Велика енциклопедія нафти та газу. Уточнення та зміни, внесені до закону Лібіха

Закон обмежуючого (лімітуючого) фактора, або Закон мінімуму Лібіха- один з фундаментальних законів в екології, який проголошує, що найбільш значущим для організму є той фактор, який найбільше відхиляється від оптимального його значення. Тому під час прогнозування екологічних умов або виконання експертиз дуже важливо визначити слабку ланку у житті організму. Сформульований Юстусом фон Лібіхом 1840 року. Пізніше, 1913 року, закон узагальнено і доповнено Шелфордом (Закон толерантності).

Юстус фон Лібіх

Саме від цього мінімально (або максимально) представленого в даний конкретний момент екологічного фактора залежить виживання організму. В інші часи обмежують можуть бути інші фактори. Протягом життя особини видів зустрічаються з різними обмеженнями своєї життєдіяльності. Так, фактором, що обмежує поширення оленів, є глибина снігового покриву; метелики озимої совки (шкідника овочевих та зернових культур) – зимова температура тощо.

Цей закон враховується у практиці сільського господарства. Німецький хімік Юстус фон Лібіх (1803-1873) встановив, що продуктивність культурних рослин, у першу чергу, залежить від тієї поживної речовини (мінерального елемента), яка представлена ​​у ґрунті найслабше. Наприклад, якщо фосфору у ґрунті лише 20 % від необхідної норми, а кальцію – 50 % від норми, то обмежуючим фактором буде нестача фосфору; необхідно в першу чергу внести в грунт саме добрива, що містять фосфор.

На ім'я вченого названо образне уявлення цього закону – так звана «бочка Лібіха». Суть моделі полягає в тому, що вода при наповненні бочки починає переливатись через найменшу дошку в бочці, і довжина інших дощок вже не має значення.

Закон повернення Лібіха

Суть їх у тому, що врожай залежить від повернення середовищу життєво необхідних чинників, використаних організмом. Відкриття цього закону сприяло прогресивному підвищенню родючості ґрунту. К. А. Тимірязєв ​​і Д. Н. Прянишников назвали цей закон найбільшим придбанням науки.

Поживні речовини, взяті рослинами з ґрунту, повинні бути повернені до неї шляхом добрив або посіву бобових культур. Як образно висловився Ю. Лібіх, порушення закону повернення призводить до збагачення батьків, але руйнування нащадків.

Урожай створюється за рахунок речовин, одержуваних рослинами з ґрунту та енергії сонячного світла. Крім того, ґрунт - посередник рослин у забезпеченні їх факторами життя, середовище їхнього зростання. При систематичному відчуженні врожаю без компенсації використаних ним складових частин ґрунту та енергії ґрунт руйнується, втрачає родючість. При компенсації виносу речовин та енергії з ґрунту остання зберігає свою родючість; при компенсації речовин та енергії з певним ступенем перевищення відбувається поліпшення ґрунту, розширене відтворення його родючості. Закон повернення - наукова основа відтворення ґрунтової родючості, окремий випадок прояву загального закону збереження речовин та енергії.

Зараз закон повернення розуміється ширше і щодо поживних речовин, а й інших негативних впливів грунт. Будь-який негативний вплив на ґрунт має бути компенсований (переущільнення, розпилення, руйнування структури, засолення тощо).

Закон рівнозначності та незамінності факторів життя рослин (В. Р. Вільямса)

Умови життя рівнозначні, жоден із чинників життя може бути замінений іншим.

Для зростання та розвитку рослин має бути забезпечений приплив усіх факторів життя рослин – космічних та земних. Рослина може потребувати як великих, так і мізерно малих кількостях факторів, проте відсутність будь-якого з них веде до різкого зниження врожаю і навіть загибелі рослин. У цьому вся проявляється абсолютний характер закону. Жоден чинник не можна замінити іншим. Наприклад, недолік фосфору не можна замінити надлишком азоту, а обмежене надходження світла заповнити найкращим забезпеченням рослин водою і т.д.

На практиці отримати максимально високий урожай можна тільки за умови безперебійного постачання рослин усіма факторами в оптимальній кількості. Однак у конкретних умовах виробництва закон рівнозначності та незамінності факторів життя рослин набуває відносного значення внаслідок неоднакових витрат на забезпечення рослин різними факторами. Це пов'язано як із абсолютною потребою рослин у факторі, так і з його наявністю в даному ґрунті, в даному регіоні, з матеріально-технічними можливостями виробництва тощо.

Закон рівнозначності та незамінності факторів життя рослин підкреслює матеріальність землеробського виробництва, що не дозволяє сподіватися на «чудодійні» рецепти отримання врожаю без матеріальних витрат або витрат у «гомеопатичних дозах».

Закон мінімуму, максимуму та оптимуму факторів

Каже, що найбільший урожай здійснимо за середньої оптимальної наявності фактора, при мінімальному та максимальному значеннях фактора врожай неможливий. Цей закон підкреслює особливе значення оптимальних доз мінеральних добрив, оскільки їх надлишок може бути шкідливим. Це важливе становище, оскільки із закону Лібіха це не випливало.

Закон толерантності Шелфорда

Закон сформульований Віктором Ернестом Шелфордом в 1913 році, згідно з яким існування виду визначається лімітуючими факторами, що знаходяться не тільки в мінімумі, а й у максимумі. Толерантність- Здатність організму переносити несприятливий вплив того чи іншого фактора середовища. Закон толерантності розширює закон мінімуму Лібіха.

Лімітуючим фактором може бути не лише недолік, на що вказував Лібіх, а й надлишок таких факторів, як, наприклад, тепло, світло та вода. Організми характеризуються екологічним мінімумом та екологічним максимумом. Діапазони між цими двома величинами прийнято називати межами стійкості, витривалості чи толерантності. Уявлення про лімітуючий вплив максимуму нарівні з мінімумом і ввів В. Шелфорд (1913), сформувавши закон толерантності. Будь-який фактор, що перебуває в надлишку або нестачі, обмежує зростання та розвиток організмів та популяцій.

Закон сукупної чи взаємозумовленої дії факторів

Сформульований німецьким вченим Мітчерліх. Відповідно до цього закону, фактори зростання діють не ізольовано, а взаємопов'язано, і тому, впливаючи (збільшуючи чи зменшуючи) на один фактор, ми тією чи іншою мірою впливаємо на інший. Наприклад, на добривому тлі, як встановив, К. А. Тімірязєв, рослини більш економно витрачають вологу та їхній транспіраційний коефіцієнт знижується. Графічно сутність цього закону ілюструється результатами досвіду Е. Вольні (рис. 2.1.1.4). Із закону взаємозумовленої дії факторів зростання випливає важливе становище для виробництва: щоб отримувати високі врожаї, необхідно впливати не на один фактор, а всі фактори довкілля, домагаючись їх оптимальних значень.

Усі чинники життя рослин діють сукупно, т. е. взаємодіють у процесі зростання та розвитку рослин. Лібшер і Люндегорд показали, що у зв'язку із законом сукупної дії факторів дія окремого фактора, що перебуває в мінімумі, тим інтенсивніша, чим більше інших факторів знаходиться в оптимумі.

Люндегорд встановив також «інтерференцію» чинників, що у мінімумі, поєднання їх негативного на зростання і розвитку рослин. Ряд дослідників, керуючись законом сукупної дії факторів, намагалися у математичній формі встановити залежність урожаю від факторів життя рослин. Найбільших успіхів у цьому напрямі досяг Е. Мітчерліх.

Закон дії факторів життя рослин, за Е. Мітчерліхом, говорить, що збільшення врожаю залежить від кожного фактора росту та його інтенсивності, вона пропорційна різниці між можливим максимальним і дійсно отриманим урожаєм. Він спробував математично висловити залежність збільшення врожаю від добрива грунту. Е. Мітчерліх експериментально вивів такі коефіцієнти використання окремих факторів життя: N – 0,2, Р2О5 – 0,6, К2О – 0,4, Mg – 2,0 на 1 мм опадів, Наступними дослідженнями було встановлено, що формула Е. Мітчерліха неуніверсальна, оскільки складні біологічні процеси створення врожаю не описуються математичними формулами. Тренель невдовзі показав, що вона, крім того, неправильна і математична.

Незважаючи на труднощі математичного вираження закону сукупної дії факторів, цей закон має велике значення для практики землеробства. У зв'язку з цим В. Р. Вільямс вказував, що прогрес можливий лише коли наш вплив на умови, в яких протікає це складне виробництво, спрямоване одночасно на весь їхній комплекс. Цей комплекс умов представляє одне органічне ціле, всі елементи якого пов'язані нерозривно. Вплив на один із цих елементів неминуче тягне за собою необхідність впливу і на інше.

Принципи охорони навколишнього середовища

Охорона природи - це сукупність міжнародних, державних та локальних адміністративних, технологічних, планових, управлінських, економічних, політичних та громадських заходів, спрямованих на раціональне використання, відтворення та збереження природних ресурсів Землі та космічного простору.

Основні напрямки охорони навколишнього середовища:

Принципи Б. Коммонера

Основні закони екології, сформульовані Баррі Коммонером (1971), коротко можна так:

1. Все пов'язано з усім (загальний зв'язок процесів та явищ у природі);
2. Все має кудись подітися (будь-яка природна система може розвиватися тільки за рахунок використання енергетичних та інформаційних можливостей навколишнього її середовища);
3. Природа «знає» краще (поки ми не маємо абсолютно достовірної інформації про механізми та функції природи, ми легко можемо нашкодити природі, намагаючись її покращити);
4. Ніщо не дається задарма (глобальна екосистема є єдиним цілим, в рамках якого ніщо не може бути виграно або втрачено, не може бути об'єктом загального поліпшення; все витягнуте в процесі людської праці має бути відшкодовано).

Аксіома та принцип емерджентності

Ціле більше суми її частин, завжди має нові властивості, що не зводяться до простого підсумовування властивостей частин системи, не об'єднаних системоутворюючими зв'язками. Оптимум родючості не еквівалентний оптимуму по кожній із властивостей ґрунтів окремо.

При складанні системного цілого інтеграція, що утворюється, підпорядковується іншим (хоча можливо, і подібним) законам формування, функціонування та еволюції. Образно кажучи, одне дерево ще не ліс, як і група дерев, а механічне зосередження хімічних елементів, молекул органічних речовин, навіть тканин та органів, не дає організму. Для лісу необхідне поєднання всіх його екологічних компонентів, що становлять саме його екосистему, утворення кругообігів речовин, регуляція потоку енергії, у тому числі утворення власного біоклімату, і т. д. Для організму потрібна «ентелехія» системної цілісності, обміну речовин та інших властивостей біосистеми.

Принцип емерджентності - наслідок ієрархічної організації природних систем, що супроводжується виникненням нових властивостей у міру об'єднання компонентів більші функціональні одиниці, відсутні на попередньому рівні. Виникнення нових властивостей має взаємодію компонентів, процесу інтегрування, а чи не зміни природи цих компонентів. Розрізняють емерджентні властивості, описані вище, і сукупні властивості, що є сумою властивостей компонентів. Принцип емерджентності пояснює можливість вивчення цілого без уважного розгляду всіх компонентів. Емерджентність або інтегрованість системи - це властивості цілого, які не виводяться з властивостей частин, тобто не притаманні жодній окремо взятій частині. Такою властивістю, наприклад, є продуктивність. Синонімом емерджентності є адитивність та нададитивність

Правило згасання процесів

насичені системи зі збільшенням ступеня рівноважності з навколишнім середовищем або внутрішнього гомеостазу характеризуються загасанням у них динамічних процесів. Наприклад, темпи розмноження акліматизованих організмів у міру насиченості спільноти згасають.

Правило прискорення еволюції

зі зростанням складності організації біосистем тривалість існування виду середньому скорочується, а темпи еволюції зростають.

Правило еквівалентності у розвитку біосистем

біосистеми здатні досягти кінцевого (фінального) стану (фази) розвитку незалежно від рівня порушення початкових умов свого розвитку.

Принцип преадаптації

організми займають дедалі нові екологічні ніші завдяки генетичній преадаптації.

Закон видового розмаїття культур чи мозаїчності агроценозів

Найбільш висока та стійка продуктивність агроценозів досягається при їх достатньому видовому розмаїтті. Цей закон також є основою вчення про сівозміни.

Закон технологічного розмаїття

Постійне тривале застосування на полі однієї й тієї ж технології (одних і тих же пестицидів, добрив, обробітку ґрунту та інших прийомів) посилює однобічний негативний вплив на ґрунтову родючість і тому необхідно мати сівозміну з різними культурами та їх агротехнологіями.

Примітки

Діти починають отримувати у початковій школі, а в засобах масової інформації питання екології займають не останнє місце, екологія все ще залишається молодою, складною та загадковою наукою. Її наукова база не така велика, а складні моделі заплутані. Проте знання та розуміння основних законів у цій галузі – це основа світогляду сучасної людини. У цій статті буде розглянуто один із головних законів екології - закон мінімуму, сформульований задовго до формування самої науки.

До історії відкриття

Закон мінімуму сформулював у 1840 році видатний хімік, професор Гессенського Юстас фон Лібіх. Цей вчений та видатний педагог відомий ще й винаходом холодильника Лібіха, яким і сьогодні користуються у хімічних лабораторіях для фракційного поділу хімічних сполук. Його книга «Хімія у додатку до землеробства» фактично дала початок науці агрохімії, а йому – титул барона та два ордени Святої Анни. Лібіх вивчав виживання рослин та роль хімічних добавок у її підвищенні. Так було сформульовано закон мінімуму чи лімітуючого чинника, який виявився вірним всім біологічних систем. І не лише для біологічних, що продемонструємо на прикладах.

Трохи теорії

Зона комфорту

Найчастіше екологічні чинники переносяться організмами деяких межах, які обмежені пороговими показниками, за якими настає пригнічення життєдіяльності організму. Це — критичні точки існування. Між ними знаходяться зони толерантності (терпимості) та зона оптимуму (комфорту) – діапазон сприятливого впливу фактора. Точки мінімуму та максимуму впливу екологічного фактора визначають можливості реакції організму на конкретний фактор. Вихід за межі зони оптимуму може призвести до наступного:

• усунення виду з конкретного ареалу (наприклад зсув популяційного ареалу або міграція виду);
• зміна плодючості та смертності (наприклад, при різких змінах умов довкілля);
• до адаптації (пристосування) та виникнення нових видів з новими фенотиповими та генетичними особливостями.

Суть закону мінімуму

Життя біологічної системи, чи це організм чи населення, залежить від дії безлічі чинників біотичного і абіотичного характеру. Формулювання закону мінімуму може варіювати, але суть залишається постійною: коли який-небудь фактор суттєво відхиляється від норми, то саме він стає найбільш значущим для системи та найкритичним для життя. При цьому лімітуючими факторами для організму в різні періоди часу можуть бути різні показники.

Варіанти можливі

Усі живі організми живуть та пристосовуються до комплексу факторів навколишнього середовища. І вплив чинників цього комплексу завжди нерівнозначний. Чинник може бути провідним (дуже важливим) або другорядним. Провідними різних організмів будуть різні чинники, а різні періоди життя одного організму йому основними можуть бути певні екологічні чинники. Крім того, одні й ті ж фактори можуть бути лімітуючими для одних організмів і не лімітуючими для інших. Наприклад, сонячне світло для рослин – це необхідний елемент для забезпечення процесів фотосинтезу. А ось для грибів, ґрунтових сапротрофів чи глибоководних тварин він зовсім не обов'язковий. Або наявність кисню у воді буде а його наявність у ґрунті – ні.

Умови застосування

Закон мінімуму обмежений у застосуванні двома допоміжними принципами:

1. Закон застосовується без уточнень тільки до рівноважних систем, а саме лише в умовах стаціонарного стану системи, коли обмін енергією та речовинами системи з навколишнім середовищем регулюється їх витіканням.
2. Другий принцип застосування закону мінімуму пов'язаний із компенсаторними можливостями організмів та систем. У певних умовах лімітуючий фактор може бути замінений не лімітуючим, але присутнім у достатньому чи високому змісті. Це призведе до зміни потреби у тій речовині, яка є в мінімальній кількості.

Наочна ілюстрація

Наочно показує дію цього закону діжка, названа ім'ям вченого. У цій поламаній бочці лімітуючий фактор – це висота дощок. Відповідно до екологічного закону мінімуму ремонту її необхідно починати з найменшої дошки. Саме вона і є тим фактором, який найбільше відійшов від нормальних значень, оптимальних для виживання організму. Без усунення впливу цього чинника немає сенсу наповнювати бочку - інші чинники негаразд істотно впливають у час.

Де тонко – там і рветься

Саме це прислів'я передає суть закону мінімуму в екології і не лише. Наприклад, у сільському господарстві враховуються показники вмісту мінеральних речовин у ґрунтах. Якщо грунті лише 20 % фосфору від норми, кальцію - 50 %, а калію -95 %, то вносити треба насамперед добрива, які містять фосфор. У дикій природі для оленя влітку лімітуючим чинником буде кількість їжі, а взимку – висота снігового покриву. Або для сосни, яка росте в тінистому лісі, обмежуючим фактором буде світло, на сухому піщаному ґрунті – вода, а у болотистій місцевості – температура влітку.

Ще такий приклад, який не відноситься до екології. Якщо правий захисник у команді є найслабшим, саме з його флангу найімовірніше прорветься противник. Це вірно у спорті, у мистецтві, у бізнесі. Суттєвою помилкою бізнесменів часто стає недооцінка шкоди, яку завдає слабкий працівник навіть на другорядних посадах. Адже недарма кажуть, що якість фірми визначається якістю її найгірших співробітників. А міцність ланцюжка завжди залежить від її найслабшої ланки.

Закон Лібіха

Визначення 1

Правила мінімуму - це один із принципів, які визначають роль екологічного фактора у поширенні та кількості організмів.

Відносні дії деяких екологічних факторів тим сильніше, чим значною мірою в порівнянні з іншими відчувається його дефіцит. Сформульований Г.О. Лібіхом (1840) закон у використанні до сільськогосподарських культур - будь-яким живим організмам потрібні не просто органічні та мінеральні речовини, вологість, температура або будь-які інші фактори, а їх режим.

Реакції організмів залежить від кількостей чинників. Крім цього, живі організми за природних умов піддаються впливам різних екологічних факторів (як біотичних, так і абіотичних) одночасно. Рослина потребує значної кількості поживних речовин та вологи (калій, азот, фосфор) і в той же час порівняно "незначних" кількостях такого елемента, як молібден (бор).

Будь-які види тварин або рослин мають чітку вибірковість до складу їжі: кожній рослині потрібен певний мінеральний елемент. Будь-які види тварин по-своєму вимогливі до якості їжі. Для того щоб сприятливо існувати і нормально розвиватися, організми повинні володіти всім набором потрібних факторів в оптимальному режимі та достатній кількості.

Той факт, що обмеження доз (або відсутності) будь-яких з необхідних рослин речовин, що відносяться як до мікро, так і до макроелементів, веде до однакових результатів уповільнення зростання, відкрито та вивчено німецьким хіміком, основоположником агрохімії Юстасом фон Лібіхом. Сформульовані ним правила називаються законом мінімуму Лібіха: розміри врожаїв визначаються числом у ґрунтах тих з елементів живлення, потреби рослин у якому задоволено найнижче. Для цього Лібіх зображував дірку, виявляючи те, що нижня дірка встановлює величину рідини в ній.

Зауваження 1

Закон мінімуму вірний як для тварин, так і для рослин, охоплюючи і людину, якій у деяких умовах доводиться застосовувати вітаміни або мінеральну воду для відшкодування нестачі будь-якого елемента в організмі.

Уточнення та зміни, внесені до закону Лібіха

Надалі до закону Лібіха було внесено кілька уточнень. p align="justify"> Значна поправка і доповнення - закон селективних дій факторів на різні функції організму: будь-які екологічні фактори по-різному впливають на функції організмів, оптимум для одного процесу, наприклад дихання, не буде оптимумом для іншого, наприклад травлення, і навпаки. До цієї групи уточнень закону Лібіха відносять трохи несхоже інші правила фазових реакцій " шкода користь " : невелика концентрація токсиканту впливає на організми у спрямованості збільшення його функцій, тоді як більша концентрація пригнічує і навіть призводить до загибелі організму. Дані токсикологічні закономірності справедливі для великої кількості (так, відома лікувальна властивість невеликих концентрацій зміїної отрути), але не для всіх отруйних речовин.

Зауваження 2

Закон Лібіха – це правило мінімуму, є одним із принципів, який визначає роль екологічних факторів у розвитку та розповсюдженні організмів. Сформульовано Г.О. Лібіх (1840) для сільськогосподарських культур.

Відповідно до закону Лібіха «Речовою, яка перебуває в мінімумі, управляє врожай і встановлюється розмір і стабільність останнього у часі». надалі це узагальнення стало тлумачитися ширше з урахуванням інших чинників середовища (наприклад, температури, часу та інших.).

Сторінка 3

Цей закон було сформульовано у 1840 р. задовго до виникнення екології як такої. Пізніше закон мінімуму витлумачили як дію будь-якого екологічного чинника, що у мінімумі проти іншими екологічними впливами. Іноді закон мінімуму розширюють до правила, що вказує на роль екологічних факторів у поширенні та кількісному розвитку організмів. Але можливе трактування закону мінімуму і з боку організму: його витривалість визначається найслабшою ланкою в ланцюзі його екологічних потреб - життєві можливості лімітуються екологічними факторами, кількість та якість яких близька до необхідного організму мінімуму. Подальше зниження чи погіршення цих чинників веде організм до загибелі. Це крайове трактування закону мінімуму, що досить далеко ухиляється від первісного його сенсу, але має ширше екологічне значення.

Він встановив також закон мінімуму, яким родючість грунту залежить від того елемента, що у ній у найменшій кількості. Отже, надлишок однієї або кількох діючих речовин не може компенсувати нестачі у ґрунті інших речовин, необхідних рослині.

Кукса очевидно навмисно вдає, ніби він не повів моєї думки щодо відсутності в книзі Лібіха виразу закон мінімуму, і розв'язно намагається приписати мені дивовижне твердження, що у Лібіха і думки не було щодо незамінності елементів один одним. Він шукає вираз закон мінімуму у примітках проф.

При збільшенні інтенсивності зовнішніх впливів Ft відгук Jt перестає бути лінійним. У цій галузі закон мінімуму виробництва ентропії вже несправедливий, типовими стають нестійкі. Зазначимо найбільш важливі, на наш погляд, особливості виникаючих нестійкостей і взагалі нелінійних термодинамічних процесів.

Значна частина критичних зауважень, які спрямовуються проти закону мінімуму, повинна бути віднесена по суті до формулювань і схем, що виникли пізніше, які представляли спроби або спрощеного наочного зображення закону мінімуму, або ж уточнення та надання йому математичного вираження. У розумінні ж Лібіха закон мінімуму є наслідком незамінності елементів їжі рослини один одним, а незамінність калію фосфорною кислотою або вапном тепер ніким не сумнівається.

Сумація складних процесів Ф - Д, здійснюваних безліччю різних організмів, веде до такої ж сте-хіометричної реакції. Стехіометрична реакція 1 виражається законом мінімуму Лібіха. На рис. 5 показано, що фотосинтетична асиміляція у морській воді веде до виснаження розчиненого фосфору та азоту.

Так, наприклад, завдяки утвердженню в науці кисневої теорії горіння, відбулося поєднання живого та мінерального царств природи, а А.Л. Лавуазьє зміг сказати: Нарешті бродіння, гниття та горіння постійно повертають атмосфері та мінеральному царству ті елементи, які рослини та тварини з нього запозичували. Лібіху належить заслуга відкриття так званого закону мінімуму, який свідчить, що розвиток рослин уповільнюється і може зовсім припинитися, якщо вміст у ґрунті будь-якого необхідного для його життя хімічного елемента знижується нижче від якогось порогового значення. Нині цей закон трактується ширше. Особливо слід зазначити внесок французького хіміка Ж.Б. Бусенго (1802 – 1887), роботами якого було доведено, що всі рослини, крім бобових, беруть із ґрунту азот. Що стосується бобових - конюшини, люцерни, то вони самі збагачують ґрунт азотом, який поглинають із повітря.

Серед них особа, у власності, володінні чи користуванні якої земельна ділянка, водоймище або інший об'єкт, де знаходиться кинута річ. Якщо вартість речі явно нижче встановленого законом мінімуму (нижче за п'ять мінімальних зарплат), то зазначена особа, приступивши до використання речі або здійснивши інші дії щодо обігу її у власність, може стати власником речі. Те саме стосується таких речей, як кинутий брухт металів, бракована продукція, топляк від сплаву, відвали та сливи, що утворюються при видобутку корисних копалин, відходи виробництва та інші відходи. За відсутності зазначених речей інших претендентів звертатися до суду для придбання на ці речі права власності не потрібно.

Між бажанням різних сторін отримати якнайбільше інформації та небажанням її власника нести пов'язані з її поданням витрати чи відчувати незручності існує протиріччя. Тому обсяг інформації, що надається, коливається від обумовленого законом мінімуму до рівня, що значно перевищує цей мінімум; від найпростіших фінансових кількісних даних до складних кількісних та якісних відомостей, які можна знайти у звітах, що поєднують, мабуть, бухгалтерський облік та паблік рілейшнз.

Будь-який фактор, що наближається до межі толерантності, називається фактором, що лімітує. У 1840 р. Лібіх сформулював принцип, названий пізніше законом мінімуму Лібі-ха, який звучить так: речовиною, що знаходиться в мінімумі, керується врожай і визначається величина та стійкість урожаю у часі.

Ейлер, власне кажучи, хоче обгрунтувати принцип найменшого на законі мінімуму потенційної енергії.

Лагранжа, виявляється підведеним під дещо змінений принцип найменшої дії. Там, де потрібно відрізняти цей видозмінений принцип від початкового, я називатиму його законом мінімуму негативного кінетичного потенціалу.

Це правило про особливе значення тих речовин, яких найбільше не вистачає для нормального розвитку рослини, стало відомим під назвою лібіховського закону мінімуму. Слід, проте, зауважити, що в основному своєму творі (1840) Лібіх зовсім не вживає виразу закону мінімуму і не дає йому ніякого математичного формулювання.

Лібіх експериментально довів, що дефіцит хімічних елементів у ґрунті призводить до порушення росту та розвитку рослин. Його припущення у тому, що хімічний елемент, що у мінімумі, управляє біологічної продуктивністю рослин, отримало назву закону мінімуму. Численні дослідження, проведені в різних країнах, показали, що закон мінімуму застосовується не тільки до рослин, а й до тварин. Доведено, що недолік того чи іншого біогенного елемента в середовищі може спричинити зниження продуктивності, відтворювальної здатності тварин, їх стійкості до хвороб. Зниження продуктивності, відтворювальної здатності та природної резистентності (стійкості до хвороб) великої рогатої худоби, коней, свиней, овець, курей та качок відмічено при дефіциті в кормовому раціоні кальцію, фосфору, калію, натрію, йоду, міді, цинку мікроелементів.

Істотним джерелом отримання людиною продовольства можуть бути харчові ресурси покупців, безліч океанів. Але при використанні їх необхідно розвивати взаємовідносини в системі суспільство - природа, на базі екологічних знань, зокрема законів мінімуму, лімітуючих факторів та екологічної валентності, толерантності, оптимуму, взаємовідносин між людиною та промисловими популяціями, закону внутрішньої динамічної рівноваги та її наслідків.

Закон толерантності У. Шелфорда (1913): обмежуючим чинником життя організму то, можливо як мінімум, і максимум екологічного впливу, діапазон між якими визначає величину витривалості організму до цього фактору. Як приклад, що пояснює закон мінімуму, Ю. Лібіх малював бочку з отворами, рівень води у якій символізував витривалість організму, а отвори - екологічні чинники.

Закон мінімуму, максимуму та оптимуму факторів Вільямса. Каже, що найбільший урожай здійснимо за середньої оптимальної наявності фактора, при мінімальному та максимальному значеннях фактора врожай неможливий. Цей закон підкреслює особливе значення оптимальних доз мінеральних добрив, оскільки їх надлишок може бути шкідливим. Це важливе становище, оскільки із закону Лібіха це випливало.[ ...]

Закон мінімуму справедливий як для рослин, так і для тварин, включаючи людину, якій у певних ситуаціях доводиться вживати мінеральну воду або вітаміни для компенсації нестачі будь-яких елементів в організмі.

ЗАКОН ЛІБІХА (закон мінімуму) - існування та витривалість організмів визначаються найслабшою ланкою в ланцюзі їх екологічних потреб. Відповідно до цього закону, величина врожаю визначається вмістом у ґрунті такого елемента живлення, потреба в якому задовольняється меншою мірою. У міру його збільшення врожай зростатиме пропорційно дозам, що вносяться доти, поки вміст іншої речовини не виявиться мінімальним.

ЗАКОН МІНІМУМУ (Ю.ЛІБІХА) - витривалість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюзі його екологічних потреб.

Закон мінімуму Лібіха - закон, відкритий Ю. Лібіхом (1840), згідно з яким відносна дія окремого екологічного фактора тим сильніша, чим більше він знаходиться в порівнянні з іншими факторами в мінімумі; за цим законом, від речовини, концентрація якої лежить у мінімумі, залежать зростання рослин, величина та стійкість їх урожайності. Наприклад, вміст у морській воді фосфатів є лімітуючим фактором, який і визначає розмаїтість планктону та біопродуктивність середовища. Проте закон Лібіха найчіткіше формулюється тоді, коли йдеться про незамінні ресурси (точніше, елементи харчування). Надалі воно стало застосовуватися і до замінних ресурсів, а потім і взагалі до будь-яких екологічних факторів.

Закон мінімуму (Ю. Лібіха): життєвість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюзі його екологічних потреб. Ю. Лібіх формулював цей закон так: «Речовою, що у мінімумі, управляється врожай і визначається величина і стійкість останнього у времени».[ ...]

Закон мінімуму (Ю. Лібіх): біотичний потенціал (життєздатність, продуктивність організму, популяції, виду) лімітується тим із факторів середовища, який знаходиться в мінімумі, хоча всі інші умови сприятливі (див. Закон толерантності).

Відповідно до закону мінімуму, що приписується Лібіху, зростання організму залежить від кількості основної поживної речовини. Так, внаслідок нестачі фосфору може зберегтися масовий розвиток водоростей, навіть якщо вони одержують азот та вуглець у надлишкових кількостях. Відповідно до цього закону в кожному конкретному випадку обмежуючу дію надає певна поживна речовина і тільки її кількість має вирішальне значення для процесу зростання.

Зрозуміло, закон мінімуму справедливий не лише для рослин, а й для всіх живих організмів, включаючи людину. Відомо, що у ряді випадків нестачу будь-яких елементів в організмі доводиться компенсувати вживанням мінеральної води або вітамінів.

Щодо закону мінімуму Ю. Лібіха, то він має обмежену дію і лише на рівні хімічних речовин. Р. Мітчерліх показав, що врожай залежить від сукупної дії всіх факторів життя рослин, включаючи температуру, вологість, освітленість тощо [...]

Тому замість закону мінімуму в даний час частіше говорять про закон лімітуючих (обмежуючих) факторів: фактор, що перебуває у нестачі або надлишку, негативно впливає на організми навіть у разі оптимальних поєднань інших факторів.

Як встановлює закон мінімуму (Лібіх, 1840), рослини для нормального розвитку повинні отримувати всі біогенні елементи обов'язково, хоча в мінімально необхідних кількостях. Тому для розвитку рослин дуже важливо накопичення біогенів у грунті у формах, доступних для рослин, шляхом трансформації складніших органічних і неорганічних сполук. Характерним прикладом такого процесу є накопичення азоту в ґрунті.

Як приклад, що пояснює закон мінімуму, Ю.Лі-біх малював бочку з отворами, рівень води в якій символізував витривалість організму, а отвори - екологічні фактори (рис.2).

Еольні у 80-х роках поширив закон мінімуму Лібіха і на фізичні властивості ґрунту.

Прагненню звузити сферу дії закону мінімуму протистоїть закон незамінності фундаментальних факторів, що пов'язується з ім'ям В. Р. Вільямса. У 1949 р. він жорстко сформулював обмеження: повна відсутність у середовищі фундаментальних екологічних (фізіологічних) факторів (світла, води, біогенів тощо) не може бути замінена іншими факторами. Цілком очевидно, що будь-який з екологічних компонентів до кінця не може бути замінений - за відсутності енергії немає життя, те ж при повному безводді і таке інше. Для елементарних потреб це очевидно, але в складніших ситуаціях, особливо коли йдеться про фундаментальні, але не такі відомі і усвідомлені фактори, наприклад, у системі потреб людини (див. розділ 7), така очевидність зникає. Це веде до помилок, іноді фатальним.

У 1840 р. Ю. Лібіхом був сформульований закон мінімуму, згідно з яким розвиток рослин лімітується не тими елементами живлення, які присутні в ґрунті удосталь, а тими, яких дуже мало (наприклад, цинк або бор). Закон мінімуму справедливий і для тварин, і людини. Здоров'я людини визначається в тому числі і специфічними речовинами, які присутні в організмі в незначних кількостях (вітаміни, мікроелементи).

Тут ще більш різкій формі, ніж у «законі мінімуму», виражено ідеалістичне заперечення єдності середовища проживання і організму. Всі відносини між організмом і середовищем тут розглядаються виключно як антагоністичні, а вибіркова здатність організмів по відношенню до факторів середовища та дія організму на місце існування повністю ігноруються. За уявленням Чепмана та його школи, кожен вид організмів має цілком певну, незмінну потенцію до розмноження. Фактично ж середовище нібито «давить» на організми та потенційні можливості до розмноження, тому повною мірою не виявляється. Згідно з Чепманом, для визначення темпів фактичного розмноження комах у будь-якій конкретній обстановці необхідно встановити чисельний вираз обмежувальної дії кожного з факторів середовища.

Додаткове правило взаємодії факторів у законі мінімуму: організм певною мірою здатний замінити дефіцитну речовину або інший фактор життя, що діє, функціонально близькою речовиною або фактором (наприклад, одна речовина іншим, хімічно близьким) - викликало потік аналогічних постулатів. Серед них закон відносності дії лімітуючих факторів, або закон Лундегарда - Полєтаєва: форма кривої зростання чисельності популяції (її біомаси) залежить не тільки від однієї речовини з мінімальною концентрацією, а від концентрації та властивостей інших іонів, що є в середовищі.

За дефіциту чогось саме цей недолік визначає успішність життя. Проте загалом, оскільки будь-який чинник може бути мінімум, лише їх оптимальна сукупність забезпечує процвітання. Цей факт сформульований як закону рівнозначності всіх умов життя: всі умови середовища, необхідні життя, грають рівнозначну роль. У перелік цих умов для людей входять фактори як природного, так і соціального середовища.

Близько 1840 р. один із засновників агрохімії Юстус Лібіх сформулював «закон мінімуму». За цим законом зростання рослини визначається тим фактором, який представлений у найменшій кількості. У 1926 р. еколог А. Тинеман сформулював його щодо гідробіології. Він писав, що той із необхідних факторів навколишнього середовища визначає густоту населення даного виду живих істот, що діє в кількості чи інтенсивності, найдальших від оптимуму. Потрібно лише уточнити, що необхідний чинник середовища треба розуміти як чинник, що впливає позитивно, а чи не негативно.[ ...]

Вже А. Леопольд уявлення про ємність пов'язував із практичним застосуванням закону мінімуму Ю. Лібіха. Він вказував, що ємність часто визначатиметься за тим фактором середовища, який серед інших перебуває в мінімумі. Він також вважав, що ємність має сезонні аспекти.

Важливе значення для екологічних та біолого-зволюційних процесів має загальнофізичний закон мінімуму дисипації (розсіювання) енергії Л. Онсагера, або принцип економії енергії: при ймовірності розвитку процесу в деякій кількості напрямків, що допускаються початками термодинаміки, реалізується те, що забезпечує мінімум диссипації енергії (або мінімум зростання ентропії). Очевидним є прямий зв'язок обговорюваного закону та закону оптимальності (розд. 3.2.1).

Настільки важливе значення екстремальних екологічних умов спонукало німецького агрохіміка Ю.Лібіха в 1840 р. сформулювати "закон мінімуму", згідно з яким урожай обмежується «хімічним елементом живлення. Концентрація 1. другого в грунті є мінімальною.

Уявлення про провідні, найголовніші фактори середовища не треба змішувати з так званим законом мінімуму, який широко визнавався наприкінці минулого і на початку цього століття, сформулюва- ним Лібіхом (1840, 1847). Лібіх стверджував, що зростання та розмір врожаю рослин визначаються тим із необхідних для рослини поживних речовин у ґрунті, що знаходиться в мінімальній кількості для задоволення потреб рослини. Цей «закон» рекомендувався невдовзі після його опублікування і визначення екологічних потреб тварин, причому Блекман (1905) пропонував перейменувати їх у «закон лімітуючих чинників», а Шелфорд (1911) підкреслював, що існування організмів слід пов'язувати як з мінімальними, а й з максимально переносимими надлишковими дозами будь-яких зовнішніх впливів. Шелфорд називав це «законом витривалості» організмів. Тиннеман (1926) видозмінив зміст «закону мінімуму», наголосивши не так на загальну можливість існування виду, але в чисельність його популяцій. Згідно з цим виправленим законом густоту населення визначає той фактор зовнішнього середовища, який знаходиться в кількості або інтенсивності, найбільш далеких від оптимуму, і діє на стадію розвитку, що має найменшу екологічну валентність. У 1934 р. Тейлор відновив «закон» Лібіха у такому формулюванні: «Зростання та функціонування організму залежить від кількісної сторони суттєвого зовнішнього фактора, що надається йому в мінімальній кількості протягом найбільш критичного періоду».

Це правило про особливе значення тих речовин, яких найбільше не вистачає для нормального розвитку рослини, стало відомим під назвою лібіховського «закону мінімуму». Слід, проте, зауважити, що у своєму творі (1840) Лібіх зовсім не використовує висловлювання «закон мінімуму» і дає йому ніякої математичної формулювання. Також і в наступному виступі («50 тез» 1855) він вдається до описового викладу, з якого видно, що саме положення про домінуюче значення елементів, що знаходяться в мінімумі, розумілося їм як відносне, що можна бачити з такої фрази: «Елемент, повністю відсутній або не перебуває в потрібній кількості, перешкоджає іншим поживним сполукам зробити їхній ефект або, принаймні, зменшує їхню поживну дію» х.

Якщо не можна, то означає Ви визнаєте закон мінімуму в сенсі Лібіха (а не в сенсі різних невігласів), а якщо Ви скажете - можна, то спробуйте сунутися з таким твердженням у виробництво і будете вигнані звідти з ганьбою.

Лімітуючий фактор - екологічний фактор (світло, температура, ґрунт, біогенні компоненти та ін.), який за певного набору умов навколишнього середовища обмежує будь-який прояв життєдіяльності організмів. Це поняття веде початок від закону мінімуму Лібіха (1840) та закону толерантності Шелфорда (1913). Концепція лімітуючого фактора має важливе значення для охорони природи та раціонального природокористування.

Щоб жити і процвітати в тих чи інших конкретних умовах, організм повинен мати речовини, необхідні для зростання і розмноження. Основні потреби в різних видів та в різних умовах різні. При «стаціонарному стані» лімітує буде речовина, доступні кількості якої найбільш близькі до необхідного мінімуму. Цей «закон» мінімуму меншою мірою прикладемо до «перехідних станів», коли швидко вимірюються кількості, а отже, і ефект багатьох складових.

Існування та успіх будь-якого організму чи будь-якої групи організмів залежить від комплексу певних умов. Будь-яка умова, що наближається до межі толерантності або перевищує її, називається умовою, що лімітує, або лімітуючим фактором. При стаціонарному стані лімітує буде життєво важлива речовина, доступні кількості якої найбільш близькі до необхідного мінімуму. Ця концепція відома як «закон мінімуму» Лібіха. Вона менш застосовна до «перехідних станів», коли кількості, а отже, і ефект багатьох складових швидко змінюються.

За словами Лібіха, «якщо грунт підходящий, якщо він містить достатню кількість лугів, фосфатів та сульфатів, то нічого більше не потрібно». З часом він надав цьому положенню кількісний вираз: «Урожаї польових культур знижуються і підвищуються в точній пропорції до зменшення або збільшення кількості мінеральних речовин, що вносяться в грунт з добривами». Звідси було виведено два кардинальних, з погляду Лібіха, «закону»: «закон мінімуму», «закон повного повернення». Ось суть другого закону: «Основний початок землеробства полягає в тому, щоб грунт отримав назад все, у нього взяте. Це постійний закон природи». Тільки від хімії,- стверджував Лібіх,- слід очікувати подальших успіхів у сільському господарстві», вона «цілком революціонізує сільське господарство» (Лібіх, 1864, с. 37; 1964-, с. 176).

Найбільш загальним поясненням причин формування меж ареалу виду служить правило обмежувальних факторів: фактори середовища, що найбільш віддаляються від оптимуму екологічних потреб виду, лімітують можливості його існування в цих умовах. Оскільки до лімітуючих факторів відносяться будь-які умови існування виду - як абіотичні, так і біотичні, включаючи антропогенні, - правило обмежуючих факторів, що веде свій початок від групи законів мінімуму (див. Розд. 3.5.2), включаючи закон толерантності Шелфорда (див. Розділ 3.5.1), практично додатково нічого не пояснює, а лише резюмує перелічені закономірності.

Але ось від людей, зовсім несхожих на І. А. Хлєстакова, я заслужив у 1927 р. абсолютно зворотний закид, саме, що я переглянув Мітчерліха і зробив велику помилку, ігноруючи його майже 20-річну діяльність і зовсім не знайомлячи з нею наші агрономічні кола. Він доводив важливість створення агрохімічної дослідної станції у Москві ще 1885 р., відстоював значення кафедри агрохімії (1885-1905 рр.), коли було відкрито похід проти агрохімії (подібний до походу тов. Кукса), він наполегливо пропагував застосування добрив і постановку з ними польових дослідів (а не тільки фізіологічних).

Ідея про те, що витривалість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюзі його екологічних потреб, вперше була висловлена ​​в 1840 р. Ю. Лібіхом, який першим почав вивчення впливу різноманітних факторів на зростання рослин. Він встановив, що врожай зерна часто лімітується не тими поживними речовинами, які потрібні у великих кількостях, такими, як двоокис вуглецю і вода (оскільки ці речовини зазвичай є удосталь), а тими, які потрібні в малих кількостях (наприклад, бор ), але яких у грунті мало. Висунутий Либихом принцип: «Речовою, що у мінімумі, управляється врожай і визначається величина і стійкість останнього у часі», - здобув популярність як либиховский «закон» мінімуму. Багато авторів (наприклад, Тейлор, 1934) розширили це становище, включивши до нього, крім поживних речовин, та інших чинників, наприклад температуру і час. Щоб уникнути плутанини, краще, мабуть, обмежити концепцію мінімуму, застосовуючи її, як це робив сам Лібіх, лише до хімічних речовин (кисню, фосфору тощо), необхідних зростання і розмноження організмів; інші ж фактори та лімітуючий ефект максимуму включити до «закону» толерантності. Обидві ці концепції можуть бути об'єднані у загальний принцип лімітуючих факторів (див. нижче). Таким чином, «закон» мінімуму – це лише один аспект залежності організмів від середовища.