La legge di Liebig

e la legge di Shelford

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I fattori ecologici

Qualsiasi essere vivente vive grazie ad una molteplicità di fattori ecologichi: chimici, fisici (fattori abiotici) e biologici (fattori biotici) da cui trarre il sostentamento necessario al proprio sviluppo.

Ad esempio senza nutrirsi qualsiasi organismo può sopravvivere per un arco di tempo più o meno lungo, ma presto o tardi arriva la morte. Del resto anche con apporti di nutrimento generalmente sufficienti, la mancanza o solo la carenza di particolari nutrienti indispensabili determina la sofferenza o la morte dell'organismo stesso.

Macrofattori e microfattori 

Alcuni fattori, come ad esempio l’acqua, possono essere presenti in quantità rilevanti e vengono pertanto detti macrofattori (o macroelementi se si tratta di sostanze chimiche).

Altri fattori, ad esempio il rame, il ferro ecc., sono essenziali all’organismo in quantità piccolissime (o per periodi brevissimi del suo sviluppo, ad esempio solo nel periodo riproduttivo) e per questo vengono chiamati microfattori (o microelementi).

Justus von Liebig

(immagine public domain tratta dal sito http://www.lib.utexas.edu/photodraw/portraits/)

La legge di Liebig

Nell'ottocento il chimico e agronomo Justus von Liebig (Darmstadt 1803 - Monaco 1873), in relazione allo sviluppo vegetale, mise in evidenza che (legge del minimo di Liebig) in genere è uno solo il sale nutriente che limita la crescita di una pianta, in particolare quel nutriente che è presente in minore quantità nell’ambiente (acqua o terreno) rispetto alle necessità della pianta.

 Nella formulazione originale, la legge di Liebig diceva:

“La crescita dei vegetali è determinata dall’elemento che è presente in quantità minore rispetto ai fabbisogni”.

Successivamente la legge è stata ampliata estendendola alle modalità di crescita di qualsiasi popolazione vivente in un ecosistema:

“La crescita di un individuo ( o di una popolazione) in un ecosistema è determinata dal fattore ecologico che è presente in quantità minore rispetto alle necessità"

Tale fattore è detto “fattore limitante” perché di fatto determina il limite massimo di crescita delle popolazioni.

La legge di Liebig, nella sua accezione più generale, è universalmente accettata in campo ecologico ed e conosciuta anche come “Teoria del Minimo”

 Alla legge di Liebig fece seguito la legge di Shelford o “Legge della Tolleranza”, che può intendersi una estensione della “Teoria del Minimo”.

La legge di Shelford

La legge di Shelford recita:

“Ogni organismo di fronte ai fattori ambientali ha un intervallo di tolleranza compresi tra un minimo e un massimo entro cui si colloca il suo optimum ecologico”.

Questo implica che:

I corollari alle leggi di Liebig e Shelford

La legge del Minimo di Liebig e della Tolleranza di Shelford sono state ampliate introducendo alcuni corollari che permettono meglio di spiegare le risposte degli organismi ai fattori limitanti:

1. Popolazioni diverse, anche nello stesso ecosistema, possiedono intervalli di tolleranza diversi per ogni fattore limitante.

2. Le popolazioni con valori di tolleranza più ampia sono maggiormente adattabili, pertanto tendono ad essere quelli più diffusi e maggiormente resistenti alle variazioni che possono intervenire nei fattori del loro ecosistema.

3. I limiti di tolleranza di ciascun fattore possono essere influenzati dal valore assunto dagli altri fattori ecologici (ad esempio molte specie di piante modificano la lori sensibilità alla radiazione solare a seconda dell’umidità dell’ecosistema in cui sono poste).

4. Gli organismi, in alcuni casi per periodi limitati in altri casi anche per molti anni, riescono a sopravvivere in condizioni peggiori rispetto a quelle tollerate, alcune funzionalità avanzate vengono ridotte o addirittura sospese (i.e. il letargo nelle stagioni non propizie, ecc.) La riproduzione è tra le funzionalità avanzate, con rare eccezioni, che è effettuata soltanto all’interno dei limiti ottimali.

5. I limiti di tolleranza, anche nello stesso individuo, cambiano a seconda dello stato di salute dell'individuo. Spesso cambiano anche a seconda della età dell’individuo (organismi adulti possono avere limiti più ampi rispetto agli stessi organismi più giovani per alcuni fattori o limiti più ristretti per altri fattori).

Approfondimenti

Per approfondire alcuni aspetti della legge di Liebig vi rimando al seguente articolo:

Consumatori e risorse, prede e predatori.

che fa parte delle dispense del corso di "Ecologia" redatte dai Professori M. Gatto e R. Casagrandi del Politecnico di Milano.

L'intera dispensa è consultabile cliccando qui.

Colgo l'occasione per ringraziare il Prof. Gatto che mi ha consentito di citare le sue pagine e mi ha profuso qualche ottimo consiglio circa questa pagina.