Закон либиха гласит вещество которое находится в управляет урожаем

Обновлено: 05.10.2024

Нужно ли больше? Меньше лучше? Бочка Либиха – это ключевой элемент Закона минимума, в заметке рассмотрим главный экологический закон. Начнем с основ и постепенно добавим детали.

Закон минимума Либиха, — один из фундаментальных законов в экологии, гласящий, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения.

Что увидел Либих при сборе урожая зерна

Сферой исследований Либиха была жизнедеятельность растений и значение химических удобрений в увеличении их выживаемости.

При проведении опытов Юстас фон Либих установил, что урожай зерна часто ограничивается не веществами необходимыми растениям сильнее всего. Важнее оказался уровень менее важных минералов, которые соответственно почти не содержатся в почве.

В процессе работы ученым был открыт закон минимума, действующий во всех системах живых организмов.

Как факторы среды влияют на организм

Факторами среды, оказывающие влияние на организм, в науке делятся на несколько категорий:

Физические и химические (абиотические). В данную группу входят температура, влажность, солнечный свет, давление (черты неживой природы).
Биотические. В данном случае подразумеваются отношения особей и их воздействие одних организмов на другие. В качестве примеров можно назвать борьбу за пропитание, существование паразитов, борьба за выживание внутри видов.
Антропогенные факторы. Они появились благодаря человеку и его хозяйственной деятельности. Данные факторы также могут подразделяться на биотические и абиотические.

Экологический фактор бывает регулярным и нерегулярным. В первом варианте он изменяется в зависимости от смены дня и ночи, сезона и чередования приливов и отливов.

Приспособление организма в подобных ситуациях проходит за достаточно долгий срок времени и часто является наследственным, когда каждое новое поколения приобретает новые черты для выживания в изменяющихся условиях окружающего мира.

В результате влияния нерегулярных факторов среды (бури, наводнения, смерчи и т.д.) появляется неожиданная и резкая трансформация разнообразия видов и мест их постоянного обитания.

⚠️ Понимание Экологического закон Либиха, или Закона ограничивающего фактора полезно дополнить пониманием сути Теории Ограничений Голдратта – тоже самое правило, только в разрезе бизнеса и производства. Но оно экстраполируется на любые системы.

Живой организм переносит стресс до зоны оптимума

Живой организм относительно хорошо переносит воздействие экологических факторов до тех пор, пока результат их влияния не переходит за пределы (критические точки существования), после которых начинается угнетение его жизнедеятельности.

В диапазоне между данными границами находятся зона отпимума (комфорта) и зоны толерантности (терпимости). В этом промежутке воздействие фактора на особь является наиболее оптимальным.

Исчезновение вида в пределах одного ареала, например, после его миграции на другие территории более пригодные для проживания.
Трансформация соотношения рождаемости и смертности особей (при внезапных и сильных изменениях в природе).
Адаптация организмов, которая приводит к появлению новых видов с определенными отличиями на генном уровне. В процессе приспособления особи приобретают закалку, повышенную выносливость, новые способы выживания. Именно способность к адаптации зачастую является определяющим свойством самых сильных и жизнеспособных особей и видов.

Суть закона минимума

На жизнь как отдельного вида, так и системы живых организмов в целом, влияет множество экологических факторов. Но в случае, если 1 фактор сильно выходит за привычные пределы, именно он является наиболее важным для системы и самым опасным для её жизнедеятельности в тот момент.

Т.е. выносливость организма связана с характеристиками самого слабого места в её системе . Это краткое описание значения закона минимума. В разное время ограничивающими факторами для особи могут быть абсолютно разные показатели.

Все части живой природы зависимы от целого комплекса реакций окружающей среды. При этом какие-то из факторов становятся ведущими, остальные ‒ второстепенными. Список наиболее важных воздействий определяется особенностями самого живого организма и его зоны оптимума в конкретные временные отрезки существования. В разные моменты главные и менее существенные факторы могут меняться.

Один и тот же фактор может стать жизненно необходим для одних существ и несущественен для других. Например, отсутствие солнечного света может лимитировать важнейшую возможность осуществления процесса фотосинтеза для растений.

При этом, например, для животных, обитающих в глубинах морей и океанов, он не играет такой важной роли. В одном случае наличие кислорода в почве будет играть значительную роль, в другом ‒ лимитирующим фактором станет уже содержание кислорода в водной среде.

Когда закон минимума не работает

Использование закона минимума ограничивают 2 простых принципа. Во-первых, закон минимума работает только для стационарных систем, в которых взаимодействие энергии и веществ зависит от их утечки. Во-вторых, действие закона зависит от компенсаторных способностей системы и её организмов.

Если хотите более прочитать про более прикладное применение “Закона минимума”, вам стоит узнать про принцип Паретто или правило 20/80.

Иногда ограничивающий фактор заменяется другим при условии его повышенного содержания. Такая реакция возможна при изменении потребности организма в недостающем веществе. Она обеспечивает выживание организма в условиях полного или практически полного отсутствия определенных веществ.

Бочка Либиха. Где ниже – там и выливается

Наглядной иллюстрацией закона является бочка, получившая свое название от фамилии ученого. Мы увидим разломанную бочку с вытекающей водой. Ограничивающий фактор в данной ситуации ‒ высота досок.

Не имеет значения и длина остальных досок, т.к. вода все равно будет продолжать выливаться.

Где применять закон минимума в реальной жизни

При подборе удобрений в сельском хозяйстве ориентируются всегда на вещество, находящееся в почве в минимальном количестве. При отсутствии фосфора следует подкармливать растения добавками с фосфором, при недостатке кальция ‒ с кальцием. Летом лимитирующий фактор для животного (например, дикого оленя) ‒ количество еды, зимой ‒ высота сугробов и минимальная температура. Кустарники в густом тенистом лесу сильнее всего зависят от солнечного света, в пустыне ‒ от наличия и доступности воды и т.д.

На футбольном поле противники в 8 случаях из 10 забивают голы, прорвав оборону наиболее слабого игрока. А владельцы крупных предприятий часто недооценивают влияние непрофессиональных служащих на незначительных должностях.

Эксперт и главный редактор журнала 1таймер.ру. Личный опыт накопился из наблюдения за собой и окружающими + прочтения порядка 100 книг по саморазвитию. Нет специализированного высшего образования.

20.12.2018

Немецкий ученый-химик, президент Баварской академии наук 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 в 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, то есть, соответственно, ее конечная продуктивность.

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.

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.

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

Таким образом, на сегодня трактовка закона Либиха звучит так:

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

· обычно наибольшее 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 оказываются неодинаковыми ;

· 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.

Закон Либиха - один из основополагающих законов экологии. Однако в начале XX века американский ученый В. Шелфорд показал, что вещество (или любой другой фактор), присутствующий не только в минимуме, но и в избытке по сравнению с требуемым организму уровнем, может приводить к нежелательным последствиям для организма.[ . ]

Закон Ю.Либиха - растения не могут дать урожай больше того, который позволяет главный ограничивающий фактор(следствие закона ограничивающего фактора).[ . ]

Закон минимума Либиха — закон, открытый Ю. Либихом (1840), согласно которому относительное действие отдельного экологического фактора тем сильнее, чем больше он находится по сравнению с другими факторами в минимуме; по данному закону, от вещества, концентрация которого лежит в минимуме, зависят рост растений, величина и устойчивость их урожайности. Например, содержание в морской воде фосфатов является лимитирующим фактором, которое и определяет обилие планктона и биопродуктивность среды. Однако закон Либиха наиболее четко формулируется тогда, когда речь идет о незаменимых ресурсах (точнее, элементах питания). В дальнейшем оно стало применяться и к заменимым ресурсам, а потом и вообще к любым экологическим факторам.[ . ]

Суть его в том, что урожай зависит от возврата среде жизненно необходимых факторов, использованных организмом. Открытие этого закона способствовало прогрессивному повышению плодородия почвы. К. А. Тимирязев и Д. Н. Прянишников назвали этот закон величайшим приобретением науки.[ . ]

Закон минимума, максимума и оптимума факторов Вильямса. Гласит, что наибольший урожай осуществим при среднем оптимальном наличии фактора, при минимальном и максимальном значениях фактора урожай неосуществим. Этот закон подчеркивает особое значение оптимальных доз минеральных удобрений, так как их избыток может оказаться вредным. Это важное положение, так как из закона Либиха это не вытекало.[ . ]

Любой фактор, приближающийся к пределу толерантности, называется лимитирующим фактором. В 1840 г. Либих сформулировал принцип, названный позднее законом минимума Либиха, который звучит так: веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость урожая во времени. Либих сформулировал свой закон лишь для химических элементов (питательных веществ).[ . ]

Что касается закона минимума Ю. Либиха, то он имеет ограниченное действие и только на уровне химических веществ. Р. Митчер-лих показал, что урожай зависит от совокупного действия всех факторов жизни растений, включая сюда температуру, влажность, освещенность и т. д.[ . ]

ЛИМИТИРУЮЩИЙ ФАКТОР - это экологический фактор (свет, температура, почва, биогенные вещества и др.), который при определенном наборе условий окружающей среды ограничивает какое-либо проявление жизнедеятельности организмов. Это понятие ведет-начало от “закона минимума” Б.Либиха (1840). Так, рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве. К этому закону Ю.Одум (1986) добавляет вспомогательных принципа.[ . ]

Это положение уточняет закон минимума, сформулированный основателем агрохимии Ю. Либихом еще в 1840 г. Он показал, что урожай растений можно эффективнее всего повысить, улучшив минимальный фактор (обычно увеличив количество азота или фосфора в почве). Но лимитирующим образом могут действовать не только минимальные, но и максимальные значения фактора: высокая щелочность и чрезмерное содержание кальция или натрия в почве, высокая температура, избыточная освещенность и т.п. Это наблюдение легло в основу закона толерантности: лимитирующим может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.[ . ]

Дополнительное правило взаимодействия факторов в законе минимума: организм в определенной мере способен заменить дефицитное вещество или другой действующий фактор жизни функционально близким веществом или фактором (например, одно вещество другим, химически близким) — вызвало поток аналогичных постулатов. Среди них закон относительности действия лимитирующих факторов, или закон Лундегарда — Полетаева: форма кривой роста численности популяции (ее биомассы) зависит не только от одного вещества с минимальной концентрацией, а от концентрации и свойств других ионов, имеющихся в среде.[ . ]

При дефиците чего-то именно этот недостаток определяет успешность жизни. Однако в целом, поскольку любой фактор может оказаться в минимуме, лишь их оптимальная совокупность обеспечивает процветание. Этот факт сформулирован в виде закона равнозначности всех условий жизни: все условия среды, необходимые для жизни, играют равнозначную роль. В перечень этих условий для людей входят факторы как природной, так и социальной среды.[ . ]

Уже А. Леопольд представление о емкости связывал с практическим применением закона минимума Ю. Либиха. Он указывал, что емкость часто будет определяться по тому фактору среды, который среди прочих находится в минимуме. Он также считал, что емкость имеет сезонные аспекты.[ . ]

Выносливость организма, определяемая самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, характеризуется ЗАКОНОМ МИНИМУМА или ЗАКОНОМ Ю. ЛИБИХА. В соответствии с этим законом жизненные возможности организма лимитируют экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму. При дальнейшем их снижении происходит гибель организма или деструкция экосистемы.[ . ]

Второ.. веж.л!Я вспомогательный принцип каоается взаимодействия факторов.Так, высокая концентрация или дэст .шость одного вещества или действие другого (не минимального) фактора может изменить скорость потребления элемента питания, содержащегося в минимальном количестве. Так, в местах, где много стронция, в раковинах моллюсков кальци до некоторой степени заменяется стронцием.[ . ]

ЗАГРЯЗНЕНИЕ РЕГИОНАЛЬНОЕ — загрязнение окружающей среды, проявляющееся в пределах значительной территории (региона). Формируется на основе локальных загрязнений. ЗАКОН ЛИБИХА (ПРАВИЛО МИНИМУМА) — один из принципов, определяющих роль экологических факторов в распространении и количественном развитии организмов, а именно: веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени.[ . ]

В таблице 111 приведены результаты изучения влияния магния на содержание крахмала в клубнях картофеля. Следует отметить, что значительного повышения содержания крахмала под влиянием магния следует ожидать только при остром или относительном недостатке этого минерального элемента. Данный пример служит наглядным подтверждением правильности принципов, сформулированных в законе минимума Либиха и прежде всего в законе урожайности Митчерлиха о том, что любой питательный элемент (фактор роста) действует тем сильнее, чем меньше его содержание в неудобренном сравниваемом варианте.[ . ]

В комплексе действия факторов можно выделить некоторые закономерности, которые являются по отношению к организмам в значительной мере универсальным (общими). К таким закономерностям относятся закон оптимума, закон взаимодействия факторов, закон лимитирующих факторов и некоторые другие.

Закон оптимума выражается в том, что любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы. В соответствии с этим правилом для экосистемы, организма или определенной стадии его развития имеется диапазон наиболее благоприятного (оптимального) значения фактора. За пределами зоны оптимума лежат зоны угнетения –зоны пессимума –это условия при которых жизнедеятельность организма максимального угнетается, но он еще может существовать, как показано на рис. При пересечении кривой с горизонтальной осью находятся две критические точки. Это такие значения фактора, которые организмы уже не выдерживают, за пределами наступает смерть. Расстояние между критическими точками показывает степень выносливости организмов к изменениям фактора. Условия, близкие к критическим точкам, особенно тяжелы, для выживания. Такие условия называют экстремальными.

К зоне оптимума обычно приурочена максимальное количество видов и плотность популяции. Зоны оптимума для различных организмов неодинаковые. Для одних они имеют значительный диапазон.

Закон минимума справедлив как для растений, так и для животных, включая человека, которому в определенных ситуациях приходится употреблять минеральную воду или витамины для компенсации недостатка каких-либо элементов в организме.

Закон лимитирующих факторов Шелфорда. Фактор среды ощущается организмом не только при его недостатке. Проблемы возникают также и при избытке любого из экологических факторов. Например, жизненная активность организма заметно угнетается и при малых значениях и при чрезмерном воздействии такого абиотического фактора, как температура.

Фактор среды наиболее эффективно действует на организм только при некотором среднем его значении, оптимальном для данного организма. Чем шире пределы колебаний какого-либо фактора, при котором организм может сохранять жизнеспособность, тем выше устойчивость, т. е. толерантность данного организма к соответствующему фактору (от лат. tо1еrапtа — терпение). Таким образом, толерантность - это способность организма выдерживать отклонения экологических факторов от оптимальных для его жизнедеятельности значений.

Впервые предположение о лимитирующем (ограничивающем) влиянии максимального значения фактора наравне с минимальным значением было высказано в 1913 г. американским зоологом В. Шелфордом, установившим фундаментальный биологический закон толерантности: любой живой организм имеет определенные, эволюционно унаследованные верхний и нижний пределы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору. Другими словами лимитирующим фактором процветания может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми определяет величну толерантности, выносливости организма к данному фактору. Поэтому экологический фактор, уровень которого приближается к любой границе диапазона выносливости организма или заходит за эту границу, называют лимитирующим фактором. Например, виды, длительное время развивается в относительно стабильных условиях утрачивают экологическую пластичность и вырабатывают черты стенобиотности, в то время как виды существующие при значительных колебаних, факторов среды, приобретают повышенную экологическую пластичность и становятся эврибионтными.

Другая формулировка закона В. Шелфорда поясняет, почему закон толерантности одновременно называют законом лимитирующих факторов: закон толерантности дополняют положения американского эколога Ю. Одума:

- организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного экологического фактора и низкий диапазон в отношении другого;

- организмы с широким диапазоном толерантности в отношении всех экологических факторов обычно наиболее распространены;

- диапазон толерантности может сузиться и в отношении других экологических факторов, если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для организма;

Читайте также: