uabooks.top

Emlékezzetek, mi a populáció!? Milyen adaptációk jönnek létre az élő anyag populáció-faj szintjén? Mi az ökológiai niche? Mi a biológiai lényege az ökológiai tényezők kölcsönhatása, az adaptációk relatív függetlensége, az ökológiai individualitás szabályának, az Allen- és a Bergmann-szabálynak?

• Az első ökológiai törvényt 1840-ben a német tudós J. Liebig alkotta meg (28. 1. ábra). Feltételezte, hogy a szervezetek számára limitáló lesz az a létfontosságú tényező, amely elérhető mennyisége legjobban eltér az optimális értéktől. Ezt a törvényszerűséget nevezzük a Liebig-féle minimum törvénynek.

28. 1. ábra. Justus von Liebig (1803 - 1873) - német kémikus, aki jelentősen hozzájárult az agrokémia (a növények tápanyagigényének optimalizációjáról, a műtrágyárásról és a növény termőképességének növeléséről szóló tudomány) fejlődéséhez. Megalkotta „a tápanyag-visszapótlás törvényt”, mely szerint a növények bizonyos elemeket vesznek fel a talajból, aminek következtében ezen elemek koncentrációja lecsökken a talajban, ezért azokat a növények normális fejlődése érdekében pótolni kell. így lett tudományosan megalapozva a műtrágyázás szükségessége.

A tudós felfigyelt rá, hogy a növények produktivitását gyakran azok a tápanyagok limitálják, amelyek nem nagy mennyiségben szükségesek (például a szén (IV) oxidja, nitrogénvegyületek, víz, mivel ezek az anyagok úgyis megfelelő mennyiségben vannak jelen), hanem a mikroelemek (mint a bér, a cink, stb.), amelyek minimális mennyiségben szükségesek a növények számára, pontosabban azok hiányos mennyisége korlátozó. Ezt a törvényt alkalmazzák a mezőgazdaságban, mivel a növénytermesztést megnehezíti vagy ellehetetleníti, ha bizonyos kémiai elemek mennyisége a talajban a szükséges minimum alatt van (a foszfor esetében kevesebb, mint 20 %-a a normának, a kalcium esetében kevesebb, mint 50 %-a).

Jegyezzétek meg!

Az organizmusok létezését egy élőhelyen főként a limitáló tényezők határozzák meg, amelyek hatásintenzitása közelít vagy meghaladja az adott faj egyedeinek tűrőképességét. A limitáló tényezők határozzák meg a faj elterjedését - areáját. Például, sok állatfaj észak felé terjedését a meleg és a fény hiánya tartja vissza, dél felé pedig a nedvesség hiánya, a tengeri halak édesvizekbe való vándorlását a víz sótartalmának alacsony szintje, stb.

• A minimum törvényt F. Blackman és B. Shelford később továbbfejlesztették. F. Blackman 1909-ben létrehozta a korlátozó tényezők törvényét: egy faj létezését leginkább azok a környezeti feltételek limitálják, amelyek hatásintenzitása leginkább eltér az optimum zónától (az ökológiai tényezők hatásának leginkább kedvező zónájától), függetlenül a többi ökológiai tényező optimális kombinációjától és hatásintenzitásától.

• 1913-ban V. Shelford felhívta a figyelmet arra, hogy nemcsak a minimális hatásintenzitású tényező lehet korlátozó (limitáló), de a maximális hatásintenzitású is. Ez a törvényszerűség a tolerancia törvény nevet kapta: a faj létezését bizonyos feltételek között meghatározhatja bármely ökológiai tényező túlzott jelenléte vagy hiánya is, amely tényező hatásintenzitása közelít a minimum és a maximum kritikus pontjaihoz (vagyis az adott tényező hatásintenzitásának minimális és maximális értékeihez).

A tolerancia - az organizmus képessége túlélni bizonyos ökológiai tényezők kedvezőtlen hatását. Az ökológia tényező hatástartományát, amely felöleli az egyedek által minimálisan és maximálisan elviselhető értékeket, tűréshatárnak nevezzük.

28. 2. ábra. Az optimum törvény sémája: 1-а tényező minimális értéke; 2 - extrém feltételek; 3 — pesszimum zóna; 4 — optimum zóna; 5 — pesszimum zóna; 6 — extrém feltételek; 7-а tényező maximális értéke (Feladat: Figyeljétek meg a sémát, találjátok meg rajta a faj felső és alsó tűréshatárát és ökológiai valenciáját!)

• A minimum, a limitáló tényezők és a tolerancia törvényt foglalja össze az optimum törvény: mindegyik ökológiai tényezőnek van bizonyos, a szervezet számára pozitív tartománya (28.2. ábra). Valamely ökológiai tényező a szervezet számára kedvező hatásának intenzitását optimum zónának nevezzük. Optimális feltételeknek főként az olyanokat tekintik, amelyek között az egyedek több utódot hagynak. Energetikai szempontból azok a feltételek optimálisak, amelyek között a szervezetek minimális energia ráfordításával képesek megőrizni a megszokott anyagcsere szintjüket, ami biztosítja a szervezet intenzív növekedését és fejlődését.

Minél jobban eltér egy ökológiai tényező hatásintenzitása az optimálistól valamelyik irányban, annál erősebb lesz a gátlóhatása a szervezetre (pesszimum zóna). Egy ökológiai tényező gátló hatása gyakran attól függ, hogy milyen intenzitással és milyen kombinációban hatnak a környezet többi tényezői. (Emlékezzünk: erről szól az ökológiai tényezők kölcsönhatásának szabálya!) Tehát, az organizmusok optimuma és tűréshatára valamelyik irányban eltolódhat, attól függően, hogy milyen erősen és milyen kombinációban hatnak a többi tényezők.

Az ökológiai tényező hatásának az a mértéke, amelyen túl lehetetlen az élet, a tűréshatár felső és alsó értékeinek nevezzük (a maximum és minimum kritikus pontjainak). A tűréshatár tartományát bizonyos faj ökológiai valenciája határozza meg, vagyis az ökológiai tényező hatásának a tartománya, amelyek között az adott faj létezni képes.

Jegyezzétek meg!.

Ha egy faj képviselői olyan körülmények közé kerülnek, hogy egy vagy néhány ökológiai tényező maximálisan megközelíti a tolerancia határ felső vagy alsó értékét, az ilyen feltételek számukra extrémek lesznek. Az ilyen körülmények között való létezés jelentős energia ráfordítását igényeli.

Egy faj egyedeinek tág ökológiai valenciáját euri- előtaggal jelölik. Például a sarki róka az euriterm állatokhoz tartozik, mivel a hőmérséklet nagy ingadozását képes elviselni (közel 80 °C-nyit: -50 °C-tól +35 °C-ig). Egyes gerinctelenek (bizonyos szivacsok, gyűrűsférgek) az euribat organizmusokhoz tartoznak, mert élhetnek a felszínhez közel és a nagy mélységekben, kibírják a jelentős nyomásingadozást. A rákokhoz tartozó sórákok eurihalin fajokhoz tartoznak (képes elviselni a

víz sótartalmának változását 5 %o-tői 300 %o-ig). Azokat a fajokat, amelyek képesek megélni a különböző ökológiai tényezők széleskörű ingadozásai mellett euribiontáknak nevezzük.

28. 3. ábra. Az eurobiontákra (1) jellemző a tág ökológiai valencia, a sztenobiontákra (2) a szűk

A szűk ökológiai valenciát, vagyis bizonyos ökológiai tényezők jelentős ingadozására való érzékenységet, a szteno- előjellel jelöljük (például sztenoterm, sztenobat, sztenofot). A sztenobionták csak többé-kevésbé stabil körülmények között képesek létezni. A sztenobiontákhoz tartoznak a trópusok lakói (például a kőkorallok), az állatok belső szerveinek különböző élősködői (mételyek, galand-férgek, orsóférgek), az óceáni mélységek, a barlangok lakói. A sztenobionta fajok terjeszkedése erősen behatárolt. Tehát, a faj ökológiai valenciája tágabb a változékonyabb feltételekkel rendelkező élőhelyeken (28. 3. ábra).

Bizonyos ökológiai tényezők a szervezet különböző funkcióira való hatásának félreérthetősége. Egyes életfolyamatok optimuma lehet mások pessszimuma. Például, a hőmérséklet emelkedésekor a fotoszintézis intenzitása gyorsabban növekszik, mint a növények légzésének intenzitása. Ha a hőmérséklet meghaladja a +40 °C-t, a fotoszintézis intenzitása hirtelen lelassul, míg a légzés intenzitása növekedhet (28. 4. ábra). A poikiloterm állatok anyagcseréje +40...+45 °С között felgyorsul, de mozgásaktivitásuk lecsökken, ami dermedt állapotot eredményezhet.

• A biológiai rendszerre egyidejűleg nem egy, hanem ökológiai tényezők egész komplexe hat, amelyek egymással kölcsönhatásba lépnek (Mitscherlich-Baule-féle kumulatív hatás törvény). Eszerint a biológiai rendszerek produktivitását nem egy vagy több ökológiai tényező hatása határozza meg, hanem azok kumulatív hatása.

28. 4. ábra. Bizonyos ökológiai tényezők a szervezet különböző funkcióira való hatásának félreérthetősége: a fotoszintézis és a légzés intenzitásának függése a környezet hőmérsékletétől: 1 - fotoszintézis; 2 - légzés (Feladat: magyarázzátok meg, hogyan hat a hőmérséklet emelkedése ezekre a folyamatokra!)

• Rubel-törvénye szerint (E. Rubel jegyezte le 1930-ban) az egyes ökológiai tényezők hiányát részlegesen kompenzálhatják más hasonló tényezők. Például, a fényhiányt a fotoszintézis során részben kompenzálhatjuk a növény számára többlet szén(IV) oxiddal (C0₂). Azokon a helyeken, ahol sok a stroncium (Sr) ott a puhatestűek részben lecserélhetik vele a kalciumot csigaházuk növesztésekor. Ugyanakkor a tényezők felcserélődésének vannak bizonyos határai, egyetlen létfontosságú tényezőt sem lehet teljesen felcserélni mással. Például, a nedves-

ség hiánya gátolja a fotoszintézist még optimális megvilágítottság és CO_a koncentráció mellett is.

Kulcsszavak és fogalmak

minimum törvény, limitáló tényezők törvénye, tolerancia törvény, optimum törvény, kumulatív hatás törvény, Rubel-törvény; limitáló tényezők, a faj ökológiai valenciája, euri- és sztenobion-ta fajok.

1. Miről szól a minimum törvény? Mi a gyakorlatijelentősége? 2. Milyen ökológiai tényezőket nevezzünk limitálóknak? Milyen szerepük van a fajok szétterjedésében? 3. Fogalmazzátok meg a limitáló tényező törvényét! 4. Miről szól a tolerancia törvény? 5. Fogalmazzátok meg az optimum törvényt! Mi a tűréshatár? 6. Jelemezzétek a kumulatív hatás törvényét! 7. Fogalmazzátok meg Rubel-törvényét! Mi a biológiai jelentősége?

Hogyan lehet meghatározni a gyakorlatban az ökológiai tényezők valamely fajra gyakorolt hatásának optimális

zónáját?

Ez a tankönyv anyaga Biológia 11. osztály Osztapcsenko, Bálán