Не всі екологічні фактори: світло, температура, вологість, наявність солей, забезпеченість біогенними елементами і т. Д. - однаково важливі для успішного виживання організму. Взаємини організму із середовищем є складним процесом, в якому можна виділити найбільш слабкі, "вразливі" ланки. Ті фактори, які є критичними або лімітують для життєдіяльності організму, викликають найбільший інтерес перш за все з практичної точки зору.
Ідея про те, що витривалість організму визначається найслабшою ланкою серед усіх його потреб, вперше була висловлена К. Лібіх в 1840 р Він сформулював принцип, який відомий як закон мінімуму Лібіха: "Матеріалом, що знаходяться в мінімумі, управляється врожай і визначається величина і стійкість останнього в часі ".
Висновки К. Лібіха стосувалися ролі харчування в житті рослин і зводилися до того, що ріст рослин і їх врожайність лімітується не тими елементами живлення, які необхідні і споживаються у великих кількостях, а тими, які використовуються в микроколичествах, але яких в грунті дуже мало. Виявилося, що закон Лібіха суворо застосовується лише в умовах стаціонарного стану екосистем, т. Е. Такого стану, коли приплив і відтік енергії і речовини збалансовані. При стаціонарному стані лімітуючим буде то речовина, кількості якого найбільш близькі до необхідного мінімуму. До перехідних станів, коли кількості речовини швидко змінюються, закон застосуємо в меншій мірі.
Сучасна формулювання закону Ю.Либиха: Життєві можливості екосистеми лімітуються тими з екологіческімх факторів середовища, кількість і якість яких близькі до необхідного екосистемі мінімуму, зниження їх веде до загибелі організму або руйнування екосистеми.
Ю. Одум наводить такий приклад, який ілюструє це положення. Уявімо собі озеро, головним лімітуючим фактором в якому є діоксид вуглецю; продуктивність озера знаходиться в рівновазі з кількістю двоокису вуглецю, що надходить від розкладання органічної речовини. Інші фактори: світло, а також азот, фосфор і інші біогенні елементи - при цьому містяться в надлишку і не є лімітуючими факторами. Якщо під час бурі в воді розчиниться додаткову кількість діоксиду вуглецю, то продуктивність зміниться, буде залежати і від інших факторів. Поки швидкість надходження діоксиду вуглецю змінюється, стаціонарного стану немає і ефект мінімуму не спостерігається. Результат в цьому випадку буде залежати від усіх факторів середовища. Коли ви будете витрачати різних компонентів, від яких залежить продуктивність, остання буде швидко змінюватися до тих пір, поки кількість одного з них не стане недостатнім. Тоді він стане лімітуючим і швидкість функціонування озерної екосистеми буде підкорятися закону мінімуму.
Аналізуючи цей приклад, задаєшся питанням про взаємодію різних факторів в їх вплив на функцію екосистеми. Висока концентрація одного елемента може змінити швидкість споживання іншого, міститься в мінімальній кількості. Так, наприклад, показано, що деяким рослинам потрібно менше цинку в тих випадках, коли вони ростуть не на яскраво освітленій ділянці, а в тіні. В цьому випадку цинк вже не буде лімітуючим фактором для зростання і розвитку рослини.
Інший приклад взаємодії факторів: при низькому вмісті азоту посухостійкість злаків знижується. Прикладом може бути також засвоєння вітамінів живими істотами, зокрема, людиною, багато вітамінів, які, як відомо, повинні надходити в організм з їжею і необхідні людині в микроколичествах, не засвоюються, якщо в їжі не вистачає заліза.
Таким чином, принцип, спочатку сформульований К. Лібіх, в даний час поширений на будь-які екологічні фактори, але він доповнений двома обмеженнями:
· Відноситься тільки до систем, що знаходяться в стаціонарному стані;
· Відноситься не тільки до одного фактору, а й до комплексу факторів, різних за своєю природою і взаємодіючих в своєму впливі на організми та популяції.
За сформованими уявленнями, лімітуючим вважають такий фактор, за яким для досягнення заданого (досить малого) відносного зміни відгуку потрібна мінімальна відносна зміна цього фактора.