قوانين ليبيج والتحمّل في الأحياء

قانون ليبيج للحد الأدنى

• تم وضع قانون ليبيج للحد الأدنى من قبل العالم الألماني يوستوس ليبيج في عام 1840.
• ينص هذا القانون على أن نمو الكائن الحي يحدده العامل الغذائي الأقل وفرة، حتى لو كانت جميع العوامل الأخرى متوفرة بكميات وفيرة.
• يوضح هذا القانون أن أي عامل بيئي قريب من الحد الأدنى للكائن الحي يكون هو العامل المحدد لنمو ذلك الكائن.
• ينطبق هذا القانون على جميع الكائنات الحية، وليس فقط النباتات.

قانون التحمّل

• وضعه العالم شيلفورد، ويشير إلى أن لكل كائن حي مدى تحمّل معيّن لمجموعة من العوامل البيئية.
• هناك عاملان محددان : الحدّ الأدنى والحدّ الأقصى، ويمثّل كلًّا منهما نقاطًا حرجة يمكن أن تؤثر على حياة الكائن الحي.
• إذا تجاوزت ظروف بيئية معينة حدود التحمل للكائن ، فستؤدي إلى اختفاء ذلك الكائن من تلك المنطقة.
• تُعرّف الكائنات الحية التي لديها مدى واسع للتحمّل بالعوامل البيئية بـ "واسعة التحمل" (Euryoe)، بينما تلك ذات المدى الضيق للتحمل تُعرّف بـ "ضيقة التحمل" (Stenoecious).

مبادئ قانون التحمل

• قد يكون الكائن الحي واسع التحمل بالنسبة لبعض العوامل ضيق التحمل بالنسبة لبعضها الآخر.
• الكائنات واسعة التحمل تكون أكثر انتشارًا لأنها تستطيع تحمل مجموعة متنوعة من الظروف البيئية.
• لا تتواجد الكائنات الحية في الطبيعة في ظروف مثالية تمامًا، فالعوامل البيئية متداخلة.
• يُعدّ مرحلة التكاثر في الكائن الحي من المراحل الحساسة التي تتطلب ظروفًا قريبة من الحد المثالي.
• يمكن لـ "قانون ليبيج للحد الأدنى" و "قانون التحمل" أن يساعدنا في فهم العوامل التي تحدد وفرة الكائنات الحية.
• يستفيد علم البيئة التطبيقي من هذين القانونين في زيادة الإنتاجية أو تحديد العوامل المحددة للكائنات الحية.
• قد تختلف حدود التحمل والظروف المثالية للكائنات الحية من منطقة جغرافية إلى أخرى.
• تُعرّف الكائنات الحية التي تتكيف محليًا مع ظروف بيئية محددة بـ "الأنماط البيئية" (Ecotypes).
• يمكن أن تؤدي التكيفات الوراثية في منطقة جغرافية معينة إلى تطوّر أنماط بيئية مختلفة.

قانون ليبيج للحد الأدنى

• يُحدد قانون ليبيج للحد الأدنى العوامل الأساسية اللازمة لنمو وتكاثر الكائنات الحية.
• نُسب هذا القانون للعالم الألماني جوستوس ليبيج في عام 1840.
• ينص القانون على أن وجود أو وفرة كائن حي في حالة معينة يتطلب الأساسيات الضرورية للنمو والتكاثر.
• تختلف هذه المتطلبات الأساسية حسب الأنواع.
• أي عامل بيئي يكون الأقرب إلى الحد الأدنى لنوع معين يكون هو العامل المحدد لهذا النوع.
• يشير القانون إلى أن فقدان أحد العوامل الأساسية سيؤدي إلى موت الكائن الحي، بينما وجوده بحد أدنى سيؤدي إلى نمو أدنى.
• تبين الدراسات اللاحقة أن عوامل أخرى غير الغذاء تؤثر على حياة الكائنات الحية، مثل الرطوبة، درجة الحرارة، الضوء، والرياح.

قانون التحمل

• يُنص قانون التحمّل على أن كل كائن حي لديه مدى تحمل خاص به للظروف البيئية، مثل درجة الحرارة والرطوبة والضوء.
• العالم شيلفورد هو من وضع هذا القانون.
• يمكن أن يكون هذا المدى ضيقًا أو واسعًا.
• يُصنف الكائن الحي على أنه واسع التحمل إذا كان بإمكانه العيش في مجموعة واسعة من الظروف، ويُصنف على أنه ضيق التحمل إذا كان حسّاسًا جدًا للتغيرات في البيئة.
• يمكن أن يكون الكائن الحي واسع التحمل لعوامل معينة وضيق التحمل لعوامل أخرى.
• تُعد الكائنات الحية واسعة التحمل وُاسعة الانتشار.
• لا تعيش الكائنات الحية بشكل طبيعي في الظروف المثالية من مجال التحمّل.
• تُعد مرحلة التكاثر هي المرحلة الحرجة التي تحتاج لظروف بيئية قريبة من الحد المثالي.

تطبيقات قوانين ليبيج وشيلفورد

• تُعد قوانين ليبيج وشيلفورد مهمة لتحليل العوامل التي تحدد وفرة النباتات والحيوانات.
• يُستخدم علم البيئة التطبيقي هذين المبدأين لزيادة الإنتاجية أو للبحث الموسع حول كائنات معينة، أو لتحديد عامل محدد يمكن استخدامه لتقليل توفر كائن معين.
• تختلف حدود التحمّل والظروف المثلى للنوع الواحد، خاصة إذا تواجد هذا النوع في مدى جغرافي واسع.
• يمكن أن يؤدي الانتخاب الطبيعي والتكيف إلى ظهور تراكيب جينية جديدة .
• تُؤثر هذه التغيرات على المجموع الجيني للكائن الحي.
• تُسمى الجماعات التي تنتمي لنفس النوع وتتكيف محلياً بالأنماط البيئية.
• يُعد Plantago maritima، النموذج مثالا على ذلك، حيث ينمو طويلًا في المستنقعات والشواطيء في السويد، بينما ينمو قزمًا في المنحدرات الصخرية المحاذية للبحار في جزيرة فيروي.
• ملاحظة:* تركز الدراسات على عوامل مثل درجة الحرارة والضوء وإرتفاع درجة الحرارة للضوء لأنها تؤثر بشكل كبير على نمو وتكاثر الكائنات الحية.

قانون ليبيج للحد الأدنى (قانون الحدّ الأدنى)

• وضع العالم الألماني Justus Liebig هذا القانون عام 1840 أثناء دراسته للمحاصيل النباتية.
• ينص القانون على أن وفرة الكائنات الحية تتعلق بكمية العناصر الضرورية المتاحة للنمو والتكاثر – حتى لو كانت العناصر الأخرى متوفرة بكميات وفيرة.
• كلما اقتربت كمية عنصر واحد من الحد الأدنى لاحتياجات نوع معين، ازدادت احتمالية أن يصبح هذا العنصر عاملاً محدداً لهذا النوع.
• مثال: إذا توفرت جميع العناصر الأساسية لنمو محصول ما، واختفى عنصر واحد، سيموت المحصول. وإذا وُضع هذا العنصر بكمية دنيا، سيبقى النمو محدودًا.

قانون التحمّل

• وضعه العالم Victor Shelford .
• ينصّ على أن أي مؤثر بيئي بعيد عن المدى المُثلى لبقاء كائن حي (أقل من الحد الأدنى أو أعلى من الحد الأقصى) سينتج عنه انخفاض في وفرة هذا الكائن الحي أو اختفاؤه تمامًا من المنطقة.
• يُعرف هذا المؤثر باسم العامل المحدد.
• تتضمن بعض المبادئ الأساسية لقانون التحمّل ما يلي:
  • لكل كائن حي مدى تحمّل خاص للظروف البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة والضوء، قد يكون هذا المدى ضيقًا (Stenoecious ) أو واسعًا (Euryoe ).
  • يمكن أن يكون الكائن الحي واسع التحمّل لبعض العوامل وضيق التحمل لعوامل أخرى.
  • تنتشر الكائنات واسعة التحمّل بشكل أوسع، لأنها قادرة على تحمل مجموعة واسعة من الظروف البيئية.
  • لا تعيش الكائنات عادةً في الظروف المثالية within their range of tolerance، لأن تأثيرات العوامل البيئية تتداخل مع بعضها البعض.
  • تُعدّ مرحلة التكاثر من أكثر المراحل حساسية تتطلب ظروفًا قريبة من المثالية، مما يفسر عدم توفر البذور والبيوض والأجنة والطلائع واليرقات بشكل مستمر طوال العام.
  • يمكن استخدام قانوني ليبيج وشيلفورد لتحديد العوامل التي تحدد وفرة النباتات والحيوانات. ينطبق هذا بشكل خاص على مجالات الزراعة وإدارة الحياة البرية والصحة العامة.
  • يمكن أن تختلف حدود التفاوت والظروف المثالية للنوع الواحد في غضون مدى جغرافي واسع، مما يشير إلى التكيفات والتغيرات التطورية (الاختيار الطبيعي).
  • يمكن ملاحظة هذه الاختلافات (التكيفات محليًا) بشكل أكبر عند المقارنة بين أفراد النوع نفسه في مناطق جغرافية مختلفة.
  • يُعرف هذا التباين في خصائص الكائنات الحية ضمن نفس النوع بـ"الأنماط البيئية" (Ecotypes).