Бочка Либиха или закон ограничивающего фактора

Просмотры: 13866
20.12.2018

Немецкий химик 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 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, и соответственно ее конечная продуктивность.


Данный закон назвали «Бочкой Либиха».



Бочка 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.



Теория толерантности Шелфорда



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 в 1953 году предложил ограничить концепцию минимума, и использовать ее исключительно применительно к макро и микроэлементам. По его мнению, это должно было нивелировать существующую путаницу в определениях и акцентировать внимание исключительно на веществах, необходимых организмам для продуктивного роста и размножения.



Закон ограничивающего фактора



Таким образом, на сегодня трактовка закона Либиха звучит так:


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


· Обычно наиболее 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 оказывается неодинаковым


· 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.

Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений