环境容纳量主要取决于什么

环境容纳量主要取决于什么

在种群生态学中，最高环境容纳量(简称"环境容纳量")是指特定环境所能容许的种群数量的最大值。环境容纳量是环境制约作用的具体体现，有限的环境只能为有限生物的生存提供所需的资源。环境容纳量的实质是有限环境中的有限增长。环境容纳量也可用K值表示，它不是固定不变的 :(1)同一种生物的K值不是固定不变的，会受到环境的影响，在环境不遭受破坏的情况下，K值会在平均值附近上下波动。(2)当环境遭受破坏时，K值下降;当生物生存环境改善时，K值上升。

环境容量含两个方面
绝对容量 环境的绝对容量(WQ)是某一环境所能容纳某种污染物的最大负荷量，达到绝对容量没有时间限制，即与年限无关。环境绝对容量由环境标准的规定值(WS)和环境背景值(B)来决定。数学表达式有以浓度单位表示的和以重量单位表示的两种。以浓度单位表示的环境绝对容量的计算公式为:
WQ=WS-B
其单位为 ppm。例如某地土壤中镉的背景值为0.1ppm，农田土壤标准规定的镉的最大容许值为1ppm，该地土壤镉的绝对容量则为0.9ppm。
任何一个具体环境都有一个空间范围，如一个水库能容多少立方米的水;一片农田有多少亩，其耕层土壤(深度按20厘米计算)有多少立方米(或吨);一个大气空间(在一定高度范围内)有多少立方米的空气等。对这一具体环境的绝对容量常用重量单位表示。以重量单位表示的环境绝对容量的计算公式为:
WQ=M(Ws-B)
当某环境的空间介质的重量M以吨表示时,WQ的单位为克。如按上面例子中的条件，计算10亩农田镉的绝对容量,可以根据土壤的密度，求出耕层土壤的重量(M吨)，并把它代入上式，即可求得。如土壤容重1.5克/厘米3，10亩农田对镉的绝对容量为1800克。
年容量 年容量(WA)是某一环境在污染物的积累浓度不超过环境标准规定的最大容许值的情况下，每年所能容纳的某污染物的最大负荷量。年容量的大小除了同环境标准规定值和环境背景值有关外，还同环境对污染物的净化能力有关。若某污染物对环境的输入量为A(单位负荷量)，经过一年以后，被净化的量为A′,(A′/A)×100%=K,K称为某污染物在某一环境中的年净化率。以浓度单位表示的环境年容量的计算公式为:WA=K(WS-B)。以重量单位表示的环境年容量的计算公式为:WA=K·M(WS-B)。年容量与绝对容量的关系为:WA=K·WQ。如某农田对隔的绝对容量为0.9ppm,农田对镉的年净化率为20%,其年容量则为0.9×20%=0.18ppm。按此污染负荷,该农田镉的积累浓度永远不会超过土壤标准规定的镉的最大容许值1ppm。
可变化的环境容纳量
环境容纳量既然是环境对生物制约的具体体现，那么只要生物或环境因素发生变化，环境容纳量也就会发生相应的变化。它是环境资源状况(数量、质量、分布和波动等)、生物对资源的利用状况(数量、形式、效率和波动等)以及生态调节机制(种内、种间关系等)等共同作用的结果。也就是说，环境容纳量是一个动态的变量。
酵母菌在密闭发酵装置中的纯培养，可以作为研究环境容纳量的微观模型。有人用不同的实验条件培养酵母菌(Saccbaromyces cerevisiae)。[1]在不更换培养基的条件下，酵母菌种群数量表现出典型的Logistic增长("S"型):在菌群增长的早期，培养基(资源)接近"无限"环境，酵母菌表现出指数增长的模式;随着菌群数量的增长、由于培养基中营养物质的消耗和菌群代谢产物在培养基中积累，限制了菌群的增长，其生存环境逐渐变得"有限"了，其增长速度逐渐降低;当培养基资源被耗尽，增长速度达到最小(0)，酵母菌数量达到最大，菌群老化(然后依靠降低代谢、消耗自身或其他死亡的菌体维持生存，最终崩溃);其增长曲线总体上表现为"S"型，属于典型的有限环境中的有限增长模式。
那么，在什么样的条件下，酵母才可能实现无限增长呢?我们再来关注一下酵母菌其他实验组的情况。如果每隔一段时间给酵母菌更换一次培养基(24h、12h、3h不等)，改变菌群生存环境中的营养供给和代谢产物的积累状况，菌群表现指数增长("J"型，马尔萨斯(Malthus)方程)的时间随着更换培养基时间间隔的缩短而延长。当每隔3h更换一次培养基时，菌群数量表现出不受资源限制的无限增长(指数增长)模式。这实际上是发酵工程中微生物连续培养技术的原理。外部通过不断向系统输入所需的资源和系统不断地向外部输出代谢物，来维持环境的稳定性，从而人工形成无限环境，保证了微生物长期处于指数增长状态，显著提高了系统的生产效率。这是通过人为干预实现的无限环境中无限生长，也就是环境容纳量达到无限大。

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