Юстус Фрайхер фон Лібіх – автор теорії мінерального живлення рослин
Німецький вчений-хімік, президент Баварської академії наук Юстус Фрайхер фон Лібіх (1803–1873) безперечно є одним із засновників сучасної агрохімії, оскільки саме він вперше створив теорію мінерального живлення рослин, яка дала поштовх для розвитку виробництва й застосування мінеральних добрив в агрономії.
Наукові дослідження вченого були спрямовані на вивчення особливостей виживання рослин в різних умовах. Лібіх намагався зрозуміти, коли та які саме хімічні компоненти слід використовувати, щоб активізувати життєздатність культур і збільшити їх врожайність.
У чому полягає закон мінімуму Лібіха
Як підсумок проведеної роботи, вчений сформулював у 1840 році екологічно-економічний закон обмежувального або лімітуючого чинника, який пізніше отримав скорочену назву закон мінімуму Лібіха.
Згідно з цим законом відносний вплив окремого екологічного чинника буде тим сильніший, чим більше цей чинник (порівняно з іншими) буде наближатися до свого кількісного мінімуму. До того ж, у кожен момент часу найбільш значущим є саме найвразливіший чинник.
Тобто, виживання організму залежить саме від мінімально (або максимально) представленого на даний конкретний момент екологічного чинника. Наприклад, обмежуючим чинником для конкретного виду може стати нестача кормової бази, але вже в інший момент часу, коли їжі вистачатиме, лімітуючим може стати занадто висока або низька температура повітря.
Обмежувальні чинники і врожайність рослин
Згодом виявилося, що закон Лібіха є вірним не лише для агрономії загалом, а його цілком можна застосувати для всіх екологічних систем і живих організмів.
Протягом свого життєвого циклу кожна жива істота на планеті час від часу потерпає від якихось обмежень. Наприклад, поширенню північних оленів може перешкоджати значна глибина сніжного покриву, розвитку риб – нестача кисню у водоймі, а обмежувальним чинником для багатьох культурних рослин є відсутність вологи.
За Лібіхом, дія закону поширюється здебільшого на аспекти землеробства. Вчений визначив, що врожайність більшості рослин значною мірою залежить від наявності чи нестачі в ґрунті окремих мінеральних поживних компонентів. Наприклад, обмежувальним чинником для нормального росту рослин може виступати брак фосфору, кальцію або інших елементів.
Відповідно до закону, елемент, концентрація якого в ґруті є мінімальною, чинить найбільший вплив на повноцінне зростання та розвиток культури, тобто, відповідно, на її кінцеву продуктивність.
Цей закон ще називають «бочкою Лібіха».
Що таке «бочка Лібіха»
Для наочності розглянемо дерев’яну бочку, яка зроблена з дощок різної довжини, одна серед яких є найкоротшою.
Аналогія такої моделі із законом Лібіха полягає в тому, що вода почне витікати з бочки саме через найкоротшу дошку (мінімальний чинник), тому, хоча й решта дощок можуть бути як завгодно довгими, вони не спроможні завадити втраті води.
Тобто, найкоротша дошка і є тим самим чинником, який на даний час найбільш відхилений від нормального значення. Отже, ремонт бочки насамперед потрібно починати із заміни найкоротшої дошки.
Закон мінімуму Лібіха повністю відповідає прислів’ю: «Де благе, там і дереться».
Разом з тим закон абсолютно не поширює свою дію на нестабільні системи, оскільки надходження окремих елементів відбувається нерівномірно й залежить від багатьох чинників, які здійснюють свій вплив як відокремлено, так і одночасно з іншими.
Теорія толерантності Шелфорда
Згодом закон Лібіха доповнювали й узагальнювали інші видатні вчені. Наприклад, американський зоолог і фахівець з екології Віктор Ернест Шелфорд у 1913 році на підставі цього закону створив теорію толерантності. Лімітуючим чинником успішного розвитку організму згідно з його теорією може бути не лише мінімум, але й максимум екологічного впливу, діапазон між якими визначає ступінь витривалості (толерантності) організму до цього чинника.
Наприклад, серйозною перешкодою для нормального існування живих істот, як і обмеженням розвитку популяцій організмів, може бути не тільки нестача (за Лібіхом), але й надлишок різних негативних факторів (надмірне тепло, вода чи сонячне світло).
Тому, окрім елементів живлення, Шелфорд додав до переліку чинників також температуру навколишнього середовища, рівень вологості, морозостійкість та багато інших.
Ще один послідовник Лібіха, відомий американський еколог і зоолог Юджин Одум, з метою уникнути неоднозначних трактувань у визначенні закону, в 1953 році запропонував обмежити концепцію мінімуму й використовувати її виключно стосовно макро- та мікроелементів. На його думку, це має нівелювати існуючу плутанину у визначеннях та акцентувати увагу виключно на речовинах, необхідних організмам для продуктивного росту й розмноження.
Сучасний вигляд закону Лібіха
Закон Лібіха в наш час набув такого вигляду:
· живі організми можуть мати широкий діапазон толерантності при одному чиннику та обмежений при іншому;
· зазвичай найбільш розповсюдженими є ті організми, які мають якнайширший діапазон толерантності в одному чиннику;
· якщо для конкретного виду умови за певним екологічним чинником не є оптимальними, то цілком ймовірно, що також звузиться діапазон толерантності відносно решти екологічних чинників;
· оптимальні значення екологічних чинників для організмів у природному середовищі й у лабораторних умовах (через ізольованість останніх) зазвичай виявляються неоднаковими;
· період розмноження є критичним, і впродовж нього численні екологічні чинники стають лімітуючими при загальному звуженні діапазону толерантності.
У наш час розуміння лімітуючих чинників дає можливість екологам регулювати стан живих організмів та всієї екосистеми.
Поділитись в соцмережах:
