Факультет

Студентам

Посетителям

Экспериментальный подход к исследованию ограничивающих факторов

Тема: Экология  

Приставка «эври» часто употребляется для обозначения широких границ стойкости, «стено» — для указания узких границ.

Среди рыб форель в общем гораздо больше стенотермна, чем окунь, в том смысле, что она не в состоянии выносить большие колебания температуры. Если срубить все деревья по берегам горного потока и тем поднять температуру воды на несколько градусов, форель отомрет, а окунь выживет. Организмы с широкими границами стойкости, конечно, имеют шансы на более широкое распространение, но широкие границы по одному фактору вовсе не означают широких границ по всем факторам. Растение может быть эвритермным, но стеногидричным (обладать узкими границами стойкости в отношении воды); животное, подобное форели, может быть стенотермным, но эврифагом (питаться разнообразной пищей).

Границы физиологической толерантности для таких факторов, как температура или питательные вещества, подчас могут быть с точностью выявлены в лабораторных условиях. Однако надо быть весьма осторожным относительно переноса этих данных в полевые условия. Как уже указывалось, то, что справедливо на уровне организма, оказывается лишь частично справедливым на уровне сообщества. Очень часто организмы в природных условиях фактически не живут при оптимальности данного фактора. В качестве примера можно сослаться на работу Кинна (1956), который обнаружил, что определенные виды мелководных морских кишечнополостных могут жить в разнообразных условиях солености, но дают наилучший рост при 1,6-процентной солености. Однако в природе такое кишечнополостное не встречалось при оптимальной солености, хотя существовало в условиях гораздо более низкой солености. По-видимому, в природе имелся какой-то более важный фактор, чем соленость. Необходимо было проанализировать природную обстановку после чего вернуться в лабораторию для постановки опытов с другими факторами или комбинациями факторов. Поиск лимитирующих факторов напоминает работу сыщика и может быть также увлекателен.

Открытое море представляет еще один пример экспериментального подхода к ограничивающим факторам. В последние годы достигнуты большие успехи в исследовании первичной продукции в океане. Основанием для постановки этой работы, с одной стороны, является желание изучить мельчайшие растительные организмы, отличающиеся как по размерам, так и по форме от сухопутных, а также сознание, что человеку придется когда-нибудь осваивать океан в сельскохозяйственных целях. В освещенной зоне открытого моря большая часть питательных элементов встречается в относительно малых количествах, а поэтому можно предполагать, что именно эти вещества являются лимитирующим фактором. Но так как в малых концентрациях представлено много разных элементов, химические наблюдения в море не дают права для заключений относительно того, какие из них фактически лимитируют рост растений в данное время и в данном месте. Исследования Океанографического института в Вудсхоле показали, что простые опыты с обогащением, поставленные на борту экспедиционного корабля, позволяют дать ответ на этот вопрос. Опыты заключаются в последовательном добавлении различных питательных веществ к воде, содержащей природный фитопланктон. В качестве показателя чистого поглощения углерода в процессе фотосинтеза используется скорость захвата радиоактивного углерода (С14) во время пребывания образцов воды в течение 24 часов в банках на борту корабля при константном освещении (неплохо вспомнить темные и светлые бутылки, использованные в опытах). При добавлении азота или фосфора к воде в Саргассовом море, которое представляет собой относительно малопродуктивный район океана, не наблюдалось повышения захвата радиоактивного углерода при сопоставлении с контрольными, необогащенными пробами воды, хотя эти два питательных элемента очень часто являются ограничивающими в море. Если же, помимо азота или фосфора, добавляли кремний или железо, захват углерода немедленно повышался, указывая на то, что эти микроэлементы либо были непосредственно ограничивающими, либо каким-то образом необходимы для полного использования макроэлементов. Иными словами, добавление нитратных и фосфатных удобрений в данном районе не повысит выход пищевых продуктов, если предварительно не будет ликвидирована нехватка кремния или железа путем обогащения района этими элементами.