نظام التقييد

العامل المحدد هو متغير في النظام يقيد نمو أو استمرار العمليات داخل النظام، وعادة ما يكون ذلك من خلال استنفاده.

لا يُمكن تحديد عاملٍ ما على أنه مُحدِّد إلا بتمييزه عن عاملٍ واحدٍ أو أكثر من العوامل غير المُحدِّدة. وتختلف التخصصات في استخدامها لهذا المصطلح، إذ تسمح بوجود أكثر من عامل مُحدِّد في آنٍ واحد (وهو ما يُسمى حينها "التحديد المُشترك")، لكنها جميعًا تشترط وجود عاملٍ واحدٍ على الأقل غير مُحدِّد عند استخدام هذه المصطلحات. توجد عدة سيناريوهات مُحتملة للتحديد عند وجود أكثر من عامل. السيناريو الأول، ويُسمى التحديد الفردي، يحدث عندما يُحدِّد عاملٌ واحدٌ فقط، وهو العامل ذو الطلب الأقصى، النظام. أما التحديد المُشترك التسلسلي، فيحدث عندما لا يكون لأحد العوامل تأثيرات مُحدِّدة مُباشرة على النظام، ولكنه ضروري لزيادة تحديد عاملٍ آخر. ويحدث سيناريو ثالث، وهو التحديد المُستقل، عندما يكون لكلا العاملين تأثيرات مُحدِّدة على النظام، لكنهما يعملان من خلال آلياتٍ مُختلفة. ويحدث سيناريو آخر، وهو التحديد التآزري، عندما يُساهم كلا العاملين في آلية التحديد نفسها، ولكن بطرقٍ مُختلفة. ^{[ 1 ]}

في عام 1905، أوضح فريدريك بلاكمان دور العوامل المحددة على النحو التالي: "عندما تكون سرعة عملية ما مشروطة بعدة عوامل منفصلة، ​​فإن معدل العملية يكون محدودًا بوتيرة أبطأ عامل". وفيما يتعلق بحجم الدالة، كتب: "عندما يكون حجم الدالة محدودًا بأحد مجموعة من العوامل المحتملة، فإن زيادة ذلك العامل، وحده، ستؤدي إلى زيادة حجم الدالة". ^{[ 2 ]}

في علم بيئة السكان ، يُعرف العامل المنظم ، أو العامل المحدد ، ^{[ 3 ]} بأنه ما يحافظ على توازن السكان (أي لا يزيد حجمهم ولا ينقص بمرور الوقت). ومن العوامل المحددة الشائعة ، العوامل البيئية التي تحد من نمو الكائن الحي أو وفرته أو انتشاره، أو من انتشار مجموعة من الكائنات الحية في النظام البيئي. ^{[ 4 ] : ​​G-11 [ 5 ]} يستند مفهوم العوامل المحددة إلى قانون ليبيغ للحد الأدنى ، الذي ينص على أن النمو لا يتحكم فيه إجمالي كمية الموارد المتاحة، بل يتحكم فيه أندر الموارد. بعبارة أخرى، يكون العامل محددًا إذا أدى تغيره إلى زيادة نمو الكائن الحي أو وفرته أو انتشاره، في حين أن العوامل الأخرى الضرورية لحياته لا تؤدي إلى ذلك. قد تكون العوامل المحددة فيزيائية أو بيولوجية. ^{[ 4 ] : ​​417، 8}

لا تقتصر العوامل المحددة على حالة النوع فحسب، بل قد تزداد أو تنقص تبعًا للظروف. ومن أمثلة العوامل المحددة ضوء الشمس في الغابات المطيرة ، حيث يقتصر نمو جميع النباتات على أرضية الغابة ما لم يتوفر المزيد من الضوء. هذا يقلل من عدد العوامل المحتملة التي قد تؤثر على العملية البيولوجية، ولكن عاملًا واحدًا فقط هو المؤثر في أي مكان وزمان. يُعدّ إدراك وجود عامل محدد واحد دائمًا أمرًا بالغ الأهمية في علم البيئة ، وله نظائر في العديد من العمليات الأخرى. كما يُسبب العامل المحدد منافسة بين أفراد النوع الواحد. فالمساحة ، على سبيل المثال، عامل محدد، إذ يحتاج العديد من المفترسات والفرائس إلى مساحة معينة للبقاء على قيد الحياة: الغذاء والماء والاحتياجات البيولوجية الأخرى. إذا زاد عدد أفراد نوع ما عن الحد المسموح به، فإنهم يبدأون بالتنافس على هذه الاحتياجات. وبالتالي، تُحدّ العوامل المحددة من أعداد الأفراد في منطقة ما، إذ تدفع بعضهم للبحث عن فرص أفضل في أماكن أخرى، بينما يُجبر البعض الآخر على البقاء والموت جوعًا. ومن العوامل المحددة الأخرى في علم الأحياء درجة الحرارة وغيرها من العوامل المتعلقة بالطقس . كما يمكن أن تتأثر الأنواع بتوافر العناصر الغذائية الكبرى والصغرى. بل إن هناك أدلة على وجود تقييد مشترك في النظم البيئية للمروج. فقد أظهرت دراسة نُشرت عام 2017 أن الصوديوم (أحد المغذيات الدقيقة) لم يكن له أي تأثير بمفرده، ولكن عند دمجه مع النيتروجين والفوسفور (المغذيات الكبرى)، فقد أظهر تأثيرات إيجابية، وهو ما يُعد دليلاً على التقييد المشترك المتسلسل. ^{[ 1 ]}

في علم المحيطات، يُعدّ العنصر الغذائي المحدود مثالًا بارزًا على العوامل المحددة . يلعب توافر العناصر الغذائية في المياه العذبة والبيئات البحرية دورًا حاسمًا في تحديد الكائنات الحية التي تستطيع البقاء والازدهار. تُشكّل العناصر الغذائية اللبنات الأساسية لجميع الكائنات الحية، إذ تدعم النشاط البيولوجي. وهي ضرورية لتكوين البروتينات، والحمض النووي، والأغشية، والعضيات، والهياكل الخارجية. تتكون العناصر الرئيسية التي تُشكّل أكثر من 95% من كتلة المادة العضوية من الكربون، والهيدروجين، والنيتروجين، والأكسجين، والكبريت، والفوسفور. أما العناصر الثانوية فهي الحديد، والمنغنيز، والكوبالت، والزنك، والنحاس. غالبًا ما توجد هذه العناصر الثانوية بكميات ضئيلة، لكنها تُعدّ عوامل مُحدِّدة أساسية، إذ تدخل في تركيب الإنزيمات، والناقلات، والفيتامينات، والأحماض الأمينية. في البيئات المائية، يُعدّ النيتروجين والفوسفور من أبرز العناصر الغذائية المحددة.

كان اكتشاف نسبة ريدفيلد بمثابة اكتشافٍ هام ساهم في فهم العلاقة بين توافر العناصر الغذائية في مياه البحر ووفرتها النسبية في الكائنات الحية. تمكن ريدفيلد من ملاحظة ثبات نسب الكربون والنيتروجين والفوسفور عند دراسة الكائنات الحية الكبيرة التي تعيش في المحيط (C:N:P = 106:16:1). ^{[ 6 ]} كما لاحظ ثبات نسب العناصر الغذائية في عمود الماء؛ حيث بلغت نسبة النترات إلى الفوسفات 16:1. وتتلخص الفكرة الأساسية في أن البيئة تؤثر بشكل جوهري على الكائنات الحية التي تنمو فيها، وأن الكائنات الحية النامية تؤثر بدورها بشكل جوهري على البيئة. ويوضح ريدفيلد في مقدمة بحثه المنشور عام 1934: "من المسلّم به الآن أن نمو العوالق في الطبقات السطحية للبحر محدود جزئيًا بكميات الفوسفات والنترات المتاحة لها، وأن التغيرات في الكميات النسبية لبعض المواد في مياه البحر تتحدد بنسبها النسبية من خلال النشاط البيولوجي". ^{[ 7 ]} ويمكن استخدام الانحرافات عن نسبة ريدفيلد لاستنتاج القيود العنصرية. يمكن مناقشة العناصر الغذائية المحددة من حيث العناصر الغذائية الذائبة، والجسيمات العالقة، والجسيمات الغاطسة، وغيرها. عند مناقشة نسبة العناصر الغذائية الذائبة، يمكن أن تحدد الانحرافات الكبيرة عن نسبة ريدفيلد الأصلية ما إذا كانت البيئة محدودة بالفوسفور أو النيتروجين. عند مناقشة نسبة الجسيمات العالقة، تُلاحظ نسب N:P أعلى في المياه قليلة المغذيات (البيئات التي تهيمن عليها البكتيريا الزرقاء ؛ خطوط العرض المنخفضة/خط الاستواء)، ونسب N:P أقل في النظم البيئية الغنية بالمغذيات (البيئات التي تهيمن عليها الدياتومات ؛ خطوط العرض العالية/القطبين). ^{[ 8 ]}

تعاني العديد من المناطق من نقص حاد في النيتروجين، ولكن لوحظ أيضاً نقص في الفوسفور. وفي كثير من الحالات، تحدث محدودية العناصر النزرة أو ما يُعرف بالتقييد المشترك. ويشير التقييد المشترك إلى أن عنصرين غذائيين أو أكثر يُحدّان من عملية ما في آن واحد. وقد يكون تحديد عامل مُحدِّد واحد أمراً صعباً، إذ يختلف احتياج الكائنات الحية للعناصر الغذائية، ودورات حياتها، والظروف البيئية (على سبيل المثال، قد يزيد الإجهاد الحراري من الطلب على العناصر الغذائية اللازمة للإصلاحات البيولوجية).

يُعرّف موقع AllBusiness.com العامل المُقيّد بأنه "عنصر يُحدّ من إنتاج أو بيع منتج مُعيّن". ومن الأمثلة المُقدّمة: "محدودية ساعات تشغيل الآلات وساعات العمل، ونقص المواد والعمالة الماهرة. وقد تشمل العوامل المُقيّدة الأخرى مساحة العرض أو التخزين بالقدم المكعب، أو رأس المال العامل". ^{[ 9 ]} كما يُستخدم هذا المصطلح بكثرة في الأدبيات التقنية. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

يُعد تحليل العوامل التجارية المحددة جزءًا من أسلوب تقييم ومراجعة البرنامج ، وتحليل المسار الحرج ، ونظرية القيود كما هو موضح في كتاب "الهدف" .

في حسابات التفاعلات الكيميائية لإنتاج ناتج كيميائي، يُلاحظ أو يُتوقع أنه عند إضافة كميات بنسب محددة، يُستهلك أحد المتفاعلات قبل غيره. وبالتالي، فإن كمية هذا المتفاعل تُحدد كمية الناتج. ويُحدد هذا المتفاعل المحدد الناتج النظري للتفاعل. أما المتفاعلات الأخرى فتُسمى غير محددة أو فائضة. ويكون لهذا التمييز معنى فقط عندما يميل التوازن الكيميائي بشدة نحو النواتج لدرجة تؤدي إلى استهلاك أحد المتفاعلات بالكامل.

في دراسات حركية التفاعلات ، قد يكون معدل تقدم التفاعل محدودًا بتركيز أحد المتفاعلات أو العامل الحفاز . في التفاعلات متعددة الخطوات، قد تكون إحدى الخطوات هي الخطوة المحددة لمعدل إنتاج الناتج النهائي. في الكائنات الحية أو النظم البيئية ، قد تكون عوامل مثل تلك المذكورة هي المحددة لمعدل التفاعل، أو في التحليل الشامل لعملية متعددة الخطوات تشمل النقل البيولوجي أو الجيولوجي أو الهيدرولوجي أو الجوي والتفاعلات الكيميائية ، قد يكون نقل أحد المتفاعلات هو العامل المحدد.

• مكون غير حيوي
• مبدأ بيتمان
• المكون الحيوي
• عنق الزجاجة (البرمجيات)
• الحركية الكيميائية
• المنافسة (علم الأحياء)
• مبدأ الاستبعاد التنافسي
• علم البيئة
• علم بيئة السكان
• مورد (علم الأحياء)