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.
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/
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.
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.