Жүйе эволюциясын шектейтін факторлар: өнімділікке әсер ететін маңызды айнымалылар, өндірушіден тұтынушыға дейінгі пирамидадағы рөлі. Шектеуші факторларды анықтау.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жүйенің дамуын шектейтін бөтелкелік айнымалы
Bottleneck variable limiting the evolution of a system
Шектеуші фактор – жүйенің шығысына немесе жүйе түрінің басқа өлшемдеріне елеулі өзгеріс енгізетін айнымалы. Шектеуші фактор организмдер пирамидасында, өндірушілерден бастап тұтынушыларға дейін қарай көрінеді. Белгілі бір бастапқы жағдайлар аймағында шектемейтін фактор, басқа бастапқы жағдайлар аймағында, тіпті сол фактордың өзінің аймағында шектеуші болуы мүмкін.
A limiting factor is a variable of a system that causes a noticeable change in output or another measure of a type of system. The limiting factor is in a pyramid shape of organisms going up from the producers to consumers and so on. A factor not limiting over a certain domain of starting conditions may yet be limiting over another domain of starting conditions, including that of the factor.
Шолу
Бір факторды шектеуші деп анықтау мүмкін болса, ғана ол бір немесе бірнеше басқа шектеуші емес факторлардан ерекшеленеді. Пәндер терминді қолдануда әртүрлі келеді, бір мезгілде бірнеше шектеуші фактордың болуына рұқсат етеді (мұндай жағдайда оларды "бірлескен шектеуші" деп атауға болады), бірақ терминдер қолданылғанда кем дегенде бір шектеуші емес фактордың болуын міндетті етеді. Бірнеше факторлардың болған жағдайында шектеудің әр түрлі сценарийлері мүмкін. Бірінші сценарий, "бірден шектеу" деп аталады, ол жүйенің ең жоғары талапқа ие факторымен шектелуімен пайда болады. "Серіктік бірлескен шектеу" – жүйеге тікелей шектеуші әсер ете алмайтын, бірақ екінші фактордың шектеуін күшейту үшін қажетті фактор. Үшінші сценарий, "тәуелсіз шектеу", екі фактордың да жүйеге шектеуші әсер ететінімен, әртүрлі механизмдер арқылы жұмыс істеген кезде пайда болады. Тағы бір сценарий, "синергиялық шектеу", екі фактор да бірдей шектеу механизміне әртүрлі жолдармен үлес қосқанда пайда болады.
The identification of a factor as limiting is possible only in distinction to one or more other factors that are non limiting. Disciplines differ in their use of the term as to whether they allow the simultaneous existence of more than one limiting factor which (may then be called "co limiting"), but they all require the existence of at least one non limiting factor when the terms are used. There are several different possible scenarios of limitation when more than one factor is present. The first scenario, called single limitation occurs when only one factor, the one with maximum demand, limits the System. Serial co limitation is when one factor has no direct limiting effects on the system, but must be present to increase the limitation of a second factor. A third scenario, independent limitation, occurs when two factors both have limiting effects on the system but work through different mechanisms. Another scenario, synergistic limitation, occurs when both factors contribute to the same limitation mechanism, but in different ways.
Экология
Халықтық экологияда реттеуші фактор, сондай-ақ шектеуші фактор деп аталатын нәрсе, популяцияны тепе-теңдікте ұстайды (уақыт өте келе оның саны өспей де, кемімей де тұрады). Көбінесе популяцияның өсуін, санының артуын немесе таралуын экожүйеде шектейтін орта ресурстары – шектеуші факторлар болып табылады. Шектеуші факторлар туралы ұғым Либигтің минимум заңына негізделген, ол ресурстардың жалпы мөлшері емес, ең кем таралған ресурсы өсуді анықтайды дейді. Яғни, фактор организмнің өміріне қажетті басқа факторлар жетіспесе, оның өзгеруі организмнің өсуін, санының артуын немесе таралуын арттыратын болса, ол фактор шектеуші болып саналады. Шектеуші факторлар физикалық немесе биологиялық сипатта болуы мүмкін.
In population ecology, a regulating factor, also known as a limiting factor, is something that keeps a population at equilibrium (neither increasing nor decreasing in size over time). Common limiting factor resources are environmental features that limit the growth, abundance, or distribution of an organism or a population of organisms in an ecosystem. The concept of limiting factors is based on Liebig's Law of the Minimum, which states that growth is controlled not by the total amount of resources available, but by the scarcest resource. In other words, a factor is limiting if a change in the factor produces increased growth, abundance, or distribution of an organism when other factors necessary to the organism's life do not. Limiting factors may be physical or biological.
Океанография
Океанографияда шектеуші фактордың негізгі мысалы – шектеуші қоректік зат. Тұщы және теңіз ортасындағы қоректік заттардың болуы, қандай организмдердің тіршілік етіп, дамуын анықтауда маңызды рөл атқарады. Қоректік заттар – барлық тірі организмдердің құрылыс блоктары, себебі олар биологиялық белсенділікті қолдайды. Олар ақуыздар, ДНК, мембраналар, органеллалар және экзоскелеттер жасау үшін қажет. Органикалық заттардың >95% құрамына кіретін негізгі элементтер – көміртек, сутек, азот, оттек, күкірт және фосфор. Шағын элементтер – темір, марганец, кобальт, мырыш және мыс. Бұл шағын элементтер көбінесе іздік мөлшерде ғана кездеседі, бірақ ферменттер, тасымалдаушылар, витаминдер мен аминқышқылдарының құрамындағы бөліктері ретінде маңызды ко-шектеуші факторлар болып табылады. Су ортасында азот пен фосфор – ең көп кездесетін шектеуші қоректік заттардың басты үміткерлері. Редфилд қатынасын ашу, теңіз суындағы қоректік заттардың болуы мен организмдердегі олардың салыстырмалы мөлшері арасындағы байланысты түсінуге көмектескен маңызды жаңалық болды. Редфилд мұхитта тіршілік ететін ірі организмдерді қарағанда (C:N:P = 106:16:1) көміртек, азот және фосфор арасындағы элементтік тұрақтылықты байқады. Ол сондай-ақ су бағанасындағы қоректік заттардың тұрақтылығын байқады; нитраттың фосфатқа қатынасы 16:1 болды. Басты идея – қоршаған ортадағы жағдайлар онда өсетін организмдерге әсер етеді, ал өсіп жатқан организмдер қоршаған ортаға әсер етеді. Редфилдтің 1934 жылғы мақаласының кіріспесінде: «Қазіргі кезде теңіздің беткі қабаттарындағы планктонның өсуі, олардың қолдануына қолжетімді фосфат пен нитрат мөлшерімен шектеледі және теңіз суындағы белгілі бір заттардың салыстырмалы мөлшеріндегі өзгерістер биологиялық белсенділікпен анықталады» делінген. Редфилдтен ауытқулар элементтік шектеулерді анықтау үшін қолданылуы мүмкін. Шешімдік қоректік заттарды еріген қоректік заттар, суспензиядағы бөлшектер және шөгіп бара жатқан бөлшектер тұрғысынан қарастыруға болады. Ерітілген қоректік заттардың стехиометриясын талқылау кезінде бастапқы Редфилд қатынасынан үлкен ауытқулар, ортаның фосформен немесе азотпен шектелгенін анықтауға мүмкіндік береді. Сусақталған бөлшектердің стехиометриясын талқылау кезінде жоғары N:P қатынастары олиготрофтық суларда (цианобактериялар басым болатын ортада; төменгі ендіктер/экваторда) байқалады, ал төменгі N:P қатынастары қоректік заттарға бай экожүйелерде (диатомдар басым болатын ортада; жоғары ендіктер/полюстерде) байқалады. Көптеген аймақтарда азотпен шектелушілік күшті, бірақ фосформен шектелушілік те байқалады. Көп жағдайда іздік металдар немесе ко-шектеушілік кездеседі. Ко-шектеушілік – екі немесе одан да көп қоректік заттардың бір уақытта процестерді шектеуі. Бір ғана шектеуші факторды анықтау қиын болуы мүмкін, себебі қоректік заттарға деген қажеттілік организмдерге, өмірлік циклдарға және қоршаған орта жағдайларына байланысты өзгереді (мысалы, жылулық стресс биологиялық жөндеу үшін қоректік заттарға деген қажеттілікті арттыра алады).
In oceanography, a prime example of a limiting factor is a limiting nutrient. Nutrient availability in freshwater and marine environments plays a critical role in determining what organisms survive and thrive. Nutrients are the building blocks of all living organisms, as they support biological activity. They are required to make proteins, DNA, membranes, organelles, and exoskeletons. The major elements that constitute >95% of organic matter mass are carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, sulfur, and phosphorus. Minor elements are iron, manganese, cobalt, zinc and copper. These minor elements are often only present in trace amounts but they are key as co limiting factors as parts of enzymes, transporters, vitamins and amino acids. Within aquatic environments, nitrogen and phosphorus are leading contenders for most limiting nutrients. Discovery of the Redfield ratio was a major insight that helped understand the relationship between nutrient availability in seawater and their relative abundance in organisms. Redfield was able to notice elemental consistencies between carbon, nitrogen and phosphorus when looking at larger organisms living in the ocean (C:N:P = 106:16:1). He also observed consistencies in nutrients within the water column; nitrate to phosphate ratio was 16:1. The overarching idea was that the environment fundamentally influences the organisms that grow in it and the growing organisms fundamentally influence the environment. Redfield's opening statement in his 1934 paper explains "It is now well recognized that the growth of plankton in the surface layers of the sea is limited in part by the quantities of phosphate and nitrate available for their use and that the changes in the relative quantities of certain substances in seawater are determined in their relative proportions by biological activity". Deviations from Redfield can be used to infer elemental limitations. Limiting nutrients can be discussed in terms of dissolved nutrients, suspended particles and sinking particles, among others. When discussing dissolved nutrient stoichiometry, large deviations from the original Redfield ratio can determine if an environment is phosphorus limited or nitrogen limited. When discussing suspended particle stoichiometry, higher N:P ratios are noted in oligotrophic waters (environments dominated by cyanobacteria; low latitudes/equator) and lower N:P ratios are noted in nutrient rich ecosystems (environments dominated by diatoms; high latitudes/poles). Many areas are severely nitrogen limited, but phosphorus limitation has also been observed. In many instances trace metals or co limitation occur. Co limitations refer to where two or more nutrients simultaneously limit a process. Pinpointing a single limiting factor can be challenging, as nutrient demand varies between organisms, life cycles, and environmental conditions (e. g. thermal stress can increase demand on nutrients for biological repairs).
Бизнес және технология
AllBusiness.com шектеулі (қадағалайтын) факторды "нақты бір өнімнің өндірісін немесе сатылуын шектейтін зат" деп анықтайды. Мысалдардың ішінде: "машина және еңбек сағаттарының шектеулі болуы, материалдар мен білікті кадрлардың жетіспеуі". Басқа шектеу факторлары көрнекі орын немесе қойма көлемі, немесе жұмыс капиталы болуы мүмкін. Бұл термин технологиялық әдебиетте де жиі қолданылады. Шектеулі бизнес факторларды талдау – бағдарламаны бағалау және шолу техникасының, маңызды жол талдауының және "Мақсат" романында баяндалған шектеулер теориясының бір бөлігі болып табылады.
AllBusiness. com defines a limiting (constraining) factor as an "item that restricts or limits production or sale of a given product". The examples provided include: "limited machine hours and labor hours and shortage of materials and skilled labor. Other limiting factors may be cubic feet of display or warehouse space, or working capital." The term is also frequently used in technology literature. The analysis of limiting business factors is part of the program evaluation and review technique, critical path analysis, and theory of constraints as presented in the novel The Goal.
Химия
Химиялық өнім алу үшін химиялық реакцияның стехиометриясында, белгілі пропорцияда берілген реагенттердің ішінде біреуі, басқаларынан бұрын толық тұтынылып жатыр деген байқаулар немесе болжамдар жасау мүмкін. Сөйтіп, өнімнің мөлшері осы шектеуші реагенттің қорымен анықталады. Осы шектеуші реагент реакцияның теориялық өнімділігін анықтайды. Қалған реагенттер шектеуші емес, яғни артық мөлшерде болады. Бұл айырмашылық тек химиялық тепе-теңдік өнімдерге осылайша ыңғайлы болғанда ғана мағыналы, яғни бір реагенттің толық тұтынуына себеп болады. Реакция кинетикасын зерттеуде, реакцияның жылдамдығы реагенттердің бірінің немесе катализатордың концентрациясымен шектелуі мүмкін. Көп сатылы реакцияларда, бір саты соңғы өнімнің өндірілуі тұрғысынан жылдамдық шектеуші болуы мүмкін. In vivo, яғни организмде немесе экологиялық жүйеде, мұндай факторлар жылдамдық шектеуші болуы мүмкін. Сонымен қатар, биологиялық, геологиялық, гидрологиялық немесе атмосфералық тасымалдау және химиялық реакцияларды қамтитын көп сатылы процестің жалпы талдауында, реагенттің тасымалы шектеуші фактор болып табылуы мүмкін.
In stoichiometry of a chemical reaction to produce a chemical product, it may be observed or predicted that with amounts supplied in specified proportions, one of the reactants will be consumed by the reaction before the others. The amount of product is thus limited by the supply of this reagent. This limiting reagent determines the theoretical yield of the reaction. The other reactants are said to be non limiting or in excess. This distinction makes sense only when the chemical equilibrium so favors the products to cause the complete consumption of one of the reactants. In studies of reaction kinetics, the rate of progress of the reaction may be limited by the concentration of one of the reactants or catalyst. In multi step reactions, a step may be rate limiting in terms of production of the final product. In vivo, in an organism or in an ecologic system, such factors as those may be rate limiting, or in the overall analysis of a multi step process including biologic, geologic, hydrologic, or atmospheric transport and chemical reactions, transport of a reactant may be limiting.