Prawo minimum Liebiga - Liebig's law of the minimum
Prawo minimum Liebiga , często nazywane po prostu prawem Liebiga lub prawem minimum , jest zasadą opracowaną w naukach rolniczych przez Carla Sprengla (1840), a później spopularyzowaną przez Justusa von Liebiga . Stwierdza, że wzrost nie jest podyktowany całkowitymi dostępnymi zasobami , ale zasobami najbardziej deficytowymi ( czynnik ograniczający ). Prawo zostało również zastosowane do populacji biologicznych i modeli ekosystemów pod kątem czynników, takich jak światło słoneczne lub mineralne składniki odżywcze .
Aplikacje
Pierwotnie zastosowano to do wzrostu roślin lub upraw , gdzie stwierdzono, że zwiększenie ilości obfitych składników odżywczych nie zwiększa wzrostu roślin. Dopiero zwiększenie ilości ograniczającego składnika pokarmowego (tego, którego brakuje w stosunku do „potrzeby”) poprawiło wzrost rośliny lub uprawy. Tę zasadę można podsumować w aforyzmie: „Dostępność najobfitszych składników odżywczych w glebie jest tylko tak dobra, jak dostępność najmniej obfitych składników odżywczych w glebie”. Lub, mówiąc prościej: „Łańcuch jest tak mocny, jak jego najsłabsze ogniwo”. Chociaż diagnoza czynników ograniczających plony jest powszechnym badaniem, podejście to zostało skrytykowane.
Zastosowania naukowe
Prawo Liebiga zostało rozszerzone na populacje biologiczne (i jest powszechnie stosowane w modelowaniu ekosystemów ). Na przykład wzrost organizmu, takiego jak roślina, może zależeć od wielu różnych czynników, takich jak światło słoneczne lub mineralne składniki odżywcze (np. Azotany lub fosforany ). Dostępność tych może się różnić, tak że w danym momencie jeden jest bardziej ograniczający niż inne. Prawo Liebiga stanowi, że wzrost następuje tylko w tempie, na które pozwala najbardziej ograniczający czynnik.
Na przykład, w poniższym równaniu wzrost populacji jest funkcją co najmniej trzy Michaelisa-Menten warunkach stanowiących ograniczenia przez czynniki , i .
Zastosowanie równania jest ograniczone do sytuacji, w której istnieją warunki ceteris paribus w stanie ustalonym , a interakcje czynnikowe są ściśle kontrolowane.
Odżywianie białkami
W żywieniu człowieka William Cumming Rose wykorzystał prawo minimum do określenia niezbędnych aminokwasów . W 1931 roku opublikował swoje studium „Eksperymenty żywieniowe z mieszaninami wysoko rafinowanych aminokwasów”. Znajomość podstawowych aminokwasów pozwoliło wegetarian w celu zwiększenia ich białka odżywiania przez białka łączącego z różnych źródeł roślinnych. Jednym z praktykujących był Nevin S. Scrimshaw walczący z niedoborem białka w Indiach i Gwatemali. Francis Moore Lappe opublikował Diet for a Small Planet w 1971 roku, który spopularyzował połączenie białek przy użyciu zbóż, roślin strączkowych i produktów mlecznych.
Inne aplikacje
Niedawno prawo Liebiga zaczyna znajdować zastosowanie w zarządzaniu zasobami naturalnymi, gdzie zakłada, że wzrost na rynkach zależnych od zasobów naturalnych jest ograniczany przez najbardziej ograniczony wkład. Ponieważ podaż kapitału naturalnego, od którego zależy wzrost, jest ograniczona ze względu na skończoną naturę planety, prawo Liebiga zachęca naukowców i zarządców zasobów naturalnych do obliczania niedoboru podstawowych zasobów, aby umożliwić wielopokoleniowe podejście do konsumpcji zasobów .
Neoklasyczna teoria ekonomiczna dążyła do obalenia problemu niedoboru zasobów poprzez zastosowanie prawa substytucyjności i innowacji technologicznych . „Prawo” substytucyjności stanowi, że gdy jeden zasób jest wyczerpany - a ceny rosną z powodu braku nadwyżki - pojawiają się nowe rynki oparte na zasobach alternatywnych po określonych cenach w celu zaspokojenia popytu. Innowacje technologiczne oznaczają, że ludzie są w stanie wykorzystać technologię, aby wypełnić luki w sytuacjach, w których zasoby są niedoskonale zastępowalne .
Teoria rynkowa zależy od właściwej wyceny. Tam, gdzie nie uwzględniono zasobów, takich jak czyste powietrze i woda, nastąpi „niedoskonałość rynku”. Błędy te można rozwiązać za pomocą podatków i dotacji Pigovian , takich jak podatek węglowy . Chociaż teoria prawa substytucyjności jest użyteczną praktyczną zasadą, niektóre zasoby mogą być tak fundamentalne, że nie istnieją żadne substytuty. Na przykład Izaak Asimow zauważył: „Możemy być w stanie zastąpić energię jądrową energią węglową, a drewno drewnem ... ale fosforu nie ma ani substytutu, ani zamiennika”.
Tam, gdzie nie ma substytutów, takich jak fosfor, konieczny będzie recykling. Może to wymagać starannego planowania długoterminowego i interwencji rządu, po części w celu stworzenia podatków Pigovian, aby umożliwić efektywną alokację zasobów na rynku, po części w celu usunięcia innych niedoskonałości rynku, takich jak nadmierne dyskontowanie czasowe.
Lufa Liebiga
Dobenecks wykorzystał obraz beczki - często nazywany „beczką Liebiga” - do wyjaśnienia prawa Liebiga. Tak jak pojemność beczki z klepkami o nierównej długości jest ograniczona przez najkrótszą klepkę, tak wzrost rośliny jest ograniczony przez składniki odżywcze, których ilość jest najkrótsza.
Jeśli system spełnia prawo minimum, adaptacja zrównoważy obciążenie różnych czynników, ponieważ zasób adaptacyjny zostanie przeznaczony na kompensację przedawnienia. Systemy adaptacyjne działają jak miedź lufy Liebiga i wydłużają najkrótszą klepkę, aby poprawić pojemność lufy. Rzeczywiście, w dobrze dostosowanych systemach czynnik ograniczający powinien być kompensowany tak dalece, jak to możliwe. Ta obserwacja jest zgodna z koncepcją konkurencji zasobów i maksymalizacji sprawności.
Ze względu na prawo paradoksów minimum, jeśli w układach sztucznych przestrzegamy prawa minimum, to w warunkach naturalnych adaptacja wyrówna obciążenie różnych czynników i możemy spodziewać się naruszenia prawa minimum. I odwrotnie, jeśli sztuczne systemy wykażą istotne naruszenie prawa minimum, to możemy spodziewać się, że w warunkach naturalnych adaptacja zrekompensuje to naruszenie. W ograniczonym systemie życie dostosuje się jako ewolucja tego, co było wcześniej.
Biotechnologia
Jednym z przykładów innowacji technologicznych jest genetyka roślin, w której można zmienić cechy biologiczne gatunków poprzez zastosowanie modyfikacji genetycznej w celu zmiany biologicznej zależności od najbardziej ograniczającego zasobu. Dzięki temu innowacje biotechnologiczne mogą stopniowo zwiększać granice wzrostu gatunków, aż do ustalenia się nowego czynnika ograniczającego, który można następnie zakwestionować poprzez innowacje technologiczne.
Teoretycznie nie ma ograniczeń co do liczby możliwych przyrostów w kierunku nieznanego limitu produktywności. Byłby to albo punkt, w którym przyrost, który ma być zaawansowany, jest tak mały, że nie można go uzasadnić ekonomicznie, albo gdzie technologia napotyka niezniszczalną naturalną barierę. Warto dodać, że sama biotechnologia jest całkowicie uzależniona od zewnętrznych źródeł kapitału naturalnego .