Il successo di un organismo o di un gruppo do organismi dipende da un insieme di condizioni e ogni condizione che si avvicina o supera i limiti di tolleranza viene definita fattore limitante. In condizioni stabili, gli elementi essenziali disponibili in quantità molto vicine al minimo tendono a divenire fattori limitanti, concetto che va sotto il nome di legge del Minimo di Liebig, cioè un organismo dipende dalla più debole delle sue esigenze.
Liebig scoprì che la resa delle coltivazioni era solitamente limitata non dai nutrienti necessari in grandi quantità (come anidride carbonica e acqua), ma da qualche sostanza rara, come per esempio lo zinco, richiesto in quantità piccolissime, ma molto scarso nel terreno.
Perché questo concetto sia applicabile, devono essere aggiunti due corollari:
– la legge di Liebig è strettamente applicabile solo in condizioni di relativa stabilità, cioè quando, su un ciclo annuale, i flussi medi di energia e materiali in entrata bilanciano quelli in uscita
– l’interazione dei fattori, cioè un’elevata concentrazione di alcune sostanze può modificare la velocità di utilizzazione del fattore limitante stesso
Un fattore limitante può essere sia una sostanza presente in quantità troppo ridotta, come proposto da Liebig, che anche una sovrabbondanza di fattori quali calore, luce e acqua. Quindi gli organismi hanno un minimo e un massimo ecologico: tale intervallo di tempo rappresenta i limiti di tolleranza. Il concetto di effetto limitante del fattore massimo e di quello minimo è stato formalizzato nella legge della tolleranza di Shelford. Anche per questa legge esiste qualche corollario:
– gli organismi possono presentare un ampio intervallo di tolleranza per un fattore e un intervallo ristretto per un altro
– gli organismi con ampi intervalli di tolleranza per i fattori limitanti sono quelli più diffusi
– la riproduzione è solitamente un periodo critico in cui i fattori ambientali devono molto probabilmente essere limitanti; i limiti di tolleranza di riproduttori, semi, uova e larve sono generalmente più ristretti di quelli di piante e animali in fase non riproduttiva
