3.5 ЗАКОН ОБМЕЖУЮЧОГО ФАКТОРУ
З давніх часів люди знали, що врожайність зернових залежить від якості грунту. Проте, які саме чинники визначають врожайність, було невідомо. Дефіцит орних площ на початку 19-го сторіччя в Європі набув катастрофічних ознак й стала потреба ведення інтенсивного сільського господарства. Популярним стало вапнування грунту, яке у багатьох випадках давало до 20% приросту врожаю. Але на деяких ділянках врожайність не змінювалася, а на інших, взагалі, знижувалася. Були сформульовані окремі теорії водного, повітряного та гумусового живлення рослин. Проте, жодна з них не могла встановити закономірності.
Видатний німецький хімік Юстус фон Лібіх у своїй книзі Die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Agricultur und Physiologie (1840) спробував обгрунтувати з позиції тодішніх знань хімії процеси формування продукції рослин. Вилучення хімічних елементів з грунту при зборі рослинної продукції потребує необхідності їх повернення задля збереження врожайності.
Для ілюстрації своїх висновків він використав відоме «правило мінімуму», сформульоване німецьким ботаніком Філіпом Карлом Шпренгелем у 1828 р.: ріст рослин обмежується кількістю поживної речовини, що знаходиться у найменшій концентрації. Отже, Ю.Лібіх не відкрив «правила мінімуму», а є його популяризатором (книга була перекладена на основні європейські мови і витримала кілька перевидань). Широко відомою стала ілюстрація цього правила з його книги, що отримала назву «бочка Лібіха» – кількість води в бочці буде обмежуватися найкоротшою дощечкою, величина якої відповідає кількості певного хімічного елементу.
Подальші дослідження розширили сферу застосування цього правила, яке часто називають «закон мінімуму Лібіха», що коректніше називати Законом обмежуючого фактора – обмежуючим (лімітуючим) фактором є такий, мінімальна відносна зміна якого викликає максимальну зміну функції відгуку системи. Наприклад, прибавку врожаю у 1,5 рази буде отримано, якщо до грунту буде внесено додатково 20% фосфатів, або 40% нітратів, або збільшено полив у 3 рази. Відповідно, обмежуючим фактором є вміст фосфатів у грунті.
Отже, у природі обмежуючий, або лімітуючий фактор – той екологічний фактор, значення якого близькі до межі витривалості організму, а тому обмежують подальший ріст чисельності, біомаси або зайнятої території.
Тінь від вищих ярусів та конкуренція – лімітуючі фактори для трав і молодняка дерев у лісі
Холодний клімат, нерозвинені грунти, вічна мерзлота – лімітуючі фактори високогір’я і тундри. Джерело: http://www.protrails.com/
Лімітуючі фактори для природного поширення дуба звичайного Quércus róbur:
A – північна межа відповідає ізолінії з мінімальною сумою активних температур (вище +10°С) 1650°С;
B – східна межа: середня температура січня -16°С;
C – південна межа: річне співвідношення
опади / випаровування = 0,8.