Введение
Закон Либига о минимуме, часто называемый просто законом Либига или законом минимума, — это принцип, разработанный в сельскохозяйственной науке Карлом Шпренгелем в 1840 году и позднее популяризированный Юстусом фон Либигом. Он утверждает, что рост ограничивается самым дефицитным ресурсом (лимитирующим фактором), а не общим количеством доступных ресурсов. Этот закон также применяется к биологическим популяциям и моделям экосистем в отношении таких факторов, как солнечный свет или минеральные питательные вещества.
Liebig's law of the minimum, often simply called Liebig's law or the law of the minimum, is a principle developed in agricultural science by Carl Sprengel (1840) and later popularized by Justus von Liebig. It states that growth is dictated not by total resources available, but by the scarcest resource (limiting factor). The law has also been applied to biological populations and ecosystem models for factors such as sunlight or mineral nutrients.
Приложения
Первоначально это применялось к росту растений или сельскохозяйственных культур, где было обнаружено, что увеличение количества избыточных питательных веществ не приводило к увеличению роста растений. Рост растения или культуры улучшался только при увеличении количества лимитирующего питательного вещества (то есть самого дефицитного по отношению к потребностям). Этот принцип можно обобщить афоризмом: "Доступность самого распространенного питательного вещества в почве определяется доступностью самого редкого питательного вещества в почве". Или, говоря проще, "Цепь настолько крепка, насколько крепок ее самый слабый элемент". Хотя диагностика факторов, ограничивающих урожайность, является распространенным направлением исследований, данный подход подвергался критике.
Белое питание
В питании человека закон минимума был использован Уильямом Каммингом Роузом для определения незаменимых аминокислот. В 1931 году он опубликовал свое исследование «Эксперименты по кормлению смесями высокоочищенных аминокислот». Знание незаменимых аминокислот позволило вегетарианцам улучшить свое белковое питание, комбинируя белки из различных растительных источников. Одним из исследователей был Невин С. Скримшоу, боровшийся с дефицитом белка в Индии и Гватемале. В 1971 году Франсис Мур Лаппе опубликовала книгу «Диета для маленькой планеты», которая популяризировала комбинирование белков с использованием зерновых, бобовых и молочных продуктов. Закон минимума был проверен в Университете Южной Калифорнии в 1947 году. «Формирование белковых молекул – это согласованная функция тканей и может быть осуществлено только тогда, когда все аминокислоты, участвующие в этом формировании, присутствуют одновременно». Было также заключено, что «неполные» смеси аминокислот не накапливаются в организме, а необратимо метаболизируются. Роберт Брюс Меррифилд был лаборантом в этих экспериментах. В своей автобиографии, написанной в 1993 году, он описал следующее открытие:
Мы показали, что прирост не происходит, если одна незаменимая аминокислота исключена из рациона, и также не происходит, если эта аминокислота вводится через несколько часов после основного кормления с дефицитным рационом.
We showed that no net growth occurred when one essential amino acid was omitted from the diet, nor did it occur if that amino acid was fed several hours after the main feeding with the deficient diet.
Другие применения
В последнее время закон Либига находит применение в управлении природными ресурсами, постулируя, что рост рынков, зависящих от природных ресурсов, ограничивается наиболее дефицитным ресурсом. Поскольку природный капитал, необходимый для роста, ограничен из-за конечности планеты, закон Либига побуждает ученых и специалистов по управлению природными ресурсами оценивать дефицит ключевых ресурсов для обеспечения долгосрочного подхода к потреблению. Неоклассическая экономическая теория пытается опровергнуть проблему дефицита ресурсов, опираясь на закон взаимозаменяемости и технологические инновации. Этот закон утверждает, что по мере истощения одного ресурса и роста цен из-за нехватки, возникают новые рынки, основанные на альтернативных ресурсах, предлагая их по определенной цене для удовлетворения спроса. Технологические инновации подразумевают, что люди способны использовать технологии для восполнения пробелов в ситуациях, когда ресурсы не являются полностью взаимозаменяемыми. Рыночная теория требует корректного ценообразования. Если такие ресурсы, как чистый воздух и вода, не учитываются, возникает "рыночный провал". Эти провалы можно устранить с помощью налогов и субсидий, таких как углеродный налог. Хотя теория взаимозаменяемости является полезным эмпирическим правилом, некоторые ресурсы настолько фундаментальны, что не имеют заменителей. Например, Айзек Азимов заметил: "Мы можем заменить угольную энергетику ядерной, а древесину – пластиком, но фосфору нет замены". В отсутствие заменителей, как в случае с фосфором, необходима переработка. Это требует тщательного долгосрочного планирования и государственного вмешательства, в том числе для введения пиговийских налогов, обеспечивающих эффективное рыночное распределение ресурсов, и для устранения других рыночных провалов, таких как чрезмерное дисконтирование будущих выгод.
Бочка Либига
Добенек использовал образ бочки, часто называемой "бочкой Либига", чтобы объяснить закон Либига. Так же, как максимальная практическая вместимость бочки с досками разной длины ограничена длиной самой короткой доски. Аналогично, рост растения ограничивается тем питательным веществом, которого в наименьшем количестве. Если система подчиняется закону минимума, то адаптация будет выравнивать влияние различных факторов, поскольку ресурс адаптации будет направлен на компенсацию ограничения. Системы адаптации действуют как бочар бочки Либига, удлиняя самую короткую доску для увеличения вместимости бочки. Действительно, в хорошо адаптированных системах ограничивающий фактор должен быть компенсирован настолько, насколько это возможно. Это наблюдение соответствует концепции конкуренции за ресурсы и максимизации приспособленности. В силу парадоксов закона минимума, если мы наблюдаем закон минимума в искусственных системах, то в естественных условиях адаптация будет выравнивать влияние различных факторов, и мы можем ожидать нарушения закона минимума. И наоборот, если искусственные системы демонстрируют значительное нарушение закона минимума, то мы можем ожидать, что в естественных условиях адаптация компенсирует это нарушение. В ограниченной системе жизнь будет приспосабливаться как эволюция предшествующего. Это может быть либо точка, где дальнейшее увеличение настолько мало, что экономически не оправдано, либо ситуация, когда технология сталкивается с непреодолимым природным барьером. Стоит добавить, что сама биотехнология полностью зависит от внешних источников природного капитала.