл кезеңде көптеген факторлар лимиттеуші болады.

Бірінші принциптен шығатындай, организмдер төзімділігінің бір факторға қатысты кең диапазоны және екіншісіне қатысты тар диапазоны болуы мүмкін. Сөз алдында стено- қосымшасы бар термин - «тар», сөз алдында эври қосымшасы бар термин «кең» дегенді білдіреді:

- стенотермиялық – эвритермиялық (температураға қатысты);

Берілген белгісі бойынша тірі организмдер стенобионттық және эври-бионттық деп бөлінеді. Мысалы, Антарктиданың Trematomus bermacchii балығы - стенотермна. Оның көтеретін температураларының диапазоны не бары 40С құрайды, -20-тан +20-қа дейін. Шөл дала су айдындарының карнотісті балығы, керісінше, эвритермна – температурасы 100-тан 400-қа дейінгі суға төзеді және эвригалинна – әр түрлі суда тіршілік ете алады: тұщыдан теңіз суына қарағанда аса тұздылау суға дейін.

Лимиттеуші факторлар тұжырымдамасының құндылығы мынада: ол экологқа күрделі жағдайларды зерттеу кезінде атқару нүктесін береді. Нақты жағдайды зерделей отырып, эколог болуы ықтимал әлсіз буындарды атап көрсете алады және өзінің назарын ортаның аса үлкен ықтималдықпен лимиттеуші немесе ауыспалы болуы мүмкін жағдайларына тоғыстай алады.

2.4 Негізгі абиотикалық факторлардың экологиялық маңызы

Алуан түрлі экологиялық факторлардан температура, жарық, жылу, ағыстар, жел және атмосфералық қысым, сондай-ақ су сияқты климаттық факторлардың аса үлкен маңызы бар.

1. Температура. Онда тіршілік етуге болатын температура диапазоны шамамен 3000С құрайды: -2000С-дан +1000С-ға дейін. Әрине, түрлердің көпшілігі температуралардың тар диапазондарында тіршілік етеді: шамамен +880С-дан -500С-ға дейін. Температураға өсімдіктер мен жануарлардың маусымдық және тәуліктік белсенділігі байланысты болады. Адам үшін температура сондай-ақ лимиттеуші және реттеуші фактор. Атмосфераның төменгі қабатының күйі есепке алынып, ауа-райының жеті класы әзірленген (0С): жайлы (+16 …+27,9), салқын (+4 … +11,9), суық (төменгі шегі: -35,9-дан (жел жылдамдығы 2 м/с кем болғанда) және -11,9-ға дейін (кез келген жел жылдамдығында)…+4), қатты (-70…-35,9), жылы (+28…+33), құрғақ (+33…+40), ыстық (+33…+44).

2. Жарық. Жарыққа қатысты организмдердің алдында дилемма тұр: бір жағынан, протоплазмаға жарықтың тікелей әсер етуі организм үшін өлімге әкелуі мүмкін, екінші жағынан – жарық – энергияның алғашқы көзі, онсыз өмір сүру мүмкін емес. Күн сәулесін шығару спектрінде биологиялық әсер етуі бойынша әр түрлі үш облыс ерекшеленеді: ультракүлгін, көрінетін және инфрақызыл. Ультракүлгін сәулелер (0,005…04 мкм) адамның көзімен қабылданбайды, айқын көрсетілген химиялық әрекетті иеленеді. Толқын ұзындығы 0,29 мкм-ға дейінгі сәулелер барлық тіршілік үшін зиянды. Бұл сәулелер атмосферамен күшті жұтылатындықтан және Жер бетінде олар салыстырмалы түрде шамалы болғандықтан, Жерде тіршілік мүмкін болады. Ультракүлгін сәулелер бактерияларды өлтіреді, күнге күйдіреді. Көрінетін сәулелер (0,4…0,75 мкм) – спектрдің адам көзімен қабылданатын бөлігі, олардың үлесіне Жер бетіне жететін күн сәулесінің жартысына дерлігі келеді және олардың организмдер үшін баға жетпес маңызы болады. Жасыл өсімдіктер органикалық заттарды синтездейді және спектрдің осы бөлігінің энергиясы есебінен барлық қалған организмдер үшін қорек құрайды. Фотосинтез үшін көк және қызыл түстің аса үлкен маңызы бар, себебі олар өсімдіктермен күшті жұтылады. Сондай-ақ инфрақызыл сәулелер (0,76…350 мкм) адам көзімен қабылданбайды және айқын көрінетін жылулық әсерді иеленеді. Жердің инфрақызыл сәулесі энергияны әлемдік кеңістікке әкетеді, бұл жер бетінің салқындауына мүмкіндік туғызады. Берілген сәуле организм-дер тіндерімен жұтылып, олардың қызуын тудырады. Қала құрылысы эколо-гиясында тұрғын үйлер мен қоғамдық ғимараттарды күн сәулелеріне дұрыс бағдарлау ғана емес, сонымен бірге көшелер мен көлік магистральдарын оңтайлы жоспарлау маңызды. Күнмен жарық түсірілген ашық аумақтарды да, демалуға арналған көлеңкеленген бөліктерді де жобалау керек. Жобалаушылар мен құрылысшылар кем дегенде 3 сағат үздіксіз күн көзімен сәулелендіріп, түрғын жайлар мен аумақтың міндетті инсоляциясын қамтамасыз етуге міндет-ті. Күн радиациясының деңгейі ауаның ластану дәрежесіне тікелей байланысты болады: ластаушы заттар (әсіресе қатты бөлшектер) күн жарығын жұтады.

3. Жылу. Бұл экожүйелердің энергетикалық компоненттерінің бірі және лимиттеуші фактор. Жылулық сәуле шығару температурасы абсолюттік нөлден жоғары денелердің бетінен шығады. Топырақ, су, өсімдіктер, бұлт, тірі организмдер жылу шығарады. Жылу энергиясының тәуліктік және маусымдық тербелістерінің үлкен экологиялық маңызы бар. Жылу энергиясының орасан көп мөлшері судың булануына, ауаның жылу ағындарының түзілуіне жұмсалады, әлемдік кеңістікте сейіледі. Энергияның ғарышқа шығуын баяула-татын кез келген фактор көшетхана әсеріне және биосфера температурасының жоғарылауына әкелуі мүмкін. Жылу энергиясы температураны қолдайды, топыраққа әсер етеді, су айналымын қозғалысқа келтіреді.

4. Ағыс. Гидросферада толық тыныштық сирек болады және ұзаққа созылмайды. Су ағыстары газдар мен қоректік заттардың шоғырлануына әсер етіп қана қоймай, сонымен бірге түр деңгейінде де, қауымдастықтар деңгейінде де лимиттеуші факторлар ретінде тікелей әсер етеді. Тоспа су экожүйе үшін стресс жағдайларын тудырады, ал аққыш және жайылып кететін маусымдық су өнімділікті арттыратын қосымша энергия көзі ретінде әрекет етеді.

5. Жел. Ол организмдердің белсенділігіне және таралуына лимиттеуші әсер етеді. Жел өсімдіктердің сыртқы түрін өзгертуге қабілетті. Ауа қозғалысы, су ағысы сияқты, өнімділіктің ұлғаюына қолайлы әсер етеді; дауыл жануарлар мен өсімдіктерді үлкен ара қашықтықтарға тасымалдауға және қауымдастық-тардың құрамын өзгертуге қабілетті. Құрғақ аудандарда жел өсімдіктер үшін маңызды лимиттеуші фактор болып табылады. Қалаларды жобалау кезінде жел режимін, басым бағыттарды және жел күшін, құрылыс орнын, құрылыстың белгілі жоспарлық құрылымын, көшелердің бағыттарын және т.б. таңдау кезінде есепке алу үшін оның жыл мезгілдері бойынша периодтылығын зерделеу жорамалданады. Үйдегідей, қалада жақсы желдету маңызды болады, себебі ол жоқ болғанда тұмшаның – жер бетінде ластаушы заттардың топтану қаупі пайда болады. Қаланың ауа бассейнінің жел өткізбеуі жағдайларында аз қалдықты технологияны ендірудің, шаң-газ тұтқыштарды орнатудың, зиянды лақтырыстарды қосымша тазартудың және атмосфералық ауаның тазалығын сақтауға бағытталған басқа шаралардың аса маңызды мәні бар.

6. Қысым. Жануарлар мен адамдар атмосфералық қысымның өзгеріс-теріне әсер етсе де, ол тікелей әрекетті лимиттеуші фактор болып табылмайды. Алайда қысымның лимиттеуші факторлар болып табылатын ауа райы мен климатқа тікелей қатынасы бар. Мұхитта гидростатикалық қысым орасан зор роль атқарады. Әрбір 10 м-ге суға батырылуымен қысым 1 атмосфераға жоғарылайды. Тауларда керісінше әрбір 10 м биіктікке қысым 1 атмосфераға төмендейді.

7. Атмосфералық газдар. Қазіргі атмосферада көмірқышқыл газының (көлемі бойынша 0,03%) және оттегінің (көлемі бойынша 21%) шоғырлануы организмдер үшін лимиттеуші болып табылады. Оттегінің жетіспеуі сияқты, көмірқышқыл газы шоғырлануының ұлғаюы тірі организмдер үшін өлімге әкеледі.

8. Су. Сондай-ақ экологиялық көзқарастан лимиттеуші фактор болып табылады. Жауын-шашын мөлшері, ылғалдылық, беттік сулардың қолайлы қоры осы фактордың негізгі көрсеткіштеріне жатады. Жауын-шашынды жыл мезгілдері бойынша үлестіру – организмдер үшін өте маңызды лимиттеуші фактор. Олардың жыл бойында біркелкі түсуінің немесе тура осы мөлшердің бір маусым ішінде түсуінің үлкен маңызы бар. Ылғалдылық деп ауаның құрамындағы су буларының мөлшерін түсінеді. Табиғатта ылғалдылықтың тәуліктік режимі (түнде жоғарылайды, күндіз төмендейді) және оның көрсеткіштерінің вертикаль және горизонталь бойынша ауытқулары болады. Сондай-ақ бұл жағдай жарықпен және температурамен қатар, организмдердің белсенділігін реттеуде және олардың таралуында маңызды роль атқарады. Беттік сулардың қол жетерлік қоры ең алдымен атмосфералық жауын-шашынның мөлшеріне байланысты болады. Алайда бұл қорлар жер асты көздерінің есебінен толықтырылуы мүмкін. Кейде жаңбыр суы кеуекті топырақ арасынан жылдам өтуінен организмдер үшін қол жетерлік болмайды. Сондай-ақ қорлардың таусылуы және су көздерінің ластануы тез арада лимиттеуші факторлар болуы мүмкін.

Әрбір лимиттеуші факторды жеке қарастыру олардың тәуелсіздігі және бір-бірінен оқшауланғандығы туралы әсер тудырмауы тиіс. Экологиялық лимиттеуші факторлар өз арасында өзара байланысқан. Мысалы, егер ылғал-дылық шарттары сындарлы шарттарға жақын болса, яғни егер ылғалдылық өте үлкен немесе өте аз болса, температура организмдерге аса айқындалған лимит-теуші әсер етеді.

№ 2 практикалық сабақтың тақырыбы:

Ғаламдық экологиялық проблемалар