היום, כשילדים מתחילים לקבל חינוך סביבתי בבית הספר היסודי, וסוגיות סביבתיות אינן האחרונות בתקשורת, אקולוגיה היא עדיין מדע צעיר, מורכב ומסתורי. הבסיס המדעי שלה לא כל כך גדול, ומודלים מורכבים הם מורכבים. אף על פי כן, הידע וההבנה של חוקי היסוד בתחום זה הם הבסיס לתפיסת העולם של האדם המודרני. מאמר זה יתייחס לאחד מחוקי האקולוגיה העיקריים - חוק המינימום, שנוסח הרבה לפני היווצרות המדע עצמו.
להיסטוריית הגילוי
חוק המינימום נוסח בשנת 1840 על ידי כימאי מצטיין, פרופסור באוניברסיטת הסה (גרמניה) Eustace von Liebig. מדען ומורה מצטיין זה ידוע גם בהמצאת מקרר ליביג, המשמש עד היום במעבדות כימיות להפרדה חלקית של תרכובות כימיות. ספרו "כימיה מיושמת בחקלאות" הוליד למעשה את המדעאגרוכימיה, ואליו - התואר ברון ושני מסדרים של אן הקדושה. ליביג חקר את הישרדותם של צמחים ותפקידם של התוספים הכימיים בהגדלתו. אז הוא ניסח את חוק הגורם המינימלי או המגביל, שהתברר כנכון לכל המערכות הביולוגיות. ולא רק לביולוגיים, אותם נדגים בדוגמאות.
קצת תיאוריה
באקולוגיה, גורמים סביבתיים הם אלה שיש להם השפעה כלשהי על הגוף. גורמים פיזיקליים וכימיים (אביוטים) הם טמפרטורה, לחות, אור, לחץ, pH של הסביבה ואינדיקטורים אחרים של טבע דומם. כל צורות ההשפעה והיחסים בין אורגניזמים חיים קשורים לגורמים ביוטיים. זוהי תחרות על משאבים, ונוכחות טפילים, ומאבק פנים-ספציפי להישרדות. בנוסף, ישנם גם גורמים אנתרופוגניים - התנאים שיוצרים אנשים ופעילותם הכלכלית. הם יכולים להיות גם ביוטיים ואביוטיים. גורמים סביבתיים הם קבועים-מחזוריים, משתנים בחוזק בהתאם לשינוי השעה ביום, עונות השנה או הגאות והשפל. במקרה זה, ההסתגלות של האורגניזם היא תורשתית בטבע, שנוצרה על פני תקופה ארוכה למדי. הם יכולים להיות לא סדירים, כמו סופות או סופות טורנדו. ואז יש חלוקה מחדש של מגוון המינים.
אזור נוחות
לרוב, גורמים סביבתיים נסבלים על ידי אורגניזמים בגבולות מסוימים, המוגבלים על ידי מדדי סף, שמעבר להם מתרחשת עיכוב הפעילות החיונית של האורגניזם. זהנקודות קריטיות של קיום. ביניהם יש אזורי סובלנות (סובלנות) ואזור האופטימום (נוחות) - טווח ההשפעה המיטיבה של הגורם. נקודות המינימום והמקסימום של השפעת הגורם הסביבתי קובעות את אפשרויות התגובה של האורגניזם לגורם ספציפי. מעבר לאזור האופטימלי יכול להוביל לתוצאות הבאות:
- ביטול מין מטווח מסוים (לדוגמה, שינוי טווח האוכלוסייה או נדידת מין);
- שינוי בפוריות ובתמותה (לדוגמה, עם שינויים פתאומיים בתנאי הסביבה);
- להסתגלות (הסתגלות) והופעתם של מינים חדשים עם מאפיינים פנוטיפיים וגנטיים חדשים.
מהות חוק המינימום
חייה של מערכת ביולוגית, בין אם היא אורגניזם או אוכלוסייה, תלויים בפעולה של גורמים רבים בעלי אופי ביוטי ואביוטי. נוסח חוק המינימום עשוי להשתנות, אך המהות נשארת בעינה: כאשר גורם כלשהו חורג באופן משמעותי מהנורמה, אזי הוא הופך להיות המשמעותי ביותר עבור המערכת והקריטי ביותר לכל החיים. יחד עם זאת, אינדיקטורים שונים יכולים לפעול כגורמים מגבילים עבור הגוף בפרקי זמן שונים.
אפשרויות
כל היצורים החיים חיים ומסתגלים למכלול של גורמים סביבתיים. וההשפעה של הגורמים של המתחם הזה תמיד לא שווה. הגורם יכול להיות מוביל (חשוב מאוד) או משני. גורמים שונים יובילו עבור אורגניזמים שונים, ובתקופות שונות של חייו של אורגניזם אחד עבורגורמים סביבתיים מסוימים עשויים להיות העיקריים שבהם. בנוסף, אותם גורמים יכולים להיות מגבילים עבור אורגניזמים מסוימים ולא מגבילים עבור אחרים. לדוגמה, אור השמש לצמחים הוא מרכיב הכרחי לתהליכי פוטוסינתזה. אבל עבור פטריות, ספרטרופים קרקע או חיות ים עמוק, זה לא הכרחי בכלל. או נוכחות חמצן במים תהיה הגורם המגביל, אבל נוכחותו באדמה לא תהיה.
תנאים והגבלות
חוק המינימום מוגבל בתחולתו על ידי שני עקרונות משנה:
- החוק חל ללא הבהרה רק על מערכות שיווי משקל, כלומר רק בתנאים של מצב נייח של המערכת, כאשר חילופי האנרגיה והחומרים של המערכת עם הסביבה מוסדר על ידי דליפתם.
- העיקרון השני של יישום חוק המינימום קשור ליכולות הפיצוי של אורגניזמים ומערכות. בתנאים מסוימים, ניתן להחליף את הגורם המגביל בגורם שאינו מגביל, אך קיים בתכולה מספקת או גבוהה. זה יוביל לשינוי בצורך בחומר הזמין בכמות המינימלית.
איור אילוסטרטיבי
החבית, הקרויה על שם המדען, מראה בבירור את פעולת החוק הזה. בחבית השבורה הזו, הגורם המגביל הוא גובה הקרשים. בהתאם לחוק האקולוגי של המינימום, תיקונו חייב להתחיל מהלוח הקטן ביותר. היא היא הגורם שהכי התרחק מערכים נורמליים, אופטימליים להישרדות האורגניזם. לְלֹאביטול ההשפעה של גורם זה, אין טעם למלא את החבית - לגורמים אחרים אין השפעה כה משמעותית בזמן נתון.
במקום שהוא דק, הוא נשבר שם
פתגם זה הוא שמעביר את מהות חוק המינימום באקולוגיה ולא רק. לדוגמה, בחקלאות נלקחים בחשבון אינדיקטורים של תכולת החומרים המינרלים בקרקעות. אם האדמה מכילה רק 20% זרחן מהנורמה, סידן - 50% ואשלגן -95%, אזי יש ליישם תחילה דשנים המכילים זרחן. בטבע, הגורם המגביל עבור צבי בקיץ הוא כמות המזון, ובחורף, גובה כיסוי השלג. או עבור אורן שגדל ביער מוצל, הגורם המגביל יהיה קל, על אדמה חולית יבשה - מים, ובאזור ביצתי - טמפרטורה בקיץ.
עוד דוגמה כזו, לא קשורה לאקולוגיה. אם המגן הימני בקבוצה הוא החלש ביותר, אז מהאגף שלו יש סיכוי גבוה שהאויב יפרוץ. זה נכון בספורט, באמנות, בעסקים. טעות משמעותית של אנשי עסקים היא לרוב חוסר הערכת הנזק שנגרם על ידי עובד חלש, גם בתפקידים משניים. הרי לא בכדי אומרים שהאיכות של חברה נקבעת על פי איכות העובדים הגרועים ביותר שלה. וחוזקה של שרשרת תלוי תמיד בחוליה החלשה ביותר שלה.
