限制因子
xiàn zhì yīn zǐ
限制因子是指食物、水、空间或温度等任何限制种群增长的资源或条件。
Definition
限制因子是指阻止一个种群继续增长的东西,无论是食物、水或空间不足,还是天敌过多,它是最先耗尽的那种资源;因此即使一株植物拥有充足的水分和光照,只要土壤中缺乏氮,它的生长仍然会停滞;一种只在树洞中筑巢的鸟,无论食物有多充足,也只能养育与树洞数量相等的家庭。更正式地说,限制因子是指限制种群增长、数量或分布的环境条件或资源,可以是生物性的(如竞争、捕食、疾病和寄生虫),也可以是非生物性的(如光照、水分、温度、养分和空间);竞争和疾病等密度制约因子会随种群增大而增强,而洪水和寒潮等非密度制约因子则不论种群大小都会造成打击;这些限制因子共同决定了一个环境的容纳量,移除其中一个因子通常只会暴露出下一个限制因子。在系统层面,限制因子遵循李比希最小因子定律,即生长受相对于需求而言最稀缺的那种资源所控制,以及谢尔福德耐受性定律,该定律进一步指出,某个因子过多,与过少一样,同样能起到限制作用;密度制约限制通过负反馈把种群调节进逻辑斯蒂动态之中,两种资源同时构成共同限制的情况也很常见;识别限制因子,是农业、渔业、保护工作以及富营养化治理的核心所在。
Example
在一个湖泊中,藻类的生长通常受磷元素的限制,因此含有这种缺失磷元素的化肥径流,可能引发藻类大量繁殖;而一场晚霜不论昆虫数量多少都会杀死田地里一半的昆虫,这属于非密度制约因子。二十世纪七十年代,加拿大实验湖区进行的整湖实验,把一个被分隔的湖泊一半用碳和氮施肥,另一半用碳、氮和磷施肥,结果只有施加了磷的那一半变绿、长满了藻类,这证明了磷限制着淡水生态系统的生产力,并促使洗涤剂中的磷酸盐被禁用。
Key Insight
限制因子解释了为什么生态系统对变化的响应会如此非线性:只需少量添加那一种真正稀缺的养分,就能在一夜之间使一个清澈的湖泊面目全非,而大量添加其他任何东西,却什么效果都不会产生。