Tegenwoordig, wanneer kinderen milieueducatie krijgen op de basisschool en milieukwesties niet de laatste zijn in de media, is ecologie nog steeds een jonge, complexe en mysterieuze wetenschap. De wetenschappelijke basis is niet zo groot en complexe modellen zijn ingewikkeld. Niettemin vormt kennis en begrip van de basiswetten op dit gebied de basis van het wereldbeeld van de moderne mens. Dit artikel gaat in op een van de belangrijkste wetten van de ecologie - de wet van het minimum, geformuleerd lang vóór de vorming van de wetenschap zelf.
Naar de geschiedenis van ontdekking
De wet van het minimum werd in 1840 geformuleerd door Eustace von Liebig, een uitstekende chemicus, professor aan de universiteit van Hessen (Duitsland). Deze wetenschapper en uitmuntende leraar staat ook bekend om de uitvinding van de Liebig-koelkast, die nog steeds wordt gebruikt in chemische laboratoria voor de fractionele scheiding van chemische verbindingen. Zijn boek "Chemistry as Applied to Agriculture" gaf eigenlijk aanleiding tot wetenschapagrochemie, en voor hem - de titel van baron en twee orden van St. Anne. Liebig bestudeerde het voortbestaan van planten en de rol van chemische toevoegingen bij de toename ervan. Dus formuleerde hij de wet van de minimum- of beperkende factor, die voor alle biologische systemen bleek te gelden. En niet alleen voor biologische, die we zullen demonstreren met voorbeelden.
Een beetje theorie
In de ecologie zijn omgevingsfactoren factoren die enig effect hebben op het lichaam. Fysische en chemische factoren (abiotisch) zijn temperatuur, vochtigheid, licht, druk, pH van de omgeving en andere indicatoren van levenloze natuur. Alle vormen van invloed en relaties tussen levende organismen zijn gerelateerd aan biotische factoren. Dit is concurrentie om hulpbronnen, en de aanwezigheid van parasieten, en intraspecifieke strijd om te overleven. Daarnaast zijn er ook antropogene factoren: de omstandigheden die mensen creëren en hun economische activiteiten. Ze kunnen ook biotisch en abiotisch zijn. Omgevingsfactoren zijn regelmatig-periodiek en veranderen van kracht in overeenstemming met de verandering van de tijd van de dag, seizoenen van het jaar of getijden. In dit geval is de aanpassing van het organisme erfelijk van aard, gevormd over een vrij lange periode. Ze kunnen onregelmatig zijn, zoals stormen of tornado's. En dan is er een herverdeling van de soortendiversiteit.
Comfortzone
Meestal worden omgevingsfactoren door organismen getolereerd binnen bepaalde grenzen, die worden beperkt door drempelindicatoren, waarboven de remming van de vitale activiteit van het organisme optreedt. Dit iskritische punten van bestaan. Daartussen bevinden zich tolerantiezones (tolerantie) en de zone van optimaal (comfort) - het bereik van de gunstige invloed van de factor. De minimum- en maximumpunten van de invloed van de omgevingsfactor bepalen de mogelijkheden van de reactie van het organisme op een bepaalde factor. Overschrijden van de optimale zone kan leiden tot het volgende:
- het elimineren van een soort uit een specifiek verspreidingsgebied (bijvoorbeeld het verschuiven van het populatiegebied of het migreren van een soort);
- verandering in vruchtbaarheid en sterfte (bijvoorbeeld met plotselinge veranderingen in omgevingsomstandigheden);
- aan aanpassing (adaptatie) en de opkomst van nieuwe soorten met nieuwe fenotypische en genetische kenmerken.
De essentie van de wet van het minimum
Het leven van een biologisch systeem, of het nu een organisme of een populatie is, hangt af van de werking van vele factoren van biotische en abiotische aard. De formulering van de wet van het minimum kan verschillen, maar de essentie blijft hetzelfde: wanneer een factor significant afwijkt van de norm, wordt deze de belangrijkste voor het systeem en de meest kritische voor het leven. Tegelijkertijd kunnen verschillende indicatoren in verschillende tijdsperioden als beperkende factoren voor het lichaam werken.
Opties zijn mogelijk
Alle levende organismen leven en passen zich aan een complex van omgevingsfactoren aan. En de impact van de factoren van dit complex is altijd ongelijk. De factor kan leidend (zeer belangrijk) of secundair zijn. Verschillende factoren zullen leidend zijn voor verschillende organismen, en in verschillende perioden van het leven van één organisme voorbepaalde omgevingsfactoren kunnen de belangrijkste zijn. Bovendien kunnen dezelfde factoren voor sommige organismen beperkend zijn en voor andere niet. Zo is zonlicht voor planten een noodzakelijk element voor fotosyntheseprocessen. Maar voor schimmels, bodemsaprotrofen of diepzeedieren is dat helemaal niet nodig. Ofwel de aanwezigheid van zuurstof in het water zal de beperkende factor zijn, maar de aanwezigheid ervan in de bodem niet.
Gebruiksvoorwaarden
De wet van het minimum wordt in zijn toepassing beperkt door twee subsidiaire principes:
- De wet is zonder verduidelijking alleen van toepassing op evenwichtssystemen, namelijk alleen onder omstandigheden van een stationaire toestand van het systeem, wanneer de uitwisseling van energie en stoffen van het systeem met de omgeving wordt geregeld door hun lekkage.
- Het tweede principe van het toepassen van de wet van het minimum houdt verband met het compenserende vermogen van organismen en systemen. Onder bepaalde voorwaarden kan de beperkende factor worden vervangen door een factor die niet beperkend is, maar in voldoende of hoog geh alte aanwezig is. Dit zal leiden tot een verandering in de behoefte aan de stof die in de minimale hoeveelheid beschikbaar is.
Illustratieve illustratie
Het vat, genoemd naar de wetenschapper, laat duidelijk de werking van deze wet zien. Bij deze kapotte ton is de beperkende factor de hoogte van de planken. In overeenstemming met de ecologische wet van het minimum, moet het repareren ervan beginnen met het kleinste bord. Zij is het die de factor is die het meest is verwijderd van de normale waarden, optimaal voor het voortbestaan van het organisme. Zonderdoor de impact van deze factor te elimineren, heeft het geen zin om het vat te vullen - andere factoren hebben op een bepaald moment niet zo'n significant effect.
Waar het dun is, breekt het daar
Het is dit spreekwoord dat de essentie van de wet van het minimum in ecologie weergeeft en niet alleen. In de landbouw wordt bijvoorbeeld rekening gehouden met indicatoren van het geh alte aan minerale stoffen in de bodem. Als de grond slechts 20% fosfor van de norm bevat, calcium - 50% en kalium -95%, dan moeten eerst meststoffen die fosfor bevatten worden toegepast. In het wild is de beperkende factor voor een hert in de zomer de hoeveelheid voedsel en in de winter de hoogte van het sneeuwdek. Of voor een den die in een schaduwrijk bos groeit, is de beperkende factor licht, op droge zandgrond - water, en in een moerassig gebied - temperatuur in de zomer.
Nog zo'n voorbeeld, niet gerelateerd aan ecologie. Als de rechterverdediger in het team de zwakste is, dan is het vanaf zijn flank dat de vijand de meeste kans heeft om door te breken. Dit geldt in de sport, in de kunst, in het bedrijfsleven. Een belangrijke fout van zakenmensen is vaak de onderschatting van de schade die een zwakke werknemer veroorzaakt, zelfs in secundaire functies. Ze zeggen immers niet voor niets dat de kwaliteit van een bedrijf wordt bepaald door de kwaliteit van zijn slechtste medewerkers. En de sterkte van een ketting hangt altijd af van de zwakste schakel.
