Правило Либиха. Взаимодействие экологических факторов

Существование и выносливость организма часто оказываются чувствительными к двум или большему числу факторов окружающей среды. В таких случаях решающее значение будет принадлежать такому фактору или ресурсу, который имеется в минимальном с точки зрения потребностей количестве. Эта идея легла в основу так называемого закона минимума, сформулированного немецким химиком Ю. Либихом (1840). Суть этого закона можно понять на таком примере. Величина урожая определяется количеством в почве того из элементов питания, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего, т.е. данный элемент находится в минимальном количестве. Урожай будет возрастать пропорционально вносимым дозам до тех пор, пока не окажется в минимуме другое вещество.

Выявление наиболее слабого звена цепи очень важно в экологическом прогнозировании, планировании и экспертизе проектов. Правило (закон) Либиха позволяет рационально производить замену дефицитных веществ и воздействий на менее дефицитные, что важно, например, в процессе эксплуатации природных ресурсов, а также в сельском хозяйстве.

Из практики известно, что сам факт существования организма может определяться не минимальным значением, а наоборот, избытком любого из факторов. Впервые мысль об этом высказал американский ученый В. Шелфорд (1913); она легла в основу закона толерантности, который гласит, что лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

Очевидно, что все экологические факторы среды действуют на организм совместно. При этом оптимальная зона предела выносливости организма по отношению к какому-либо фактору может смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Эта закономерность носит название взаимодействия экологических факторов. Так, например, в мороз животные могут погибать при отсутствии пищи и относительно нормально себя чувствовать при ее достатке. Жару легче переносить в сухом, а не влажном воздухе. Таким образом, один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает неодинаковые воздействия. Напротив, один и тот же экологический результат может быть получен разными путями. Например, увядание растений можно приостановить путем либо увеличения влаги в почве (полив), либо снижения температуры воздуха, уменьшающего скорость испарения. Таким образом создается эффект частичного взаимозамещения экологических факторов, или эффект компенсации.

ГАУЗЕ ПРИНЦИП

Вольтерры — Гаузе принцип, принцип конкурентного исключения, Гаузе закон, утверждает, что два вида не могут устойчиво существовать в ограниченном пространстве, если рост численности обоих лимитирован одним жизненно важным ресурсом, количество и (или) доступность к-рого ограничены. Иногда для Г. п. даётся следующая формулировка: два вида не могут сосуществовать, если они занимают одну экологическую нишу. То, что виды с близкими экологич. потребностями обычно не встречаются вместе в одном местообитании, отмечалось мн. натуралистами ещё в 19 в. и нач. 20 в. Чёткую формулировку этому правилу дал В. Вольтерра (1926) на основе изучения математич. модели динамики двух популяций, конкурирующих за один пищевой ресурс. Выражение «принцип Гаузе» появилось в 40 х гг. 20 в., после того как Г. Ф. Гаузе экспериментами (1931—35) на простейших показал, как происходит конкурентное вытеснение одного вида другим, как, меняя условия опыта, можно изменить исход конкуренции и каковы условия сосуществования видов. При обсуждении результатов своих экспериментов Гаузе широко использовал математич. аппарат, в частности модель Вольтерры, разработанную далее амер. математиком А. Лоткой. Обсуждение Г. п. сыграло важную роль в развитии концепции экологической ниши и эколого-географич. модели видообразования, а также в оценке межвидовой конкуренции как фактора, поддерживающего структуру сообществ.

ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ КОММОНЕРА

сформулированные американским экологом Б. Коммонером (1974) в свободной беллетристической форме законы (не в том строгом смысле, как это принято в естествознании): 1) “Все связано со всем”; это означает, что живая динамика сложных и разветвленных экологических цепей образует, в конечном итоге, единую высокосвязанную систему; в абстрактном варианте это утверждение повторяет известное диалектико-материалистическое положение о всеобщей связи вещей и явлений; на более конкретном уровне оно выступает как обобщение кибернетического характера; 2) “Все должно куда-то деваться”; это неформальная перефразировка фундаментального физического закона сохранения материи; здесь Коммонер ставит одну из труднейших проблем прикладной экологии — проблему ассимиляции биосферой отходов человеческой цивилизации; 3) “Природа знает лучше”; этот закон вызывает в литературе наибольшую критику; это положение распадается на два относительно независимых тезиса: первый, солидаризирующийся с известным неоруссоистским лозунгом “Назад к природе”, который сегодня не может быть принят как нереалистичный; второй, связанный с призывом к осторожности в обращении с природными экосистемами, важен и конструктивен; 4) “Ничто не дается даром”; этот экологический закон объединяет в себе три предыдущих закона; по Коммонеру, “глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничего не может быть выиграно или потеряно и которая не может явиться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платы по этому векселю нельзя избежать; она может быть только отсрочена”.

⇐ Предыдущая 12