Бочка либиха задание егэ по биологии

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. Закон оптимума гласит, что любой экологический фактор влияет на живые орга-низмы благоприятно только в определённом диапазоне своих значений. Рассмотрите схему «бочка Либиха», которая иллюстрирует количество минеральных веществ в почве. Определите на ней какое вещество – лимитирующее.

1.  Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр, отражающую увеличение содержания микроэлементов от меньшего к большему. Введем цифровые обозначения: 2 — P; 3 — Ca; 1 — К.

2.  Пользуясь знаниями экологии, поясните — как изменится уровень воды (величина урожая) в данной бочке, если мы увеличим клёпку с буквами «К»?

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

Организмы, населяющие биогеоценоз, по своим функциям разделены на:

• Продуцентов

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

• Консументы

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

• Редуценты

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.

Трофические цепи бывают двух типов:

• 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.

Экосистемы обладают важным свойством — устойчивостью, которая противостоит колебаниям внешних факторов
среды и помогает сохранить экосистему и ее отдельные компоненты. Устойчивость экосистемы обусловлена:

• 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

Агроценоз — искусственно созданный биоценоз. Между агроценозом и биоценозом существует ряд важных отличий. Агроценоз
характеризуется:

• 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

Биоценоз характеризуется:

• 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

Любой организм в экосистеме находится под влиянием определенных факторов, называемых экологическими факторами.
Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.

• Абиотические (греч. α — отрицание + βίος — жизнь)

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.



• Биотические (греч. βίος — жизнь)

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).



• Антропогенные (греч. anthropos — человек)

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 решающую роль 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.

В этой шпаргалке мы собрали подборку экспериментов, которые могут попасться в 22 задании ЕГЭ по биологии.

Разбираем:

• Опыт с устьицами;
• Опыт Миллера-Юри;
• Работу сократительных вакуолей;
• Осмос;
• Модель Дондерса;
• Опыт Мезельсона и Сталя;
• Опыт с дафниями;
• Влияние адреналина на силу сокращений сердца.

Опыт с устьицами

Опыт Миллера-Юри

Работа сократительных вакуолей 

Осмос 

Модель Дондерса 

Опыт Мезельсона и Сталя 

Опыт с дафниями

Влияние адреналина на силу сокращений сердца 

Тематический практико-ориентированный альбом

Экосистемы и присущие им закономерности

Автор:
Лободина Ирина, учащаяся МОБУ СОШ №2

Руководитель:
Меркулова Татьяна Владимировна, учитель МОБУ СОШ №2

п. Саракташ 2020 год

 

Пособие содержит 
теоретические и иллюстрированные  материалы по теме 7 кодификатора ЕГЭ по биологии
2020  «Экосистемы и присущие им закономерности». В ней выделяется 5 подтем (7.1.Среды обитания организмов. Экологические факторы; 7.2.
Экосистема (биогеоценоз), ее компоненты; 7.3. Саморазвитие и смена экосистем;
7.4.Биосфера – глобальная экосистема;7.5.  Глобальные изменения в биосфере), что легко в основу структурирования материала.  Сначала
представлен теоретический материал, затем предлагаются тематические задания ЕГЭ
по каждой из подтем. Это поможет расширить и углубить знания по данной теме.
Информация в пособии доступна для учащихся,  имеющих базовые знания по
биологии.  Отобранный и структурированный материал по разделу предназначен для
учащихся 10-11 классов при подготовке к государственной итоговой аттестации,
олимпиадам по биологии, а также учителям биологии, которые могут использовать
его в преподавании биологии на профильном и углубленном уровнях.

Пособие состоит из
теоретической и практической частей. В нем используются различные формы
предоставления информации, такие как рисунки, фотографии, таблицы. Для лучшего
понимания данной темы составлен словарь основных понятий и терминов по теме.

Приведенный список литературы позволит обратиться к
первоисточникам и  углубить знания по теме.

Авторы с
благодарностью примут замечания и рекомендации по содержанию и оформлению
данного альбома.

Наш электронный
адрес:  lobodina20031711@gmail.com

 

1.     Раздел 7. «Экосистемы и присущие им закономерности» в заданиях ЕГЭ по биологии	4
2.     Терминологический словарь	6
3.     7.1. Среды обитания организмов. Экологические факторы: абиотические, биотические. Антропогенный фактор.	8
4.     7.2. Экосистема и ее компоненты	24
5.     7.3. Саморазвитие и смена экосистем	32
6.     7.4.Биосфера – глобальная экосистема	40
7.     7.5.  Глобальные изменения в биосфере	52
Литература	60

№ задания	Проверяемые элементы содержания и форма представления задания.	Проверяемые элементы содержания.	Требование к уровню подготовки выпускников.	Уровень сложности.	Макс. балл за выполнение задания.
26.	Обобщение и применение знаний об эволюции органического мира и экологических закономерностях в новой ситуации. Задания с развернутым ответом.	7.1.Среды обитания организмов. Экологические факторы: абиотические, биотические. Антропогенный фактор. Их значение.  7.2. Экосистема (биогеоценоз), ее компоненты: продуценты, консументы, редуценты, их роль. Видовая и пространственная структуры экосистемы. Трофические уровни. Цепи и сети питания, их звенья. Правила экологической пирамиды. Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания). 7.3. Разнообразие экосистем (биогеоценозов). Саморазвитие и смена экосистем. Устойчивость и динамика экосистем. Биологическое разнообразие, саморегуляция и круговорот веществ – основа устойчивого развития экосистем. Причины устойчивости и смены экосистем. Изменения в экосистемах под влиянием деятельности человека. Агроэкосистемы, основные отличия от природных экосистем. 7.4.Биосфера – глобальная экосистема. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Живое вещество, его функции. Особенности распределения биомассы на Земле. Биологический круговорот и превращение энергии в биосфере, роль в нем организмов разных царств. Эволюция биосферы. 7.5.  Глобальные изменения в биосфере, вызванные деятельностью человека (нарушение озонового экрана, кислотные дожди, парниковый эффект и др.). Проблемы устойчивого развития биосферы. Правила поведения в природной среде. [8]	Уметь объяснять: ¾ роль биологических теорий, законов, принципов, гипотез в формировании современной естественнонаучной картины мира; ¾ единство живой и неживой природы, родство, общность происхождения живых организмов, эволюцию растений и животных, используя биологические теории, законы и правила; ¾ взаимосвязи организмов, человека и окружающей среды; ¾ причины устойчивости, саморегуляции, саморазвития и смены экосистем; ¾ необходимость сохранения многообразия видов, защиты окружающей среды; Устанавливать взаимосвязи: ¾ движущих сил эволюции, путей и направлений эволюции; Выявлять: ¾ абиотические и биотические компоненты экосистем, взаимосвязи организмов в экосистеме, антропогенные изменения в экосистемах; Сравнивать (и делать выводы на основе сравнения): ¾ биологические объекты (организмы растений, животных, грибов и бактерий, экосистемы и агроэкосистемы)[8]	Высокий	3 балла

Экология— наука
о взаимодействиях живых организмов между собой и с их средой обитания.

Природная
среда- совокупность условий, в которых обитают
организм, популяция, сообщество и которые влияют на их состояние и свойства.

 Экологические
факторы – это определённые условия
и элементы среды, оказывающие специфическое воздействие на организм.

Экологическая
пирамида — графическое изображение соотношения между
продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников, видов,
питающихся другими хищниками) в экосистеме.

Продуценты- Автотрофные организмы, синтезирующие
органические вещества из неорганических, используя энергию Солнца и энергию
окисления веществ (растения, фотосинтезирующие бактерии.

Консументы- Гетеротрофы, потребляющие органические
вещества, синтезированные автотрофами.

Консументы 1-го
порядка-растительноядные, животные,2-го- хищники, 3-го- хищники и паразиты.

Редуценты- Гетеротрофы используют готовые
органические вещества, разрушая их до неорганических, вновь используемых
продуцентами (бактерии, грибы, черви, насекомые).

Пищевая (трофическая) цепь, цепь
питания — ряд взаимосвязанных видов, каждый
из которых служит пищей предыдущему. В реальных биогеоценозах комплексы
взаимосвязанных трофических цепей образуют пищевые сити.

Экосистема — совокупность живых организмов,
тесно взаимодействующих между собой и со средой обитания .

Устойчивость- способность выдерживать изменения,
создаваемые внешними воздействиями

Саморегуляция- способность поддерживать определенную
численность особей популяций в сообществе.

Адаптация-
приспособление организмов к условиям среды обитания.

Сукцессия-
последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном
районе.

Фотопериодизм-
реакция организмов на суточный ритм освещения, которая выражается в изменении
интенсивности процессов роста и развития.

Симбио́з — форма
тесных взаимоотношений между организмами разных видов, при которой хотя бы один
из них получает для себя пользу.

Антибиоз- биологическое взаимодействие между двумя или более организмами,
которое наносит вред по крайней мере одному из них.

Нейтрализм — межвидовое взаимодействие биотических факторов, при котором оба вида не
оказывают никакого воздействия друг на друга.

Биогеоценоз- это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых
и неживых компонентов, которые объединены в единую систему обмена веществ и
энергии. Комплекс живых компонентов- биоценоз, комплекс неживых компонентов-
биотоп. Биогеоценоз относительно экосистемы выступает как частное от общего.
Биогеоценозы- один из вариантов реально существующих систем.

Агроценоз- сообщество, которое создано с целью получения
сельскохозяйсвенной продукции , поддерживается человеком, обладает высокой
урожайностью одного или нескольких видов растений или животных.

Живое
вещество- совокупность организмов нашей планеты.

Охрана
природы- рациональное использование природных ресурсов.

 

Экологические факторы—  компоненты
природной среды, влияющие на состояние и свойства организма

Экологическая ниша — совокупность факторов среды, которые необходимы для
существования определенного вида (роль вида в экосистеме). Термин введён в 1914 году Дж. Гриннеллом и в 1927 году Чарльзом Элтоном.

Принцип
конкурентного исключения (принцип Гаузе):

“Два вида со
сходными экологическими условиями не могут длительное время занимать одну и туже
экологическую нишу ”

Ели межвидовая
конкуренция больше, то ареал данного вида уменьшается до территории с
оптимальными условиями и одновременно увеличивается специализация вида. [3]

Рис. 1 Экологическая ниша

Сочетание  абиотических факторов определяет распространение
видов организмов по разным областям Земли

Виды-космополиты — занимающие обширный ареал обитания	Синантропные виды — виды, обитающие рядом с человеком
Рис. Мыши  Сайт Инфоурок	Рис. Голуби  Сайт Инфоурок
Виды-эндемики — виды, характерные для определенной территории	Реликтовые виды — малочисленный вид — остаток предковой группы
Рис. Кенгуру  Сайт Инфоурок	Рис. Гаттерия Сайт Инфоурок

Экологический оптимум — значение одного или нескольких экологических факторов,
наиболее благоприятные для существования данного вида или сообщества. [3]

Рис. Экологический
оптимум (сайт Фоксфорд)

 

Лимитирующий
(ограничивающий) фактор — любой фактор, который ограничивает процесс развития
или существования организма, вида или сообщества.

Закон минимума Либиха

Наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется
от оптимального его значения.

По имени ученого 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. [2]

Рис.
Бочка Либиха (сайт en.ppt-online.org)

Близкородственные теплокровные
животные, обитающие в областях с более низкими температурами, обладают, как
правило, большими размерами тела, чем их собратья, живущие в теплых областях.

Белая (тундровая) куропатка (37 см)	Серая куропатка (30 см)

Теплопродукция организма пропорциональна объему
тела, т. к. тепло производят все живые клетки организма, а теплоотдача
пропорциональна площади поверхности тела, т. к. именно через поверхность
теряется тепло. С увеличением линейных размеров объекта его площадь поверхности
растет пропорционально квадрату линейных размеров (S ∼ l2), а объем —
кубу (S ∼ l3). Удельная
поверхность, или соотношение поверхность/объем (S/V), то есть поверхность,
приходящаяся на единицу объема, таким образом, обратно пропорциональна размерам
тела (S/V∼1/l). Поэтому чем больше размер, тем меньше
удельная поверхность и тем меньше через поверхность теряется тепла, то есть
увеличение размеров позволяет уменьшить потери тепла с поверхности тела в
холодном климате. [3]

Рис.
Математическая модель правила Бергмана  (рис. Фоксфорд)

 

Близкородственные (близкие виды одного рода или подвиды одного
вида) теплокровные животные, обитающие в областях с более низкими
преобладающими температурами, обладают, как правило, меньшими размерами
выступающих частей тела (уши, лапы, хвост), чем их собратья, живущие в теплых
областях.

Так же, как и правило
Бергмана, правило Аллена объясняется тем, что увеличение удельной поверхности
более выгодно в регионах с теплым климатом, т. к. при этом выше теплоотдача, а
уменьшение удельной поверхности выгодно в холодном климате, т. к. теплоотдача
ниже. При одинаковых линейных размерах удельная поверхность больше у того
животного, у которого выступающие части больше. Пример — обыкновенная лисица и
пустынная лисица-фенек. )[7]

Рис. Песец (полярная лисица) (сайт Фоксфорд)	Рис. Фенёк (пустынная лисица) (сайт Фоксфорд)

 

r — стратегия	К- стратегия
нестабильная окружающая среда	постоянная окружающая среда
¾   небольшие размеры ¾   высокая плодовитость ¾   высокая смертность ¾   быстрое размножение ¾   короткая продолжительность жизни	¾   большие размеры ¾   малая плодовитость ¾   низкая смертность ¾   воспитание потомства ¾   большая продолжительность жизни
¾   насекомые ¾   сорные растения ¾   крысы ¾   кролики	¾   слоны ¾   киты ¾   человекообразные обезяны ¾   человек

 

 

1.                
Каковы основные
факторы-ограничители для растений, для животных, микроорганизмов?

2.                
Какие  организмы, с какими
могут в природе вступить в симбиоз: пчела, подберезовик, актиния, дуб, береза,
рак-отшельник, осина, сойка, клевер, подосиновик, липа, клубеньковые бактерии?

3.                
Белки, как правило, обитают
в хвойном лесу и питаются преимущественно семенами ели. Какие биотические
факторы могут привести к сокращению численности популяции белок?

4.                
Почему вредители обитают
больше на старых, больных деревьях сосны?

5.                
Какие виды экологических
факторов способствуют регуляции численности волков в экосистеме? Ответ
поясните.

6.                
Ручьевая форель живёт в воде
с концентрацией кислорода не менее 2 мг/л. При понижении его содержания до 1,6
мг/л и меньше

форель гибнет. Объясните причину гибе и форели, используя знания
о норме реакции признака.

7.                
Одна самка луны-рыбы
вымётывает до 300 миллионов икринок. Объясните, почему численность этого вида
не возрастает в водоёмах беспредельно.

8.                
Почему численность
промысловых растительноядных рыб может резко сократиться при уничтожении в
водоеме хищных рыб?

9.                
Объясните, почему сокращение
численности волков из-за отстрела в биоценозах тундры приводит к уменьшению
запасов ягеля – корма северных оленей. [5]

Попробуйте
ответить самостоятельно, а потом проверьте себя, используя ответы на следующей
странице.

Если не
получилось ответить — вернитесь к теоретической части по теме и устраните
пробелы в знаниях

Ответы:

№	Ответ	Баллы
1	1) Для растений: нехватка света, воды, минеральных солей, углекислого газа. 2) Для животных: нехватка пищевых ресурсов, воды, неблагоприятные климатические условия, паразиты, враги (конкуренты, хищники). 3) Для микроорганизмов: нехватка пищевых ресурсов, неблагоприятные условия (температурный, водный, газовый режим, химические вещества (антибиотики для бактерий- паразитов).	3
2	1) Пчела — липа, 2) подберезовик — береза, 3) актиния — рак-отшельник, 4) осина — подосиновик, 5) сойка — дуб, 6) клевер — клубеньковые бактерии.	3
3	1)Неурожай семян ели 2)Увеличение численности хищников – лисиц, куниц 3) Увеличение численности паразитов, болезнетворных микроорганизмов	3
4	1) На молодых деревьях выделяется много смолы, 2) в составе смолы есть скипидар, отпугивающий вредителей. 3) Старые деревья являются более удобным убежищем.	3
5	1) антропогенные: со­кра­ще­ние пло­ща­ди лесов, чрез­мер­ный отстрел; 2) биотические: не­до­ста­ток корма, конкуренция, рас­про­стра­не­ние заболеваний. Примечание. Абиотические: глу­би­на снеж­но­го по­кро­ва зимой	3
6	1. Ко­ли­че­ство кис­ло­ро­да 2 мг/л является нижним пределом выносливости для ручьевой форели 2. Норма реакции – это генетически обусловленные пределы, в которых может изменяться признак организма. Норма реакции приспособительных признаков организма не позволяет ручьевой форели адаптироваться к концентрации кислорода ниже 2 г/л, поэтому при концентрации кислорода 1,6 г/л и ниже форель погибает. Исходное пояснение. 1. Ко­ли­че­ство кис­ло­ро­да 2 мг/л опре­де­ля­ет­ся нор­мой реакции. 2. При по­вы­ше­нии или по­ни­же­нии дан­но­го значения, ор­га­низм гибнет, т. к. ко­ли­че­ство кис­ло­ро­да огра­ни­чи­ва­ю­щий фактор. Примечание. У ру­чье­вой фо­ре­ли узкая норма реакции	3
7	1) при наружном оплодотворении у рыб в воде не все икринки бывают оплодотворены; 2) до и после оплодотворения икринки рыб, образовавшиеся мальки и молодь гибнут из-за воздействия на них абиотических и биотических факторов среды.	3
8	1) Уничтожение хищников приведет сначала к увеличению численности растительноядных рыб. 2) Из-за этого между ними усиливается конкуренция. 3) Быстро распространяются заболевания, что приводит к сокращению их численности.	3
9	1) Волки выполняют роль санитаров, уничтожают больных и слабых животных, осуществляя роль естественного отбора. 2) Исчезновение волков приводит к распространению болезней среди копытных и снижению их численности. 3) Из-за отсутствия хищников копытные активно размножаются и между ними обостряется конкуренция, в результате которой многие особи погибают.	3 [5]

 

Экосистема, или биогеоценоз, —
совокупность живых организмов (сообществ) и среды их обитания, образующих
устойчивую систему жизни. Экосистема = биотоп + биоценоз

Автор термина «экосистема» —
английский эколог А. Тенсли. Автор термина «биогеоценоз» — академик В. Н.
Сукачев. 

В биогеоценозе В. Н. Сукачев
выделял два блока: экотоп (совокупность условий
абиотической среды) и  биоценоз (совокупность всех
живых организмов). В соответствии с определениями, между понятиями «экосистема»
и «биогеоценоз» нет никакой разницы, биогеоценоз можно считать
полным синонимом термина «экосистема».

Экосистема
— основная функциональная единица в экологии.

                 

 

перенос
вещества и энергии от первичного источника через ряд организмов

Трофические уровни —
это звенья пищевой цепи.

Экологическая
пирамида — графические изображения соотношения между организмами всех
трофических уровней в экосистеме.

      

                                                                                                                      Пирамида
чисел                                                Пирамида  биомассы

 

1.           
В небольшом водоеме,
образовавшемся после разлива реки, обнаружены следующие организмы:
инфузории-туфельки, дафнии, белые планарии, большой прудовик, циклопы, гидры.
Объясните, можно ли этот водоём считать экосистемой. Приведите не менее 3-х
доказательств.

2.           
В экосистеме леса
трофические уровни экологической пирамиды представлены организмами: растения →
гусеницы → синицы → хищные птицы. Какие изменения численности обитателей разных
уровней приведут к сокращению численности гусениц? Ответ поясните.

3.           
Если в лесу на площади 1 га
взвесить отдельно все растения, всех животных по отдельности (насекомых,
земноводных, рептилий, птиц, млекопитающих), то представители какой группы
суммарно будут самыми тяжелыми и самыми легкими?

4.           
Что служит основой
формирования разнообразных сетей питания в экосистемах?

5.           
Почему в наземной пищевой
цепи от звена к звену, как правило, уменьшается биомасса?

6.           
Составьте пищевую цепь и
определите консумента 2-го порядка, используя всех названных представителей:
ястреб, цветки яблони, большая синица, жук яблонный цветоед.

7.           
В чем проявляется
взаимосвязь продуцентов и редуцентов, входящих в состав любой экосистемы? [5]

Попробуйте
ответить самостоятельно, а потом проверьте себя, используя ответы на следующей
странице.

Если не
получилось ответить — вернитесь к теоретической части по теме и устраните
пробелы в знаниях

Ответы:

№	Ответ	Баллы
1	Названный временный водоем нельзя назвать экосистемой, так как в нем: 1)отсутствуют продуценты; 2)отсутствуют редуценты; 3)отсутствует замкнутый круговорот веществ и нарушены цепи питания.	3
2	1) уменьшение численности растений сократит кормовую базу гусениц и их численность  2) увеличение численности синиц приведёт к уничтожению гусениц, которыми они питаются 3) уменьшение численности хищных птиц переведёт к уменьшению численности синиц, которыми питаются хищники	3
3	1) Исходя из закона пирамиды биомасс, 2) самыми тяжелыми будут растения, 3) самыми легкими — хищные позвоночные (т. е. те кто находится на последних звеньях цепей питания).	3
4	1) Сеть питания образуется из многообразия взаимосвязанных цепей питания, 2) в основе ее разнообразия лежит разнообразие видов, 3) наличие среди них продуцентов, консументов, редуцентов и разнообразие их пищи (широкая пищевая специализация).	3
5	1) Пищевая цепь включает в себя продуцентов, консументов и редуцентов. 2) В каждом звене большая часть органического вещества (примерно 90%) расщепляется до неорганических веществ, и они выделяются в окружающую среду. 3) Выделенная при этом энергия тратится на жизнедеятельность, превращается в тепловую энергию и рассеивается в окружающую среду. Таким образом, от звена к звену уменьшается биомасса. Эта закономерность называется правилом 10% или правилом экологической пирамиды.	3
6	1) Цветки яблони → жук яблонный цветоед → большая синица → ястреб. 2) Консумент 2-го порядка — большая синиц	3
7	1) Продуценты создают органические вещества из неорганических, 2) редуценты используют органические остатки и минерализуют их. 3) Продуценты используют минеральные вещества.	3 [5]

Сукцессия — это постепенная, направленная смена одних экосистем другими на
одной и той же территории под влиянием природных факторов или воздействия
человека.

 

1.  
В результате лесного пожара
выгорела часть елового леса. Объясните, как будет происходить его самовосстановление.

2.  
Луга, произрастающие в
лесной зоне и предоставленные сами себе, быстро зарастают лесом. Однако в
местах постоянного ведения сельского хозяйства этого не происходит. Почему?

3.  
В результате вулканической
деятельности в океане образовался остров. Объясните последовательность
формирования экосистемы на недавно образовавшемся участке суши.

4.  
Почему видовой состав
кукурузного поля значительно беднее, чем леса?

5.  
Почему в агроэкосистеме
короткие цепи питания?

6.  
Каковы причины смены биогеоценозов?

7.  
Укажите не менее трёх ха­рак­тер­ных
особенностей, от­ли­ча­ю­щих пи­о­нер­ные эко­си­сте­мы от кли­макс­ных
(устойчивых).

8.  
Почему ши­ро­ко­лист­вен­ный
лес счи­та­ют более устой­чи­вой экосистемой, чем раз­но­трав­ный луг? При­ве­ди­те
не менее трёх доказательств.

9.  
9.Объясните, ка­ко­вы
причины устой­чи­во­сти дубравы. На­зо­ви­те не менее трёх причин.

10.                     
В чём проявляются различия
экосистем пшеничного поля и естественного луга? Укажите не менее четырёх
отличий. Ответ поясните. [5]

Попробуйте
ответить самостоятельно, а потом проверьте себя, используя ответы на следующей
странице.

Если не
получилось ответить — вернитесь к теоретической части по теме и устраните
пробелы в знаниях

Ответы:

№	Ответ	Баллы
1	1) Первыми развиваются травянистые светолюбивые растения. 2) Потом появляются всходы березы, осины, сосны, семена которых попали с помощью ветра, образуется мелколиственный лес. 3) Под пологом светолюбивых деревьев развиваются теневыносливые ели, которые впоследствии полностью вытесняют другие виды деревьев.	3
2	1) В местах ведения сельского хозяйства почва вытаптывается, 2) уплотняется, 3) подрост деревьев уничтожается.	3
3	1) Первыми поселяются микроорганизмы и лишайники, которые обеспечивают образование почвы; 2) на почве поселяются растения, споры или семена которых заносятся ветром или водой; 3) по мере развития растительности в экосистеме появляются животные, в первую очередь членистоногие и птицы.	3
4	1) В агроэкосистеме (кукурузное поле) небольшое биоразнообразие, т.к. продуцент представлен монокультурой и ограниченным числом сорных растений. 2) Несбалансированный круговорот веществ. 3) Непродолжительные сроки существования.	3
5	1) В агроэкосистеме небольшое биоразнообразие (чаще всего продуцент представлен монокультурой). 2) Несбалансированный круговорот веществ (или, изымается человеком продукция, истощается почва). 3) Непродолжительные сроки существования.	3
6	1) Изменение организмами среды обитания, 2) деятельность человека. 3) Природные катаклизмы	3
7	1) Не­боль­шое ко­ли­че­ство видов. 2) Неразветвлённые пи­ще­вые цепи и малое их количество. 3) Преобладание видов с R-стратегией ИЛИ Пре­об­ла­да­ние видов с вы­со­ким ре­про­дук­тив­ным по­тен­ци­а­лом и косвенной заботой о потомств	3
8	1) в широколиственном лесу большее разнообразие видов, чем на лугу; 2) многоярусность и большое разнообразие экологических ниш; 3) разветвлённые сети питания обеспечивают более полный круговорот веществ	3
9	1) видовое разнообразие: биоценоз дубравы составляет более сотни видов растений и несколько тысяч видов животных; образование ярусов леса; 2) высокая биологическая продуктивность дубравы; 3) разветвлённые цепи и сети питания: богатство и разнообразие растений является причиной развития многочисленных потребителей из мира животных (растительноядные, плотоядные). Все виды служат источником питания и средой обитания для многочисленных паразитических организмов (наружных и внутренних). Выпадение какого-то одного вида животного существенно не нарушает всю систему; 4) замкнутый круговорот веществ: высокая продуктивность растений приводит к образованию листового опада. С опадом в почву возвращается большая часть потреблённых растениями минеральных веществ и азота.	3
10	В пшеничном поле, в отличие от луга, 1) бедный видовой состав, короткие цепи питания, так как преобладает монокультура — пшеница; 2) использование дополнительной энергии, кроме солнечной; 3) несбалансированный круговорот веществ, так как пшеница изымается, поэтому пшеничное поле — неустойчивая экосистема; 4) действие искусственного отбора наряду с естественным (борьба с сорняками и вредителями).	3 [5]

 

Биосфе́ра (от др.-греч. βιος — жизнь и σφαῖρα —
сфера, шар) — оболочка Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под их
воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»;
глобальная экосистема Земли

Ж. Б. Ламарк в 1802 году — назвал биосферой совокупность всех живых организмов Земли.	Э. Зюсс в 1875 году ввел термин «биосфера» в биологию – тонкая пленка земной поверхности, населенная жизнью.	В. И. Вернадский в 1919 создал “Учение о Биосфере”. Ноосфера (по Вернадскому) — сфера человеческого разума.

 

 

1.     В. И. Вернадский писал: «На земной поверхности нет химической
силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим
конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Объясните, какие
изменения произошли в литосфере благодаря жизнедеятельности живых организмов?

2.     Почему в нижних слоях атмосферы в настоящее время сокращается
концентрация кислорода?

3.    
Почему антропогенное влияние
на биосферу вызывает серьёзные опасения у учёных и общественных деятелей?
Приведите не менее трёх аргументов.

4.    
Укажите примеры губительного
влияние человека на флору, поясните в чём выражается вред влияния. Укажите не
менее 4 х пунктов.

5.    
Какие действия человека
приводят к снижению биологического разнообразия растений?

6.    
Назовите четыре основных
структурных компонента биогеоценоза, обеспечивающие круговорот веществ в
природе, и укажите их функции.

7.    
Известны примеры роста
численности популяций в геометрической прогрессии. Например, это
распространение средиземноморской плодовой мухи в Калифорнии, размножение
бактерий в пищеварительном тракте новорожденного млекопитающего, рост в США
популяций одуванчиков, завезённых из Европы. Приведите четыре причины, по
которым возможен такой рост популяции. [5]

Попробуйте
ответить самостоятельно, а потом проверьте себя, используя ответы на следующей
странице.

Если не
получилось ответить — вернитесь к теоретической части по теме и устраните
пробелы в знаниях

Ответы:

№	Ответ	Баллы
1	1) Образование почвы, 2) разрушение горных пород (например, лишайниками, которые выделяют органические кислоты), 3) формирование ряда полезных ископаемых (например, каменного и бурого угля, железосодержащих руд, торфа, известняка и др. ).	3
2	1) Это происходит потому, что сокращается площадь растительного покрова Земли из-за вырубки лесов, 2) происходит гибель фитопланктона Мирового океана вследствие его загрязнения, 3) увеличивается потребление кислорода при сгорании топлива (автотранспорта, промышленности и др.).	3
3	1. Промышленные отходы загрязняют воздушную и водную среды. 2. Неэффективное земледелие разрушает почвенный покров, увеличивает посевные площади. 3. Хозяйственная деятельность, браконьерство ведут к уменьшению биологического разнообразия растительного и животного мира	3
4	1) Черезмерное внесение удобрений вызывает засалевание почв — затрудняет всасывание воды растениями. 2) Черезмерный выпас скота — вытаптывание растений. 3) Вырубка лесов — гибель тенелюбивых растений, гибель лесных грибов. 4) Деятельность заводов, фабрик — вредные выбросы и тяжёлые металлы накапливаются в почве и растениях 5) Строительство городов и дорог — уничтожение растений и их мест обитания.	3
5	1) Истребление многих видов (растений, занесенных в красную книгу) способствует снижению биологического разнообразия. 2) Осушение болот; вследствие чего гибнут многие растения, обитающие в данном биогеоценозе. 3) Использование гербицидов приводит к уничтожению сорняков, что в свою очередь ведет к заболеваниям других растений (так как нет конкуренции) 4) Массовая вырубка лесов приводит к уничтожению естественного биогеоценоза, то есть вместе с растительностью погибают другие организмы (животные, грибы, обитающие на данной территории. или, Главные угрозы биологическому разнообразию, вытекающие из деятельности человека, заключаются в —разрушении мест обитания, их фрагментации и деградации (включая загрязнение), — в глобальном изменении климата, — чрезмерной эксплуатации видов человеком, — вторжении экзотических видов и увеличивающемся распространении болезней.	3
6	1) Продуценты – организмы, производящие органические вещества из неорганических (растения, цианобактерии). 2) Консументы – потребители готового органического вещества (растительноядные, всеядные, хищные животные). 3) Редуценты – организмы, минерализующие органические вещества (грибы, бактерии). 4) Неживые компоненты – солнечная энергия, почва, вода, атмосфера (источник энергии, среда жизни, переносчики вещества)	3
7	1) наличие неограниченного пространства для жизни 2) изобилие пищи и других ресурсов 3) отсутствие врагов 4) высокий репродуктивный потенциал особей	3 [5]

 

 

1.      
 Какие экологические
проблемы можно считать глобальными для человечества?

2.      
Какие ресурсы относятся к
исчерпаемым и невозобновимым?

3.      
От сохранности почвы и
климата зависят продовольственная безопасность человечества, биологическое
разнообразие популяций экосистем Земли. Перечислите антропогенные факторы,
ведущие к разрушению почвенного покрова. Ответ поясните.

4.      
При использовании
ядохимикатов в сельском хозяйстве погибают вредители. Почему хищники погибают
чаще, чем травоядные животные?

5.      
В результате длительного
применения ядохимикатов на полях могут наблюдаться вспышки роста численности
вредителей. Объясните, почему могут происходить такие вспышки роста
численности. Приведите не менее четырёх причин.

6.      
Как можно защитить урожай
культурных растений от вредителей без использования ядохимикатов?

7.      
Каковы при­чи­ны появления
влаж­но­го смога в круп­ных городах?

8.      
Ученые считают, что
перевыпас скота, частые пожары в степных и полупустынных районах Земли служат
основной причиной опустынивания этих территорий. Объясните, почему?

9.      
Почему сбор металлолома и
макулатуры считается важным природоохранным мероприятием?.

10. 
Сплав деревьев по рекам
экономически очень выгоден (не надо строить дороги, тратить топливо на
транспортировку). Объясните, почему экологи против такой транспортировки,
особенно, если деревья не связаны в плоты, а сплавляются поодиночке?

11. 
В чем преимущество замкнутых
технологий по сравнению с самыми совершенными очистными сооружениями?

12. 
Нефть нерастворима в воде и
слаботоксична. Почему же загрязнение вод нефтепродуктами считается одним из
самых опасных?

13. 
Зимой на дорогах используют
соль, чтобы не было гололеда. К каким изменениям в водоемах и почве это
приводит?

14. 
Какие преимущества и недостатки
имеют альтернативные источники энергии — солнечная, ветровая, энергия
приливов и отливов, электрическая? [5]

Попробуйте
ответить самостоятельно, а потом проверьте себя, используя ответы на следующей
странице.

Если не
получилось ответить — вернитесь к теоретической части по теме и устраните
пробелы в знаниях

Ответы:

№	Ответ	Баллы
1	1) Увеличение численности населения Земли, 2) загрязнение Мирового океана, 3) аварии на АЭС, 4) «озоновые дыры», 5) загрязнение атмосферы, парниковый эффект (изменение климата планеты), 6) сведение лесов (особенно тропических), 7) опустынивание, сокращение энергетических ресурсов.	3
2	1) Нефть, 2) природный газ, 3) уголь, 4) разные виды руд (железные, медные, полиметаллические и другое). Примечание. Не­воз­об­но­ви­мы­ми чис­лят­ся ре­сур­сы зем­ных недр. Стро­го го­во­ря, мно­гие из них могут воз­об­нов­лять­ся в ходе гео­ло­ги­че­ских цик­лов, но дли­тель­ность этих цик­лов, опре­де­ля­е­мая сот­ня­ми мил­ли­о­нов лет, не­со­из­ме­ри­ма с эта­па­ми раз­ви­тия об­ще­ства и ско­ро­стью рас­хо­до­ва­ния ми­не­раль­ных ре­сур­сов. К не­воз­об­но­ви­мым ре­сур­сам от­но­сит­ся: по­лез­ные ис­ко­па­е­мые, топ­ли­во, ме­тал­ли­че­ское ми­не­раль­ное сырье, не­ме­тал­ли­че­ское ми­не­раль­ное сырье. Не­воз­об­но­ви­мые энер­го­ре­сур­сы: Нефть, При­род­ный газ, Уголь, Ре­ак­ция ядер­но­го де­ле­ния и т. д.	3
3	1) Вырубка лесов, приводящая к иссушению почв и ветровой эрозии. 2) Перевыпас скота (или использование тяжёлой техники) — к уплотнению, вытаптыванию гумуса и деградации почвы. 3) Загрязнение почвы пестицидами, используемыми для борьбы с сорняками, насекомыми-вредителями и грибковыми заболеваниями. 4) Неправильное орошение, приводящее к засолению почв, что делает их непригодными для дальнейшего использования.	3
4	1) У травоядных животных в процессе естественного отбора и выживания особей (мутированных) невосприимчивых к ядохимикату через несколько поколений численность восстанавливается. (или, во время обработки ядохимикатами убиваются не все насекомые. Те из них, которые случайно оказались устойчивы к данному ядохимикату, остаются в живых и размножаются. Всё их потомство оказывается устойчивым к ядохимикату). 2) Ядохимикаты не вступают в обмен веществ, поэтому передаются в последующее звено в цепи питания целиком. Из-за этого в конце пищевой цепи ядохимикаты накапливаются (концентрируются), что приводит к смерти хищников. 3) Ядохимикаты часто распадаются в природе несколько сезонов, и накапливаясь в почве продолжают отравлять растения. Травоядные невосприимчивые к ядохимикату размножаются, но продолжают наносить отравлять по цепи питания хищных животных	3
5	1) В результате применения ядохимикатов погибли хищники, которые питались вредителями, поскольку в конце пищевой цепи накапливается высокая концентрация ядохимикатов. 2) В результате наследственной изменчивости (мутация) и естественного отбора вредители приобрели устойчивость к ядохимикатам и не умирают от них. 3) Благодаря высокой скорости размножения насекомые передают данные признаки следующим поколениям. 4) Вредители, которые приобрели устойчивость, имеют преимущество для размножения благодаря обилию пищи и отсутствию конкуренции. ИЛИ, 4) Насекомые, приобретшие устойчивость к ядохимикату, находятся в очень хороших условиях (обилие пищи, отсутствие конкурентов и хищников), поэтому происходит резкий рост их численности.	3
6	1) С помощью биологических методов борьбы: использование паразитов и хищников вредителей (наездников, бактерий и вирусов, птиц, стрекоз, муравьев, божьих коровок). 2) Выпуск на природу стерильных (т. е. бесплодных) самцов вредителей (самки после спаривания не дают потомство. 3) Выведение устойчивых к вредителям сортов растений. 4) Отпугивание зерноядных птиц, распашка нор грызунов.	3
7	1) Влаж­ный смог — это сочетание тумана с примесью дыма и газовых отходов производства. 2) Причина влажная безветренная погода. ИЛИ, смог наблюдается обычно слабом ветре или штиле. ИЛИ, чаще всего образуются в безветренные ночи зимой иногда и днём. 3) В результате интенсивного излучения тепла земной поверхностью, приводит к охлаждению как её самой, так и прилегающего слоя воздуха содержащего большой процент загрязняющих веществ, пыли и дыма.	3
8	1) Частые пожары уничтожают растительный покров, а органические и минеральные вещества почвы переходят в газообразное состояние и уносятся с ветром, а это обедняет почву. 2) При перевыпасе скота растения не успевают возобновляться и оголяется почва. Эти территории расширяются, усиливается водная и ветровая эрозия. 3) Открытые территории быстрее нагреваются, усиливается испарение, что истощает подземные воды и увеличивает засоление почвы. На открытых территориях изменяется направление воздушных масс, уменьшаются осадки, ускоряется процесс опустынивания.	3
9	1) Вторичное использование сырья уменьшает изъятие его из природы, 2) в результате снижается отрицательное влияние на природу, связанное с добычей сырья, экономится само сырье, энергия, человеческий труд, 3) уменьшается загрязнение окружающей среды отходами.	3
10	1) При такой транспортировке часть деревьев тонет, загромождает берега, оседает на излучинах рек, на дно реки попадает большое количество коры и частей бревен. 2) Затонувшие деревья гниют с потреблением большого количества кислорода и выделением разных ядовитых веществ. 3) Это приводит к массовой гибели рыб и других обитателей (особенно в летнее время).	3
11	1) Самые совершенные очистные сооружения до конца не могут очистить канализационные и промышленные стоки вод. 2) В замкнутых технологиях вода, используемая в производстве, не попадает в окружающую среду, 3) поэтому не загрязняет ее.	3
12	1) Тонкая нефтяная пленка препятствует газообмену между водой и атмосферой, 2) из-за кислородного голодания страдают все обитатели водоема, особенно обитающие на поверхности (или, вызывает гибель планктона, и других организмов, обитающих в толще воды; или, перестаёт размножаться планктон – основной продукт питания морских обитателей; 3) Покрывая перья водоплавающих птиц, она препятствует полету, птицы погибают. — оседая на дно водоёма приводит к гибели бентосных организмов	3
13	1) Соль смывается с дорог в водоемы и в почву, 2) из-за увеличения их засоления растения и почвенные организмы обезвоживаются, что приводит к их гибели. 3) Почвы и водоемы становятся безжизненными.	3
14	1) Преимущества: они бесплатные, нескончаемые, не наносят вреда окружающей природе. 2) Недостатки: не могут удовлетворить все энергетические потребности, 3) не на всех территориях их можно использовать, так как зависят от климата и местности.	3 [5]

 

1.     Биология.
Справочные материалы/пол ред. Д.И. Трайтака.-М.:Просвещение, 1994

2.     Биология:
Большой справочник для школьников и поступающих в ВУЗы. – М.: Дрофа, 1998.-668
с.

3.     Биология(Экология)-Фоксфорд
учебник [электронный источник]  https://foxford.ru/wiki/biologiya/ekologicheskie-faktory-ekologicheskaya-nisha-limitiruyuschie-faktory
(дата обращения 21.01.2020)

4.     Раимова,
Е.М., Мишакова,В.Н. Биология.: учебное пособие /Е. К. Раимова,
В.Н.Мишакова.-изд. 2-е, перераб. И дополн. –Оренбург, ООО»Техно Софт»,
2017,-172 с. –(Подготовка к ЕГЭ)

5.     Решу
ЕГЭ  [Электронный ресурс].- URL
: https://ege.sdamgia.ru
(дата
обращения 10.01.2020)

6.     Российский
учебник [Электронный ресурс].- URL
: https://rosuchebnik.ru/material/ege-po-biologii-24-zadanie/ 
(дата
обращения 2.02.2020)

7.     Садовниченко,
Юрий Александрович. Биология в схемах и таблицах/Ю.А. Садовниченко, А.Ю.
Ионцева.- Москва:Эксмо, 2018. – 320 с.- (наглядно и доступно).

8.     ФИПИ
[Электронный ресурс].- URL :  http://www.fipi.ru
(дата
обращения 21.11.2019)

20.12.2018

Немецкий ученый-химик, президент Баварской академии наук Юстус фон Либих (1803–1873) по праву считается одним из основателей современной агрохимии, поскольку именно он впервые разработал теорию минерального питания растений, которая дала толчок для развития производства и применения минеральных удобрений в агрономии.

Занимаясь научными исследованиями в области выживания растений в различных условиях, ученый пытался понять, в какой именно момент следует использовать те или иные химические компоненты, чтобы улучшить выживаемость и поднять урожайность культур.

Благодаря проделанной работе ученый в 1840 году сформулировал экологически-экономический закон ограничивающего или лимитирующего фактора, который позже назовут законом минимума Либиха.

Согласно этому закону относительное воздействие отдельного экологического фактора будет тем сильнее, чем больше данный фактор, в сравнении с другими, будет приближаться к своему количественному минимуму. При этом наиболее значимым в каждый момент времени является именно тот фактор, который наиболее уязвим.

Другими словами, именно от минимально (или максимально) представленного в данный конкретный момент экологического фактора зависит выживание организма. Например, ограничивающим фактором для конкретного вида может стать недостаток кормовой базы, но уже в другой момент времени, когда еды будет достаточно, лимитирующим может стать слишком высокая или низкая температура воздуха.

Впоследствии обнаружилось, что закон Либиха является верным не только для агрономии в целом, но и вполне применим для абсолютно всех экологических систем и живых организмов.

Дело в том, что на протяжении жизненного цикла каждое живое существо на планете время от времени ощущает различные ограничения. Например, распространению северных оленей может препятствовать значительная глубина снежного покрова, развитию рыб – недостаток в водоеме кислорода, а ограничивающим фактором для многих культурных растений является отсутствие влаги.

Действие закона, по Либиху, распространяется в основном на аспекты земледелия. Ученый определил, что урожайность большинства растений в значительной степени зависит от наличия или недостатка в почве отдельных минеральных питательных компонентов. Например, ограничивающим фактором для нормального роста растений может выступать недостаток фосфора, кальция и других элементов.

Согласно его закону, от элемента, концентрация которого является в почве минимальной, в целом может зависеть полноценный рост и развитие культуры, то есть, соответственно, ее конечная продуктивность.

Данный закон назвали «Бочкой Либиха».

Для наглядности давайте возьмем деревянную бочку, имеющую изъян в виде одной укороченной доски.

Суть модели заключается в том, что если жидкость при заполнении бочки начнет переливаться через наиболее короткую доску, то длина остальных уже не играет никакой роли.

В данном примере самая короткая доска и является тем самым фактором, который в настоящее время наиболее отклонен от нормального значения. Следовательно, ремонт бочки необходимо начинать, прежде всего, с замены короткой доски.

То есть можно сказать, что закон минимума Либиха полностью соответствует русской пословице: «Где тонко, там и рвется».

При этом действие закона абсолютно не распространяется на нестабильные системы, поскольку поступление отдельных элементов происходит неравномерно и зависит от многих факторов, действующих как поочередно, так и одновременно с другими.

Модель Либиха впоследствии была дополнена и расширена другими учеными умами, например, Эрнестом Шелфордом, который в 1913 году на основе этого закона вывел теорию толерантности. Согласно его теории лимитирующим фактором процветания организма может выступать не только минимум, но и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет степень стойкости (толерантности) организма к данному фактору.

К примеру, серьезным препятствием для нормального существования живых существ и ограничением развития популяций организмов может выступать не только недостаток (по Либиху), но и переизбыток различных негативных факторов (например, излишнее тепло, вода или солнечный свет).

Поэтому Шелфорд в перечень факторов, помимо питательной среды ввел также такие как: температура окружающей среды, количество влаги, морозоустойчивость и многие другие.

Еще один последователь Либиха, американский биолог Юджин Одум, чтобы избежать различных неоднозначных трактовок в определении закона, предложил в 1953 году ограничить концепцию минимума и использовать ее исключительно в применении к макро- и микроэлементам. По его мнению, это должно нивелировать существующую путаницу в определениях и акцентировать внимание исключительно на веществах, необходимых организмам для продуктивного роста и размножения.

Таким образом, на сегодня трактовка закона Либиха звучит так:

· живые организмы могут иметь широкий диапазон толерантности при одном факторе и ограничивающий при другом;

· обычно наибольшее распространение имеют организмы с обширным диапазоном толерантности в одном факторе;

· если условия по одному экологическому фактору являются не оптимальными для конкретного вида, то может суживаться и диапазон толерантности по отношению к прочим экологическим факторам;

· оптимальные значения экологических факторов для организмов в естественной среде и в лабораторных условиях (в силу изоляции последних) чаще всего оказываются неодинаковыми;

· период размножения является критическим, и множество экологических факторов в течение этого периода становятся лимитирующими при общем сужении диапазона толерантности.

В настоящее время понимание лимитирующих факторов позволяет экологам регулировать состояние живых организмов и экосистемы в целом.

Поделиться в соцсетях: