Ley del mínimo de Liebig

Ley del mínimo de Liebig, a menudo llamada simplemente ley de Liebig o ley del mínimo, es un principio desarrollado en ciencia agrícola por Carl Sprengel (1840) y posteriormente popularizado por Justus von Liebig. Afirma que el crecimiento no está dictado por el total de recursos disponibles, sino por el recurso más escaso (factor limitante). La ley también se ha aplicado a poblaciones biológicas y modelos de ecosistemas en función de factores como la luz solar o los nutrientes minerales.

Aplicaciones

Esto se aplicó originalmente al crecimiento de plantas o cultivos, donde se descubrió que aumentar la cantidad de nutrientes abundantes no aumentaba el crecimiento de las plantas. Sólo aumentando la cantidad del nutriente limitante (el más escaso en relación con la “necesidad”) se mejoraba el crecimiento de una planta o cultivo. Este principio se puede resumir en el aforismo: "La disponibilidad del nutriente más abundante en el suelo es tan buena como la disponibilidad del nutriente menos abundante en el suelo". O el análogo aproximado: "Una cadena es tan fuerte como su eslabón más débil". Aunque el diagnóstico de factores limitantes del rendimiento de los cultivos es un estudio común, el enfoque ha sido criticado.

Aplicaciones científicas

La ley de Liebig se ha extendido a las poblaciones biológicas (y se usa comúnmente en el modelado de ecosistemas). Por ejemplo, el crecimiento de un organismo como una planta puede depender de varios factores diferentes, como la luz solar o nutrientes minerales (por ejemplo, nitrato o fosfato). La disponibilidad de estos puede variar, de modo que en un momento dado uno resulta más limitante que los demás. La ley de Liebig establece que el crecimiento sólo se produce al ritmo permitido por el factor más limitante.

Por ejemplo, en la ecuación siguiente, el crecimiento de la población O{displaystyle O. es una función del mínimo de tres términos de Michaelis-Menten que representan la limitación por factores I{displaystyle Yo..., N{displaystyle N} y P{displaystyle P}.

dOdt=O()min()μ μ IIkI+I,μ μ NNkN+N,μ μ PPkP+P)− − m){displaystyle {frac {}=Oleft(min left) # ¿Qué? ¿Qué? ¿Por qué?

El uso de la ecuación se limita a una situación en la que existen condiciones ceteris paribus de estado estacionario y las interacciones de los factores están estrictamente controladas.

Nutrición proteica

En nutrición humana, la ley del mínimo fue utilizada por William Cumming Rose para determinar los aminoácidos esenciales. En 1931 publicó su estudio "Experimentos de alimentación con mezclas de aminoácidos altamente refinados". El conocimiento de los aminoácidos esenciales ha permitido a los vegetarianos mejorar su nutrición proteica mediante la combinación de proteínas de diversas fuentes vegetales. Un practicante fue Nevin S. Scrimshaw que luchaba contra la deficiencia de proteínas en India y Guatemala. Frances Moore Lappé publicó Dieta para un planeta pequeño en 1971, que popularizó la combinación de proteínas utilizando cereales, legumbres y productos lácteos.

La ley del mínimo fue probada en la Universidad del Sur de California en 1947. "La formación de moléculas de proteínas es una función tisular coordinada y sólo puede lograrse cuando todos los aminoácidos que participan en la formación están presentes en al mismo tiempo." Se concluyó además que el tratamiento "'incompleto' Las mezclas de aminoácidos no se almacenan en el cuerpo, sino que se metabolizan irreversiblemente." Robert Bruce Merrifield fue asistente de laboratorio durante los experimentos. Cuando escribió su autobiografía relató en 1993 el hallazgo:

Mostramos que no hubo crecimiento neto cuando se omitió un aminoácido esencial de la dieta, ni ocurrió si ese aminoácido fue alimentado varias horas después de la alimentación principal con la dieta deficiente.

Otras aplicaciones

Más recientemente, la ley de Liebig está empezando a encontrar una aplicación en la gestión de recursos naturales, donde supone que el crecimiento en los mercados que dependen de insumos de recursos naturales está restringido por los insumos más limitados. Como el capital natural del que depende el crecimiento tiene una oferta limitada debido a la naturaleza finita del planeta, la ley de Liebig alienta a los científicos y administradores de recursos naturales a calcular la escasez de recursos esenciales para permitir un enfoque multigeneracional. al consumo de recursos.

La teoría económica neoclásica ha tratado de refutar la cuestión de la escasez de recursos mediante la aplicación de la ley de sustituibilidad y la innovación tecnológica. La “ley” de sustituibilidad afirma que cuando un recurso se agota y los precios aumentan debido a la falta de excedente, aparecen nuevos mercados basados en recursos alternativos a ciertos precios para satisfacer la demanda. La innovación tecnológica implica que los seres humanos sean capaces de utilizar la tecnología para llenar los vacíos en situaciones en las que los recursos son imperfectamente sustituibles.

Una teoría basada en el mercado depende de una fijación de precios adecuada. Cuando no se tienen en cuenta recursos como el aire y el agua limpios, se producirá un "fallo del mercado". Estas fallas pueden abordarse con impuestos y subsidios pigovianos, como un impuesto al carbono. Si bien la teoría de la ley de sustituibilidad es una regla práctica útil, algunos recursos pueden ser tan fundamentales que no existen sustitutos. Por ejemplo, Isaac Asimov señaló: "Es posible que podamos sustituir la energía nuclear por la energía del carbón y los plásticos por la madera... pero para el fósforo no hay sustituto ni reemplazo".

Donde no existan sustitutos, como el fósforo, será necesario el reciclaje. Esto puede requerir una cuidadosa planificación a largo plazo e intervención gubernamental, en parte para crear impuestos pigovianos que permitan una asignación eficiente de los recursos en el mercado, y en parte para abordar otras fallas del mercado, como el descuento excesivo de tiempo.

Liebig 's barrel

Dobenecks utilizó la imagen de un barril, a menudo llamado "barril de Liebig", para explicar la ley de Liebig. Así como la capacidad de un barril con duelas de diferente longitud está limitada por la duela más corta, el crecimiento de una planta está limitado por el nutriente que es más escaso.

Si un sistema satisface la ley del mínimo, entonces la adaptación igualará la carga de diferentes factores porque el recurso de adaptación se asignará para compensar la limitación. Los sistemas de adaptación actúan como el tonelero de la barrica de Liebig y alargan la duela más corta para mejorar la capacidad de la barrica. De hecho, en sistemas bien adaptados el factor limitante debería compensarse en la medida de lo posible. Esta observación sigue el concepto de competencia por recursos y maximización de la aptitud.

Debido a las paradojas de la ley del mínimo, si observamos la ley del mínimo en sistemas artificiales, entonces, en condiciones naturales, la adaptación igualará la carga de diferentes factores y podemos esperar una violación de la ley del mínimo. Inversamente, si los sistemas artificiales demuestran una violación significativa de la ley del mínimo, entonces podemos esperar que, en condiciones naturales, la adaptación compense esta violación. En un sistema limitado, la vida se ajustará como una evolución de lo que vino antes.

Biotecnología

Un ejemplo de innovación tecnológica es la genética vegetal, donde las características biológicas de las especies pueden cambiarse empleando modificación genética para alterar la dependencia biológica del recurso más limitante. De este modo, las innovaciones biotecnológicas pueden ampliar los límites de crecimiento de las especies en un incremento hasta que se establece un nuevo factor limitante, que luego puede desafiarse mediante la innovación tecnológica.

En teoría, no hay límite para el número de posibles incrementos hacia un límite de productividad desconocido. Este sería el punto en el que el incremento a avanzar es tan pequeño que no puede justificarse económicamente o en el que la tecnología encuentra una barrera natural invulnerable. Quizás valga la pena agregar que la biotecnología en sí misma depende totalmente de fuentes externas de capital natural.