Dnes, keď deti začínajú dostávať environmentálnu výchovu už na základnej škole a otázky životného prostredia nie sú v médiách na poslednom mieste, je ekológia stále mladá, zložitá a tajomná veda. Jeho vedecká základňa nie je taká veľká a zložité modely sú zložité. Napriek tomu je znalosť a pochopenie základných zákonitostí v tejto oblasti základom svetonázoru moderného človeka. Tento článok sa bude zaoberať jedným z hlavných zákonov ekológie - zákonom minima, ktorý bol sformulovaný dávno pred vytvorením samotnej vedy.
Do histórie objavovania
Zákon minima sformuloval v roku 1840 vynikajúci chemik, profesor na univerzite v Hesensku (Nemecko) Eustace von Liebig. Tento vedec a vynikajúci učiteľ je známy aj vynálezom Liebigovej chladničky, ktorá sa dodnes používa v chemických laboratóriách na frakčnú separáciu chemických zlúčenín. Jeho kniha „Chémia aplikovaná na poľnohospodárstvo“vlastne dala podnet k vedeagrochémiu a jemu - barónsky titul a dva rády sv. Anny. Liebig študoval prežitie rastlín a úlohu chemických prísad pri jeho zvyšovaní. Tak sformuloval zákon minimálneho alebo limitujúceho faktora, ktorý sa ukázal ako pravdivý pre všetky biologické systémy. A nielen pre biologické, čo si ukážeme na príkladoch.
Trošku teórie
V ekológii sú environmentálne faktory tie, ktoré majú akýkoľvek vplyv na telo. Fyzikálne a chemické faktory (abiotické) sú teplota, vlhkosť, svetlo, tlak, pH prostredia a ďalšie ukazovatele neživej prírody. Všetky formy vplyvu a vzťahov medzi živými organizmami súvisia s biotickými faktormi. Je to súťaž o zdroje, prítomnosť parazitov a vnútrodruhový boj o prežitie. Okrem toho existujú aj antropogénne faktory – podmienky vytvorené ľuďmi a ich ekonomickými aktivitami. Môžu byť aj biotické a abiotické. Faktory prostredia sú pravidelne periodické, meniace sa sila v súlade so zmenou dennej doby, ročných období alebo prílivu a odlivu. V tomto prípade je adaptácia organizmu dedičná, vytvorená počas pomerne dlhého obdobia. Môžu byť nepravidelné, ako búrky alebo tornáda. A potom dôjde k prerozdeleniu druhovej diverzity.
Komfortná zóna
Faktory životného prostredia organizmy tolerujú najčastejšie v rámci určitých limitov, ktoré sú limitované prahovými ukazovateľmi, pri prekročení ktorých dochádza k inhibícii vitálnej aktivity organizmu. Toto jekritické body existencie. Medzi nimi sú zóny tolerancie (tolerancia) a zóna optima (komfort) - rozsah priaznivého vplyvu faktora. Minimálne a maximálne body vplyvu faktora prostredia určujú možnosti reakcie organizmu na konkrétny faktor. Prekročenie optimálnej zóny môže viesť k nasledovnému:
- eliminácia druhu zo špecifického areálu (napríklad presunutie okruhu populácie alebo migrácia druhu);
- zmena v plodnosti a úmrtnosti (napríklad s náhlymi zmenami podmienok prostredia);
- na adaptáciu (adaptáciu) a vznik nových druhov s novými fenotypovými a genetickými vlastnosťami.
Podstata zákona minima
Život biologického systému, či už organizmu alebo populácie, závisí od pôsobenia mnohých faktorov biotického a abiotického charakteru. Znenie zákona o minime sa môže líšiť, ale podstata zostáva rovnaká: keď sa ktorýkoľvek faktor výrazne odchyľuje od normy, stáva sa najdôležitejším pre systém a najkritickejším pre život. Zároveň môžu rôzne indikátory pôsobiť ako limitujúce faktory pre telo v rôznych časových obdobiach.
Možnosti sú možné
Všetky živé organizmy žijú a prispôsobujú sa komplexu environmentálnych faktorov. A vplyv faktorov tohto komplexu je vždy nerovnaký. Faktor môže byť vedúci (veľmi dôležitý) alebo sekundárny. Rôzne faktory budú viesť pre rôzne organizmy av rôznych obdobiach života jedného organizmuniektoré environmentálne faktory môžu byť tými hlavnými. Navyše, rovnaké faktory môžu byť pre niektoré organizmy limitujúce a pre iné nie. Napríklad slnečné svetlo pre rastliny je nevyhnutným prvkom procesov fotosyntézy. No pri hubách, pôdnych saprotrofoch či hlbokomorských živočíchoch to vôbec nie je potrebné. Alebo prítomnosť kyslíka vo vode bude limitujúcim faktorom, ale jeho prítomnosť v pôde nie.
Podmienky používania
Uplatňovanie zákona minima je obmedzené dvoma vedľajšími princípmi:
- Zákon platí bez upresnenia len pre rovnovážne sústavy, a to len v podmienkach stacionárneho stavu sústavy, kedy je výmena energie a látok sústavy s okolím regulovaná ich únikmi.
- Druhá zásada uplatňovania zákona minima súvisí s kompenzačnými schopnosťami organizmov a systémov. Za určitých podmienok môže byť limitujúci faktor nahradený faktorom, ktorý nie je limitujúci, ale je prítomný v dostatočnom alebo vysokom obsahu. To povedie k zmene potreby látky, ktorá je dostupná v minimálnom množstve.
Ilustračné ilustrácie
Súčik, pomenovaný po vedcovi, jasne ukazuje fungovanie tohto zákona. V tomto rozbitom sude je limitujúcim faktorom výška dosiek. V súlade s ekologickým zákonom minima musí jeho oprava začať najmenšou doskou. Práve ona je faktorom, ktorý sa najviac vzdialil normálnym hodnotám, optimálnym pre prežitie organizmu. Bezeliminujúc vplyv tohto faktora, nemá zmysel sud napĺňať - ostatné faktory nemajú v danom čase taký výrazný vplyv.
Kde je tenký, tam sa láme
Práve toto príslovie vyjadruje podstatu zákona minima nielen v ekológii. Napríklad v poľnohospodárstve sa berú do úvahy ukazovatele obsahu minerálnych látok v pôdach. Ak pôda obsahuje iba 20% fosforu od normy, vápnik - 50% a draslík -95%, potom sa musia najskôr aplikovať hnojivá, ktoré obsahujú fosfor. Vo voľnej prírode je pre jeleňa v lete limitujúcim faktorom množstvo potravy a v zime výška snehovej pokrývky. Alebo pre borovicu, ktorá rastie v tienistom lese, bude limitujúcim faktorom svetlo, na suchej piesočnatej pôde - voda a v bažinatej oblasti - teplota v lete.
Ďalší takýto príklad, ktorý nesúvisí s ekológiou. Ak je pravý obranca v tíme najslabší, potom nepriateľ s najväčšou pravdepodobnosťou prerazí z jeho boku. To platí v športe, v umení, v biznise. Významnou chybou podnikateľov je často podcenenie škôd spôsobených slabým zamestnancom, a to aj na vedľajších pozíciách. Veď nie nadarmo sa hovorí, že kvalitu firmy určuje kvalita jej najhorších zamestnancov. A sila reťaze vždy závisí od jej najslabšieho článku.
