3.3. Лимитирующие факторы среды обитания

В природе на организм одновременно воздействует огромное количество экологических факторов, поэтому при их анализе необходимо выделять наиболее значимые. Все факторы воздействуют в тесной взаимосвязи, оптимум и границы выносливости организмов по отношению к одному фактору зависят от других воздействий. Однако это взаимное влияние ограничено, и ни один фактор не может быть полностью заменен другим. Например, обилие пищи увеличивает устойчивость организма к климатическим факторам (допустим, к низким температурам). Но если температура окружающей среды будет близка к критическому значению, то никакое пищевое изобилие не спасет организм от гибели.

Поэтому из всего перечня экологических факторов, воздействующих на конкретный организм, ограничивающим будет являться либо отсутствующий полностью, либо находящийся вблизи критических значений. Фактор, уровень которого оказывается близким к пределам выносливости организма, то есть присутствующий в избытке или недостатке, называется лимитирующим.

В 1840 г. химик–органик Ю.Либих, занимаясь агрохимией растений, сформулировал «закон минимума». Он установил, что развитие растений зависит не только от тех веществ или факторов, которые присутствуют в достаточном для организма количестве, но и от тех, которых не хватает. Например, достаточное для растений содержание в почве азота или фосфора не может компенсировать недостаток магния, калия или железа. Согласно закону минимума, выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Экологические факторы, находящиеся в недостатке, т.е. близкие к необходимому минимуму, ограничивают жизнедеятельность организмов. Дальнейшее уменьшение фактора ведет к гибели организма или разрушению экосистемы.

В 1913 г. американский ученый В.Шелфорд доказал, что не только вещества, находящиеся в недостатке, определяют жизнеспособность организма, но и избыток какого–либо вещества также может приводить к нежелательным последствиям. Из повседневного опыта известно, что не только недостаток влаги сдерживает рост и развитие растений, но и избыток воды ведет к аналогичным последствиям. Факторы, присутствующие в избытке или в недостатке, были названы Шелфордом лимитирующими, а правило стало называться «законом лимитирующего фактора», или «законом толерантности». Согласно этому закону, лимитирующие факторы ограничивают жизнедеятельность организмов.

Конечно, закон лимитирующих факторов Шелфорда справедлив не только для растений, но и для всех остальных живых организмов. В качестве лимитирующего фактора могут выступать температура, влажность, концентрация какого-либо вещества в воде, воздухе, почве, пищевые ресурсы и т.д. Воздействие загрязняющих веществ антропогенного происхождения также подчиняется закону лимитирующих факторов. Для каждого загрязняющего вещества существует предельно допустимая концентрация, т.е. верхнее критическое значение, превышение которого приводит к необратимым изменениям в организме человека или в окружающей среде.