Factor limitante

Factor limitante em biologia refere-se a qualquer um dos factores (variáveis) num ambiente capaz de limitar um processo, como o crescimento, abundância, ou distribuição de uma população de organismos num ecossistema. Os princípios ou leis que ajudam a explicar os factores limitantes num ecossistema são a lei do mínimo de Liebig, a lei do factor limitante de Blackman, e a lei da tolerância de Shelford. Na lei do mínimo, o crescimento da população poderia ser regulado pelo recurso mais escasso, e não pelos recursos em abundância. Na lei do factor limitador, um processo biológico ou ecológico que depende de múltiplos factores tenderá a ter uma taxa limitada pelo factor mais lento. Na lei da tolerância, sugere-se que o sucesso da sobrevivência de um organismo dependa de um conjunto complexo de factores ambientais. Os factores limitantes podem ser dependentes da densidade ou independentes da densidade. Os que são dependentes da densidade tendem a limitar o crescimento, abundância, ou distribuição de uma população, dependendo de quão densa é uma população. Pelo contrário, um factor limitativo independente da densidade é capaz de limitar o crescimento, abundância ou distribuição da população, independentemente da densidade populacional. Os factores limitantes podem também ser limitadores únicos, ou seja, quando apenas um factor limita o sistema. Quando um factor causa um efeito restritivo indirecto ou aumenta o efeito de um factor limitativo directo, é designado como um factor co-limitante. Exemplos de factores limitantes que podem limitar a dimensão de uma população são os alimentos, nutrientes, abrigo, e acasalamento. Estes recursos são limitados no ecossistema, e como resultado, poderiam levar os seres vivos a competir por eles.

Definição do factor limitante

Em biologia, o termo factor limitante é definido como um factor ambiental ou variável que tem a capacidade de restringir o crescimento, abundância, ou distribuição de uma população num ecossistema. Estes factores estão presentes em oferta limitada. Assim, os organismos tendem a competir pela sua disponibilidade limitada no ecossistema.

Etimologia

O termo factor limitante vem do latim limitare, que significa “a limitar” e do latim factor, que significa “um executante”), de factus, que significa “feito” ou “feito”. Sinónimos: recurso limitante; factor ecológico; factor restritivo.

Princípios e leis

O princípio dos factores limitantes é definido como o princípio pelo qual um factor que é o mais curto limitará o crescimento e desenvolvimento de um organismo ou de uma comunidade.(1) A lei de Liebig do mínimo, a lei de Blackman do factor limitador, e a lei de Shelford da tolerância são as leis que explicam os princípios dos factores limitadores.

Lei do mínimo de Liebig

A lei do mínimo foi originalmente desenvolvida por Carl Sprengel e mais tarde popularizada por Justus von Liebig. Esta lei afirma que o crescimento é regulado por um factor limitador, ou seja, o recurso mais escasso, e não pelo total de recursos disponíveis. Em biologia e ecologia, isto significa que o crescimento de uma população é restringido pelos factores que são mais escassos e não pelos factores que são abundantes. Isto foi baseado na observação do crescimento das culturas. Consequentemente, a adição de nutrientes em abundância não resultou num aumento do crescimento. Pelo contrário, a adição de nutrientes que são escassos, que neste caso é o factor limitativo, levou a um aumento do crescimento das colheitas. Isto significa que mesmo que alguns dos nutrientes no solo sejam abundantes, mas se os outros nutrientes forem limitantes ou relativamente menos, o crescimento das culturas não irá aumentar. Aplicando este princípio a outras populações biológicas, isto implica que o crescimento ocorra apenas como ditado pelo factor mais limitante. Este princípio foi utilizado por William Cumming Rose como base na identificação dos aminoácidos que foram rotulados como essenciais.(2)

A lei de Blackman do factor limitador

A lei do factor limitador foi proposta em 1905 pelo fisiologista vegetal britânico, Frederick Frost Blackman. De acordo com esta lei, um processo que depende de múltiplos factores, terá uma taxa limitada pelo ritmo do factor mais lento. A fotossíntese, por exemplo, é um processo biológico que depende de múltiplos factores. A reacção química geral da fotossíntese é 6CO2+12H2O+energia=C6H12O6+6O2+6H2O. Com base nesta equação, CO2, H2O, e energia luminosa (luz solar) são os factores limitantes desta reacção. Se algum deles se tornar acessível a um ritmo mais lento ou inferior ao habitual, espera-se que a taxa de fotossíntese se torne lenta com base no ritmo do factor mais lento. Por exemplo, se a concentração de CO2 se tornar escassa (por exemplo, devido ao encerramento de aberturas estomatais em resposta a temperaturas elevadas no ambiente), a taxa de fotossíntese torna-se lenta mesmo que os níveis de H2O e de energia luminosa estejam amplamente disponíveis. O mesmo resultado ocorrerá se a energia luminosa se tornar menos disponível ou menos intensa, a taxa de fotossíntese será mais lenta apesar da abundância de CO2 e H2O. A luz torna-se um factor limitante na fotossíntese quando a planta é incapaz de recolher luz, por exemplo, devido à sombra resultante da densa população de plantas.

Lei de tolerância de Shelford

A lei de tolerância foi desenvolvida em 1913 pelo zoólogo americano Victor Ernest Shelford. Afirma que o sucesso de um organismo depende de um conjunto complexo de condições ambientais (factores ambientais). E esse organismo teria definitivamente factores ambientais mínimos, máximos, e óptimos que determinam o sucesso.(3) Estes significam o limite de tolerância desse organismo. Contudo, os intervalos de tolerância podem variar dentro do mesmo organismo, por exemplo, dependendo da fase de vida (larval vs. adulto).

Tipos de factores limitantes

Definição do factor limitante dependente da densidade

Factor limitante dependente da densidade refere-se ao factor que restringe o tamanho de uma população com base na densidade. Uma população grande e densa é mais fortemente afectada do que uma população pequena ou menos densa. Por exemplo, uma população densa teria uma maior procura de alimentos e água em comparação com uma população pequena. Neste caso, o abastecimento de alimentos e água é o factor limitativo e depende da densidade. A doença como factor é também dependente da densidade. Espalha-se mais rapidamente na população densa do que nas pequenas.

Definição do factor limitador independente da densidade

Factor limitador independente da densidade refere-se ao factor limitador que não depende da densidade. O factor limitador pode restringir a dimensão da população independentemente da densidade da população. Por exemplo, um evento catastrófico, como um terramoto ou uma erupção vulcânica, poderia causar um declínio populacional independentemente da densidade populacional.

Limitação única e co-limitação

Um factor limitador único é quando existe um factor que limita o sistema. Um factor de co-limitação é quando um factor afecta indirectamente a população de organismos num ecossistema, mas aumenta a limitação do factor que afecta directamente a população.

Exemplos de factores limitantes

Na lei do tamanho de uma população, uma população crescerá exponencialmente desde que o ambiente a partir do qual todos os indivíduos dessa população estão expostos permaneça constante.(4) Assim, se as condições ambientais forem mantidas as mesmas, espera-se que a população cresça. No entanto, chegará um momento em que a população atingirá o máximo a que o ambiente pode sustentar. A isto chama-se a capacidade de carga, a carga máxima do ambiente. A capacidade de carga é o número de indivíduos que um ambiente pode suportar sem acabar em danos ou destruição dos organismos e do ambiente. Assim, o tamanho da população pode aumentar até que a capacidade de carga seja atingida. Acima desta capacidade, o tamanho da população irá eventualmente diminuir. Os determinantes da capacidade de carga são factores limitantes. Os factores limitantes comuns num ecossistema são a alimentação, a água, o habitat, e o mate. A disponibilidade destes factores afectará a capacidade de carga de um ambiente.
A medida que a população aumenta, a procura de alimentos também aumenta. Uma vez que os alimentos são um recurso limitado, os organismos começarão a competir por eles. O mesmo se aplica ao espaço, nutrientes e acasalamento. Uma vez que estes recursos estão disponíveis por uma quantidade limitada durante um determinado período de tempo, os habitantes de um ecossistema particular irão competir, possivelmente contra a mesma espécie (competição intra-específica) ou contra outro grupo de espécies (competição interespecífica). (5) Na natureza, outra simbiose predominante é a relação predador-e-presa. As populações de veados, por exemplo, poderão diminuir se a predação for elevada. Se o número de lobos for relativamente maior do que o número de veados como presas, o número de veados pode diminuir. No entanto, com a diminuição do número de veados, o número de lobos também poderia eventualmente diminuir. Este factor predador-presa é um exemplo de um factor biótico num ecossistema.
Enquanto um factor biótico inclui as actividades de um componente vivo de um ecossistema, um factor abiótico inclui os vários factores físico-químicos de um ecossistema. Estes factores físico-químicos incluem a luz solar, humidade, temperatura, atmosfera, solo, geologia da terra, e recursos hídricos. A temperatura, por exemplo, é um factor limitativo importante principalmente devido ao facto de afectar a eficácia das enzimas e catalisadores, essenciais num sistema eficiente, tanto biológico como químico.

Termos relacionados

• Factor limitador dependente da densidade

Ver também

• Ecosistema
• Factor abiótico
• Factor biótico

1. Princípio dos factores limitantes – Referência Oxford. (2017, 16 de Junho). Obtido do website Oxfordreference.com: https://www.oxfordreference.com/view/10.1093/oi/authority.20110803100346211
2. Rose, W.C. (1931). Experiências de alimentação. Journal of Biological Chemistry 94: 155-65.
3. Shelford, V. E. (1 de Julho de 1931). “Some Concepts of Bioecology”. Ecologia. 12 (3): 455-467. doi:10.2307/1928991.
4. Turchin, P. (2001). “Será que a Ecologia da População tem Leis Gerais?”. Oikos. 94 (1): 17-26. doi:10.1034/j.1600-0706.2001.11310.x.
5. Competition. (2019). Obtido do website Marietta.edu: http://w3.marietta.edu/~biol/biomes/competition.htm