Mūsdienās, kad bērni sāk iegūt vides izglītību pamatskolā un vides jautājumi medijos nav pēdējie, ekoloģija joprojām ir jauna, sarežģīta un noslēpumaina zinātne. Tās zinātniskā bāze nav tik liela, un sarežģīti modeļi ir sarežģīti. Neskatoties uz to, zināšanas un izpratne par pamatlikumiem šajā jomā ir mūsdienu cilvēka pasaules uzskata pamatā. Šajā rakstā tiks aplūkots viens no galvenajiem ekoloģijas likumiem – minimuma likums, kas formulēts ilgi pirms pašas zinātnes veidošanās.
Uz atklājumu vēsturi
Minimālā likumu 1840. gadā formulēja izcils ķīmiķis, Hesenes universitātes (Vācija) profesors Eustace fon Lībigs. Šis zinātnieks un izcilais skolotājs ir pazīstams arī ar Liebig ledusskapja izgudrojumu, ko joprojām izmanto ķīmiskajās laboratorijās ķīmisko savienojumu frakcionētai atdalīšanai. Viņa grāmata "Ķīmija kā pielietojums lauksaimniecībā" faktiski radīja zinātniagroķīmija, un viņam - barona tituls un divi Svētās Annas ordeņi. Lībigs pētīja augu izdzīvošanu un ķīmisko piedevu lomu tās palielināšanā. Tāpēc viņš formulēja minimālā jeb ierobežojošā faktora likumu, kas izrādījās patiess visām bioloģiskajām sistēmām. Un ne tikai bioloģiskajiem, ko demonstrēsim ar piemēriem.
Mazliet teorijas
Ekoloģijā vides faktori ir tie, kuriem ir kāda ietekme uz ķermeni. Fizikālie un ķīmiskie faktori (abiotiskie) ir temperatūra, mitrums, gaisma, spiediens, vides pH un citi nedzīvās dabas rādītāji. Visas ietekmes formas un attiecības starp dzīviem organismiem ir saistītas ar biotiskiem faktoriem. Tā ir konkurence par resursiem un parazītu klātbūtne, un starpsugu cīņa par izdzīvošanu. Turklāt ir arī antropogēnie faktori – cilvēku radītie apstākļi un viņu saimnieciskā darbība. Tie var būt arī biotiski un abiotiski. Vides faktori ir regulāri-periodiski, mainoties stiprumam atbilstoši diennakts laika, gadalaiku vai plūdmaiņu maiņai. Šajā gadījumā organisma adaptācijai ir iedzimts raksturs, kas veidojas diezgan ilgā laika posmā. Tās var būt neregulāras, piemēram, vētras vai viesuļvētras. Un tad notiek sugu daudzveidības pārdale.
Komforta zona
Visbiežāk vides faktorus organismi panes noteiktās robežās, kuras ierobežo sliekšņa rādītāji, kuru pārsniegšanas notiek organisma vitālās aktivitātes inhibīcija. Tas ireksistences kritiskie punkti. Starp tām ir pielaides zonas (tolerance) un optimālā (komforta) zona - faktora labvēlīgās ietekmes diapazons. Vides faktora ietekmes minimālais un maksimālais punkts nosaka organisma reakcijas iespējas uz konkrētu faktoru. Pārsniedzot optimālo zonu, var rasties šādas sekas:
- sugas izslēgšana no noteikta areāla (piemēram, populācijas areāla pārvietošana vai sugas migrācija);
- auglības un mirstības izmaiņas (piemēram, ar pēkšņām vides apstākļu izmaiņām);
- pielāgošanās (adaptācija) un jaunu sugu rašanās ar jaunām fenotipiskām un ģenētiskām īpašībām.
Minimālā likuma būtība
Bioloģiskās sistēmas dzīve, neatkarīgi no tā, vai tā ir organisms vai populācija, ir atkarīga no daudzu biotisku un abiotisku faktoru darbības. Minimuma likuma formulējums var atšķirties, bet būtība paliek nemainīga: kad kāds faktors būtiski atšķiras no normas, tad tas kļūst par sistēmai nozīmīgāko un dzīvībai kritiskāko. Tajā pašā laikā dažādi rādītāji var darboties kā organisma ierobežojoši faktori dažādos laika periodos.
Ir iespējamas opcijas
Visi dzīvie organismi dzīvo un pielāgojas vides faktoru kompleksam. Un šī kompleksa faktoru ietekme vienmēr ir nevienlīdzīga. Faktors var būt vadošs (ļoti svarīgs) vai sekundārs. Dažādiem organismiem un dažādos viena organisma dzīves periodos būs dažādi faktoridaži vides faktori var būt galvenie. Turklāt tie paši faktori var ierobežot dažus organismus, bet neierobežot citus. Piemēram, saules gaisma augiem ir nepieciešams elements fotosintēzes procesos. Bet sēnēm, augsnes saprotrofiem vai dziļjūras dzīvniekiem tas nemaz nav vajadzīgs. Vai arī skābekļa klātbūtne ūdenī būs ierobežojošais faktors, bet tā klātbūtne augsnē ne.
Lietošanas noteikumi
Minimālā likuma piemērošanu ierobežo divi papildu principi:
- Likums ir piemērojams bez precizējumiem tikai līdzsvara sistēmām, proti, tikai sistēmas stacionāra stāvokļa apstākļos, kad sistēmas enerģijas un vielu apmaiņu ar vidi regulē to noplūde.
- Otrs minimuma likuma piemērošanas princips ir saistīts ar organismu un sistēmu kompensācijas spējām. Noteiktos apstākļos ierobežojošo faktoru var aizstāt ar faktoru, kas nav ierobežojošs, bet ir pietiekamā vai lielā daudzumā. Tas izraisīs izmaiņas vajadzībā pēc vielas, kas ir pieejama minimālajā daudzumā.
Ilustratīvā ilustrācija
Stobra, kas nosaukta zinātnieka vārdā, skaidri parāda šī likuma darbību. Šajā salauztajā mucā ierobežojošais faktors ir dēļu augstums. Saskaņā ar ekoloģisko minimuma likumu tā remonts jāsāk ar mazāko dēli. Tieši viņa ir tas faktors, kas visvairāk attālinājies no normālām vērtībām, optimālām organisma izdzīvošanai. Beznovēršot šī faktora ietekmi, nav jēgas pildīt mucu - citiem faktoriem konkrētajā brīdī nav tik būtiskas ietekmes.
Kur tievs, tur plīst
Tieši šis sakāmvārds atspoguļo minimuma likuma būtību ekoloģijā un ne tikai. Piemēram, lauksaimniecībā ņem vērā minerālvielu satura rādītājus augsnēs. Ja augsnē ir tikai 20% fosfora no normas, kalcija - 50% un kālija - 95%, tad vispirms jāievieto mēslojums, kas satur fosforu. Savvaļā briežiem vasarā ierobežojošais faktors ir barības daudzums, bet ziemā – sniega segas augstums. Vai priedei, kas aug ēnainā mežā, ierobežojošais faktors būs gaisma, uz sausas smilšainas augsnes - ūdens, bet purvainā vietā - temperatūra vasarā.
Vēl viens šāds piemērs, kas nav saistīts ar ekoloģiju. Ja labais aizsargs komandā ir vājākais, tad tieši no viņa flanga visticamāk ienaidnieks izlauzīsies. Tas attiecas uz sportu, mākslu, biznesu. Būtiska uzņēmēju kļūda nereti ir vāja darbinieka radītā kaitējuma nenovērtēšana pat otršķirīgos amatos. Galu galā ne velti saka, ka uzņēmuma kvalitāti nosaka tā sliktāko darbinieku kvalitāte. Un ķēdes stiprums vienmēr ir atkarīgs no tās vājākā posma.
