Что такое зона оптимума в биологии кратко

Обновлено: 06.07.2024

В экологии закон оптимума гласит, что для конкретного организма или вида есть оптимальные значения рассматриваемого фактора среды, при которых данный организм чувствует себя наилучшим образом.

Оптимум, пессимумы и критические точки

"Оптимальные значения" можно по-другому назвать "пределами положительного влияния", "зоной оптимума экологического фактора" или оптимумом. Если фактор выходит за оптимальные пределы, то есть его недостаточно или слишком много, он начинает подавлять жизнедеятельность организма, а не благоприятствовать ей.

При сильном отклонении фактора от оптимума в обе стороны интенсивность жизненных процессов особи подавлена и находится в зонах пессимума.

Минимальное и максимальное значения фактора, при наступлении которых организм гибнет, называются критическими точками, а расстояние между ними (пределы выносливости) – экологической валентностью по отношению к исследуемому фактору среды. Множество экологических валентностей разных факторов формирует экологический спектр вида.

Отметим, что несмотря на то, что особи одного вида имеют сходные характеристики оптимумов, они немного различаются между собой. В результате оптимум и экологическая валентность целого вида шире, чем у отдельно взятых представителей.

Стенобионты и эврибионты

Для каждого вида характерен свой оптимум на заданный фактор среды. Например, есть виды, приспособленные к высоким температурам, а есть – к низким.

Однако помимо этого виды различаются диапазоном экологической валентности к конкретному фактору. Например, есть виды животных, в основном теплокровные, которые переносят колебания температуры в широком диапазоне. Но представители других видов могут не переносить колебаний в десяток градусов.

Стенобионтные виды неспособны переносить значительные колебания абиотического фактора, имеют узкую экологическую валентность. Эврибионтные виды способны приспосабливаться к разному уровню заданного фактора, характеризуются широкой экологической валентностью.

При описании экологической валентности к конкретному фактору среды приставки "стено-" и "эври-" добавляют к наименованию этого фактора. Например, эвритермный вид переносит большие колебания температуры. Стеногалинный вид узко специализирован к определенной солености воды.

Сезонные изменения оптимумов и акклиматизация

У одного и того же вида организмов оптимум экологического фактора может быть непостоянным и меняться в зависимости, например, от сезона года. Так те температуры, которые выдерживают деревья зимой в условиях умеренного и более холодного климата, могут быть критичными для них летом.

Подготовка организмов к смене сезонов заложена в их генетической программе, предполагает изменение физиологических процессов и деятельности ферментов. Сигналом обычно служит изменение длины светового дня.

Сдвинуть оптимум или изменить экологическую валентность по отношению к какому-либо фактору можно также путем акклиматизации, когда организм постепенно привыкает к новым условиям (например, происходит его закалка). В основе "привыкания" лежит смена активности одних ферментов на другие, те, которые активны при других значениях фактора среды. При этом гены, ответственные за синтез таких ферментов, должны присутствовать в генотипе.

Ограничивающий фактор

На организмы действует множество факторов среды. Отдельно для каждого условия среды у вида есть свой оптимум. При этом наибольшее влияние на жизнедеятельность организмов оказывает тот фактор, который сильнее всего отклоняется от оптимальных значений. Именно он является лимитирующим, даже если все остальные будут находиться в оптимальной зоне и благоприятствовать распространению особей.

Например, недостаток воды оказывает существенное влияние на многие сухопутные виды.

Обитание вида в определенной местности становится невозможным, если хотя бы один из факторов выходит за пределы экологической валентности для данного вида.

В зависимости от периода и этапа жизни организма в качестве ограничивающих могут выступать разные факторы среды.

Зона оптимума экологического фактора – это оптимальная интенсивность воздействия любого фактора, которая наиболее благоприятна для жизнедеятельности.

Как написать хороший ответ? Как написать хороший ответ?

Написать правильный и достоверный ответ;
Отвечать подробно и ясно, чтобы ответ принес наибольшую пользу;
Писать грамотно, поскольку ответы без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок лучше воспринимаются.

Мореплаватель — имя существительное, употребляется в мужском роде. К нему может быть несколько синонимов.
1. Моряк. Старый моряк смотрел вдаль, думая о предстоящем опасном путешествии;
2. Аргонавт. На аргонавте были старые потертые штаны, а его рубашка пропиталась запахом моря и соли;
3. Мореход. Опытный мореход знал, что на этом месте погибло уже много кораблей, ведь под водой скрывались острые скалы;
4. Морской волк. Старый морской волк был рад, ведь ему предстояло отчалить в долгое плавание.

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:

точки минимума и максимума, которые представляют собой показатели лимита действия фактора, при котором возможна жизнедеятельность организма в заданных условиях;
точки оптимума или наиболее благоприятное значение того или иного фактора.

Что касается зон, выражающих оптимальное развитие фактора, то их называют:

зона оптимума или пределы ограничения наиболее благоприятных значений фактора;
зона пессимума или диапазоны значений фактора, отражающих угнетение организма при его колебаниях;
зона жизнедеятельности или диапазон значений того или иного фактора, в котором организм проявляет максимальную степень собственных жизненных функций;
зона покоя или крайне отрицательные значения фактора, при которых организм остается живым, но может переходить в состояние покоя.

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.

Экосистема (греч. oikos - жилище) - единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему.

Вы можете встретить синоним понятия экосистема - биогеоценоз (греч. bios - жизнь + geo - земля + koinos - общий). Следует разделять биогеоценоз и биоценоз. В понятие биоценоз не входит компонент окружающей среды, биоценоз - совокупность исключительно живых организмов со связями между ними.

Совокупность биогеоценозов образует живую оболочку Земли - биосферу.

Продуценты, консументы и редуценты

Растения, преобразующие энергию солнечного света в энергию химических связей. Создают органические вещества, потребляемые животными.

Животные - потребители готового органического вещества. Встречаются консументы I порядка - растительноядные организмы, консументы II, III и т.д. порядка - хищники.

Это сапротрофы (греч. sapros - гнилой + trophos - питание) - грибы и бактерии, а также некоторые растения, которые разлагают останки мертвых организмов. Редуценты обеспечивают круговорот веществ, они преобразуют накопленные организмами органические вещества в неорганические.

Продуценты, консументы и редуценты образуют в экосистеме так называемые трофические уровни (греч. trophos - питание), которые тесно взаимосвязаны между собой переносом питательных веществ и энергии - процессом, который необходим для круговорота веществ, рождения новой жизни.

Пищевые цепи

Взаимоотношения между организмами разных трофических уровней отражаются в пищевых цепочках (трофических цепях), в которых каждое предыдущее звено служит пищей для последующего звена. Поток энергии и веществ идет однонаправленно: продуценты → консументы → редуценты.

Пастбищные - начинаются с продуцентов (растений), производителей органического вещества
Детритные (лат. detritus - истертый) - начинаются с органических веществ отмерших растений и животных

В естественных сообществах пищевые цепи часто переплетаются, в результате чего образуются пищевые сети. Это связано с тем, что один и тот же организм может быть пищей для нескольких разных видов. Например, филины охотятся на полевок, лесных мышей, летучих мышей, некоторых птиц, змей, зайцев.

Большим разнообразием обитающих видов
Длинными пищевыми цепочками
Разветвленностью пищевых цепочек, образующих пищевую сеть
Наличием форм взаимоотношений между организмами (симбиоз)

Экологическая пирамида

Экологическая пирамида представляет собой графическую модель отражения числа особей (пирамида чисел), количества их биомассы (пирамида биомасс), заключенной в них энергии (пирамида энергии) для каждого уровня и указывающая на снижение всех показателей с повышением трофического уровня.

Существует правило 10%, которое вы можете встретить в задачах по экологии. Оно гласит, что на каждый последующий уровень экологической пирамиды переходит лишь 10% энергии (массы), остальное рассеивается в виде тепла.

Представим следующую пищевую цепочку: фитопланктон → зоопланктон → растительноядные рыбы → рыбы-хищники → дельфин. В соответствии с изученным правилом, чтобы дельфин набрал 1кг массы нужно 10 кг рыб хищников, 100 кг растительноядных рыб, 1000 кг зоопланктона и 10000 кг фитопланктона.

Агроценоз

Преобладает искусственный отбор - выживают особи с полезными для человека признаками и свойствами
Источник энергии - солнце (открытая система)
Круговорот веществ - незамкнутый, так как часть веществ и энергии изымается человеком (сбор урожая)
Видовой состав - скудный, преобладают 1-2 вида (поле пшеницы, ржи)
Устойчивость экосистемы - снижена, так как пищевые цепочки короткие, пищевые сети неразветвленные
Биомассы на единицу площади - мало

Преобладает естественный отбор - выживают наиболее приспособленные особи
Источник энергии - солнце (открытая система)
Круговорот веществ - замкнутый
Видовой состав - разнообразный, тысячи видов
Устойчивость экосистемы - высокая, так как пищевые цепочки длинные, разветвленные
Биомассы на единицу площади - много

Факторы экосистемы

К абиотическим факторам относятся факторы неживой природы. Существуют физические - климат, рельеф, химические - состав воды, почвы, воздуха. В понятие климата можно включить такие важные факторы как освещенность, температура, влажность.

К биотическим факторам относятся все живые существа и продукты их жизнедеятельности. Например: хищники регулируют численность своих жертв, животные-опылители влияют на цветковые растения и т.д. Это и самые разнообразные формы взаимоотношений между животными (нейтрализм, комменсализм, симбиоз).

К антропогенным факторам относится влияние человека на окружающую среду в процессе хозяйственной и другой деятельности. Человек "разумный" (Homo "sapiens") вырубает леса, осушает болота, распахивает земли - уничтожает дом для сотен видов животных.

В результате деятельности человека произошли глобальные изменения: над Антарктикой появились "озоновые дыры", ускорилось глобальное потепление, которое ведет к таянию ледников и повышению уровня мирового океана.

За миллионы лет эволюции растения и животные вырабатывают приспособления к тем условиям среды, где они обитают. Так у алоэ, растения живущего в засушливом климате, имеются толстые мясистые листья с большим запасом воды на случай засухи. У каждого организма вырабатывается своя адаптация.

Формируются привычные биологические ритмы (биоритмы): организм адаптируется к изменениям освещенности, температуры, магнитного поля и т.д. Эти факторы играют важную роль в таких событиях как сезонные перелеты птиц, осенний листопад.

Если адаптация не вырабатывается, или это происходит слишком медленно по сравнению с другими видами, то данный вид подвергается биологическому регрессу: количество особей и ареал их обитания уменьшаются и со временем вид исчезает. Иногда деятельность человека играет решающий фактор в исчезновении видов.

Закон оптимума

Если фактор оказывает на жизнедеятельность организма благоприятное влияние (отлично подходит для животного/растения), то про фактор говорят - оптимальный, значение фактора в зоне оптимума. Зона оптимума - диапазон действия фактора, наиболее благоприятный для жизнедеятельности.

За пределами зоны оптимума начинается зона угнетения (пессимума). Если значение фактора лежит в зоне пессимума, то организм испытывает угнетение, однако процесс жизнедеятельности может продолжаться. Таким образом, зона пессимума лежит в пределах выносливости организма. За пределами выносливости организма происходит его гибель.

Фактор, по своему значению находящийся на пределе выносливости организма, или выходящий за такое значение, называется ограничивающим (лимитирующим). Существует закон ограничивающего фактора (закон минимума Либиха), гласящий, что для организма наиболее значим фактор, который более всего отклоняется от своего оптимального значения.

Метафорически представить этот закон можно с помощью "бочки Либиха". Смысл данной метафоры в том, что вода при заполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску, таким образом, длина остальных досок уже не играет роли. Так и наличие выраженного ограничивающего фактора сводит на нет благоприятность остальных факторов.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Читайте также: