Что понимается под биологическим оптимумом
Оптимум в биологии
Вы будете перенаправлены на Автор24
Биологический оптимум – это максимально благоприятное сочетание факторов окружающей среды, наилучшим способом содействующее развитию и жизнедеятельности организма.
Характеристика зоны оптимума
Оптимум создает лучшее сочетание всех факторов, которые влияют на организм. Как правило, такую реакцию организма изображают в виде графика или так называемой кривой жизнедеятельности, имеющей несколько зон и точек. Среди них выделяют кардинальные точки:
Что касается зон, выражающих оптимальное развитие фактора, то их называют:
Наконец, сущность состояния жизни организма отражает такая зона, как зона жизни.
Зона жизни – это спектр показателей фактора, при котором организм не умирает.
Лимитирующие факторы
Впервые на наличие и значение лимитирующих факторов, которые существуют в природе указал ученый Ю. Либих. Он описал законы минимума и выявил, что урожай или продукция организма зависит от того фактора, который имеет минимальное значение.
Готовые работы на аналогичную тему
Считается также, что фактор может быть лимитирующим, даже при нахождении в состоянии максимума. В связи с этим лимитирующими экологическими факторами следует называть те факторы, которые ограничивают развитие организма из – за собственного недостатка или в пределах конкретного избытка. Внутри созданного отрезка жизнеспособности и лежат пределы оптимальной зоны развития организма.
Стенобионтными называют такие виды, для нормального развития которых необходимы конкретные специфические и определенные условия окружающей среды. Эврибионтными называют те виды, которые могут обладать широкой степенью приспособленности к различным особенностям экологической обстановки.
Таким образом, создание зоны оптимума для организмов зависит от многих факторов. Они имеют абиотический и биотический характер или зависят от деятельности живых организмов, а также от состояния окружающей среды.
Экологические факторы. Биологический оптимум. Оптимальные значения и пределы выносливости (границы терпимости факторов). Лимитирующие факторы. Эврибионты и стенобионты.
По своей природе экологические факторы делят, по крайней мере, на три группы:
Возможные типы комбинаций и отражают различные виды взаимоотношений:
Биологический оптимум, максимально благоприятная область действия экологического фактора, в которой вид имеет наибольшую жизненность;
Графически подобная реакция организма на изменение значений фактора изображается в виде кривой жизнедеятельности (экологической кривой), при анализе которой можно выделить некоторые точки и зоны:
Кардинальные точки:
Точки минимума и максимума — крайние значения фактора, при которых возможна жизнедеятельность организма
Точка оптимума — наиболее благоприятное значение фактора
Зоны:
Зона оптимума — ограничивает диапазон наиболее благоприятных значений фактора
Зоны пессимума (верхнего и нижнего) — диапазоны значений фактора, в которых организм испытывает сильное угнетение
Зона жизнедеятельности — диапазон значений фактора, в котором он активно проявляет свои жизненные функции
Зоны покоя (верхнего и нижнего) — крайне неблагоприятные значения фактора, при которых организм остаётся живым, но переходит в состояние покоя
Зона жизни — диапазон значений фактора, в котором организм остаётся живым
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.
Таким образом, лимитирующими экологическими факторами следует называть такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или их избытка по сравнению с потребностью (оптимальным содержанием). Их иногда называют ограничивающими факторами.
Абиотические факторы. Фотопериодизм, пойкилотермные и гомойотермные животные, анабиоз, оцепенение, спячка. Охарактеризовать солнечный свет, температуру, влажность, соленость воды, барометрическое давление, состав атмосферного воздуха как абиотические факторы.
Пойкилотермные животные (от греч. poikílos — различный, переменчивый и thérme — тепло), холоднокровные животные с непостоянной температурой тела, меняющейся в зависимости от температуры внешней среды. К П. ж. относятся все беспозвоночные, а из позвоночных — рыбы, земноводные и пресмыкающиеся. Температура тела П. ж. обычно всего на 1—2 °С выше температуры окружающей среды или равна ей.
Гомойотермные животные(от греч. hómoios — сходный, одинаковый и thérmë— тепло), животные с постоянной, устойчивой температурой тела, почти не зависящей от температуры окружающей среды. К Г. ж. относятся птицы и млекопитающие.
Анабио́з (aна— нет, биос- жизнь «состояние мнимой смерти») — состояние живого организма, при котором жизненные процессы (обмен веществ и др.) настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни.
Оцепенение— это состояние резко пониженной жизнедеятельности, наступающее у пойкилотермных животных как приспособление к переживанию неблагоприятных условий внеш. среды, особенно к недостатку тепла, влаги и пищи. При О. животное становится неподвижным, прекращает питаться; газообмен и др. физиол. процессы резко замедляются. Зимнее О. свойственно животным сев. и умеренных широт, в т. ч. мн. наземным и водным беспозвоночным, рыбам, земноводным, пресмыкающимся.
Спя́чка (зимняя — гибернация, летняя — эстивация) — период замедления жизненных процессов и метаболизма у гомойотермных животных в периоды малодоступности пищи, когда невозможно сохранять активность и высокий уровень метаболизма.
7.1. Среды обитания организмов. Факторы среды: абиотические, биотические. Антропогенный фактор. Закон оптимума. Закон минимума. Биологические ритмы. Фотопериодизм
7.1. Среды обитания организмов. Факторы среды: абиотические, биотические. Антропогенный фактор. Закон оптимума. Закон минимума. Биологические ритмы. Фотопериодизм
Основные термины и понятия, проверяемые в экзаменационной работе: абиотические факторы, антропогенные факторы, биогеоценоз, биологические ритмы, биомасса, биотические факторы, зона оптимума, консументы, ограничивающий фактор, пищевые цепи, пищевые сети, плотность популяций, пределы выносливости, продуктивность, продуценты, репродуктивный потенциал, сезонные ритмы, суточные ритмы, фотопериодизм, экологические факторы, экология.
Любой организм находится под прямым или косвенным воздействием условий окружающей среды. Эти условия называются экологическими факторами. Все факторы подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.
К абиотическим факторам – или факторам неживой природы, относятся климатические, температурные условия, влажность, освещенность, химический состав атмосферы, почвы, воды, особенности рельефа.
К биотическим факторам относятся все организмы и непосредственные продукты их жизнедеятельности. Организмы одного вида вступают в различные по характеру отношения, как друг с другом, так и с представителями других видов. Эти отношения, соответственно подразделяются на внутривидовые и межвидовые.
Внутривидовые отношения проявляются во внутривидовой конкуренции за пищу, кров, самку. Так же они проявляются в особенностях поведения, иерархии отношений между членами популяции.
Межвидовые отношения могут быть симбиотическими, хищническими, паразитическими.
Антропогенные факторы связаны с деятельностью человека, под влиянием которой среда изменяется и формируется. Деятельность человека распространяется, практически, на всю биосферу: добыча полезных ископаемых, освоение водных ресурсов, развитие авиации и космонавтики сказываются на состоянии биосферы. В результате возникают разрушительные процессы в биосфере, к которым относятся загрязнение вод, «парниковый эффект», связанный с увеличением концентрации диоксида углерода в атмосфере, нарушения озонового слоя, «кислотные дожди» и т.д.
Организмы адаптируются (приспосабливаются) к влиянию определенных факторов в процессе естественного отбора. Их адаптационные возможности определяются нормой реакции по отношению к каждому из факторов, как постоянно действующих, так и колеблющихся в своих значениях. Например, длина светового дня в конкретном регионе постоянна, а температура и влажность могут колебаться в достаточно широких пределах.
Экологические факторы характеризуются интенсивностью действия, оптимальностью значения (оптимумом), максимальным и минимальным значениями, в пределах которых возможна жизнь конкретного организма. Эти параметры для представителей разных видов различны.
Отклонение от оптимума какого-либо фактора, например, снижение количества пищи, может сузить пределы выносливости птиц или млекопитающих по отношению к понижению температуры воздуха.
Фактор, значение которого в данный момент находится на пределах выносливости, или выходит за них называется ограничивающим.
Организмы, способны существовать как в широких пределах колебания фактора, так и в узких. Например, организмы, обитающие в условиях континентального климата, переносят широкие колебания температур. Такие организмы обычно имеют широкие ареалы распространения. В узких пределах колебания фактора, т.е. в относительно постоянных условиях, существуют паразитические или сим– биотические формы. Ареал таких организмов ограничен.
Биологические ритмы. Многие биологические процессы в природе протекают ритмично, т.е. разные состояния организма чередуются с достаточно четкой периодичностью. К внешним факторам относятся – изменение освещенности (фотопериодизм), температуры (термопериодизм), магнитного поля, интенсивности космических излучений. Рост и цветение растений зависят от взаимодействия между их биологическими ритмами и изменениями средовых факторов. Эти же факторы определяют время наступления перелетов птиц, линьку животных и т.д.
Фотопериодизм – фактор, определяющий длину светового дня и в свою очередь влияющий на проявление других факторов среды. Длина светового дня для многих организмов является сигналом смены сезонов. Очень часто на организм оказывает влияние сочетание факторов, и если какой либо из них является ограничивающим, то влияние фотопериода снижается или не проявляется вовсе. При низких температурах, например растения не зацветают.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть А
А1. Организмы, как правило, приспосабливаются
1) к нескольким, наиболее существенным экологическим факторам
2) к одному, важнейшему для организма фактору
3) ко всему комплексу экологических факторов
4) в основном, к биотическим факторам
А2. Ограничивающим называется фактор
1) снижающий выживаемость вида
2) наиболее приближенный к оптимальному
3) с широким диапазоном значений
4) любой антропогенный
А3. Ограничивающим фактором для ручьевой форели может стать
1) скорость течения воды
2) повышение температуры воды
4) длительные дожди
А4. Актиния и рак-отшельник находятся в отношениях
1) хищнических 2) паразитических
3) нейтральных 4) симбиотических
А5. Биологическим оптимумом называется положительное действие
1) биотических факторов
2) абиотических факторов
3) всех видов факторов
4) антропогенных факторов
А6. Наиболее важным приспособлением млекопитающих к жизни в непостоянных условиях среды можно считать способность к
1) саморегуляции 3) охране потомства
2) анабиозу 4) высокой плодовитости
А7. Фактор, вызывающий сезонные изменения в живой
1) атмосферное давление 3) влажность воздуха
2) долгота дня 4) температура воздуха
А8. К антропогенному фактору относится
1) конкуренция двух видов за территорию
3) содержание кислорода в атмосфере
А9. Воздействию факторов с относительно постоянными значениями подвергается
1) домашняя лошадь 3) бычий цепень
2) майский жук 4) человек
А10. Более широкой нормой реакции по отношению к сезонным колебаниям температуры обладает
1) прудовая лягушка 3) песец
2) ручейник 4) пшеница
Часть В
В1. К биотическим факторам относят
1) органические остатки растений и животных в почве
2) количество кислорода в атмосфере
3) симбиоз, квартиранство, хищничество
5) смена времен года
6) численность популяции
С1. Почему необходимо очищать сточные воды, перед попаданием их в водоемы?
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Читайте также
ЗАКОН МИНИМУМА
ЗАКОН МИНИМУМА Все животные, а также и человек питаются пищей либо растительного, либо животного происхождения. Поэтому вопрос о том, откуда именно растения берут свое питание, принадлежит к вопросам величайшего значения.«Уже давно над этим вопросом задумывались лучшие
2. Среда и факторы среды, их классификация
2. Среда и факторы среды, их классификация Среда обитания – природные тела и явления, находящиеся в прямых и косвенных взаимоотношениях с организмом (организмами). Отдельные элементы среды являются факторами.1. Окружающая среда – среда, измененная человеком. Природная
3. Среды жизни и адаптации к ним организмов
3. Среды жизни и адаптации к ним организмов На Земле можно условно выделить четыре среды жизни: почвенную, водную, наземно-воздушную и среду организмов (когда одни организмы становятся средой для других)Средообразующие факторы – это те, которые обусловливают свойства
32. Биологические меры борьбы с нежелательными видами организмов
32. Биологические меры борьбы с нежелательными видами организмов Биологические методы регулирования численности нежелательных для человека видов организмов основаны прежде всего на глубоком знании их биологии и экологии. Беспестицидные технологии находят все более
Экология. Охрана среды
Экология. Охрана среды См. также «Природа» Мысли глобально, действуй локально. Экологический лозунг Осторожно, нас окружает среда! Григорий Яблонский Дорога цивилизации вымощена консервными банками. Альберто Моравиа Четвертая часть территории Америки покрыта лесами,
50. ФАКТОРЫ ВНЕШНЕЙ И ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ
50. ФАКТОРЫ ВНЕШНЕЙ И ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ Процесс определения наиболее важных элементов внешней и внутренней среды имеет решающее значение при определении возможностей предприятия в достижении своих целей. Поэтому проводится анализ экономических и социальных условий,
Закон оптимума
Результаты действия переменного фактора зависят, прежде всего, от силы его проявления, или дозировки. Факторы положительно влияют на организмы лишь в определенных пределах. Недостаточное либо избыточное их действие сказывается на организмах отрицательно.
Зона оптимума — это тот диапазон действия фактора, который наиболее благоприятен для жизнедеятельности. Отклонения от оптимума определяют зоны пессимума. В них организмы испытывают угнетение.
Минимально и максимально переносимые значения фактора — это критические точки, за которыми организм гибнет. Благоприятная сила воздействия называется зоной оптимума экологического фактора или просто оптимумом для организма данного вида. Чем сильнее отклонение от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы (зона пессимума).
Закон оптимума универсален. Он определяет границы условий, в которых возможно существование видов, а также меру изменчивости этих условий. Виды чрезвычайно разнообразны по способности переносить изменения факторов. В природе выделяются два крайних варианта — узкая специализация и широкая выносливость. У специализированных видов критические точки значения фактора сильно сближены, такие виды могут жить только в относительно постоянных условиях. Так, многие глубоководные обитатели — рыбы, иглокожие, ракообразные — не переносят колебания температуры даже в пределах 2-3 °C. Растения влажных местообитаний (калужница болотная, недотрога и др.) моментально вянут, если воздух вокруг них не насыщен водяными парами. Виды с узким диапазоном выносливости называют стенобионтами, а с широким — эврибионтами. Если нужно подчеркнуть отношение к какому-либо фактору, используют сочетания «стено-» и «эври-» применительно к его названию, например, стенотермный вид — не переносящий колебания температур, эвригалинный — способный жить при широких колебаниях солености воды и т. п.
Связанные понятия
Ограничивающие факторы — экологические факторы, при выходе которых за границы максимума или минимума организму или популяции грозит гибель. Это происходит несмотря на другие факторы, которые могут быть благоприятными. Самым жестким ограничивающим фактором считается вода.
Экосистема озера включает биотические (живые) растения, животных и микроорганизмы, а также абиотические (неживые) физические и химические взаимодействия.Озерные экосистемы являются яркими примерами стоячих экосистем. К стоячим относятся застойные или слаботекущие воды (от латинского Lentus-вялый). Стоячие воды колеблются от прудов, озер до водно-болотных угодий, и большая часть этой статьи относится к стоячим экосистемам в целом. Стоячие экосистемы можно сравнить с текучими экосистемами, в которые.
Предельная нагрузка биологического вида на среду обитания (ёмкость среды) — максимальный размер популяции вида, который среда может безусловно стабильно поддерживать, обеспечивать пищей, укрытием, водой и другими необходимыми благами.
Что понимается под биологическим оптимумом
3.1.2. Среда существования. Факторы среды
Экологические факторы делятся на постоянные (гравитация) и непостоянные (большинство абиотических, все биотические и антропогенные). Параметры (интенсивность действия) непостоянных факторов изменяются в определенных пределах. Влияние экологического фактора на организм (экосистему) зависит от его природы и интенсивности. Нейтральные абиотические факторы, как, например, потоки нейтрино, которые постоянно пронизывают всю планету, не вызывают в живых системах специфических обратных реакций. На сегодня человек не в состоянии экспериментально изменять этот параметр. Остальные факторы требуют биологической адаптации. Уровень адаптации зависит от уровня воздействия фактора.
Состояние популяции или экосистемы, при котором она проявляет наивысшие показатели жизнедеятельности, описывают понятием экологический оптимум.
Любой фактор, параметры которого находятся на уровне биологического песимуму, может стать лимитирующим. Впервые такую закономерность для растений установил немецкий исследователь Ю. Либих (1864). Если при оптимальных значений таких факторов, как температура, свет, минеральные соли, воздух т.п. уровень влажности почвы ниже биологический песимум для определенного вида растения, то развитие 11 из семечка будет невозможным. Если при оптимальных значений всех экологических факторов парциальное давление кислорода в воздухе будет ниже биологического минимума, человек погибнет, и именно содержание кислорода в воздухе выступит как лімітуючий экологический фактор.
Совокупное действие экологических факторов может выражаться в том, что один фактор усиливает, ослабляет или компенсирует влияние другое. Так, повышение влажности воздуха может быть достигнуто путем усиления испарение воды или снижение температуры воздуха.