Factor limitante

Un factor limitante es una variable de un sistema que restringe el crecimiento o la continuación de los procesos dentro de un sistema, generalmente debido a su agotamiento.

La identificación de un factor como limitante solo es posible en distinción de uno o más factores que no lo son. Las disciplinas difieren en el uso del término en cuanto a si permiten la existencia simultánea de más de un factor limitante (que entonces puede denominarse "colimitante"), pero todas requieren la existencia de al menos un factor no limitante cuando se utilizan estos términos. Existen varios escenarios posibles de limitación cuando hay más de un factor presente. El primer escenario, denominado limitación única, ocurre cuando solo un factor, el de máxima demanda, limita el sistema. La colimitación en serie se da 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 actúan a través de mecanismos diferentes. Otro escenario, la limitación sinérgica, ocurre cuando ambos factores contribuyen al mismo mecanismo de limitación, pero de maneras diferentes. ^{[ 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 distintos, 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 observará que un aumento de ese factor, y solo 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 una población en equilibrio (sin aumentar ni disminuir su tamaño con el tiempo). Los recursos 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 dicho factor produce un aumento del crecimiento, la abundancia o la 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 disminuir según las circunstancias. Un ejemplo de factor limitante es la luz solar en la selva tropical , donde el crecimiento de todas las plantas del suelo se ve limitado a menos que haya más luz disponible. Esto reduce el número de factores potenciales que podrían influir en un proceso biológico, pero solo uno está en efecto en un lugar y momento determinados. Este reconocimiento de que siempre existe un único factor limitante es vital en ecología , y el concepto tiene paralelismos en muchos otros procesos. El factor limitante también provoca competencia entre los individuos de una población de una especie. Por ejemplo, el espacio es un factor limitante. Muchos depredadores y presas necesitan una cierta cantidad de espacio para sobrevivir: alimento, 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 la población en un área, haciendo que algunos individuos busquen mejores oportunidades en otros lugares y que otros se queden y mueran de hambre. 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 colimitación en los ecosistemas de pradera. Un estudio publicado en 2017 demostró que el sodio (un micronutriente) no tenía efecto por sí solo, pero en combinación con nitrógeno y fósforo (macronutrientes), sí mostraba efectos positivos, lo que evidencia una colimitación en serie. ^{[ 1 ]}

En oceanografía, un ejemplo clave de factor limitante es un nutriente limitante . La disponibilidad de nutrientes en ambientes de agua dulce y marinos desempeña un papel fundamental en la supervivencia y el desarrollo de los organismos. Los nutrientes son los componentes básicos de todos los organismos vivos, ya que sustentan la actividad biológica. Son necesarios para la formación de proteínas, ADN, membranas, orgánulos y exoesqueletos. Los elementos principales que constituyen más del 95 % de la masa de materia orgánica son el carbono, el hidrógeno, el nitrógeno, el oxígeno, el azufre y el fósforo. Los elementos minoritarios son el hierro, el manganeso, el cobalto, el zinc y el cobre. Estos elementos minoritarios suelen estar presentes solo en cantidades traza, pero son factores limitantes clave como componentes de enzimas, transportadores, vitaminas y aminoácidos. En los ambientes acuáticos, el nitrógeno y el fósforo son los principales candidatos a nutrientes limitantes.

El descubrimiento de la proporción de Redfield fue un hallazgo fundamental que ayudó a comprender la relación entre la disponibilidad de nutrientes en el agua de mar y su abundancia relativa en los organismos. Redfield pudo observar consistencias elementales entre el carbono, el nitrógeno y el fósforo al observar organismos más grandes que viven en el océano (C:N:P = 106:16:1). ^{[ 6 ]} También observó consistencias en los nutrientes dentro de la columna de agua; la proporción de nitrato a fosfato era de 16:1. La idea principal era que el ambiente influye fundamentalmente en los organismos que crecen en él y los organismos en crecimiento influyen fundamentalmente en el ambiente. La declaración inicial de Redfield en su artículo de 1934 explica: "Ahora se reconoce bien 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 pueden usarse para inferir limitaciones elementales. Los nutrientes limitantes pueden analizarse en términos de nutrientes disueltos, partículas en suspensión y partículas en sedimentación, entre otros. Al analizar la estequiometría de los nutrientes disueltos, las grandes desviaciones de la proporción original de Redfield pueden determinar si un entorno está limitado por fósforo o por nitrógeno. Al analizar la estequiometría de las partículas en suspensión, se observan proporciones N:P más altas en aguas oligotróficas (ambientes dominados por cianobacterias ; latitudes bajas/ecuador) y proporciones N:P más bajas en ecosistemas ricos en nutrientes (ambientes dominados por diatomeas ; latitudes altas/polos). ^{[ 8 ]}

Muchas zonas presentan una grave limitación de nitrógeno, pero también se ha observado limitación de fósforo. En muchos casos, se producen limitaciones por oligoelementos o por otros nutrientes. La limitación simultánea de nutrientes se refiere a la situación en la que dos o más nutrientes limitan un proceso al mismo tiempo. Identificar un único factor limitante puede resultar complejo, 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 la reparación biológica).

AllBusiness.com define un factor limitante (restrictivo) como un "elemento que restringe o limita la producción o venta de un producto determinado". Los ejemplos que se proporcionan incluyen: "horas de máquina y de mano de obra 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 usa con frecuencia en la literatura tecnológica. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

El análisis de los factores limitantes del negocio forma parte de la técnica de evaluación y revisión de programas , el análisis de la ruta crítica y la teoría de las 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 se consumirá antes que los demás. El suministro de este reactivo limita, por lo 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 se encuentran en exceso. Esta distinción solo tiene sentido 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 reacción , la velocidad de la reacción puede verse limitada por la concentración de uno de los reactivos o del catalizador . En reacciones de varias etapas, una etapa puede ser la limitante de la velocidad en términos de la producción del producto final. In vivo , en un organismo o un sistema ecológico , estos factores pueden ser limitantes de la velocidad, o en el análisis general de un proceso de varias etapas que incluya transporte biológico , geológico , hidrológico o atmosférico y reacciones químicas , el transporte de un reactivo puede ser el factor limitante.

• Componente abiótico
• El principio de Bateman
• Componente biótico
• Cuello de botella (software)
• Cinética química
• Competencia (biología)
• Principio de exclusión competitiva
• Ecología
• Ecología de poblaciones
• Recurso (biología)