Оптимум (зона оптимума, зона нормальной жизнедеятельности) — такое количество экологического фактора, при котором интенсивность жизнедеятельности организмов максимальна.[ ...]
Экологический оптимум нередко изменяется в зависимости от возраста, пола живых существ, сезона и других обстоятельств. Например, у мельничной огневки — опасного вредителя зерновых продуктов критическая минимальная температура для взрослой бабочки 22 °С, для гусениц — 7, а для яиц — 27 °С. Брусника зимой способна переносить морозы до —22 °С, но погибает летом при температуре —3 °С. Тритоны в апреле бывают активны при О °С, а летом полностью теряют подвижность при 5—6 °С. Для многих растений необходима смена условий температуры и освещенности в различные периоды развития.[ ...]
Экологический смысл характера асимметрии данных кривых распределения заключается в следующем. Хищники предпочитают пожирать жертв возможно большего размера. В зависимости от конституционных особенностей и других моментов устанавливается предельная величина жертв, которая может служить добычей, а также оптимальные размеры, преимущественно используемые данным животным. Жертвы меньших размеров, естественно, также служат пищевым материалом для этого хищника, но по мере измельчения и, тем самым, отдаления от оптимума эти объекты истребляются с меньшей интенсивностью.[ ...]
Экологическая ситуация резко изменялась на участках, располагавшихся ниже стоков сырзавода. Вода средней Латки была молочно-зеленоватого цвета, а в зоне непосредственного выброса отходов производства имела специфический запах, на поверхности образовывались черные пленки. На дне накапливался толстый слой черного ила. Из верхних участков реки беспозвоночные перифитона попадали в пессимальную зону, они испытывали внезапный стресс, которому не могли противостоять, вследствие этого здесь наблюдалось резкое обеднение и полная смена состава зооценоза, что характерно для зон антропогенного загрязнения водоемов. В зоне наибольшего воздействия стоков сырзавода на ст. 4 было зарегистрировано всего 6 видов животных, среди которых массового развития достигали нематоды — Tobrilus helveticus, Monhystera stagnalis, Dorylaimus stagnalis, которые составляли 90,9% численности. Следовательно, загрязненная зона, неблагоприятная для обитателей чистых участков, становилась зоной экологического оптимума для низкоорганизованных животных — круглых червей. Как и на сильнозагрязненных участках Рыбинского водохранилища складывался типичный техногенный зооценоз с преобладанием нематод.[ ...]
Экологические факторы обычно действуют не поодиночке, а целым комплексом. Действие одного какого-либо фактора зависит от уровня других. Сочетание с разными факторами оказывает заметное влияние на проявление оптимума в свойствах организма и на пределах их существования. Действие одного фактора не заменяется действием другого. Однако при комплексном воздействии среды часто имеет место «эффект замещения», который проявляется в сходстве результатов воздействия разных факторов. Так, свет не может быть заменен избытком тепла или обилием углекислого газа, но, действуя изменениями температуры, можно приостановить фотосинтез у растений или активность у животных и тем самым создать эффект диапаузы, как при коротком дне, а удлинив активный период, создать эффект длинного дня. И в то же время это не замещение одного фактора другим, а проявление количественных показателей экологических факторов. Это явление широко используется в практике растениеводства и зоотехнии.[ ...]
Экологические факторы обычно действуют не поодиночке, а целым комплексом. Действие одного какого-либо фактора зависит от уровня других. Сочетание с разными факторами оказывает заметное влияние на проявление оптимума в свойствах организма и на пределах их существования.[ ...]
Экологический ареал растения можно выразить как совокупность экотопов, в которых растение встречается. Его условно можно разделить на три зоны: зона оптимума, зона среднего самочувствия и зона прозябания. В зоне оптимума увеличивается жизненность растений, обилие, высота, улучшаются показатели оптимального вегетирования, древостой увеличивает высоту спелых древостоев, средний диаметр стволов, полноту, класс бонитета, запас древостоя, коэффициент состава яруса или сообщества в целом. Одновременно повышается константность растения. В зоне среднего самочувствия обилие и константность заметно снижаются. В зону прозябания растение заходит сравнительно редко с незначительным обилием. По характеру вегетирования в этой зоне отчетливо заметна угнетенность - листья и хвоя приобретают тусклый желтоватый или сероватый оттенки, кроны деревьев редеют, резко снижаются класс бонитета, полнота, коэффициент состава яруса или насаждения в целом. За пределами экологического ареала растение не встречается (Киреев, 1977).[ ...]
Закон оптимума - любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы. За пределами этого оптимума знак воздействия фактора меняется на противоположный. Предельные значения фактора, которые организмы не выдерживают, называются критическими точками; условия, близкие к критическим, называются экстремальными. Интервал между критическими точками показывает устойчивость организмов к изменению факторов.[ ...]
Закон оптимума: каждый фактор имеет лишь определенные пределы положительного влияния на организмы. Результат действия переменного фактора зависит прежде всего от силы его проявления. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей. Благоприятная сила воздействия называется зоной оптимума экологического фактора, или просто оптимумом, для организмов данного вида. Чем сильнее отклонения от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы (зона пессимума). Максимально и минимально переносимйе значения фактора — это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть. Пределы выносливости между критическими точками называют экологической валентностью живых существ по отношению к конкретному фактору среды (рис. 2) [15].[ ...]
| Экологические оптимумы по отношению к свету у тенелюбивого (1), светолюбивого (2) и теневыносливого (3) видов (по Т. К. Горышиной, 1979) |  |
Содержание экологической функции определяется тем, что с учетом взаимосвязи и взаимообусловленности явлений и процессов в природе обеспечивается экологическое равновесие, включая экологический оптимум для человека. В ее рамках человек взаимодействует со средой своего естественного обитания. Отдельные элементы природы являются непосредственными источниками удовлетворения естественных физиологических потребностей человека — дыхания, утоления жажды, питания. О значении данной функции для человека свидетельствуют следующие данные: человек может прожить без воздуха несколько минут, без воды — несколько дней, без пищи — около двух месяцев. Состояние природных ресурсов, прежде всего лесов вод, земель, определяет состояние климата и погодных условий, от которых также зависит человек и развиваемая им экономика.[ ...]
Температурный оптимум живых организмов зависит и от других экологических факторов. Установлено, что при полном освещении и избытке углекислого газа в воздухе оптимальная температура фотосинтеза 30°С, а при слабом освещении и недостатке углекислого газа она снижается до 10°С (рис. 4.15).[ ...]
При отсутствии экологических нарушений экологические издержки полностью состоят из природоохранных затрат, при этом полностью исключается воздействие на окружающую среду. Если природоохранные мероприятия не проводятся, то экологические издержки совпадают с экономическим ущербом. Реальная ситуация отличается от этих двух крайних случаев, и возникает проблема достижения экономического оптимума экологических нарушений (качества природной среды), когда экологические издержки минимальны.[ ...]
Четкость границ экологического ареала и зоны оптимума значительно повышают точность экологической оценки. земель по фитошдикатору. Есть растения, которые не переносят даже самую краткую поемностъ или даже незначительную аллювиальную наносность. Некоторые виды не встречаются в богатых условиях отчасти из-за того, что не переносят конкуренции более сильных и мощных мегатрофов-эдификаторов. Есть растения, не переносящие бедных (боровых) условий из-за физиологической неприспособленности, многие древесные растения не переносят засоления и щелочности субстрата, превышающего определенную норму присутствия Са или низких значений pH.[ ...]
| Соотношение экологического (в точке ПДК) и экономического (в точке 4 — наименьших суммарных затрат) оптимумов вложения средств в природоохранную деятельность |  |
Широкое применение в экологических и фитоценотических исследованиях находит классификация жизненных форм, разработанная датским ботаником К. Раункиером (1934). В основу ее положена идея, что сходные типы приспособлений растений к среде — это прежде всего сходные способы перенесения наиболее трудных условий. Действительно, благоприятные условия в целом благоприятны для всех растений (за исключением случаев резкого сдвига экологических оптимумов в особых условиях) и не требуют особых приспособлений. Адаптивные же изменения связаны главным образом с преодолением условий, лежащих за пределами оптимальных. В областях с сезонной периодичностью климата такие трудные для растений условия наступают в основном в осенне-зимний сезон, а в аридных областях — еще и в период летних засух. Отсюда основное сходство приспособлений растений к среде должно заключаться в сходстве способов перенесения неблагоприятного периода года. К. Раункиер для классификации жизненных форм растений выбрал только один признак, но имеющий большое приспособительное значение: положение почек или верхушек побегов в течение неблагоприятного времени года по отношению к поверхности почвы и снегового покрова. Этот признак, на первый взгляд кажущийся частным, имеет глубокий биологический смысл (защита меристем, предназначенных для продолжения роста, обеспечивает непрерывное существование особи в условиях резко изменяющейся среды) и широкое экологическое содержание, вследствие того, что речь идет о приспособлении не к одному какому-либо фактору, а ко всему комплексу факторов среды. Выбранный К. Раункиером признак, таким образом, оказался коррелятивно связанным с целым рядом других, в том числе и с чисто физиономическими, а классификация стала универсальной.[ ...]
Для большинства видов экологический оптимум биологической активности ограничен жесткими рамками. Сохранение должного уровня биологической активности, несмотря на колебания интенсивности экологических факторов, обеспечивается гомеостатическими механизмами на уровне особи или популяции.[ ...]
Наиболее драматические с экологической точки зрения события ожидаются в области демографии. Емкость планеты, подавляющим большинством экологов оценивается в 1,0—1,5 млрд человек (при идеальных общественно-экологических условиях из набора ныне существующих). Фактическое ее население превышает 5,0 млрд человек (видимо, около 5,3—5,4 млрд). Земля перенаселена не менее чем в 3 раза. Рост населения будет продолжаться, так как пищевые ресурсы, вопреки регионально существующему голоду и недоеданию, достаточны для жизни 15 и более млрд человек. Средняя вероятная продолжительность жизни в развитых странах мира колеблется между 75 и 80 годами1 (на 1990 г. ожидаемая продолжительность жизни в Японии и США была около 80 лет). Реально достижимый максимум ожидаемой продолжительности жизни 89±5 лет. Так называемый демографический переход начала снижения числа землян произойдет не ранее середины XXI века, когда людская популяция может достигнуть 12 млрд человек (на 2025 г. прогнозируют 8,2—8,3 млрд человек). Десятикратное превышение оптимума численности населения в соответствии с емкостью Земли вполне вероятно, но, возможно, чревато включением так называемых экологических факторов, зависящих от плотности населения2. Пока же действуют факторы, зависящие от социально-экономической ситуации.[ ...]
Концепция экономического оптимума состояния окружающей среды позволяет решать научно-технические и экономические задачи практики природоохранной деятельности. На основе схематизации системы экологических издержек получены исходные условия и проведена постановка ряда задач эколого-экономи-ческого моделирования. Выявлены основные компоненты вектора техногенных нагрузок на окружающую среду со стороны процесса производства и необходимые при этом природоохранные мероприятия.[ ...]
Для определения экономического оптимума качества окружающей природной среды важной является концепция экологических издержек (как элемента общественно необходимых затрат). Сюда относится сумма затрат на предупреждение экологических нарушений (изменений) с помощью природоохранных мероприятий (1), на предотвращение воздействия возникающих экологических изменений на людей и имущество (реципиентов) (2), на ликвидацию последствий (3), указанных в предыдущем пункте. Затраты (1) называются природоохранными, сумма (2) и (3)—экономическим ущербом от экологических нарушений.[ ...]
Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях живых существ есть ряд общих закономерностей. К ним относится реакция организмов на интенсивность (силу) воздействия фактора (рис. 1). Как недостаточное, так и избыточное действие его отрицательно сказывается на жизнедеятельности организма. Благоприятная сила воздействия (дозировка) фактора называется зоной оптимума фактора для организма данного вида. Если дозировка уменьшается или возрастает, жизнедеятельность снижается вплоть до полного угнетения или гибели живого существа. Зона оптимума обычно находится в области средней силы воздействия фактора. Большие или меньшие дозировки, в пределах которых организм еще может существовать, но находится в угнетенном состоянии, называют зоной пессимума. Диапазон зон оптимума и пессимума служит критерием выносливости, пластичности организма по отношению к данному экологическому фактору и называется экологической валентностью.[ ...]
В соответствии с концепцией экономического оптимума загрязнения обычно решается и проблема установления стандартов качества окружающей среды. В этом случае, уровень обезвреживания производственных отходов должен соответствовать качеству окружающей среды, устанавливаемому природоохранными органами. Кроме того, высказываются мнения относительно ужесточения экологических стандартов, вплоть до стандартов нетронутой природной среды, невзирая на масштабы необходимых для этого экономических расходов.[ ...]
Для каждого биологического вида существует оптимум экологических факторов, который характеризуется наибольшей степенью благоприятности для существования вида.[ ...]
Отсюда, любое отступление от экономического оптимума природопользования стратегически не будет выгодно. Следует отметить, что при наличии экономического оптимума природопользования суммарные «внутренние» природоохранные издержки (в1) будут равны «внешним» (экстернальным) расходам, необходимым на компенсацию соответствующего экологического ущерба (в2).[ ...]
Важным является утверждение, что экономический оптимум экологических нарушений должен определяться не на множестве всех возможных нарушений, а лишь на множестве допустимых по социально-экономическим критериям экологических нарушений [22].[ ...]
На рис. 9 представлены функции предельного ущерба 1 и функции предельных расходов на компенсацию экологического ущерба 2, пересечение кривых ( /0) определяет экономический оптимум рационального природопользования [14]. В точке пересечения достигается равенство между предельными природоохранными затратами и предельным экологическим ущербом. Увеличение или снижение техногенной нагрузки относительно экономического оптимума природопользования влечет дополнительные финансовые потери. Так, сокращение объема выбросов относительно оптимального их количества потребует значительных дополнительных финансовых вложений в переоборудование производства, а увеличение объема загрязняющих выбросов приведет к возникновению дополнительного экологического ущерба, а вместе с ним и экономическим издержкам.[ ...]
На рис. 34 в пределах зоны нормальной жизнедеятельности (витальной зоны) на оси абсцисс интенсивности экологического фактора выделяют оптимум для существования организма, который характеризуется максимальной степенью благоприятности воздействия фактора на организм. Максимальной степени благоприятности воздействия фактора на организм соответствует умеренная скорость развития организма при минимальной затрате энергии и наименьшая смертность, а также наибольшая продолжительность существования взрослых особей и их высокая плодовитость.[ ...]
Выносливость, устойчивость, гомеостаз. У одних организмов (рис. 4.2, В-1) при отклонении значений фактора от точки оптимума сразу же изменяется и функция отклика. Они как бы покорно подчиняются ухудшению внешних условий. Так, с понижением температуры среды понижается температура деревьев и обмен веществ в них замедляется. Но при этом все время сохраняется способность восстановить экологическую потенцию при возвращении благоприятных условий. Такие организмы называют обычно выносливыми, или толерантными. К ним относятся растения и низшие животные, пассивно переносящие охлаждение, замерзание, высыхание, голод, дефицит кислорода и т.п. Крайние проявления такой способности, наблюдаемые вблизи границ или даже за пределами биоинтервала, связаны со специальными приспособлениями: с гипобиозом — глубоким замедлением жизнедеятельности, состоянием спячки у животных и анабиозом — полным, но обратимым замиранием всех жизненных процессов, как это имеет место у спор, семян и многих низших животных. Переход в эти состояния чрезвычайно расширяет возможность выживания организмов в самых неблагоприятных условиях.[ ...]
Главным стратегическим направлением в научно-практической деятельности гигиенистов является научное обоснование того экологического оптимума, которому обязана соответствовать среда обитания человека. Этот оптимум должен обеспечить человеку нормальное развитие, хорошее здоровье, высокую трудоспособность и долголетие.[ ...]
В силу изложенных обстоятельств в естественных условиях обитания не реализуется и чисто физиологическое понимание правила оптимума. Экологический оптимум (оптимум ареала, оптимальные местообитания) не представляет собой сочетания всех факторов в оптимальном выражении. Это наиболее благоприятное сочетание всех или хотя бы ведущих экологических факторов, каждый из которых чада всего несколько отклоняется от физиологического оптимума. И наоборот, пессимум ареала (пессималъные стации) определяется как территория с наименее «удачным» сочетанием факторов, хотя некоторые из них могут быть выражены во вполне благоприятных дозах.[ ...]
Наиболее общим объяснением причин формирования границ ареала вида служит правило ограничивающих факторов: факторы среды, наиболее удаляющиеся от оптимума экологических потребностей вида, лимитируют возможности его существования в данных условиях. Поскольку к лимитирующим факторам относятся любые условия существования вида — как абиотические, так и биотические, включая антропогенные,— правило ограничивающих факторов, ведущее свое начало от группы законов минимума (см. разд. 3.5.2), включая закон толерантности Шел-форда (см. разд. 3.5.1), практически дополнительно ничего не объясняет, а лишь резюмирует перечисленные закономерности.[ ...]
Это могут быть обитатели разных климатических поясов, холодолюбивые и теплолюбивые растения или животные; тенелюбивые и светолюбивые растения; растения или животные, приспособленные к недостатку влаги и требующие высокой влажности; рыбы с разным отношением к солености воды — пресноводные и морские и т.д. Подобные различия называют экологическими жизненными формами.[ ...]
Эмпирическим обобщением всех биогеографических закономерностей, касающихся ареалов и условий существования видов внутри них, служит правило географического оптимума: условия обитания вида наиболее оптимальны для него в центре ареала. Очевидно, предполагается, что абиотическая и биотическая среда тут наиболее благоприятна, а экологическая ниша выработана с наибольшим совершенством. Однако часто имеется в виду не пространственно-геометрический центр ареала, а его экологический «центр». Например, для морских котиков, многих других морских млекопитающих, колониальных птиц и любых наземных видов с дизъюнктивным или другим типом прерывистого ареала едва ли геометрический центр их ареала будет оптимален для жизни. Вид может вообще тут отсутствовать. Скорее, понятийно наоборот, экологический оптимум формирует часть ареала с наибольшей плотностью видового населения — оно имеет наивысшую плотность и общую численность в наиболее благоприятных местах существования популяций вида. Эти места могут располагаться как в глубине очерченного ареала, так и у его географических границ. В «чистом» виде правило географического оптимума справедливо лишь для видов с обширным сплошным ареалом, как правило занимающим всю либо большую часть биома или географической зоны. Однако и в этом случае нередко возможны варианты, когда наиболее благоприятными оказываются какие-то края области распространения вида. Например, многие таежные животные (лось, волк и др.) явно приурочены не к глухой срединной тайге, а к так называемой подтаежной южной ее полосе. Здесь больше кормов по естественным причинам и из-за нарушения лесов человеком, к тому же теплее, и как правило, менее глубок снежный покров.[ ...]
Далее, температурой контролируется скорость метаболизма организмов, что иллюстрирует рис. 4.12. Скорость метаболизма будет увеличиваться при увеличении температуры до достижения ею оптимума (обычно в пределах 293—298 К, или 20—25°С), после которого дальнейшее повышение температуры будет приостанавливать метаболизм. Значение оптимальной температуры меняется в зависимости от рассматриваемого вида и является главной доминантой экологической ниши в среде обитания, которую занимает каждый вид.[ ...]
Представители экономического подхода ограничивают природоохранные затраты сопоставлением с текущими экономическими результатами на основе временно согласованных нормативов. При этом избираются самые дешевые природоохранные и средозащитные меры, затраты на которые перекрываются достигнутым с их помощью предотвращением ущерба. Такой результат поче-му-то называют экономическим оптимумом качества природной среды, хотя нетрудно промоделировать ситуацию, когда этот оптимум соответствует ПДК загрязнителя или даже временно согласованным нормативам. Экономический подход, опирающийся на несовершенные нормативы и принимающий долговременные эффекты и последствия лишь в виде оговорок, явно недооценивает экономические убытки, вызванные экологическим неблагополучием. Правда, как раз в рамках этого подхода разработаны методы определения экономического ущерба и экономической эффективности природоохранных мероприятий.[ ...]
Таким образом, в разных местообитаниях различаются не только интенсивность радиации, но и ее спектральный состав, продолжительность освещения растений, пространственное и временное распределение света разной интенсивности и т. д. Соответственно разнообразны и приспособления организмов к жизни в наземной среде при том или ином световом режиме. Как уже нами было отмечено ранее, по отношению к свету различают три основных группы растений: светолюбивые (гелиофиты), тенелюбивые (сцио-фиты) и теневыносливые. Светолюбивые и тенелюбивые растения различаются положением экологического оптимума (рис. 5.43).[ ...]
Анализ представленных в первой части монографии материалов показывает, что под влиянием химического, теплового, кислотного и биогенного загрязнений водоемов происходит резкое изменение абиотических факторов водной среды, таких, как температура, содержание кислорода, концентрация водородных ионов, определяющих нормальную жизнедеятельность рыб и других гидробионтов. Эти измененйя представляют особую опасность по двум причинам. Во-первых, резкие перепады температуры, дефицит кислорода или закисление воды сами по себе оказывают мощное отрицательное влияние на рост и развитие, численность и продуктивность различных видов рыб и их кормовых организмов. Во-вторых, отклонение экологических факторов водной среды от оптимума в ту или иную сторону вызывает нарушение нормального хода многих физиологических и биохимических процессов в организме рыб, вследствие чего снижается их общая резистентность, в том числе токсикорезистентность и устойчивость к инфекционным и инвазионным заболеваниям. Отсюда следует необходимость активизации исследований по двум направлениям: экспериментальный анализ характера влияния изменяющихся абиотических факторов водной среды на устойчивость различных групп рыб к разным токсикантам и учет этих влияний при экспериментальном обосновании ПДК отдельных токсикантов, а также разработка экологических критериев качества воды рыбохозяйственных водоемов с помощью экологических ПДК — предельно допустимых колебаний абиотических факторов водной среды.[ ...]