Σήμερα, όταν τα παιδιά αρχίζουν να λαμβάνουν περιβαλλοντική εκπαίδευση στο δημοτικό σχολείο και τα περιβαλλοντικά ζητήματα δεν είναι τα τελευταία στα μέσα ενημέρωσης, η οικολογία εξακολουθεί να είναι μια νέα, πολύπλοκη και μυστηριώδης επιστήμη. Η επιστημονική του βάση δεν είναι τόσο μεγάλη και τα πολύπλοκα μοντέλα είναι περίπλοκα. Παρόλα αυτά, η γνώση και η κατανόηση των βασικών νόμων σε αυτόν τον τομέα είναι η βάση της κοσμοθεωρίας του σύγχρονου ανθρώπου. Αυτό το άρθρο θα εξετάσει έναν από τους κύριους νόμους της οικολογίας - τον νόμο του ελάχιστου, που διατυπώθηκε πολύ πριν από το σχηματισμό της ίδιας της επιστήμης.
Στην ιστορία της ανακάλυψης
Ο νόμος του ελάχιστου διατυπώθηκε το 1840 από έναν εξαιρετικό χημικό, καθηγητή στο Πανεπιστήμιο της Έσσης (Γερμανία) Eustace von Liebig. Αυτός ο επιστήμονας και εξαιρετικός δάσκαλος είναι επίσης γνωστός για την εφεύρεση του ψυγείου Liebig, το οποίο χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα σε χημικά εργαστήρια για τον κλασματικό διαχωρισμό χημικών ενώσεων. Το βιβλίο του «Χημεία ως εφαρμοσμένη στη γεωργία» έδωσε ουσιαστικά αφορμή για την επιστήμηαγροχημεία, και σε αυτόν - ο τίτλος του βαρόνου και δύο τάγματα της Αγίας Άννας. Ο Liebig μελέτησε την επιβίωση των φυτών και τον ρόλο των χημικών προσθέτων στην αύξησή της. Διατύπωσε λοιπόν τον νόμο του ελάχιστου ή περιοριστικού παράγοντα, ο οποίος αποδείχθηκε ότι ισχύει για όλα τα βιολογικά συστήματα. Και όχι μόνο για βιολογικά, τα οποία θα δείξουμε με παραδείγματα.
Λίγη θεωρία
Στην οικολογία, περιβαλλοντικοί παράγοντες είναι αυτοί που έχουν οποιαδήποτε επίδραση στο σώμα. Φυσικοί και χημικοί παράγοντες (αβιοτικοί) είναι η θερμοκρασία, η υγρασία, το φως, η πίεση, το pH του περιβάλλοντος και άλλοι δείκτες άψυχης φύσης. Όλες οι μορφές επιρροής και οι σχέσεις μεταξύ ζωντανών οργανισμών σχετίζονται με βιοτικούς παράγοντες. Αυτός είναι ο ανταγωνισμός για πόρους, η παρουσία παρασίτων και ο ενδοειδικός αγώνας για επιβίωση. Επιπλέον, υπάρχουν και ανθρωπογενείς παράγοντες - οι συνθήκες που δημιουργούνται από τους ανθρώπους και τις οικονομικές τους δραστηριότητες. Μπορούν επίσης να είναι βιοτικά και αβιοτικά. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες είναι τακτικά-περιοδικοί, αλλάζουν ισχύ ανάλογα με την αλλαγή της ώρας της ημέρας, τις εποχές του έτους ή τις παλίρροιες. Σε αυτή την περίπτωση, η προσαρμογή του οργανισμού είναι κληρονομικής φύσης, που σχηματίζεται σε μια μάλλον μακρά περίοδο. Μπορεί να είναι ακανόνιστα, όπως καταιγίδες ή ανεμοστρόβιλοι. Και μετά υπάρχει μια ανακατανομή της ποικιλότητας των ειδών.
Ζώνη άνεσης
Πιο συχνά, οι περιβαλλοντικοί παράγοντες γίνονται ανεκτοί από τους οργανισμούς εντός ορισμένων ορίων, τα οποία περιορίζονται από δείκτες κατωφλίου, πέραν των οποίων συμβαίνει η αναστολή της ζωτικής δραστηριότητας του οργανισμού. Αυτό είναικρίσιμα σημεία ύπαρξης. Ανάμεσά τους υπάρχουν ζώνες ανοχής (ανοχή) και η ζώνη βέλτιστης (άνεση) - το εύρος της ευεργετικής επιρροής του παράγοντα. Τα ελάχιστα και μέγιστα σημεία της επίδρασης του περιβαλλοντικού παράγοντα καθορίζουν τις δυνατότητες αντίδρασης του οργανισμού σε έναν συγκεκριμένο παράγοντα. Η υπέρβαση της βέλτιστης ζώνης μπορεί να οδηγήσει στα εξής:
- εξάλειψη ενός είδους από μια συγκεκριμένη περιοχή (για παράδειγμα, μετατόπιση του εύρους πληθυσμού ή μετανάστευση ενός είδους);
- αλλαγή στη γονιμότητα και τη θνησιμότητα (για παράδειγμα, με ξαφνικές αλλαγές στις περιβαλλοντικές συνθήκες);
- στην προσαρμογή (προσαρμογή) και την εμφάνιση νέων ειδών με νέα φαινοτυπικά και γενετικά χαρακτηριστικά.
Η ουσία του νόμου του ελάχιστου
Η ζωή ενός βιολογικού συστήματος, είτε πρόκειται για οργανισμό είτε για πληθυσμό, εξαρτάται από τη δράση πολλών παραγόντων βιοτικής και αβιοτικής φύσης. Η διατύπωση του νόμου του ελάχιστου μπορεί να ποικίλλει, αλλά η ουσία παραμένει η ίδια: όταν κάποιος παράγοντας αποκλίνει σημαντικά από τον κανόνα, τότε γίνεται ο πιο σημαντικός για το σύστημα και ο πιο κρίσιμος για τη ζωή. Ταυτόχρονα, διάφοροι δείκτες μπορούν να λειτουργήσουν ως περιοριστικοί παράγοντες για το σώμα σε διαφορετικές χρονικές περιόδους.
Επιλογές είναι δυνατές
Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί ζουν και προσαρμόζονται σε ένα σύμπλεγμα περιβαλλοντικών παραγόντων. Και η επίδραση των παραγόντων αυτού του συμπλέγματος είναι πάντα άνιση. Ο παράγοντας μπορεί να είναι οδηγός (πολύ σημαντικός) ή δευτερεύων. Διαφορετικοί παράγοντες θα οδηγήσουν για διαφορετικούς οργανισμούς και σε διαφορετικές περιόδους της ζωής ενός οργανισμούορισμένοι περιβαλλοντικοί παράγοντες μπορεί να είναι οι κύριοι. Επιπλέον, οι ίδιοι παράγοντες μπορεί να είναι περιοριστικοί για ορισμένους οργανισμούς και όχι περιοριστικοί για άλλους. Για παράδειγμα, το φως του ήλιου για τα φυτά είναι απαραίτητο στοιχείο για τις διαδικασίες φωτοσύνθεσης. Αλλά για μύκητες, σαπρότροφα του εδάφους ή ζώα βαθέων υδάτων, δεν είναι καθόλου απαραίτητο. Ή η παρουσία οξυγόνου στο νερό θα είναι ο περιοριστικός παράγοντας, αλλά η παρουσία του στο έδαφος όχι.
Όροι χρήσης
Ο Νόμος του Ελάχιστου περιορίζεται στην εφαρμογή του από δύο επικουρικές αρχές:
- Ο νόμος εφαρμόζεται χωρίς διευκρίνιση μόνο σε συστήματα ισορροπίας, συγκεκριμένα, μόνο σε συνθήκες ακίνητης κατάστασης του συστήματος, όταν η ανταλλαγή ενέργειας και ουσιών του συστήματος με το περιβάλλον ρυθμίζεται από τη διαρροή τους.
- Η δεύτερη αρχή εφαρμογής του νόμου του ελάχιστου σχετίζεται με τις αντισταθμιστικές ικανότητες των οργανισμών και των συστημάτων. Υπό ορισμένες προϋποθέσεις, ο περιοριστικός παράγοντας μπορεί να αντικατασταθεί από έναν παράγοντα που δεν είναι περιοριστικός, αλλά υπάρχει σε επαρκή ή υψηλή περιεκτικότητα. Αυτό θα οδηγήσει σε αλλαγή στην ανάγκη για την ουσία που είναι διαθέσιμη στην ελάχιστη ποσότητα.
Εικονογραφική απεικόνιση
Το βαρέλι, που πήρε το όνομά του από τον επιστήμονα, δείχνει ξεκάθαρα τη λειτουργία αυτού του νόμου. Σε αυτό το σπασμένο βαρέλι, ο περιοριστικός παράγοντας είναι το ύψος των σανίδων. Σύμφωνα με τον οικολογικό νόμο του ελάχιστου, η επισκευή του πρέπει να ξεκινά με τη μικρότερη σανίδα. Είναι αυτή που είναι ο παράγοντας που έχει απομακρυνθεί περισσότερο από τις φυσιολογικές τιμές, βέλτιστες για την επιβίωση του οργανισμού. Χωρίςεξαλείφοντας την επίδραση αυτού του παράγοντα, δεν έχει νόημα να γεμίσουμε το βαρέλι - άλλοι παράγοντες δεν έχουν τόσο σημαντική επίδραση σε μια δεδομένη στιγμή.
Όπου είναι λεπτό, εκεί σπάει
Αυτή η παροιμία είναι που μεταφέρει την ουσία του νόμου του ελάχιστου στην οικολογία και όχι μόνο. Για παράδειγμα, στη γεωργία, λαμβάνονται υπόψη δείκτες της περιεκτικότητας σε ορυκτές ουσίες στα εδάφη. Εάν το έδαφος περιέχει μόνο 20% φώσφορο από τον κανόνα, ασβέστιο - 50%, και κάλιο -95%, τότε πρέπει πρώτα να εφαρμοστούν λιπάσματα που περιέχουν φώσφορο. Στην άγρια φύση, ο περιοριστικός παράγοντας για ένα ελάφι το καλοκαίρι είναι η ποσότητα της τροφής και το χειμώνα το ύψος της χιονοκάλυψης. Ή για ένα πεύκο που αναπτύσσεται σε σκιερό δάσος, ο περιοριστικός παράγοντας θα είναι το φως, σε ξηρό αμμώδες έδαφος - νερό και σε βαλτώδη περιοχή - θερμοκρασία το καλοκαίρι.
Ένα άλλο τέτοιο παράδειγμα, που δεν σχετίζεται με την οικολογία. Εάν ο δεξιός αμυντικός στην ομάδα είναι ο πιο αδύναμος, τότε ο εχθρός είναι πιο πιθανό να διαρρεύσει από την πλευρά του. Αυτό ισχύει στον αθλητισμό, στην τέχνη, στις επιχειρήσεις. Ένα σημαντικό λάθος των επιχειρηματιών είναι συχνά η υποτίμηση της ζημιάς που προκαλεί ένας αδύναμος υπάλληλος, ακόμη και σε δευτερεύουσες θέσεις. Άλλωστε, δεν είναι άδικο που λένε ότι η ποιότητα μιας εταιρείας καθορίζεται από την ποιότητα των χειρότερων εργαζομένων της. Και η δύναμη μιας αλυσίδας εξαρτάται πάντα από τον πιο αδύναμο κρίκο της.
