Днес, когато децата започват да получават екологично образование в началното училище и проблемите на околната среда не са на последно място в медиите, екологията все още е млада, сложна и загадъчна наука. Неговата научна база не е толкова голяма, а сложните модели са сложни. Независимо от това, познаването и разбирането на основните закони в тази област е в основата на мирогледа на съвременния човек. Тази статия ще разгледа един от основните закони на екологията - закона за минимума, формулиран много преди формирането на самата наука.
Към историята на откритията
Законът за минимума е формулиран през 1840 г. от изключителен химик, професор в университета в Хесен (Германия) Юстас фон Либих. Този учен и изключителен учител е известен и с изобретяването на хладилника Liebig, който и до днес се използва в химическите лаборатории за фракционно разделяне на химични съединения. Книгата му „Химията в приложение към селското стопанство“всъщност даде началото на наукатаагрохимия, а към него - титлата барон и два ордена на Света Анна. Либих изучава оцеляването на растенията и ролята на химическите добавки за неговото увеличаване. Така той формулира закона за минималния или ограничаващия фактор, който се оказа вярен за всички биологични системи. И не само за биологични, което ще демонстрираме с примери.
Малко теория
В екологията фактори на околната среда са тези, които оказват някакво влияние върху тялото. Физически и химични фактори (абиотични) са температура, влажност, светлина, налягане, pH на околната среда и други показатели на неживата природа. Всички форми на влияние и взаимоотношения между живите организми са свързани с биотични фактори. Това е конкуренция за ресурси, и наличието на паразити, и вътрешновидова борба за оцеляване. Освен това има и антропогенни фактори – условията, създадени от хората и техните икономически дейности. Те също могат да бъдат биотични и абиотични. Факторите на околната среда са редовно-периодични, променящи силата си в съответствие с промяната на времето от деня, сезоните на годината или приливите и отливите. В този случай адаптацията на организма е наследствена, формира се за доста дълъг период. Те могат да бъдат неправилни, като бури или торнадо. И тогава има преразпределение на видовото разнообразие.
Комфортна зона
Най-често факторите на околната среда се толерират от организмите в определени граници, които са ограничени от прагови показатели, над които настъпва инхибиране на жизнената дейност на организма. Това екритични точки на съществуване. Между тях се намират зони на толерантност (толерантност) и зона на оптимум (комфорт) - диапазонът на благотворното влияние на фактора. Минималните и максималните точки на влияние на фактора на околната среда определят възможностите за реакция на организма към определен фактор. Преминаването отвъд оптималната зона може да доведе до следното:
- елиминиране на вид от определен диапазон (например изместване на обхвата на популацията или мигриране на вид);
- промяна в плодовитостта и смъртността (например при внезапни промени в условията на околната среда);
- към адаптация (адаптация) и появата на нови видове с нови фенотипни и генетични характеристики.
Същността на закона за минимума
Животът на една биологична система, било то организъм или популация, зависи от действието на много фактори от биотичен и абиотичен характер. Формулировката на закона за минимума може да варира, но същността остава същата: когато някой фактор значително се отклонява от нормата, тогава той става най-значим за системата и най-критичният за живота. В същото време различни показатели могат да действат като ограничаващи фактори за тялото в различни периоди от време.
Възможни са опции
Всички живи организми живеят и се адаптират към комплекс от фактори на околната среда. И въздействието на факторите на този комплекс винаги е неравномерно. Факторът може да бъде водещ (много важен) или второстепенен. Различни фактори ще бъдат водещи за различните организми и в различни периоди от живота на един организъм занякои фактори на околната среда могат да бъдат основните. Освен това едни и същи фактори могат да бъдат ограничаващи за някои организми и не ограничаващи за други. Например слънчевата светлина за растенията е необходим елемент за процесите на фотосинтеза. Но за гъбички, почвени сапротрофи или дълбоководни животни изобщо не е необходимо. Или наличието на кислород във водата ще бъде ограничаващ фактор, но присъствието му в почвата не.
Условия за ползване
Законът за минимума е ограничен в прилагането си от два допълнителни принципа:
- Законът е приложим без пояснения само за равновесни системи, а именно само при условия на стационарно състояние на системата, когато обменът на енергия и вещества на системата с околната среда се регулира от тяхното изтичане.
- Вторият принцип за прилагане на закона за минимума е свързан с компенсаторните способности на организмите и системите. При определени условия ограничаващият фактор може да бъде заменен с фактор, който не е ограничаващ, но присъства в достатъчно или високо съдържание. Това ще доведе до промяна в нуждата от веществото, което е налично в минималното количество.
Илюстративна илюстрация
Бъчвата, кръстена на учения, ясно показва действието на този закон. В тази счупена цев ограничаващият фактор е височината на дъските. В съответствие с екологичния закон на минимума, ремонтът му трябва да започне с най-малката дъска. Именно тя е факторът, който най-много се е отдалечил от нормалните стойности, оптимални за оцеляването на организма. Безелиминирайки влиянието на този фактор, няма смисъл да се пълни цевта - други фактори нямат толкова значителен ефект в даден момент.
Където е тънко, там се чупи
Тази поговорка предава същността на закона за минимума в екологията и не само. Например в селското стопанство се вземат предвид показателите за съдържанието на минерални вещества в почвите. Ако почвата съдържа само 20% фосфор от нормата, калций - 50%, а калий -95%, тогава първо трябва да се прилагат торове, които съдържат фосфор. В дивата природа ограничаващият фактор за елена през лятото е количеството храна, а през зимата височината на снежната покривка. Или за бор, който расте в сенчеста гора, ограничаващият фактор ще бъде светлината, на суха песъчлива почва - вода, а в блатиста местност - температура през лятото.
Друг такъв пример, несвързан с екологията. Ако десният защитник в отбора е най-слабият, тогава е най-вероятно противникът да пробие от неговия фланг. Това е така в спорта, в изкуството, в бизнеса. Значителна грешка на бизнесмените често е подценяването на вредата, причинена от слаб служител, дори и на второстепенни позиции. В крайна сметка не напразно казват, че качеството на една компания се определя от качеството на нейните най-лоши служители. И силата на веригата винаги зависи от нейното най-слабо звено.
