Закон минимума Либиха

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Закон минимума Либиха»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( февраль 2017 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Либий закон минимума , часто называют просто законом Либихи или закон минимума , является принципом разработан в сельскохозяйственной науке по Карлу Шпренгелю (1840 г.) , а затем популяризировали Либим . В нем говорится, что рост диктуется не общими доступными ресурсами , а самым ограниченным ресурсом ( ограничивающим фактором ). Закон также применялся к биологическим популяциям и моделям экосистем для таких факторов, как солнечный свет или минеральные питательные вещества .

Приложения [ править ]

Первоначально это применялось для роста растений или сельскохозяйственных культур , где было обнаружено, что увеличение количества обильных питательных веществ не увеличивает рост растений. Только за счет увеличения количества ограничивающего питательного вещества (наиболее дефицитного по отношению к «потребности») рост растения или урожая улучшился. Этот принцип можно резюмировать в афоризме: «Доступность наиболее обильных питательных веществ в почве настолько хороша, насколько хорошо доступны наименее обильные питательные вещества в почве». Или, проще говоря: «Цепь настолько сильна, насколько прочно ее самое слабое звено». Хотя диагностика факторов, ограничивающих урожайность, является обычным исследованием, этот подход подвергается критике. ^[1]

Научные приложения [ править ]

Закон Либиха был распространен на биологические популяции (и обычно используется при моделировании экосистем ). Например, рост организма, такого как растение, может зависеть от ряда различных факторов, таких как солнечный свет или минеральные питательные вещества (например, нитраты или фосфаты ). Доступность их может варьироваться, так что в любой момент времени один является более ограничивающим, чем другие. Закон Либиха гласит, что рост происходит только со скоростью, допускаемой самым ограничивающим фактором. ^[2]

Например, в приведенном ниже уравнении рост населения является функцией минимум трех членов Михаэлиса-Ментен, представляющих ограничение по факторам , и .${\ displaystyle O}$${\ displaystyle I}$${\ displaystyle N}$${\ displaystyle P}$

${\displaystyle {\frac {dO}{dt}}=O\left(\min \left({\frac {\mu _{I}I}{k_{I}+I}},{\frac {\mu _{N}N}{k_{N}+N}},{\frac {\mu _{P}P}{k_{P}+P}}\right)-m\right)}$

Использование уравнения ограничено ситуацией, когда существуют устойчивые условия при прочих равных условиях и взаимодействие факторов строго контролируется.

Белковое питание [ править ]

В области питания человека Уильям Камминг Роуз использовал закон минимума для определения незаменимых аминокислот . В 1931 году он опубликовал свое исследование «Эксперименты по кормлению смесями высокоочищенных аминокислот». ^[3] Знание незаменимых аминокислот позволило вегетарианцам улучшить свое белковое питание за счет комбинирования белков из различных растительных источников. Одним из практикующих был Невин С. Скримшоу, борющийся с дефицитом белка в Индии и Гватемале. Фрэнсис Мур Лаппе опубликовал " Диету для маленькой планеты" в 1971 году, когда популяризовали комбинирование белков с использованием зерновых, бобовых и молочных продуктов.

Другие приложения [ править ]

В последнее время закон Либиха начинает находить применение в управлении природными ресурсами, где предполагается, что рост рынков, зависящих от вложений природных ресурсов, ограничен самыми ограниченными вложениями. Поскольку запас природного капитала, от которого зависит рост, ограничен из-за ограниченного характера планеты, закон Либиха побуждает ученых и управляющих природными ресурсами рассчитывать нехватку основных ресурсов, чтобы можно было применять подход к потреблению ресурсов на уровне нескольких поколений .

Неоклассическая экономическая теория стремилась опровергнуть проблему нехватки ресурсов путем применения закона взаимозаменяемости и технологических инноваций . «Закон» взаимозаменяемости гласит, что по мере того, как один ресурс исчерпывается, а цены растут из-за отсутствия излишка, появляются новые рынки, основанные на альтернативных ресурсах, по определенным ценам для удовлетворения спроса. Технологические инновации подразумевают, что люди могут использовать технологии для заполнения пробелов в ситуациях, когда ресурсы несовершенно взаимозаменяемы .

Рыночная теория зависит от правильного ценообразования. Если не учитывать такие ресурсы, как чистый воздух и вода, произойдет «сбой рынка». Эти неудачи могут быть устранены с помощью пиговских налогов и субсидий, таких как налог на выбросы углерода . Хотя теория закона заменяемости является полезным практическим правилом, некоторые ресурсы могут быть настолько фундаментальными, что заменителей не существует. Например, Исаак Азимов отметил: «Мы можем заменить атомную энергию на угольную энергию и пластик на древесину ... но для фосфора нет ни замены, ни замены». ^[4]

Там, где нет заменителей, таких как фосфор, потребуется переработка. Это может потребовать тщательного долгосрочного планирования и государственного вмешательства, отчасти для создания налогов Пигови, чтобы обеспечить эффективное рыночное распределение ресурсов, отчасти для устранения других сбоев рынка, таких как чрезмерное дисконтирование времени.

Бочка Либиха [ править ]

Добенекс ^[5] использовал образ бочки, часто называемой «бочкой Либиха», для объяснения закона Либиха. Подобно тому, как вместимость бочки с клепками разной длины ограничена самой короткой клепкой, так и рост растения ограничивается кратчайшим запасом питательных веществ.

Если система удовлетворяет закону минимума, то адаптация уравняет нагрузку различных факторов, поскольку ресурсы адаптации будут выделены для компенсации ограничения. ^[6] Системы адаптации действуют как медь ствола Либиха и удлиняют самый короткий клепок для увеличения вместимости ствола. Действительно, в хорошо адаптированных системах ограничивающий фактор должен быть по возможности компенсирован. Это наблюдение следует концепции конкуренции за ресурсы и максимизации приспособленности. ^[7]

Согласно закону парадоксов минимума, если мы соблюдаем Закон минимума в искусственных системах, то в естественных условиях адаптация уравняет нагрузку различных факторов и можно ожидать нарушения закона минимума. И наоборот, если искусственные системы демонстрируют существенное нарушение закона минимума, то можно ожидать, что адаптация в естественных условиях компенсирует это нарушение. В ограниченной системе жизнь изменится по мере развития того, что было раньше. ^[6]

Биотехнология [ править ]

Одним из примеров технологических инноваций является генетика растений, когда биологические характеристики видов могут быть изменены путем использования генетической модификации для изменения биологической зависимости от наиболее ограниченного ресурса. Таким образом, биотехнологические инновации могут постепенно увеличивать пределы роста видов до тех пор, пока не будет установлен новый ограничивающий фактор, который затем можно будет оспорить с помощью технологических инноваций.

Теоретически нет предела количеству возможных приращений к неизвестному пределу производительности. ^[8] Это может быть момент, когда приращение, которое необходимо продвинуть, настолько мало, что его нельзя оправдать экономически, или где технология встречается с неуязвимым естественным барьером. Возможно, стоит добавить, что сама биотехнология полностью зависит от внешних источников природного капитала .

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]