I fattori biotici includono. Fattori biotici loro caratteristiche, esempi di fattori biotici, fattori biotici ambientali, abstract sui fattori biotici, abstract sull'argomento fattori biotici, esempi di fattori biotici ambientali, fattori biotici

La parola "biotico" (dal greco - biotikos) è tradotta come vita. È proprio questo il significato del concetto di “fattore biotico”. Nella sua forma più generale, questa categoria scientifica denota un insieme di condizioni e parametri dell'ambiente di vita che influenzano direttamente la vita degli organismi. Il famoso zoologo sovietico V.N Beklemishev classificò tutto fattori biotici ambiente in quattro gruppi principali:

I fattori topici sono quelli associati ai cambiamenti nell'ambiente stesso;

I trofici sono fattori che caratterizzano le condizioni nutrizionali degli organismi;

Fabbrica - fattori che caratterizzano le connessioni di fabbrica, in cui gli organismi di una specie utilizzano organismi di un'altra specie (o loro parti o prodotti di scarto) come materiale da costruzione;

Forico: associato al movimento di organismi di una specie da parte di organismi di un'altra specie.

Di norma, l'effetto dei fattori in esame si manifesta sotto forma di interazioni tra organismi situati in un determinato ambiente e dell'influenza che hanno l'uno sull'altro. Una manifestazione importante dell'azione dei fattori biotici è il modo in cui tutti gli organismi influenzano collettivamente l'ambiente. Questa influenza è descritta in modo più ristretto dal biotico

In tutte le moltitudini che saturano l'ambiente si sviluppano rapporti che solitamente si dividono in diretti e indiretti. Inoltre, le relazioni si distinguono tra intraspecifiche e interspecifiche. Nel primo caso, le interazioni e le loro conseguenze tra rappresentanti delle stesse specie biologiche, che sono caratterizzati dai fenomeni degli effetti di gruppo e di massa. Le relazioni interspecie sono generalmente molto diverse e riflettono estremamente ampia gamma interazioni. Tali rapporti, data la loro diversità, si classificano nelle seguenti tipologie:

La neutralità è un tipo di rapporto in cui il fattore biotico determina interazioni completamente neutre (non apportando né beneficio né danno) tra organismi;

Synoikia è un tipo di relazione in cui un rappresentante di una specie usa il corpo di un'altra per arredare la propria casa senza causare alcun danno. Questa tipologia è detta anche locazione o convivenza;

La competizione è una relazione puramente antagonista che nasce tra gli organismi situati in un determinato habitat e che interagiscono tra loro e con questo ambiente. Qui c’è una lotta diretta per un “posto al sole”, per il cibo, l’alloggio e altre risorse;

Il mutualismo è un tipo di rapporto interspecifico in cui il fattore biotico determina esclusivamente la convivenza “reciprocamente vantaggiosa” degli organismi;

La protocooperazione è un tipo di relazione in cui gli organismi, almeno per qualche tempo, possono fare a meno l'uno dell'altro senza grossi danni alla loro esistenza;

Nel commensalismo, il fattore biotico garantisce tale interazione tra organismi in cui uno di loro utilizza l'altro come dimora senza causare danni significativi. Un esempio di ciò potrebbero essere i batteri, un numero enorme presente nel tratto gastrointestinale umano;

L'amensalismo è un tipo di relazioni interspecifiche caratterizzate da tale interazione in cui il danno causato da un organismo a un altro gli è indifferente;

Predazione.

Di norma, tutti i tipi di relazioni antagoniste garantiscono la conservazione delle popolazioni delle specie e il mantenimento del loro numero.

I fattori ambientali biotici sono la totalità delle influenze dell'attività vitale di alcuni organismi su altri, nonché sull'ambiente inanimato.

In base alla natura dell'impatto sul corpo, si distinguono i fattori biotici diretti e indiretti.

I fattori biotici intraspecifici includono fattori demografici, etologici (fattori comportamentali), competizione intraspecifica ecc. I fattori biotici interspecifici sono più diversi e possono essere sia negativi che positivi, e possono anche essere sia positivi che negativi.

Classificazione delle interazioni biotiche interspecifiche.

10. Fattori biotici, loro classificazione

Fattori biotici- questa è la totalità degli impatti dell'attività vitale di alcuni organismi su altri.

L'intera varietà di relazioni tra organismi può essere suddivisa in due tipi principali: antagonisti (gr. antagonismo - lotta) e non antagonista.

Non antagonista La relazione può teoricamente essere espressa in molte combinazioni: neutrale, reciprocamente vantaggioso, unilaterale, ecc.

I fattori biotici non sono le condizioni ambientali abiotiche modificate dagli organismi (umidità, temperatura, ecc.) e non gli organismi stessi, ma le relazioni tra gli organismi, gli effetti diretti di alcuni di essi sugli altri, cioè la natura dei fattori biotici è determinata dalla forma di interrelazioni e relazioni degli organismi viventi.

Quando si classificano i fattori biotici, si distinguono:

- zoogenico(impatto degli animali),

- fitogenico(impatto delle piante) e

- microgenico(esposizione a microrganismi).

vengono evidenziati i fattori a seconda del numero e della densità degli organismi. Inoltre, i fattori possono essere suddividere:

- alla regolamentazione (gestione) e

- regolabile (controllato).

Fattori biotici possono essere suddivisi nei seguenti gruppi:

1. Relazioni d'attualità organismi basati sulla loro convivenza: oppressione o soppressione da parte di una specie di organismi dello sviluppo di altre specie; il rilascio di sostanze volatili da parte delle piante - phytoncides, che hanno proprietà antibatteriche, ecc.

2. Assorbimento trofico. Secondo il metodo di nutrizione, tutti gli organismi del pianeta sono divisi in due gruppi: autotrofi ed eterotrofi. Gli organismi autotrofi hanno la capacità di creare materia organica da inorganici, che vengono poi utilizzati dagli organismi eterotrofi. Diverso è l'uso delle sostanze organiche come cibo da parte degli organismi eterotrofi: alcuni utilizzano come cibo piante vive o i loro frutti, altri utilizzano resti morti di animali, ecc.

3. Relazioni generative. Si formano sulla base della riproduzione. La formazione di materia organica nelle biogeocenosi avviene attraverso le catene alimentari.

I componenti biotici sono costituiti da tre gruppi funzionali di organismi:

produttori, consumatori, decompositori.

1. Produttori (produce- creare, produrre) o organismi autotrofi (trofeo- cibo) - creatori di prodotti biologici primari, organismi che sintetizzano sostanze organiche da composti inorganici (anidride carbonica CO 2 e acqua). Ruolo principale nella sintesi delle sostanze organiche appartiene agli organismi vegetali verdi - fotoautotrofi, che utilizzano la luce solare come fonte di energia e sostanze inorganiche, principalmente anidride carbonica e acqua, come materiale nutritivo. Fotosintesi - L'energia luminosa assorbita dal pigmento verde (clorofilla) delle piante supporta il processo di nutrizione del carbonio.

2. Consumatori (Consumare- consumare), o organismi eterotrofi (etero- un altro, trofeo- alimenti), effettuano il processo di decomposizione delle sostanze organiche. Questi organismi utilizzano la materia organica come materiale nutritivo e fonte di energia. Gli organismi eterotrofi si dividono in fagotrofi (fagos- divorare) e saprofiti (sapros- marcio). I fagotrofi includono animali; ai saprotrofi - batteri.

3. Bioriduttori (riduttori o distruttori)- organismi che decompongono la materia organica, principalmente microrganismi (batteri, lieviti, funghi saprofiti), depositandosi in cadaveri, escrementi, su piante morenti e distruggendole. In altre parole, si tratta di organismi che convertono i residui organici in sostanze inorganiche. Decompositori: batteri, funghi - partecipano all'ultimo stadio della decomposizione - mineralizzazione delle sostanze organiche in composti inorganici

Il tipo più comune di eterotipico rapporti tra animali - predazione, cioè la ricerca diretta e il consumo di alcune specie da parte di altre.

Predazione- una forma di relazione tra organismi di diversi livelli trofici - un predatore vive a spese della preda, mangiandola. Questa è la forma più comune di interazione tra organismi in catene alimentari. I predatori possono specializzarsi in una specie (lince - lepre) o essere polifagi (lupo).

Di base forme di interazione quanto segue: simbiosi, mutualismo e commensalismo.

Simbiosi(gr. simbiosi - convivenza) è una relazione reciprocamente vantaggiosa, ma non obbligatoria tra diversi tipi di organismi. Un esempio di simbiosi è la convivenza tra un granchio eremita e un anemone: l'anemone si muove, attaccandosi al dorso del granchio, e con l'aiuto dell'anemone riceve cibo più ricco e protezione. Un rapporto simile si può osservare tra gli alberi e alcuni tipi di funghi che crescono sulle loro radici: i funghi ottengono i nutrienti disciolti dalle radici e aiutano essi stessi l'albero a estrarre acqua ed elementi minerali dal terreno. A volte il termine "simbiosi" è usato in un senso più ampio: "vivere insieme".

Mutualismo(lat. mutuo - reciproco) - reciprocamente vantaggioso e obbligatorio per la crescita e la sopravvivenza delle relazioni tra organismi di specie diverse. I licheni sono un buon esempio del rapporto positivo tra alghe e funghi, che non possono esistere separatamente. Quando gli insetti distribuiscono il polline delle piante, entrambe le specie sviluppano adattamenti specifici: colore e odore nelle piante, proboscide negli insetti, ecc. Inoltre non possono esistere l'una senza l'altra.

Commensalismo(lat. sottepsalis - compagno di cena) - una relazione in cui uno dei partner trae vantaggio, ma l'altro è indifferente. Nel mare si osserva spesso il commensalismo: in quasi ogni guscio di mollusco e corpo di spugna si trovano “ospiti non invitati” che li usano come rifugio. Nell'oceano alcune specie di crostacei vivono sulle mascelle delle balene. I crostacei acquisiscono riparo e una fonte stabile di cibo. Un simile vicinato non porta né beneficio né danno alla balena. I pesci appiccicosi, seguendo gli squali, raccolgono i resti del loro cibo. Esempi di commensali sono gli uccelli e gli animali che si nutrono degli avanzi di cibo dei predatori.

Fattori ambientali biotici(Fattori biotici; Fattori ambientali biotici; Fattori biotici; Fattori biologici; dal greco. Biotikos- vitale) - fattori dell'ambiente di vita che influenzano la vita degli organismi.

L'azione dei fattori biotici si esprime sotto forma di influenza reciproca di alcuni organismi sull'attività vitale di altri organismi e tutti insieme sull'habitat. Esistono relazioni dirette e indirette tra gli organismi.

Le interazioni intraspecifiche tra individui della stessa specie consistono in effetti di gruppo, di massa e di competizione intraspecifica.

Le relazioni interspecifiche sono molto più diversificate. I possibili tipi di combinazione riflettono vari tipi relazioni:

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2010.

I fattori abiotici sono componenti e fenomeni di natura inanimata e inorganica che influenzano direttamente o indirettamente gli organismi viventi. I principali fattori ambientali abiotici sono: temperatura; leggero; acqua; salinità; ossigeno; Il campo magnetico terrestre; ...Wikipedia

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Lezione n. 6

Fattori biotici

1. Concetto, tipologie di fattori biotici.

   Fattori biotici degli ambienti terrestri e acquatici, dei suoli

   Sostanze biologicamente attive degli organismi viventi

   Fattori antropogenici

Schemi generali di interazione tra organismi e fattori ambientali

1. Il concetto di fattore limitante. Legge del minimo di Liebig, legge di Shelford

   Dettagli dell'impatto dei fattori antropogenici sul corpo

   Classificazione degli organismi in relazione ai fattori ambientali

1. Fattori biotici

Le interazioni indirette consistono nel fatto che alcuni organismi sono formatori di ambiente rispetto ad altri, e l'importanza prioritaria qui spetta, ovviamente, alle piante fotosintetiche. Ad esempio, è ben nota la funzione di formazione dell’ambiente locale e globale delle foreste, compresi i loro ruoli di protezione del suolo e dei campi e di protezione dell’acqua. Direttamente nelle condizioni forestali si crea un microclima unico, che dipende dalle caratteristiche morfologiche degli alberi e consente di vivere qui specifici animali della foresta, piante erbacee, muschi, ecc. Le condizioni delle steppe dell'erba piuma rappresentano regimi completamente diversi fattori abiotici. Nei bacini artificiali e nei corsi d'acqua, le piante sono la principale fonte di una componente abiotica dell'ambiente così importante come l'ossigeno.

Allo stesso tempo, le piante fungono da habitat diretto per altri organismi. Ad esempio, molti funghi si sviluppano nel tessuto degli alberi (legno, corteccia, corteccia), corpi fruttiferi quali (funghi esca) possono essere visti sulla superficie del tronco; Molti insetti e altri invertebrati vivono all'interno delle foglie, dei frutti e degli steli di piante erbacee e legnose, e le cavità degli alberi sono l'habitat abituale di numerosi mammiferi e uccelli. Per molte specie di animali riservati, il luogo di alimentazione è combinato con il loro habitat.

Interazioni tra organismi viventi in ambienti terrestri e acquatici

Le interazioni tra organismi viventi (principalmente animali) sono classificate in base alle loro reciproche reazioni.

Esistono omotipici (dal greco. omosessuali- reazioni identiche), cioè interazioni tra individui e gruppi di individui della stessa specie, ed eterotipiche (dal greco. etero- diverso, diverso) - interazioni tra rappresentanti di specie diverse. Tra gli animali, esistono specie in grado di nutrirsi di un solo tipo di cibo (monofagi), di una gamma più o meno limitata di fonti alimentari (oligofagi stretti o larghi), oppure di molte specie, utilizzando non solo piante ma anche animali. tessuti per alimenti (polifagi). Questi ultimi includono, ad esempio, molti uccelli che sono in grado di mangiare sia insetti che semi di piante, o una specie famosa come l'orso, che è un predatore per natura, ma mangia volentieri bacche e miele.

Il tipo più comune di interazioni eterotipiche tra animali è la predazione, cioè la ricerca diretta e il consumo di alcune specie da parte di altre, ad esempio insetti - uccelli, ungulati erbivori - predatori carnivori, piccoli pesci- quelli più grandi, ecc. La predazione è diffusa tra gli animali invertebrati: insetti, aracnidi, vermi, ecc.

Altre forme di interazione tra organismi includono la ben nota impollinazione delle piante da parte di animali (insetti); foresia, cioè trasferimento da una specie a un'altra (ad esempio, semi di piante da parte di uccelli e mammiferi); commensalismo (alimentazione comune), quando alcuni organismi si nutrono degli avanzi di cibo o delle secrezioni di altri, un esempio dei quali sono le iene e gli avvoltoi che divorano gli avanzi di cibo dei leoni; synoikia (convivenza), ad esempio, l'utilizzo da parte di alcuni animali degli habitat (tane, nidi) di altri animali; neutralismo, cioè la reciproca indipendenza delle diverse specie che vivono in un territorio comune.

Uno dei tipi più importanti di interazione tra organismi è la competizione, definita come il desiderio di due specie (o individui della stessa specie) di possedere la stessa risorsa. Pertanto si distingue la competizione intraspecifica e quella interspecifica. La competizione interspecifica è anche considerata come il desiderio di una specie di soppiantare un'altra specie (concorrente) da un determinato habitat.

Tuttavia, è difficile trovare prove reali della concorrenza in condizioni naturali (piuttosto che sperimentali). Naturalmente, due individui diversi della stessa specie possono tentare di prelevarsi pezzi di carne o altro cibo l'uno dall'altro, ma tali fenomeni si spiegano con la diversa qualità degli individui stessi, con la loro diversa adattabilità agli stessi fattori ambientali. Qualsiasi tipo di organismo è adattato non a un particolare fattore, ma al loro complesso, e i requisiti di due specie diverse (anche vicine) non coincidono. Pertanto, uno dei due sarà costretto a uscire ambiente naturale non per aspirazioni competitive dell'altro, ma semplicemente perché è meno adattato ad altri fattori. Un tipico esempio è la “competizione” per la luce tra specie di conifere e latifoglie nei boschi giovani.

Gli alberi decidui (pioppo tremulo, betulla) superano in crescita il pino o l'abete rosso, ma questa non può essere considerata concorrenza tra loro: i primi sono semplicemente più adatti alle condizioni delle radure e delle zone bruciate rispetto ai secondi. Molti anni di lavoro sulla distruzione delle "erbacce" decidue con l'aiuto di erbicidi e arboricidi (preparati chimici per la distruzione di piante erbacee e arbustive), di regola, non hanno portato alla "vittoria" delle conifere, poiché non solo l'apporto di luce, ma anche molti altri fattori (come quelli biotici e abiotici) non soddisfacevano le loro esigenze.

Una persona deve tenere conto di tutte queste circostanze quando gestisce la fauna selvatica, quando sfrutta animali e piante, cioè quando pesca o svolge attività economiche come la protezione delle piante in agricoltura.

Fattori biotici del suolo

Come accennato in precedenza, il suolo è un corpo bioinerte. Nei processi della sua formazione e funzionamento ruolo vitale gli organismi viventi giocano. Questi includono, prima di tutto, le piante verdi che estraggono sostanze nutritive dal terreno e le restituiscono insieme ai tessuti morenti.

Ma nei processi di formazione del suolo, un ruolo decisivo è svolto dagli organismi viventi (pedobionti) che popolano il suolo: microbi, invertebrati, ecc. I microrganismi svolgono un ruolo di primo piano nella trasformazione dei composti chimici, nella migrazione degli elementi chimici e nella nutrizione delle piante .

La distruzione primaria della materia organica morta viene effettuata da animali invertebrati (vermi, molluschi, insetti, ecc.) Nel processo di alimentazione ed escrezione dei prodotti digestivi nel suolo. Il sequestro fotosintetico del carbonio nel suolo viene effettuato in alcuni tipi di terreno da microscopiche alghe verdi e blu-verdi.

I microrganismi del suolo effettuano la principale distruzione dei minerali e portano alla formazione di acidi organici e minerali, alcali e rilasciano enzimi, polisaccaridi e composti fenolici da essi sintetizzati.

L'anello più importante nel ciclo biogeochimico dell'azoto è la fissazione dell'azoto, che viene effettuata dai batteri che fissano l'azoto. È noto che la produzione totale di fissazione dell'azoto da parte dei microbi è di 160-170 milioni di tonnellate/anno. È anche necessario ricordare che la fissazione dell'azoto, di regola, è simbiotica (congiunta con le piante), effettuata da batteri noduli situati sulle radici delle piante.

Sostanze biologicamente attive degli organismi viventi

I fattori ambientali di natura biotica includono composti chimici prodotti attivamente da organismi viventi. Si tratta, in particolare, dei phytoncides: sostanze prevalentemente volatili prodotte dagli organismi dalle piante che uccidono i microrganismi o ne sopprimono la crescita. Questi includono glicosidi, terpenoidi, fenoli, tannini e molte altre sostanze. Ad esempio, 1 ettaro di foresta decidua rilascia circa 2 kg di sostanze volatili al giorno, foresta di conifere - fino a 5 kg, ginepro - circa 30 kg. Quindi l'aria ecosistemi forestali ha la più importante importanza sanitaria e igienica, uccidendo i microrganismi che causano pericolose malattie umane. Per la pianta, i fitoncidi servono come protezione contro infezioni batteriche, fungine e protozoi. Le piante sono in grado di produrre sostanze protettive in risposta all'infezione da funghi patogeni.

Le sostanze volatili di alcune piante possono servire come mezzo per spostare altre piante. L’influenza reciproca delle piante mediante il rilascio nell’ambiente di sostanze fisiologicamente attive è detta allelopatia (dal greco. allelone- reciprocamente, pathos- sofferenza).

Le sostanze organiche prodotte dai microrganismi che hanno la capacità di uccidere i microbi (o di inibirne la crescita) sono chiamate antibiotici; un tipico esempio è la penicillina. Gli antibiotici includono anche sostanze antibatteriche presenti nelle cellule vegetali e animali.

Alcaloidi pericolosi che hanno effetti tossici e psicotropi si trovano in molti funghi e piante superiori. Forti mal di testa, nausea e persino perdita di coscienza possono verificarsi a seguito della lunga permanenza di una persona in una palude di rosmarino selvatico.

Gli animali vertebrati e invertebrati hanno la capacità di produrre e secernere sostanze repellenti, attrattive, segnalanti e letali. Tra loro ci sono molti aracnidi (scorpione, karakurt, tarantola, ecc.) E rettili. L'uomo utilizza ampiamente veleni animali e vegetali per scopi medicinali.

L'evoluzione congiunta di animali e piante ha sviluppato in essi le più complesse relazioni informazioni-chimiche. Facciamo solo un esempio: molti insetti distinguono le loro specie alimentari dall'odore, i coleotteri della corteccia, in particolare, volano solo verso un albero morente, riconoscendolo dalla composizione dei terpeni volatili della resina;

Fattori ambientali antropogenici

L’intera storia del progresso scientifico e tecnologico è una combinazione tra la trasformazione da parte dell’uomo dei fattori ambientali naturali per i propri scopi e la creazione di nuovi che prima non esistevano in natura.

La fusione dei metalli dai minerali e la produzione di attrezzature sono impossibili senza la creazione di alte temperature, pressioni e potenti campi elettromagnetici. Ottenere e mantenere rendimenti elevati delle colture agricole richiede la produzione di fertilizzanti e prodotti chimici fitosanitari contro parassiti e agenti patogeni. L’assistenza sanitaria moderna è impensabile senza la chemioterapia e la fisioterapia. Questi esempi possono essere moltiplicati.

I risultati del progresso scientifico e tecnologico iniziarono ad essere utilizzati per scopi politici ed economici, che si manifestarono estremamente nella creazione di fattori ambientali speciali che colpirono le persone e le loro proprietà: dalle armi da fuoco ai mezzi di influenza fisica, chimica e biologica di massa. In questo caso, possiamo parlare direttamente di un insieme di fattori ambientali antropotropici (cioè rivolti al corpo umano) e, in particolare, antropocidi che causano inquinamento ambientale.

D'altra parte, oltre a tali fattori finalizzati, durante lo sfruttamento e la lavorazione delle risorse naturali, si formano inevitabilmente composti chimici sottoprodotti e zone con alti livelli di fattori fisici. In alcuni casi, questi processi possono essere di natura improvvisa (in condizioni di incidenti e disastri) con gravi conseguenze ambientali e materiali. Pertanto, era necessario creare modi e mezzi per proteggere le persone da fattori pericolosi e dannosi, che ora sono stati implementati nel sistema sopra menzionato: la sicurezza della vita.

In forma semplificata, una classificazione indicativa dei fattori ambientali di origine antropica è presentata in Fig. 1.

Riso. 1. Classificazione dei fattori ambientali di origine antropica

2. Schemi generali di interazione tra organismi e fattori ambientali

Qualsiasi fattore ambientale è dinamico, variabile nel tempo e nello spazio.

La stagione calda cede il posto a quella fredda ad intervalli regolari; Durante il giorno si osservano fluttuazioni più o meno ampie della temperatura, della luce, dell'umidità, della forza del vento, ecc. Sono tutte fluttuazioni naturali dei fattori ambientali, ma anche l'uomo è in grado di influenzarle. Influenza attività antropiche l'impatto sull'ambiente si manifesta generalmente nei cambiamenti nei regimi (valori assoluti e dinamiche) dei fattori ambientali, nonché nella composizione dei fattori, ad esempio, quando gli xenobiotici vengono introdotti nei sistemi naturali durante il processo di produzione o eventi speciali- come proteggere le piante con pesticidi o introdurre nel terreno fertilizzanti organici e minerali.

Tuttavia, ogni organismo vivente richiede livelli, quantità (dosi) rigorosamente definiti di fattori ambientali, nonché determinati limiti delle loro fluttuazioni. Se i regimi di tutti i fattori ambientali corrispondono ai requisiti ereditari fissati dell'organismo (cioè al suo genotipo), allora è in grado di sopravvivere e produrre una prole vitale. I requisiti e la resistenza di un particolare tipo di organismo ai fattori ambientali determinano i confini della zona geografica in cui può vivere, cioè il suo areale. I fattori ambientali determinano anche l'ampiezza delle fluttuazioni del numero di una particolare specie nel tempo e nello spazio, che non rimane mai costante, ma varia entro limiti più o meno ampi.

Legge del fattore limitante

Un organismo vivente in condizioni naturali è esposto contemporaneamente non a uno, ma a molti fattori ambientali, sia biotici che abiotici, e ciascun fattore è richiesto dall'organismo in determinate quantità o dosi. Le piante necessitano di quantità significative di umidità e sostanze nutritive (azoto, fosforo, potassio), ma altre sostanze, come il boro o il molibdeno, sono necessarie in quantità trascurabili. Tuttavia, la carenza o l'assenza di qualsiasi sostanza (sia macro che microelementi) influisce negativamente sulle condizioni dell'organismo, anche se tutte le altre sono presenti nelle quantità richieste. Uno dei fondatori dell'agrochimica, lo scienziato tedesco Justus Liebig (1803-1873), formulò la teoria della nutrizione minerale delle piante. Egli stabilì che lo sviluppo di una pianta o il suo stato non dipende da quegli elementi (o sostanze) chimici, cioè da fattori che sono presenti nel terreno in quantità sufficiente, ma da quelli che mancano. Ad esempio, il contenuto di azoto o fosforo nel terreno sufficiente per la pianta non può compensare la mancanza di ferro, boro o potassio. Se uno qualsiasi (almeno uno) dei nutrienti nel terreno è inferiore a quello richiesto da una determinata pianta, allora si svilupperà in modo anomalo, lento o presenterà deviazioni patologiche. J. Liebig ha formulato i risultati della sua ricerca sotto forma di fondamentale legge del minimo.

La sostanza presente nel minimo controlla la resa, ne determina la dimensione e la stabilità nel tempo.

Naturalmente la legge del minimo vale non solo per le piante, ma anche per tutti gli organismi viventi, compreso l’uomo. È noto che in alcuni casi la mancanza di elementi nel corpo deve essere compensata bevendo acqua minerale o vitamine.

Alcuni scienziati ricavano un'ulteriore conseguenza dalla legge del minimo, secondo la quale l'organismo è in grado, in una certa misura, di sostituire una sostanza carente con un'altra, cioè di compensare la mancanza di un fattore con la presenza di un altro - funzionalmente o fisicamente vicini. Tuttavia, tali possibilità sono estremamente limitate.

È noto, ad esempio, che il latte materno per i neonati può essere sostituito con formule artificiali, ma i bambini allattati con latte artificiale che non ricevono latte materno nelle prime ore di vita, di regola, soffrono di diatesi, manifestata in una tendenza a eruzioni cutanee, infiammazioni delle vie respiratorie, ecc.

La legge di Liebig è una delle leggi fondamentali dell'ecologia.

Tuttavia, all'inizio del XX secolo, lo scienziato americano V Shelford dimostrò che una sostanza (o qualsiasi altro fattore) presente non solo in minima, ma anche in eccesso rispetto al livello richiesto dall'organismo, può portare a conseguenze indesiderabili per il corpo.

Ad esempio, anche una leggera deviazione del contenuto di mercurio (in linea di principio un elemento innocuo) nel corpo da una certa norma porta a gravi disturbi funzionali (la famosa "malattia di Minamata"). La mancanza di umidità nel terreno rende inutili per la pianta i nutrienti in esso presenti, ma l'eccesso di umidità porta a conseguenze simili per motivi come il "soffocamento" delle radici, l'acidificazione del terreno e il verificarsi di processi anaerobici. Molti microrganismi, compresi quelli utilizzati negli impianti di trattamento biologico delle acque reflue, sono molto sensibili ai limiti del contenuto di ioni idrogeno liberi, cioè all'acidità del mezzo (pH).

Analizziamo cosa succede al corpo nelle condizioni della dinamica del regime dell'uno o dell'altro fattore ambientale. Se metti un animale o una pianta in una camera sperimentale e cambi la temperatura dell'aria al suo interno, lo stato (tutti i processi vitali) dell'organismo cambierà. In questo caso, verrà rivelato il livello migliore (ottimale) per il corpo. questo fattore(Top). al quale la sua attività (A) sarà massima (Fig. 2.). Ma se i regimi fattoriali si discostano dall’ottimale in una direzione o nell’altra (più o meno), allora l’attività diminuirà. Al raggiungimento di un determinato valore massimo o minimo, il fattore diventerà incompatibile con i processi vitali. Si verificheranno cambiamenti nel corpo che ne causeranno la morte. Tali livelli risulteranno quindi letali, o letali (Tlet e T'let).

Risultati teoricamente simili, sebbene non assolutamente simili, si possono ottenere in esperimenti con cambiamenti di altri fattori: umidità dell'aria, contenuto di vari sali nell'acqua, acidità dell'ambiente, ecc. (vedi Fig. 2, b). Quanto più ampia è l'ampiezza delle fluttuazioni dei fattori alla quale l'organismo può mantenere la vitalità, tanto maggiore è la sua stabilità, cioè la tolleranza a un particolare fattore (dal lat. tolleranza- pazienza).

Riso. 2. Impatto dei fattori ambientali sul corpo

Quindi la parola "tollerante" è tradotta come stabile, tollerante e la tolleranza può essere definita come la capacità del corpo di resistere alle deviazioni dei fattori ambientali dai valori ottimali per la sua vita.

Da tutto quanto sopra ne consegue che Legge di W. Shelford, o il cosiddetto legge della tolleranza.

Qualsiasi organismo vivente ha determinati limiti superiori e inferiori di stabilità (tolleranza) ereditati evolutivamente verso qualsiasi fattore ambientale.

In questa formulazione, la legge può essere illustrata da una curva modificata (Fig. 2, b), dove i valori non della temperatura, ma altri valori sono tracciati lungo l'asse orizzontale vari fattori- sia fisici che chimici. Per l'organismo non è importante solo l'effettivo range di cambiamento del fattore, ma anche la velocità con cui il fattore cambia. Sono noti esperimenti in cui, con un brusco abbassamento della temperatura dell'aria da +15 a -20 °C, i bruchi di alcune farfalle morivano, e con un raffreddamento lento e graduale potevano ritornare in vita dopo temperature molto più basse. La legge è formulata in modo tale da essere valida per qualsiasi fattore ambientale. In generale questo è vero. Ma sono possibili anche delle eccezioni, quando non esiste un limite superiore o inferiore di stabilità. Di seguito esamineremo un esempio specifico di tale eccezione.

Tuttavia, la legge della tolleranza ha un’interpretazione diversa. La legge della tolleranza è associata a idee diffuse in ecologia sui fattori limitanti. Non esiste un'unica interpretazione di questo concetto e diversi ecologisti gli attribuiscono significati completamente diversi.

Si ritiene, ad esempio, che un fattore ambientale svolga un ruolo limitante se è assente o è al di sopra o al di sotto di un livello critico (Dazho, 1975, p. 22); un'altra interpretazione è che un fattore limitante è quello che stabilisce un quadro per qualsiasi processo, fenomeno o esistenza di un organismo (Reimers, 1990, p. 544); lo stesso concetto è utilizzato in relazione alle risorse che limitano la crescita della popolazione e possono creare le basi per la competizione (Ricklefs, 1979, p. 255). Secondo Odum (1975, p. 145), qualsiasi condizione che si avvicina o supera i limiti di tolleranza è un fattore limitante. Pertanto, per gli organismi anaerobici, il fattore limitante è l'ossigeno, per il fitoplancton nell'acqua - il fosforo, ecc.

Cosa si dovrebbe intendere effettivamente con questa frase? La risposta a questa domanda è estremamente importante in termini pratici ed è associata all'inquinamento ambientale. Torniamo alla Fig. 2, a. Come possiamo vedere, l'intervallo tra Tlet e T'let rappresenta i limiti di sopravvivenza, dopo i quali sopravviene la morte. Allo stesso tempo, l’effettiva gamma di resistenza dell’organismo è molto più ristretta. Se in un esperimento la modalità del fattore viene deviata dal TOP, lo stato vitale dell'organismo (A) diminuirà e, a un certo valore superiore o inferiore del fattore, si verificheranno cambiamenti patologici irreversibili nell'organismo sperimentale. Il corpo entrerà in uno stato depresso e pessimale. Anche se si interrompe l'esperimento e si riporta il fattore al livello ottimale, il corpo non sarà in grado di ripristinare completamente il suo stato (salute), anche se ciò non significa che morirà necessariamente. Situazioni simili sono ben note in medicina: quando le persone sono esposte a sostanze chimiche nocive, rumore, vibrazioni, ecc. durante la loro esperienza lavorativa, sviluppano malattie professionali. Pertanto, prima che un fattore abbia un effetto letale sull'organismo, può rivelarsi limitante il suo stato vitale.

Qualsiasi fattore ambientale dinamico nel tempo e nello spazio (fisico, chimico, biologico) può essere letale o limitante, a seconda della sua entità. Ciò dà motivo di formulare il seguente postulato, che ha valore di diritto.

Qualsiasi elemento dell'ambiente può agire come fattore ambientale limitante se il suo livello provoca cambiamenti patologici irreversibili nell'organismo e lo trasferisce (l'organismo) in uno stato irreversibilmente pessimale, dal quale l'organismo non è in grado di uscire, anche se il livello di questo fattore ritorna all'ottimale.

Questo postulato è direttamente correlato alla protezione dell'ambiente sanitario e alla regolamentazione sanitaria e igienica dei composti chimici nell'aria, nel suolo, nell'acqua e nei prodotti alimentari.

Nella fig. 2, ed i valori del fattore, al di sopra dei quali esso diverrà limitante, vengono indicati come Tlim e T’lim.

In effetti, la legge del fattore limitante può essere considerata come un caso speciale di una legge più generale - la legge della tolleranza, e ad essa può essere data la seguente formulazione applicata.

Qualsiasi organismo vivente ha soglie (limiti) superiori e inferiori di resistenza a qualsiasi fattore ambientale, se superato, questo fattore provoca deviazioni funzionali irreversibili e persistenti in alcuni organi e processi fisiologici (biochimici) nel corpo, senza portare direttamente alla morte.

I modelli considerati e illustrati nella Figura 2 a, b rappresentano una teoria generale. Ma i dati ottenuti in un esperimento reale, di regola, non ci consentono di costruire curve così perfettamente simmetriche: il tasso effettivo di deterioramento dello stato vitale dell'organismo quando il livello del fattore devia dall'ottimale in una direzione o nell'altra è non è lo stesso.

Il corpo può essere più resistente, ad esempio, alle basse temperature o ai livelli di altri fattori, ma meno resistente alle alte temperature, come mostrato in Fig. 3. Di conseguenza, i tratti pessimali delle curve di tolleranza saranno più o meno “ripidi”. Pertanto, per gli organismi amanti del calore, anche una leggera diminuzione della temperatura ambientale può avere conseguenze negative (e irreversibili) sulla loro condizione, mentre un aumento della temperatura avrà un effetto lento e graduale.

Ciò vale non solo per la temperatura ambientale, ma anche per altri fattori, ad esempio il contenuto di alcune sostanze chimiche nell'acqua, la pressione, l'umidità, ecc. Inoltre, nelle specie che si sviluppano con la trasformazione (molti anfibi, artropodi), la tolleranza alla stessa i fattori nelle diverse fasi dell'ontogenesi possono essere diversi.