Każdy organizm wykazuje tolerancję ekologicznątolerancja ekologicznatolerancję ekologiczną, czyli ma zdolność przystosowywania się do zmiennych warunków środowiska: ilości i natężenia czynników biotycznych i abiotycznych. Różne organizmy, zarówno roślinne, jak i zwierzęce, aby przeżyć, rosnąć i rozmnażać się, wymagają określonych czynników środowiska, np. w zakresie wartości pH gleby, wilgotności powietrza czy nasłonecznienia.

Przedział zmienności określonych czynników środowiska, w których organizm żyje, rozmnaża się i utrzymuje swoje czynności życiowe, to tzw. zakres tolerancji ekologicznej. Zakres ten ma trzy główne punkty: minimum, maksimum i optimum. Wartość czynnika najdogodniejsza do wzrostu, życia i efektywności procesów biologicznych danego organizmu to optimum. Zwykle możliwe jest w nim rozmnażanie, natomiast poza nim – jedynie wzrost i rozwój. Np. zakres temperatur, w których żyje dorsz bałtycki, wynosi od −2 do +6℃, ale rozmnaża się on jedynie w temperaturze od 4 do 5℃. Każdy czynnik, który zbliża się do punktów krytycznych, czyli minimum (dolnego zakresu tolerancji) i maksimum (górnego zakresu tolerancji), albo je przekracza, jest czynnikiem letalnym, tj. takim, który ogranicza występowanie i wzrost danego organizmu. Zakres tolerancji na dany czynnik zależy od płci i wieku organizmu, u młodych osobników jest węższy niż u dorosłych.

Na organizmy działa wiele różnych czynników w tym samym czasie. Zakres tolerancji na niektóre z nich może być szeroki, natomiast na inne – wąski. Na przykład myśliwi rozstawiają lizawki (bryły soli kamiennej do wylizywania) dla naszych rodzimych roślinożerców saren i łosi, aby zrekompensować im niedostatek sodu. Jest go zbyt mało w pokarmie roślinnym, a niedobór sodu ogranicza rozród tych zwierząt. Zakres tolerancji na dany czynnik może być różny u różnych gatunków, np. roślina zielna lepnica lepka (Silene viscosa) kiełkuje w temperaturze od 23℃, natomiast roślina zielna firletka poszarpana (Lychnis flos‑cuculi) – od 13℃.

Zakres tolerancji na dany czynnik w środowisku naturalnym może się zmieniać, np. w wyniku zmian klimatycznych albo przemieszczania się organizmu. Organizmy przyzwyczajają się wtedy do danego czynnika i wykazują fizjologiczne reakcje na niego. Zjawisko to nazywamy aklimatyzacjąaklimatyzacjaaklimatyzacją. Przykładem jest łoś, który przed nadejściem zimy z torfowisk i lasów nizinnych przenosi się na wyżej położone tereny, do lasów iglastych – jego reakcja fizjologiczna polega na zwiększeniu przepływu krwi w płucach i produkcji czerwonych krwinek w związku z obniżoną zawartością tlenu na większych wysokościach.

Organizmy, które mają podobny zakres tolerancji w stosunku do określonego czynnika, nazywamy formami ekologicznymi (np. hydrofity, czyli rośliny żyjące w środowisku wodnym).

Gatunki o wąskim zakresie tolerancji w stosunku do określonego czynnika nazywamy gatunkami wskaźnikowymi (bioindykatorami)gatunki wskaźnikowe (bioindykatory)gatunkami wskaźnikowymi (bioindykatorami). Obecność tych gatunków świadczy o występowaniu danego czynnika w określonym natężeniu w środowisku.

Patrząc na ogół czynników środowiska możemy zauważyć, że to, czego w środowisku jest najmniej decyduje o tym, ile mamy osobników na danym terenie. Zależność ta nosi nazwę prawa minimum Liebiga.

Prawo minimum Liebiga to jedno z podstawowych praw ekologii, mówiące o tym, że czynnik, którego jest najmniej (jest w minimum) działa ograniczająco na organizm, bądź całą populację.

Tę zależność możemy zaobserwować na roślinach – niezależnie od tego, jak dużo w glebie znajduje się składników niezbędnych do wzrostu rośliny, kluczowa jest dostępność azotu – jego brak lub zbyt niski poziom będzie ograniczał występowanie tych organizmów w danym siedlisku.

Beczka Liebiga jest rodzajem wizualizacji tego prawa zaproponowanym przez samego uczonego. Pojemność beczki jest ograniczana długością jej najkrótszej klepki. Rozwój organizmu także jest ograniczany czynnikiem, którego jest najmniej.

Rozwinięciem prawa minimum Liebiga jest prawo tolerancji ekologicznej Shelforda.

Prawo tolerancji Shelforda mówi o tym, że zarówno niedobór, jak i nadmiar czynnika wpływa ograniczająco na wzrost i rozwój organizmów.

Zgodnie z tym prawem, każdy organizm ma charakterystyczny dla niego zakres tolerancji na dany czynnik środowiska. Zakres ten jest wyznaczany przez dwie skrajne wartości tego czynnika (minimum i maksimum), a między nimi mieści się wartość optymalna (optimum), która jest najkorzystniejsza dla danego organizmu. Przy wartościach przekraczających minimum lub maksimum organizm umiera. Natomiast przy wartości optimum liczba osobników jest największa, a w miarę oddalania się od tej wartości czynnika, liczba osobników sukcesywnie spada.

Słownik