Закон минимума Либиха и закон толерантности Шелфорда

Под лимитирующими факторами понимается любой из действующих в природе экологических факторов, как свет, вода, тепло, ветер, содержание химических элементов в почве и др.

Лимитирующий (от лат. limitis– межа, граница) ограничивающий фактор – любой фактор, который ограничивает процесс развития или существования организма, вида или сообщества.

В различных участках биосферы развитие жизни лимитируется разными веществами. Немецкий ученый-агрохимик Ю. Либих в 1840 г. в своем труде «Химия в приложении к земледелию и физиологии» описал процессы питания растений и влияние разнообразных факторов и элементов питания на рост. Он установил, что урожай культур ограничивается не теми элементами питания, которые требуются в больших количествах, например, вода, углекислый газ, а теми, которые необходимы в минимальных количествах, но которых в почве очень мало, например, бор или цинк. Ю. Либих писал: «Веществом, находящимся в минимуме управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени».

В 1855 г. Ю. Либих обобщил свои результаты исследований и сделал вывод: «Отсутствие или недостаток одного из необходимых элементов при наличии в почве всех прочих делает последнюю бесплодной для всех растений, для жизни которых этот элемент необходим», что получило выражение «закон минимума Либиха». В настоящее время этот закон минимума читается так: выносливость организмов определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Отсюда вывод, что дальнейшее снижение действия необходимого фактора ведет к гибели организма.

Практически закон минимума Либиха можно пояснить на примере. Допустим, что в почве содержатся все элементы минерального питания для данного вида растений, кроме одного из них – цинка или бора. Рост растений на такой почве будет сильно угнетен или невозможен. Если добавим в почву нужное количество бора или цинка, то это приведет к увеличению урожая.

Американский зоолог В.Э. Шелфорд пришел к выводу, что лимитирующим может быть не только недостаток, но и избыток таких факторов, как тепло, свет, вода. В 1913 г. Шелфорд сформулировал это положение как закон, который в экологии носит название закона толерантности Шелфорда: «Любой организм имеет верхние (max) и нижние (min) границы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору».

Диапазон между максимумом и минимумом указывает на выносливость организма, в пределах которого только и может существовать в дальнейшем организм.

Закон Либиха (закон минимума) – «веществом, присутствующим в минимуме, управляется урожай» и закон Шелфорда (закон толерантности) – «любой организм имеет верхние и нижние границы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору» – являются фундаментальными основополагающими законами экологии.