Un factor limitante es una variable de un sistema que causa un cambio notable en el resultado u otra medida de un tipo de sistema. El factor limitante tiene forma de pirámide de organismos que van desde los productores hasta los consumidores, y así sucesivamente. Un factor que no es limitante en un determinado dominio de condiciones iniciales puede serlo en otro dominio de condiciones iniciales, incluido el del factor.
La identificación de un factor como limitante es posible sólo en distinción de uno o más factores que no son limitantes. Las disciplinas difieren en su uso del término en cuanto a si permiten la existencia simultánea de más de un factor limitante (que puede entonces llamarse "co-limitante"), pero todas requieren la existencia de al menos un factor no limitante cuando se utilizan los términos. Hay varios escenarios posibles de limitación cuando está presente más de un factor. El primer escenario, llamado limitación simple, ocurre cuando sólo un factor, el de máxima demanda, limita el sistema. La co-limitación serial es cuando un factor no tiene efectos limitantes directos sobre el sistema, pero debe estar presente para aumentar la limitación de un segundo factor. Un tercer escenario, la limitación independiente, ocurre cuando dos factores tienen efectos limitantes sobre el sistema pero funcionan a través de diferentes mecanismos. Otro escenario, la limitación sinérgica, ocurre cuando ambos factores contribuyen al mismo mecanismo de limitación, pero de diferentes maneras. [1]
En 1905, Frederick Blackman articuló el papel de los factores limitantes de la siguiente manera: “Cuando un proceso está condicionado en cuanto a su rapidez por varios factores separados, la velocidad del proceso está limitada por el ritmo del factor más lento”. En términos de la magnitud de una función, escribió: “Cuando la magnitud de una función está limitada por uno de un conjunto de factores posibles, se encontrará que el aumento de ese factor, y sólo de ese factor, produce un aumento de la magnitud de la función”. [2]
En ecología de poblaciones , un factor regulador , también conocido como factor limitante , [3] es algo que mantiene a una población en equilibrio (ni aumenta ni disminuye en tamaño con el tiempo). [ cita requerida ] Los recursos de factores limitantes comunes son características ambientales que limitan el crecimiento, la abundancia o la distribución de un organismo o una población de organismos en un ecosistema. [4] : G-11 [5] El concepto de factores limitantes se basa en la Ley del Mínimo de Liebig , que establece que el crecimiento no está controlado por la cantidad total de recursos disponibles, sino por el recurso más escaso. En otras palabras, un factor es limitante si un cambio en el factor produce un mayor crecimiento, abundancia o distribución de un organismo cuando otros factores necesarios para la vida del organismo no lo hacen. Los factores limitantes pueden ser físicos o biológicos. [4] : 417, 8
Los factores limitantes no se limitan a la condición de la especie. Algunos factores pueden aumentar o reducirse según las circunstancias. Un ejemplo de un factor limitante es la luz solar en la selva tropical , donde el crecimiento se limita a todas las plantas en el suelo del bosque a menos que haya más luz disponible. Esto disminuye el número de factores potenciales que podrían influir en un proceso biológico, pero solo uno está en efecto en un lugar y momento determinado. Este reconocimiento de que siempre hay un solo factor limitante es vital en ecología , y el concepto tiene paralelos en muchos otros procesos. El factor limitante también causa competencia entre los individuos de una población de especies. Por ejemplo, el espacio es un factor limitante. Muchos depredadores y presas necesitan una cierta cantidad de espacio para sobrevivir: comida, agua y otras necesidades biológicas. Si la población de una especie es demasiado alta, comienzan a competir por esas necesidades. Por lo tanto, los factores limitantes mantienen baja la población en un área al hacer que algunos individuos busquen mejores perspectivas en otro lugar y otros se queden y mueran de hambre. Algunos otros factores limitantes en biología incluyen la temperatura y otros factores relacionados con el clima . Las especies también pueden verse limitadas por la disponibilidad de macro y micronutrientes. Incluso se han encontrado evidencias de co-limitación en los ecosistemas de pradera. Un estudio publicado en 2017 mostró que el sodio (un micronutriente) no tenía efecto por sí solo, pero cuando se combinaba con nitrógeno y fósforo (macronutrientes), sí mostraba efectos positivos, lo que es evidencia de co-limitación serial. [1]
En oceanografía, un ejemplo claro de un factor limitante es un nutriente limitante . La disponibilidad de nutrientes en ambientes de agua dulce y marinos desempeña un papel fundamental a la hora de determinar qué organismos sobreviven y prosperan. Los nutrientes son los componentes básicos de todos los organismos vivos, ya que sustentan la actividad biológica. Son necesarios para producir proteínas, ADN, membranas, orgánulos y exoesqueletos. Los elementos principales que constituyen >95% de la masa de materia orgánica son carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, azufre y fósforo. Los elementos menores son hierro, manganeso, cobalto, zinc y cobre. Estos elementos menores suelen estar presentes solo en cantidades traza, pero son clave como factores co-limitantes como partes de enzimas, transportadores, vitaminas y aminoácidos. Dentro de los ambientes acuáticos, el nitrógeno y el fósforo son los principales contendientes para la mayoría de los nutrientes limitantes.
El descubrimiento del índice de Redfield fue un descubrimiento importante que ayudó a entender la relación entre la disponibilidad de nutrientes en el agua de mar y su abundancia relativa en los organismos. Redfield pudo notar consistencias elementales entre el carbono, el nitrógeno y el fósforo al observar organismos más grandes que vivían en el océano (C:N:P = 106:16:1). [6] También observó consistencias en los nutrientes dentro de la columna de agua; la relación nitrato a fosfato era de 16:1. La idea general era que el medio ambiente influye fundamentalmente en los organismos que crecen en él y los organismos en crecimiento influyen fundamentalmente en el medio ambiente. La declaración inicial de Redfield en su artículo de 1934 explica: "Ahora se reconoce que el crecimiento del plancton en las capas superficiales del mar está limitado en parte por las cantidades de fosfato y nitrato disponibles para su uso y que los cambios en las cantidades relativas de ciertas sustancias en el agua de mar están determinados en sus proporciones relativas por la actividad biológica". [7] Las desviaciones de Redfield se pueden utilizar para inferir limitaciones elementales. Los nutrientes limitantes pueden analizarse en términos de nutrientes disueltos, partículas suspendidas y partículas que se hunden, entre otros. Cuando se analiza la estequiometría de nutrientes disueltos, las grandes desviaciones de la relación Redfield original pueden determinar si un entorno está limitado en fósforo o nitrógeno. Cuando se analiza la estequiometría de partículas suspendidas, se observan relaciones N:P más altas en aguas oligotróficas (entornos dominados por cianobacterias ; latitudes bajas/ecuador) y relaciones N:P más bajas en ecosistemas ricos en nutrientes (entornos dominados por diatomeas ; latitudes altas/polos). [8]
Muchas áreas tienen una limitación grave de nitrógeno, pero también se ha observado una limitación de fósforo. En muchos casos, se producen metales traza o co-limitaciones. Las co-limitaciones se refieren a cuando dos o más nutrientes limitan simultáneamente un proceso. Identificar un único factor limitante puede ser un desafío, ya que la demanda de nutrientes varía entre organismos, ciclos de vida y condiciones ambientales (por ejemplo, el estrés térmico puede aumentar la demanda de nutrientes para reparaciones biológicas).
AllBusiness.com define un factor limitante como un "elemento que restringe o limita la producción o venta de un producto determinado". Los ejemplos que se ofrecen incluyen: "horas de trabajo y de maquinaria limitadas y escasez de materiales y mano de obra calificada. Otros factores limitantes pueden ser los metros cúbicos de espacio de exhibición o de almacén, o el capital de trabajo". [9] El término también se utiliza con frecuencia en la literatura tecnológica. [10] [11]
El análisis de los factores limitantes del negocio es parte de la técnica de evaluación y revisión de programas , el análisis de la ruta crítica y la teoría de restricciones tal como se presenta en The Goal .
En la estequiometría de una reacción química para producir un producto químico, se puede observar o predecir que, con cantidades suministradas en proporciones específicas, uno de los reactivos será consumido por la reacción antes que los demás. El suministro de este reactivo limita, por tanto, la cantidad de producto. Este reactivo limitante determina el rendimiento teórico de la reacción. Se dice que los demás reactivos no son limitantes o están en exceso. Esta distinción tiene sentido solo cuando el equilibrio químico favorece tanto a los productos que provoca el consumo completo de uno de los reactivos.
En los estudios de cinética de reacciones , la velocidad de progreso de la reacción puede estar limitada por la concentración de uno de los reactivos o catalizador . En reacciones de varios pasos, un paso puede ser limitante de la velocidad en términos de la producción del producto final. In vivo , en un organismo o un sistema ecológico , dichos factores pueden ser limitantes de la velocidad, o en el análisis general de un proceso de varios pasos que incluye el transporte biológico , geológico , hidrológico o atmosférico y las reacciones químicas , el transporte de un reactivo puede ser limitante.