લઘુતમનો સિદ્ધાંત : સ્થાયી સ્થિતિએ લગભગ સીમાંત (critical) લઘુતમ જથ્થામાં પ્રાપ્ય આવશ્યક દ્રવ્ય દ્વારા સજીવની વૃદ્ધિ અને પ્રજનન પર થતી અસર દર્શાવતો સિદ્ધાંત. આપેલી પરિસ્થિતિમાં સજીવ વૃદ્ધિ અને પ્રજનન સારી રીતે કરી શકે તે માટે આવશ્યક દ્રવ્યો પૂરતા પ્રમાણમાં હોવાં જરૂરી છે. આ મૂળભૂત જરૂરિયાતો સજીવની જાતિ અને પરિસ્થિતિ મુજબ બદલાતી રહે છે. લઘુતમના સિદ્ધાંત પ્રમાણે, લઘુતમ જથ્થામાં રહેલું આવશ્યક દ્રવ્યસજીવમાં મર્યાદિત પરિબળ તરીકે વર્તે છે. આ સિદ્ધાંત ક્ષણિક સ્થિતિ (transient-state) હેઠળ ઓછો લાગુ પાડી શકાય છે, જે દરમિયાન ઘણા ઘટકોના જથ્થામાં અને તેમની અસરોમાં ઝડપી ફેરફારો થાય છે. જસ્ટસ લિબિગે (1840) સૌપ્રથમ વાર જણાવ્યું કે સીમાંત લઘુતમ સજીવના અસ્તિત્વ માટે હાનિકારક હોય છે. તેમણે વનસ્પતિની વૃદ્ધિ ઉપર અસર કરતાં પરિબળો વિશે સંશોધનો કર્યાં હતાં. તેમના મંતવ્ય પ્રમાણે, કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ અને પાણી જેવા મોટા જથ્થામાં જરૂરી પોષકો દ્વારા પાકના ઉત્પાદનનું ઘણી વાર નિયંત્રણ થતું નથી, કારણ કે તેઓ પર્યાવરણમાં વિપુલ પ્રમાણમાં હોય છે. વનસ્પતિની વૃદ્ધિનું નિયમન ભૂમિમાં અત્યંત અલ્પ જથ્થામાં રહેલાં બૉરોન જેવાં કેટલાંક કાચાં દ્રવ્યો દ્વારા થાય છે. ‘વનસ્પતિની વૃદ્ધિનો આધાર તેને લઘુતમ જથ્થામાં આપવામાં આવતા ખાદ્યપદાર્થ (food stuff) ઉપર રહેલો છે’ – લિબિગના આ વિધાનને લઘુતમનો સિદ્ધાંત કહે છે. ટેઇલર (1934) જેવા ઘણા વૈજ્ઞાનિકોએ આ સિદ્ધાંતમાં પોષકો ઉપરાંત અન્ય પરિબળો (દા.ત., તાપમાન) અને સમયતત્વનો સમાવેશ કર્યો છે. અસ્પષ્ટતાઓ નિવારવા ઘણા વૈજ્ઞાનિકો લઘુતમના સિદ્ધાંતને દેહધાર્મિક વૃદ્ધિ અને પ્રજનન માટે જરૂરી રાસાયણિક દ્રવ્યો (ઑક્સિજન, ફૉસ્ફરસ વગેરે) પૂરતું મર્યાદિત રાખી બીજાં પરિબળો તેમજ મહત્તમની મર્યાદિત અસરને સહિષ્ણુતા(tolerance)ના સિદ્ધાંતમાં સમાવવાનું પસંદ કરે છે. આ બંને સંકલ્પનાઓને સીમાંતક પરિબળો(limiting factors)ના વિસ્તૃત સિદ્ધાંતમાં સંયોજવામાં આવે છે. આમ, લઘુતમનો સિદ્ધાંત સીમાંતક પરિબળોની સંકલ્પનાનું એક પાસું છે અને સીમાંતક પરિબળો સજીવોના પર્યાવરણીય નિયંત્રણનું એક પાસું છે.
આ ક્ષેત્રમાં લિબિગના સમયથી ઘણું સંશોધનકાર્ય થયું છે, જે દર્શાવે છે કે વ્યવહારમાં આ સિદ્ધાંતને વધારે ઉપયોગી બનાવવા બે સહાયક સિદ્ધાંતો ઉમેરવા જરૂરી છે : (1) બંધન (constraint), જે લિબિગના સિદ્ધાંતની મર્યાદા સૂચવે છે. આ સિદ્ધાંત માત્ર સ્થાયી સ્થિતિ દરમિયાન જ લાગુ પાડી શકાય છે; જે સમયે ઊર્જા ને દ્રવ્યોના અંતર્વાહો (inflows) બહિર્વાહો(outflows)ને સંતુલિત કરે છે; દા.ત., સરોવર કે તળાવમાં કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ મુખ્ય સીમાંતક પરિબળ છે અને કાર્બનિક દ્રવ્યના કોહવાટથી ઉદ્ભવતા કાર્બન ડાયૉક્સાઇડના પુરવઠાના દર સાથે ઉત્પાદકતા (productivity) સંતુલન સ્થિતિએ છે અને આ સ્થાયી-સ્થિતિ-સંતુલનમાં પ્રકાશ, નાઇટ્રોજન, ફૉસ્ફરસ વગેરે વધારે પ્રમાણમાં પ્રાપ્ય છે. જો ઝંઝાવાત દ્વારા સરોવર કે તળાવમાં વધારે કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ આવે તો ઉત્પાદનના દરમાં ફેરફાર થાય છે અને આ દર બીજાં પરિબળો ઉપર આધારિત હોઈ શકે છે. ઉત્પાદનના દરમાં ફેરફાર થતાં હવે સ્થાયી સ્થિતિ રહેતી નથી અને લઘુતમ ઘટક પણ રહેતું નથી. તેને બદલે આ પ્રક્રિયા ઉપસ્થિત બધા ઘટકોની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે. ઉત્પાદનનો દર વિવિધ દ્રવ્યોનો ઉપયોગ થઈ જતાં ઝડપથી બદલાય છે અને કદાચ ફરીથી કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ સીમાંતક પરિબળ બનતાં સરોવર કે તળાવની ઉત્પાદકતાનો દર લઘુતમના સિદ્ધાંત દ્વારા નિયંત્રિત થશે. (2) બીજો મહત્ત્વનો સિદ્ધાંત પરિબળ આંતરક્રિયા છે. લઘુતમ પરિબળ સિવાયના અન્ય પરિબળની પ્રક્રિયા કે કોઈ પદાર્થની ઊંચી સાંદ્રતા કે પ્રાપ્યતા લઘુતમના ઉપયોગના દરમાં રૂપાંતર કરે છે. કેટલીક વાર સજીવો પર્યાવરણમાં એક ન્યૂન (deficient) પદાર્થની અવેજીમાં તેની સાથે રાસાયણિક રીતે ગાઢપણે સંબંધિત પદાર્થનો અંશત: કે પૂરેપૂરો ઉપયોગ કરે છે. દા.ત., મૃદુકાય પ્રાણીઓ કૅલ્શિયમની અવેજીમાં વિપુલ પ્રમાણમાં હાજર સ્ટ્રૉન્શિયમનો કવચ બનાવવામાં ઉપયોગ કરે છે. છાંયડામાં થતી વનસ્પતિઓને સૂર્યપ્રકાશમાં ઊગતી વનસ્પતિઓ કરતાં જસતની અલ્પ પ્રમાણમાં જરૂરિયાત હોય છે. તેથી આપેલી જસતની સાંદ્રતા સૂર્યપ્રકાશમાં ઊગતી વનસ્પતિ કરતાં છાંયડામાં થતી વનસ્પતિ માટે ઓછી સીમાંતક હશે.
બળદેવભાઈ પટેલ