3). Закон лимитирующего (ограничивающего) фактора.

Этот закон открыл Юстус Либих (1803-1873) – немецкий исследователь. Изучая питание растений он заметил, что зачастую урожай зерна зависит не столько от веществ, которые необходимы злаку в ощутимых количествах, сколько от тех, которых нужно совсем немного, если в почве их нет, то присутствие в изобилии других не спасает. Применительно к растениям закон звучит так: Рост растения лимитируется содержанием в почве того из необходимых ему веществ, которое содержится в минимальном относительно нормы количестве. В стационарных условиях закон действителен и для популяций животных. На рисунке 9-3 «Кадка Либиха», которую обычно неверно называют бочкой. Бочка имеет два днища, а кадка одно. Рисунок с идеальной находчивостью иллюстрирует содержание закона Либиха. Рисунок показывает, что количество воды в кадке зависит только от высоты самой низкой из многочисленных дощечек (а точнее сказать, клёпок или ладов- см. В.И. Даль «Толковый словарь живого великорусского языка»), её составляющих. Так и масса урожая зависит от наличия в почве одного из многочисленных питательных веществ, содержание которого относительно нормы для него самое низкое. Кадка Либиха – диаграмма, на которой полная высота клёпок равна 100% нормы содержания в почве питательного вещества или химического элемента в доступной для растения форме. Пониженные, «сломанные клёпки» демонстрируют недостаточное содержание вещества в процентах к норме.

Закон, выведенный для растений, в стационарных условиях биотопа применим и к животным и грибам. Однако он чётко показывает, что дефицит по лимитирующему фактору нельзя заменить оптимальностью других факторов. Недостаток света для растения нельзя компенсировать ни повышением влажности, ни удобрением почвы. Закон показывает, что в сложном «хозяйстве» экосистемы нет второстепенных факторов. При благополучии по множеству факторов любой фактор один лимитирует жизнь популяции. Закон лимитирующего фактора гласит, что достаточно нарушить качество среды по одному из многих жизненно-важных условий, чтобы убить популяцию вида, несмотря на благополучие по остальным факторам. Это показывает, как тонко устроен окружающий мир, как совершенно отслеживает Творец качество окружающей среды.

Рис. 9-3. Кадка Либиха.

4). Закон оптимума.

Популяция в экосистеме живет в ”тени крилу”, в экосистеме у себя дома. Дом по множеству параметров оптимальное место обитания. Здесь оптимальная температура, влажность, запасы корма, место для отдыха и выведения потомства, обеспеченность водой, просторное пространство в координатах X,Y,Z и бесконечное время применительно к популяции, а не к индивиду. Математики определили пространство (Декарт) как объем в координатах X,Y,Z, потом физики добавили четвертую координату t – время. В экологии этих координат много. Они реальны, как реальны X,Y,Z,t. Допустим, что одно из значений, например, X=0. Тогда жизнь в доме невозможна. Исчезает среда обитания вместе с ее благоприятными свойствами. Подобно координатам X,Y,Z,t существуют координаты w – влажность, T – температура, V – наличие O₂ для животных и CO₂ для растений; S – освещенность и др. По каждой из осей качество среды колеблется. Закон оптимума отражает реакцию организма на силу действия данного фактора. Его можно сформулировать так: интенсивность фактора, наиболее благоприятная для жизнедеятельности организмов данного вида называется оптимальной.

На каждой из осей есть оптимум для вида и есть критические значения, за которыми вид существовать не может. На диаграмме (Рис. 9-3) по оси ординат показана численность n популяции вида рыб в определенных пределах.

Рис. 9-4. Зависимость численности популяции от одного показателя качества среды (по Б. Небелу, с изиенениями).

За пределами выживания представители вида не встречаются. Потому в кипяченой воде нет микробов. Условия в экосистеме для любого из видов определяются бесчисленным множеством параметров среды, среди которых для рыб соленость, наличие растворенных газов и т.д. Качество воды для рыбного хозяйства определяется примерно 70 параметрами, для которых установлены предельно допустимые концентрации ПДК. По каждому из этих параметров в экосистеме должен поддерживаться оптимум. Если человек смещает концентрацию по одному из параметров за пределы оптимума, то вид начинает вымирать, и если концентрация существенно превышает ПДК, то вид исчезает.