Что такое хорошо и что такое плохо - РЕГУЛЯЦИЯ НА ПОПУЛЯЦИОННОМ И БИОСФЕРНОМ УРОВНЯХ

Постановка проблемы урока

Рассмотрите рис. 22.1. Определите, где условия для обитания сосны более благоприятны, а где - менее.

22.1. Области, различающиеся по скорости роста сосны в Восточной Европе. Чем благоприятнее условия, тем быстрее растёт дерево.

• Ответу на какой вопрос будет посвящён параграф? (Сравните с авторским вариантом на с. 349.)

Необходимые базовые знания

• Какие факторы среды влияют на организм? (§ 20)

• Что такое экологическая ниша? (§ 21)

• Вспомните природные зоны Восточной Европы. (География)

• Что такое приспособление? (§ 20)

Решение проблемы

Условия, благоприятные для вида

22.2. В сухом лесу.

22.3. На открытом месте.

22.4. На болоте.

22.5. В горах.

• Как по форме дерева узнать, где сосне хорошо?

• Какие формы роста можно чаще встретить на юге, а какие - на севере?

Сочетание условий, благоприятное для роста сосны, находится на юге лесной зоны. Наиболее благоприятное для вида сочетание условий называется оптимумом.

Оптимум зависит от многих факторов

• Определите по таблице (§ 20, стр. 121) отношение сосны к различным экологическим факторам. Сравните экологические ниши сосны и ели. Кто из них более требователен к влаге и освещению?

ЕЛЬ ПОД СОСНОЙ возобновляется лучше, чем на открытом месте (рис. 22.6). А сосна под елью не растёт (как вы уже выяснили) из-за недостатка света. В тайге ель оставляет сосне место только там, где не растёт сама: на болоте, в сухих местах и высоко в горах.

22.6. Возобновление ели под сосной.

• Что для сосны меньшее зло: избыток воды или сухость?

• Почему оптимум условий для сосны находится южнее таёжной зоны?

Закон оптимума

На примере сосны мы увидели, что диапазон условий, в которых она растёт, гораздо шире оптимума — зоны наибольшего благоприятствования.

В соответствии с законом оптимума для каждого вида его оптимум уже (иногда значительно), чем пределы выносливости этого вида (рис. 22.7, 22.8). Как недостаточное, так и избыточное воздействие любого фактора губительно для организма.

22.7. Влияние температуры на скорость роста растения иллюстрирует действие закона оптимума.

22.8. Выносливость растений по отношению к кислотности почв.

• Определите по рисунку оптимум и пределы выносливости каждого вида. Можно ли на основании этих графиков определить, в чём различие экологических ниш трёх видов?

Всё в своё время

22.9. Цветки слепца закрыты днём и открыты ночью.

• Какое преимущество получает растение с цветками белого цвета, которые раскрываются на ночь? Попадёт ли его пыльца на одуванчик?

Цветочные часы Карла Линнея

Учёный Карл Линней проследил время распускания и закрывания цветков в окрестностях шведского города Упсала (60° с.ш.) и на этой основе создал цветочные часы.

22.10. Цветочные часы.

Летом вы можете составить такие часы для своей местности.

“Где тонко, там и рвётся”

Выносливость организма определяется самым слабым звеном среди его экологических потребностей. Эта идея принадлежит немецкому агроному Юстусу Либиху. Он убеждал земледельцев, что низкий урожай на полях часто вызван нехваткой всего одного какого-нибудь элемента — того, который содержится в почве в минимальном количестве. Внося его в виде удобрения, можно резко повысить урожай. Этот фактор, таким образом, играет роль лимитирующего (ограничивающего). Вывод Ю. Либиха получил название закона минимума.

• Объясните, как дырявая бочка иллюстрирует закон минимума.

22.11. Бочка Ю. Либиха.

22.12. Индивидуальные пастбища бегемотов пересекаются на узком участке берега реки.

• В чём привлекательность этого участка для бегемотов? Какой лимитирующий фактор при этом обнаруживается?

“Мал золотник, да дорог”

Люди, работающие на Крайнем Севере, часто страдали от кровоизлияний, выпадения зубов и волос. Выяснилось, что эта болезнь — цинга ~ возникает от недостатка витамина С (аскорбиновой кислоты), хотя суточная потребность в нём невелика. Это хороший пример лимитирующего фактора.

Другой пример - болезнь бери-бери, распространённая в Азии. У богатых людей, питающихся очищенным рисом, часто возникали истощение, слабость мышц, паралич. А вот бедные люди, потребляющие неочищенный рис, этой болезнью не страдали. Оказалось, что лимитирующим фактором был витамин В₁ содержащийся в семенной кожуре риса.

Закон толерантности

Американский эколог В. Шелфорд обратил внимание на то, что благополучие вида может лимитироваться не только фактором, находящимся в недостатке, но и фактором, находящимся в избытке. Эта закономерность, дополняющая действие закона минимума, была названа в его честь законом толерантности Шелфорда (рис. 22.13).

22.13. Схема закона толерантности.

В современной трактовке он гласит, что благополучие организма в данных условиях определяется фактором, который наиболее далёк от оптимума и приближается к пределам выносливости (толерантности).

Хорошо известно, что резкое понижение и резкое повышение температуры тела одинаково опасно для здоровья человека. На огороде как избыток, так и недостаток воды вреден для будущего урожая.

• Приведите другие примеры действия закона Шелфорда.

Обобщение новых знаний

В системе факторов среды, характеризующих экологическую нишу, вид имеет свой оптимум и пределы выносливости. Резкий недостаток или избыток каждого из жизненно необходимых факторов, превышающих пределы выносливости, приводит к гибели.

• Какие формы жизнедеятельности возможны только в оптимальных условиях? Предположите границы зон длительного и кратковременного существования вида.

Закон оптимума. Лимитирующий фактор.

Закон минимума. Закон толерантности

Применение знаний

1. Что такое закон оптимума?

2. Какой закон более универсален: закон минимума или закон толерантности?

3. Какой фактор называют лимитирующим?

4. Назовите основной лимитирующий фактор для всех видов из Красной книги.

5. Почему в магазинах продают йодированную поваренную соль?

6. В каких условиях лимитирующим фактором чаще будет абиотический фактор, а в каких - биотический?