Закон органического фактора

Закон возврата Либиха

Суть его в том, что урожай зависит от возврата среде жизненно необходимых факторов, использованных организмом. Открытие этого закона способствовало прогрессивному повышению плодородия почвы. К. А. Тимирязев и Д. Н. Прянишников назвали этот закон величайшим приобретением науки.

Питательные вещества, взятые растениями из почвы, должны быть возвращены в неё путём удобрений или посева бобовых культур. Как образно выразился Ю. Либих, нарушение закона возврата приводит к обогащению отцов, но разорению потомков.[3]

https://www.youtube.com/watch?v=ytpolicyandsafetyru

Урожай создается за счет веществ, получаемых растениями из почвы и энергии солнечного света. Кроме того, почва — посредник растений в обеспечении их факторами жизни, среда их произрастания. При систематическом отчуждении урожая без компенсации использованных им составных частей почвы и энергии почва разрушается, теряет плодородие.

При компенсации выноса веществ и энергии из почвы последняя сохраняет свое плодородие; при компенсации веществ и энергии с определенной степенью превышения происходит улучшение почвы, расширенное воспроизводство ее плодородия. Закон возврата — научная основа воспроизводства почвенного плодородия, частный случай проявления всеобщего закона сохранения веществ и энергии.[4]

Сейчас закон возврата понимается более широко и не только в отношении питательных веществ, но и других негативных воздействий на почву. Всякое негативное воздействие на почву должно быть компенсировано (переуплотнение, распыление, разрушение структуры, засоление и т. п.).

Сферой исследований Либиха была жизнедеятельность растений и значение химических удобрений в увеличении их выживаемости.

При проведении опытов Юстас фон Либих установил, что урожай зерна часто ограничивается не веществами необходимыми растениям сильнее всего. Важнее оказался уровень менее важных минералов, которые соответственно почти не содержатся в почве.

Закон органического фактора

В процессе работы ученым был открыт закон минимума, действующий во всех системах живых организмов.

Наглядной иллюстрацией закона является бочка, получившая свое название от фамилии ученого. Мы увидим разломанную бочку с вытекающей водой. Ограничивающий фактор в данной ситуации ‒ высота досок.

По закону минимума начинать чинить бочку нужно с наименьшей по высоте доски, потому что она сильнее всего влияет на «выживания». Без ликвидации проблем с ограничивающим фактором в виде самой короткой доски нет смысла в других способах починки и наполнения бочки.

Не имеет значения и длина остальных досок, т.к. вода все равно будет продолжать выливаться.

Живой организм переносит стресс до зоны оптимума

Закон сформулирован Ч. Дарвином в работе «Происхождение видов» (1859). Закон, согласно которому «Нет ни одного исключения из правила, по которому любое органическое существо
численно возрастает естественным путем с такой большой скоростью, что не подвергайся оно истреблению, потомство одной пары очень скоро заняло бы всю землю».[1]

Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора, или Закон минимума Либиха — один из фундаментальных законов в экологии, гласящий, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнения экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организма[2]. Сформулирован Юстусом фон Либихом в 1840 году. Позже, в 1913 году, закон обобщен и дополнен Шелфордом (Закон толерантности).

Именно от этого, минимально (или максимально) представленного в данный конкретный момент экологического фактора зависит выживание организма. В другие отрезки времени ограничивающими могут быть другие факторы. В течение жизни особи видов встречаются с самыми разными ограничениями своей жизнедеятельности.

Этот закон учитывается в практике сельского хозяйства. Немецкий химик Юстус фон Либих (1803—1873) установил, что продуктивность культурных растений, в первую очередь, зависит от того питательного вещества (минерального элемента), который представлен в почве наиболее слабо. Например, если фосфора в почве лишь 20 % от необходимой нормы, а кальция — 50 % от нормы, то ограничивающим фактором будет недостаток фосфора; необходимо в первую очередь внести в почву именно фосфорсодержащие удобрения.

По имени учёного названо образное представление этого закона — так называемая «бочка Либиха». Суть модели состоит в том, что вода при наполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску в бочке, и длина остальных досок уже не имеет значения.

Закон органического фактора

Условия жизни равнозначны, ни один из факторов жизни не может быть заменен другим.

Для роста и развития растений должен быть обеспечен приток всех факторов жизни растений — космических и земных. Растение может нуждаться как в больших, так и в ничтожно малых количествах факторов, однако отсутствие любого из них ведет к резкому снижению урожая и даже гибели растений. В этом проявляется абсолютный характер закона.

На практике получить максимально высокий урожай можно только при бесперебойном снабжении растений всеми факторами в оптимальном количестве. Однако в конкретных условиях производства закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений приобретает относительное значение вследствие неодинаковых затрат на обеспечение растений разными факторами.

https://www.youtube.com/watch?v=upload

Предлагаем ознакомиться  Как посадить и вырастить лаванду, сорта фото

Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений подчеркивает материальность земледельческого производства, не позволяет надеяться на «чудодейственные» рецепты получения урожая без материальных затрат или затрат в «гомеопатических дозах».

Гласит, что наибольший урожай осуществим при среднем оптимальном наличии фактора, при минимальном и максимальном значениях фактора урожай неосуществим. Этот закон подчеркивает особое значение оптимальных доз минеральных удобрений, так как их избыток может оказаться вредным. Это важное положение, так как из закона Либиха это не вытекало.

Сформулирован немецким учёным Митчерлихом. Согласно этому закону, факторы роста действуют не изолировано, а взаимосвязано, и поэтому, воздействуя (увеличивая или уменьшая) на один фактор, мы в той или иной степени воздействуем на другой. Например, на удобренном фоне, как установил, К. А. Тимирязев, растения более экономно расходуют влагу и их транспирационный коэффициент снижается.

Графически суть этого закона иллюстрируется результатами опыта Э. Вольни (рис. 2.1.1.4). Из закона взаимообусловленного действия факторов роста вытекает важное положение для производства: чтобы получать высокие урожаи, необходимо влиять не на один фактор, а все факторы внешней среды, добиваясь их оптимальных значений.

Все факторы жизни растений действуют совокупно, т. е. взаимодействуют в процессе роста и развития растений. Либшер и Люндегорд показали, что в связи с законом совокупного действия факторов действие отдельного фактора, находящегося в минимуме, тем интенсивнее, чем больше других факторов находится в оптимуме.

Люндегорд установил также «интерференцию» факторов, находящихся в минимуме, совмещение их отрицательного действия на рост и развитие растений. Ряд исследователей, руководствуясь законом совокупного действия факторов, пытались в математической форме установить зависимость урожая от факторов жизни растений. Наибольших успехов в этом направлении достиг Э. Митчерлих.

Закон действия факторов жизни растений, по Э. Митчерлиху, гласит, что прибавка урожая зависит от каждого фактора роста и его интенсивности, она пропорциональна разнице между возможным максимальным и действительно полученным урожаем. Он попытался математически выразить зависимость прибавки урожая от удобрения почвы. Э.

Митчерлих экспериментально вывел следующие коэффициенты использования отдельных факторов жизни: N — 0,2, Р2О5 — 0,6, К2О — 0,4, Mg — 2,0 на 1 мм осадков,
Последующими исследованиями было установлено, что формула Э. Митчерлиха неуниверсальна, так как сложные биологические процессы создания урожая не описываются математическими формулами. Тренель вскоре показал, что она, кроме того, неверна и математически.

Несмотря на трудности математического выражения закона совокупного действия факторов, закон этот имеет огромное значение для практики земледелия. В этой связи В. Р. Вильямс указывал, что прогресс возможен лишь когда наше воздействие на условия, в которых протекает это сложное производство, направлено одновременно на весь их
комплекс.

Факторами среды, оказывающие влияние на организм, в науке делятся на несколько категорий:

  • Физические и химические (абиотические). В данную группу входят температура, влажность, солнечный свет, давление (черты неживой природы).
  • Биотические. В данном случае подразумеваются отношения особей и их воздействие одних организмов на другие. В качестве примеров можно назвать борьбу за пропитание, существование паразитов, борьба за выживание внутри видов.
  • Антропогенные факторы. Они появились благодаря человеку и его хозяйственной деятельности. Данные факторы также могут подразделяться на биотические и абиотические.

Экологический фактор бывает регулярным и нерегулярным. В первом варианте он изменяется в зависимости от смены дня и ночи, сезона и чередования приливов и отливов.

Приспособление организма в подобных ситуациях проходит за достаточно долгий срок времени и часто является наследственным, когда каждое новое поколения приобретает новые черты для выживания в изменяющихся условиях окружающего мира.

В результате влияния нерегулярных факторов среды (бури, наводнения, смерчи и т.д.) появляется неожиданная и резкая трансформация разнообразия видов и мест их постоянного обитания.

https://www.youtube.com/watch?v=Voice1tv

⚠️ Понимание Экологического закон Либиха, или Закона ограничивающего фактора полезно дополнить пониманием сути Теории Ограничений Голдратта – тоже самое правило, только в разрезе бизнеса и производства. Но оно экстраполируется на любые системы.

Живой организм относительно хорошо переносит воздействие экологических факторов до тех пор, пока результат их влияния не переходит за пределы (критические точки существования), после которых начинается угнетение его жизнедеятельности.

В диапазоне между данными границами находятся зона отпимума (комфорта) и зоны толерантности (терпимости). В этом промежутке воздействие фактора на особь является наиболее оптимальным.

Предлагаем ознакомиться  Как правильно посадить березку

От границ влияния экологического фактора зависят возможные реакции организма при определенных условиях. Выход за «критические точки» приводит к следующим результатам:

  • Исчезновение вида в пределах одного ареала, например, после его миграции на другие территории более пригодные для проживания.
  • Трансформация соотношения рождаемости и смертности особей (при внезапных и сильных изменениях в природе).
  • Адаптация организмов, которая приводит к появлению новых видов с определенными отличиями на генном уровне. В процессе приспособления особи приобретают закалку, повышенную выносливость, новые способы выживания. Именно способность к адаптации зачастую является определяющим свойством самых сильных и жизнеспособных особей и видов.

Смысл закона минимума состоит в том, что любая «поломка» происходит в первую очередь в наиболее слабом месте системы, которое может меняться в зависимости от обстоятельств.

При подборе удобрений в сельском хозяйстве ориентируются всегда на вещество, находящееся в почве в минимальном количестве. При отсутствии фосфора следует подкармливать растения добавками с фосфором, при недостатке кальция ‒ с кальцием. Летом лимитирующий фактор для животного (например, дикого оленя) ‒ количество еды, зимой ‒ высота сугробов и минимальная температура. Кустарники в густом тенистом лесу сильнее всего зависят от солнечного света, в пустыне ‒ от наличия и доступности воды и т.д.

На футбольном поле противники в 8 случаях из 10 забивают голы, прорвав оборону наиболее слабого игрока. А владельцы крупных предприятий часто недооценивают влияние непрофессиональных служащих на незначительных должностях.

Суть закона Либиха очень точно отражена в пословице «Где тонко, там и рвется». Прочность всей цепочки всегда тесно связана с прочностью её самого слабого звена. Поэтому, желая сохранить или усилить свои позиции где-либо, стоит сначала задуматься о наиболее слабых местах проекта либо идеи, чтобы в дальнейшем они не стали основной причиной краха.

Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений (В. Р. Вильямса)

На жизнь как отдельного вида, так и системы живых организмов в целом, влияет множество экологических факторов. Но в случае, если 1 фактор сильно выходит за привычные пределы, именно он является наиболее важным для системы и самым опасным для её жизнедеятельности в тот момент.

Т.е. выносливость организма связана с характеристиками самого слабого места в её системе. Это краткое описание значения закона минимума. В разное время ограничивающими факторами для особи могут быть абсолютно разные показатели.

Все части живой природы зависимы от целого комплекса реакций окружающей среды. При этом какие-то из факторов становятся ведущими, остальные ‒ второстепенными. Список наиболее важных воздействий определяется особенностями самого живого организма и его зоны оптимума в конкретные временные отрезки существования. В разные моменты главные и менее существенные факторы могут меняться.

Один и тот же фактор может стать жизненно необходим для одних существ и несущественен для других. Например, отсутствие солнечного света может лимитировать важнейшую возможность осуществления процесса фотосинтеза для растений.

При этом, например, для животных, обитающих в глубинах морей и океанов, он не играет такой важной роли. В одном случае наличие кислорода в почве будет играть значительную роль, в другом ‒ лимитирующим фактором станет уже содержание кислорода в водной среде.

Использование закона минимума ограничивают 2 простых принципа. Во-первых, закон минимума работает только для стационарных систем, в которых взаимодействие энергии и веществ зависит от их утечки. Во-вторых, действие закона зависит от компенсаторных способностей системы и её организмов.

Если хотите более прочитать про более прикладное применение “Закона минимума”, вам стоит узнать про принцип Паретто или правило 20/80.

Иногда ограничивающий фактор заменяется другим при условии его повышенного содержания. Такая реакция возможна при изменении потребности организма в недостающем веществе. Она обеспечивает выживание организма в условиях полного или практически полного отсутствия определенных веществ.

Закон толерантности Шелфорда

Закон сформулирован Виктором Эрнестом Шелфордом в 1913 году, согласно которому существование вида определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме. Толерантность — способность организма переносить неблагоприятное влияние того или иного фактора среды. Закон толерантности расширяет закон минимума Либиха.

« Лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического влияния, диапазон между которыми определяет степень выносливости (толерантности) организма к данному фактору[5] »

Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, на что указывал Либих, но и избыток таких факторов, как, например, тепло, свет и вода. Организмы характеризуются экологическим минимумом и экологическим максимумом. Диапазоны между этими двумя величинами принято называть пределами устойчивости, выносливости или толерантности.

Предлагаем ознакомиться  Посадка гортензии осенью или весной в открытый грунт: как и когда правильно сажать, метельчатую, садовую, крупнолистную, саженцем и другими способами

Принцип преадаптации

Охрана природы — это совокупность международных, государственных и локальных административных, технологических, плановых, управленческих, экономических, политических и общественных мероприятий, направленных на рациональное использование, воспроизводство и сохранение природных ресурсов Земли и космического пространства.

Основные направления охраны природы:

  1. Охрана в процессе её использования. Так как человеческое общество и природа едины, процессы использования природы и ее охраны взаимосвязаны. Установление наиболее полного сбалансированного антропогенного (возникающего в результате деятельности человека) обмена есть задача, которую надо разрешить.
  2. Всеобщая взаимосвязь и взаимозависимость в биосфере определяют необходимость комплексного подхода к использованию природных ресурсов. Например, река — место жизни рыб, водоплавающих птиц — это источник орошения земель, питьевой воды, накопитель биогенных веществ. Но река может быть использована и для строительства электростанций и т.д. Использование ее должно быть комплексным, множественным.
  3. Необходим рациональный подход к природным ресурсам. Природохозяйственная деятельность должна быть ориентирована на особенности конкретного региона, например, рубка леса возможна в районах, где леса много и он не освоен и недопустима в густонаселенных районах, в верховьях рек.
  4. Экологические исследования. Экологический подход — обязательное условие при планировании вмешательства человека в природу, в том числе и путем природоохранительных мероприятий. Взаимозависимые связи в биоценозах определяют положение: полная охрана или эксплуатация одного из членов биоценоза будет сказываться и на других его элементах, например, охрана лося, приводящая к его перенаселению, наносит ощутимый вред лесу.[6]

Закон органического фактора

Основные законы экологии, сформулированные Барри Коммонером (1971), кратко можно представить так:

  1. Все связано со всем (всеобщая связь процессов и явлений в природе);
  2. Все должно куда-то деваться (любая природная система может развиваться только за счет использования энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды);
  3. Природа «знает» лучше (пока мы не имеем абсолютно достоверной информации о механизмах и функциях природы, мы легко можем навредить природе, пытаясь ее улучшить);
  4. Ничто не дается даром (глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничто не может быть выиграно или потеряно, не может быть объектом всеобщего улучшения; все извлеченное в процессе человеческого труда должно быть возмещено).

Целое больше суммы ее частей, всегда имеет новые свойства, не сводимые к простому суммированию свойств частей системы, не объединенных системообразующими связями.
Оптимум плодородия не эквивалентен оптимуму по каждому из свойств почв в отдельности.[7]

При сложении системного целого образующаяся интеграция подчиняется иным (хотя возможно, и подобным) законам формирования, функционирования и эволюции. Образно говоря, одно дерево еще не лес, как и группа деревьев, а механическое сосредоточение химических элементов, молекул органических веществ, даже тканей и органов, не дает организма.

Для леса необходимо сочетание всех его экологических компонентов, составляющих именно его экосистему, образование круговоротов веществ, регуляция потока энергии, в том числе образование собственного биоклимата, и т. д. Для организма требуется «энтелехия» системной целостности, обмена веществ и других свойств биосистемы.[8]

Принцип эмерджентности — следствие иерархической организации природных систем, сопровождающейся возникновением новых свойств по мере объединения компонентов в более крупные функциональные единицы, отсутствующие на предыдущем уровне. Возникновение новых свойств обязано взаимодействию компонентов, процессу интегрирования, а не изменению природы этих компонентов.

Бочка Либиха иллюстрация

Различают эмерджентные свойства, описанные выше, и совокупные свойства, представляющие собой сумму свойств компонентов. Принцип эмерджентности объясняет возможность изучения целого без тщательного рассмотрения всех компонентов. Эмерджентность или интегрированность системы — это свойства целого, не выводимые из свойств частей, т. е.

организмы занимают все новые экологические ниши благодаря генетической преадаптации.

Правило затухания процессов

насыщающиеся системы с увеличением степени равновесности с окружающей их средой или внутреннего гомеостаза характеризуются затуханием в них динамических процессов. Например, темпы размножения акклиматизированных организмов по мере насыщенности сообщества затухают.

с ростом сложности организации биосистем продолжительность существования вида в среднем сокращается, а темпы эволюции возрастают.

биосистемы способны достигнуть конечного (финального) состояния (фазы) развития независимо от степени нарушения начальных условий своего развития.

Закон технологического разнообразия

https://www.youtube.com/watch?v=ytcopyrightru

Наиболее высокая и устойчивая продуктивность агроценозов достигается при их достаточном видовом разнообразии. Этот закон также лежит в основе учения о севооборотах.[3]

Постоянное длительное применение на поле одной и той же технологии (одних и тех же пестицидов, удобрений, обработки почвы и других приёмов) усиливает одностороннее негативное воздействие на почвенное плодородие и поэтому необходимо иметь севооборот с различными культурами и их агротехнологиями.[3]

Загрузка ...
Adblock detector