Тақырып Экологиялық жүйелер, функциялары, энергия алмасуы және заттар айналымы
Синэкология - бірлестіктер экологиясы
жүктеу/скачать 93,5 Kb.
|
Лекция3 Экология
| Синэкология - бірлестіктер экологиясы. Синэкология (гр.тілінен аударғанда – бірге) - әр түрге жататын өсімдіктер, жануарлар, мен микроағзалардың популяцияларының бірлестіктерін (биоценоздар), олардың қалыптасу жолдары мен қоршаған ортамен өзара әсерін зерттейтін экологияның бөлімі. Жеке ғылыми бағыт ретінде синэкология 1910ж. Халықаралық ботаникалық конгресте бөлініп шықты. «Синэкология» ұғымын ғылымға енгізген швецария ботанигі К. Шретер деген ғалым. спен анықталады - туу орегін табу йтыны белгілі.
Табиғатта әртүрлі түрлердің популяциялары бірегей жүйелерге бірігіп ірі бірлестіктер құрады. Оларды ғылым тілінде «бірлестіктер» немесе «биоценоздар» деп атайды. Биоценоз (bios-өмір, koinos-жалпы) – табиғи жағдайлары бірегей жерлерде тіршілік ететін өсімдіктер, жануарлар мен микроорганизмдердің жиынтығынан тұрады. Биоценоз ұғымын алғаш рет неміс зоологі К.Мебиус (1877). Биоценоз құрамындағы организмдердің бір-бірімен қарым-қатынасын биоценотикалық тұрғыда қарастыру қажет. Өйткені кез-келген биоценоз өзімен-өзі жеке дамымайды. Ол әрқашан өлі табиғатпен бірлестікте ғана өмір сүреді. Сондықтан биоценоз компоненттерінің қолайлы тіршілік ортасы – биотоптардан тұрады. Яғни биотоп – тірі организмдердің жиынтығы, тіршілік ортасы. Нәтижесінде биоценоз бен биотоп бірлесіп – биогеоценозды құрайды. Алғаш рет бұл терминді ғылымға 1940 ж В.Н.Сукачев енгізген. Ол мынадай анықтама берген: «Жер бетінің белгілі бір бөлігінде табиғи жағдайлары біртекті бірлестік, ол өзін құрайтын компоненттерінің өзара әсерлесу ерекшеліктерімен, белгілі бір зат және энергия алмасуымен, басқа да табиғат құбылыстарымен, ішкі қарама-қайшылықты біртұтастықпен сипатталатын, үнемі қозғалыста, дамуда болатын жиынтық». Сонымен биогеоценоз дегеніміз – «биоценоз+биотоптың» (экотоп) диалектикалық бірлестігі. Ол төмендегідей құрамдас бөліктен тұрады: өндірушілер (жасыл өсімдіктер); талап етушілер (бірінші-өсімдік қоректі жәндіктер, екінші-жануар тектес қоректілер); ыдыратушылар (микроорганизмдер) және өлі табиғат компоненттері. Міне, осы компоненттер арасында үнемі қарым-қатынастар жүріп жатады. Экожүйелер – жер шарындағы зат және энергия ағымдары үздіксіз келіп жататын тірі организмдер жиынтығынан тұратын табиғи кешендер. Экожүйелер де өз кезегінде көлемі және биомассасы тұрғысынан ірі немесе кішігірім аймақтарды қамтиды. Олар жер беті (атмосфера), жер асты (литосфера) және су (гидросфера) сияқты тіршілік орталарын қамтиды. Мәселен, мұхит экожүйесі немесе бір тамшы су да толық мәнді экожүйе болып саналады. Экожүйелер өзінің табиғатына қарай – табиғи және антропогендік болып бөлінеді. Экожүйелерге тән негізгі қасиеттер – ондағы күн энергиясы әрекетінен түзілетін қоректік заттардың айналымы мен биологиялық өнімділіктің тұрақтылығы. Экожүйелердің функциялары: энергия алмасуы және заттар айналымы. Биоценоздағы тірі ағзалар тек бір-бірімен ғана емес, өлі табиғатпен де тығыз байланысты. Бұл байланыс зат және энергия айналымы арқылы көрінеді. Қоректік заттарда жасуша мен мүшелердің жұмысына қажетті энергия болады. Өсімдіктер күн энергиясын тікелей сіңіріп, оны органикалық қосылыстардың химиялық байланысында қорға жинайды. Кейін ол биоценоздағы қоректік қатынастар арқылы қайта бөлінеді. Тірі ағзалар арқылы жүретін зат пен энергия ағысы өте үлкен. Мысалы, адам өз өмірінде оңдаған тонна тамақ пен суды, өкпесі арқылы көптеген миллион литр ауаны пайдаланады. Көптеген ағзалардың қоршаған ортамен өзара әсері одан да интенсивті болады. Өсімдіктер өз денесінің әрбір грамын түзу үшін 200-800 грамға дейін су жұмсайды. Фотосинтезге қажетті заттарды өсімдіктер топырақтан, судан және ауадан алады. Мұндай жылдамдықпен бейорганикалық табиғаттан тірі заттарға қажетті биогенді элементтердің ағысы жүріп отыратын болса, жердегі олардың қоры әлдеқашан таусылар еді. Бірақ биогенді элементтердің үнемі қоршаған ортаға қайтарылып отыруына байланысты, өмір жалғасып келеді. Биоценоздағы түрлердің арасындағы қоректік қатынастардың нәтижесінде өсімдіктер синтездеген органикалық заттар, өсімдіктер қайта пайдалана алатын қосылыстарға дейін ыдырайды. Бұл процесс биологиялық зат алмасу деп аталады. . Биогеоценоз бен экожүйе ұқсас түсінік, бірақ тепе-тең емес. Бұл түсініктердің екеуі де өз ортасын мекендеген тірі организмдердің жиынтығын түсіндіреді, бірақ экожүйе - өлшемсіз түсінік. «Тамшыдан мұхитқа дейін» деп «экожүйе» терминінің авторы ағылшын биологы А. Тенсли образды түрде айтқан болатын. Аквариум, тоған, батпақ, ғарыш кемесінің кабинасы - осының барлығы экожүйелер. Отандық әдебиетте өсімдік жабындысы - фитоценозді таралу аймағының сызылған шекарасы ретінде экожүйені сипаттау қалыптасқан болатын. Мәселен, далалық, батпақты, жайылымды т.б. биогеоценоз. Басқаша айтқанда биогеоценоз - бұл экожүйенің жеке оқиғасы, құбылысы әрқашанда табиғи қалпын сақтайды, тіпті адам әсер еткеннің өзінде де. Экожүйе толығымен жасанды болуы мүмкін ғой (аквариум, ғарыш аппараты). Организмнің тіршілік әрекетін сақтап тұру мен экожүйедегі заттардың айналымы тек энергия ағынының үнемі келу есебінен ғана болуы мүмкін. Жердегі тіршілік атаулылар күн энергиясысәулелерінің арқасында ғана болып тұр. Фотосинтезделетін өсімдіктер (өздігінен қоректенушілер) химиялық органикалық қосындылардың байланысы нәтижесінде өсіп-өнеді. Қалған барлық организмдер энергияны азық арқылы алады. Азық энергиясын оның бастауынан (өздігінен қоректенуі) бірқатар организмдер арқылы ауыстыру бір организмдердің басқаларын сіңіру жолымен болатынды тамақ тізбегі дейді. Әрбір экожүйе өсімдіктер мен жануарлар организмдерінің жиынтығынан тұрады, қоректену түрі бойынша екі топқа бөлуге болады: - Автотрофтар (өздігінен қоректенушілер) ұдайы өндіру мен өсу үшін минералды элементтерді қолданатындар мен фотосинтезді іске асыруға қабілетті жасыл өсімдіктер. Фотосинтез- күн энергиясының көмегімен су және көмір қышқыл газын қантқа айналдырудың күрделі процесі. Осындай жолмен қант пен азықтық минерал элементтерінің судан немесе топырақтан пайда болуы нәтижесінде, өсімдік өздерінің организмдерінің құрамына кіретін күрделі заттарды синтездейді. Басқа сөзбен айтқанда химиялық жай заттар: ауа, су, тау жыныстарының минералы мен топырақтар белок, май және көмірсутегі сияқты күрделі қосындыларға айналады. Өздігінен қоректенуші (автотрофтар) - бұл экожүйенің продуценттері (лат. рrоduсеns - өндіруші) органикалық еместен органикалық зат құратындар. Осы органикалық заттардан өсімдіктер мен жануарлардың тканьдері құралады. Фотосинтезделетін өсімдік экожүйенің қалған организмдерінің барлығына азықты өндіреді, сондықтан оларды продуценттер деп атайды. - Гетеротрофтар - (азық) коректену үшін органикалық заттарды қажет ететін организмдер. Бұл организмдерде зат алмасудың күрделі жолдары бар. Өз кезегінде барлық өздігінен қоректенушілер тұтынушы организм (консументтер) мен бастапқы органикалық емес компоненттерге (редуценттер) ыдырайтын органикалық заттар организмдері. Консументтер (лат.коnsumento – тұтынамын, қоректену) - бұл организмдер органикалық заттарды тұтынады. Оларға жататындар құрттар, балықтар, молюскалар жэне өзге де бунақ аяқтылар, бауырмен жорғалаушылар, құстар, сүтқоректілер және адам. Консументтер: бірінші - шөп қоректі жануарлар, екінші, үшінші және одан да жоғары реттегілер жануарлармен қоректенеді. Олар - жыртқыштар (ет қоректілер), сонымен қатар талғаусыз қоректілер (немесе эврифагтар) өсімдіктерді, т.б. жейтіндер (аю, түлкі, шошқа, тарақандар т.б.). Редуценттер (латынша rеduсеns - қайта келуші, қалпына келуші) - өлі органикалық заттардың ыдырай бастаған организмдері. Өлі және жартылай бұзыла бастаған органикалық зат - детритпен қоректенетін түрлі сапрофит бактериялары, ұсақ саңырауқұлақтар және қалдықтармен коректенетін жануарлар - осыларға жатады. Топырақта — қалдықтармен қоректенетін ұсақ омыртқасыздар, мысалы, ұсақ кенелер, жер құрттары, көпаяқты құрттар; су экожүйесінде - молюскалар, крабтар мен құрттар; шіріген кезбе - бактериялар; өсімдік қалдықтары шірігенде - саңырауқұлақтар. Құрамы мен белсенділігі бойынша бұл редуценттер бірлестіктерінен әр алуандылығы өзге бірлестіктерге қарағанда кем емес. Бірде-бір организм басқалармен байланыссыз өмір сүре алмайтыны көпшілікке белгілі жайт. Әрбір тіршілік иесі тек қана қоршаған ортамен үйлесімді түрде, экожүйенің белгіленген шеңберінде тұра алады. Көрнекі құрал ретінде орманды алуға болады. Экологиялық жүйеде барлық организмдер арасындағы байланыстар өзара жалғасқан және қоректік арақатынасының күрделі тізбегін құрайды немесе трофтық тізбек (продуценттер - консументтер - редуценттер), қалай айтқанмен де қорек (азық) организмдердің тіршілік әрекетіндегі маңызды фактор. Көптеген орта параметрлерінің жиынтығы осы немесе басқа түрлердің тіршілік жағдайын анықтайтын функционалды сипаты оның экологиялық қуысын көрсетеді (энергияға айналдыруы, өзі тектестермен және ортамен ақпарат алмасуы). Н.Ф. Реймерс бойынша, экологиялық қуыс - экологиялыц жүйе ішіндегі түрлер ортасы немесе оның популяциялық тіршілік жағдайының жиынтығы. Сонымен, өзі мекендейтін әрбір түр аумаққа, өндіру функциясымен байланысты, қоректік қажеттілігіне сәйкес орынды иеленеді. Осындай экологиялық байланыстар биоценоздың белгіленген құрылымын жасайды. Биоценоздар — динамикалық жүйелер, олар тұрақты даму жолында және оларға сукцессия тән. Сукцессия (латынша - suссеssіо - тұқым қуалау, бірізділік) бір биоценозды өзгенің тізбекті түрде ауыстыруы. Бұл құбылыстың мәні мынада, биоценоздың ішкі ықпалының дамуы нәтижесінде олардың қоршаған ортамен өзара әрекеті біртіндеп «ескіреді» және биоценоздың өзге үлгілерімен ауысады. Көлді қамыс пен өсімдіктер басса, ол батпақ болып, кепсе жайылымға айналады; өрттен кейін орманда топырақ жыныстарының ауысымы болады. Экологиялық жағдайдың маңыздысы сол, әр текті күрделі биоценоздардың түрлі сыртқы әсерге қарсы тұруының тұрақтылығы соғұрлым жоғары болады. Табиғи биоценоздардың қосынды түрлері эволюция процесінде бір-біріне бейімделгені соншалықты, өздерінің биогеоценоз құрылымдары жайында, толық қамқорлық жасағандай тұрақтылығымен анықталады. Жыртқыштармен оның жемтігінің арасындағы өзара қатынастары кері байланыс деп аталатыны мысал болады. Бір түр екіншіге зиян келтіреді және онсыз өмір сүре алмайды. Тағы бір мысал, әйтеуір жәндіктің бір түрінің өсімдік текті қорегі мол болса, сол жылы оның популяциясы тез көбейіп, саны артады. Тепе-тендіктен шығаруға ұмтылатын жағымсыз кері байланыс жүйесінде керінеді. Бірақ, популяция санының шамадан тыс артып кетуі, өсімдік текті қорек қорларының азаюына әкеледі. Осындай жетіспеудің нәтижесі жүйедегі жағымсыз кері байланысты оның бастапқы қалпына қайтарып әкеледі. Адамның ойлау қабілеттілігі қарапайым шектеулі факторларды, уақытша жеңіп шығуға мүмкіндік береді. Оларға жататындар: су, жыртқыштар мен паразиттер, мекендейтін орны мен өзге түрлермен бәсекелесі. Адам өзінің өмір сүруін су, жер және энергетикалық ресурстарды пайдалану арқылы сақтайды. Ол сонымен қатар, ғаламшардағы зат айналымының шұғыл жеделдеуіне елеулі ықпал етіп отыр. Өндіріс қызметі процесінің туындауы, жаңа зат алмасуы техногенді сипат алуда және ол -антропогенді зат алмасу, деп аталады. Бірақта, адам мен табигат арасындағы биологиялық зат алмасулар тіршіліктің тұрақты жағдайы болып қала береді. Антропогенді зат алмасу биологиялық айналымнан өзінің тұйық еместілігімен принципті түрде ерекшеленеді, ашық сызықты сипатта, ягни тіршіліктің «айналымынан» айрылған. Антропогенді зат алмасуды енгізуде - табиғи ресурстар, шығаруда - өндірістік және тұрмыстық қалдықтар. Қоршаған ортаны ластау екіге бөлінеді. Табиғи ластану жанартаудың атқылауы, жер сілкіну, сел, су тасқыны, өрт сияқты т.б. табиғи процестер. Ал, антропогендік ластану адамның іс-әрекетінен пайда болады. Экологиялық шараның жетімсіздігінен табиғи ресурстарды тиімді түрде пайдаланудың коэффициенті өте төмен, пайдалы қазбаларға қарағанда 2-10%-ті ғана құрайды. Ресурстар сарқылуда, халық саны өсуде (1960 ж. - 3 млрд, 1975 ж. - 4 млрд, 1987 ж. - 6 млрд). Оның үстіне тау-тау болып үйілген өндіріс қалдықтары мекен ортасын ластауда. Олар ыдырамастан тіршілік иелеріне көптеген зиян келтіруде. Тіршілік табиғатында күрделі иерархиялық ұйымдардың өзін-өзі реттеудің орасан мол резервтері (қоры) қаланған, бірақ сол резервті ашу үшін биосфера ағынының процесіне сауатты түрде араласа білу керек. Өндірістік жұмыстың барлығын жоспарлағанда экологиялықзардаптардың болатын мүмкіндігін қатаң ескеру керек. Бұрынғы жинақталған табиғат зандары жайындағы білімді есепке ала отырып, қазіргі эколог ғалымдар экология заңдары деп әдебиеттерде аталып жүрген адамзат қоғамы мен қоршаған ортаның өзара принциптерінің жалпы зандылықтарын белгіледі. Экожүйеде төменгі төрт негізгі құрам бөліктер болған жағдайда ғана зат алмасуды қамтамасыз ете алады. Олар – биогенді элементтердің қоры, өндірушілер, консументтер және редуценттер. Қоректену әдісіне байланысты барлық ағзалар автотрофтар және гетеротрофтар болып бөлінеді. Автотрофтар (грек тілінен аударғанда autos - өзі) – бейорганикалық заттардың органикалық заттарға айналуын жүзеге асырады (жасыл өсімдіктер мен кейбір микроорганизмдер). Гетеротрофтар (грек тілінен аударғанда heteros - әр түрлі) – дайын органикалық заттармен қоректенеді (жоғары сатыдағы паразит-өсімдіктер, саңырауқұлақтар, кейбір микроорганизмдер, барлық жануарлар мен адамдар). Жерде пайда болған алғашқы ағзалар гетеротрофтар болған, егер автотрофтар пайда болмағанда олар өзін-өзі жойып жіберетін еді. Осы топтардың пайда болуы қарапайым зат алмасудың болуына мүмкіндік берді. Автотрофтар органикалық затты синтездейді, ал гетеротрофтар оларды пайдаланады. Бұл процесстің барысында органикалық заттың ыдырауы жүреді. Егер ыдырау өнімдерін қайтадан автотрофтар пайдаланса, одан экожүйедегі ағзалар арасында зат пен энергия айналымы түзіледі. Күн энергиясын пайдалана отырып атмосфера, су және топырақ заттарынан өсімдіктер органикалық қосылыстар түзеді. Бұл қосылыстар өсімдіктер үшін құрылыс материалы болып табылады. Олардан өсімдіктердің ұлпалары құралады және олар өсімдіктердің тіршілік функцияларын қамтамасыз ететін энергия көзі болып табылады. Гетеретрофтар органикалық заттарды бастапқы компоненттерге: көмірқышқыл газы (IV), су, нитраттар, фосфаттар және т.б.дейін ыдырата отырып, оларда қорға жиналған химиялық энергияны босатып шығарады. Экожүйедегі ағзалар трофтық (қоректік) байланыстарына қарай өндірушілер, консументтер мен редуценттерге бөлінеді. Консументтер (латын тілінен аударғанда пайдалану) – гетеретрофты ағзалар, өндірушілер түзген органикалық заттармен қоректенеді. Оларға жанарлар, микроорганизмдердің көпшілігі, бунақденеқоректі өсімдіктер жатады. Консументтер бейорганикалық заттардан органикалық зат түзбейді,бірақ бір органикалық затты басқа затқа айналдырады. Редуценттер (латын тілінен аударғанда – қалпына келтіруші, деструкторлар) органикалық заттарды ыдыратушы және оларды бейорганикалық заттарға айналдырушы ағзалар. Редуценттерге бактериялар, саңырауқұлақтар, сапрофагтар, копрофагтар, некрофактар және т.б. жатады. Олар заттардың биологиялық айналымының соңғы звеносы болып табылады. Тундралық, орманды, далалық, шөлді және тропиктік бірлестіктердің әрқайсысының өзіне тән биологиялық айналымы мен қоршаған ортамен байланысы болады. Су экожүйелері де ауқымы бойынша да, тіршілік ету жағдайлары бойынша да: судың тұздылығы, су қоймасының тереңдігі, судың мөлдірлігі, күн энергиясының түсуі бойынша да алуан түрлі болып келеді. Бұлардың барлығы биологиялық айналымның жылдамдығына да, циклге қатысатын заттардың жалпы санына да әсер етеді. Экожүйелердің тұрақтылығының негізгі принципі – энергия ағынымен ұсталып тұратын зат айналымы – Жердегі мәңгі тіршілікті қамтамасыз етеді. Бұл принцип бойынша тұрақты жасанды экожүйелер, өндірістік технологиялар ұйымдастырылуы мүмкін. Биоценоздағы ағзалардың үйлескен қызметінің бұзылуы, әдетте, экожүйедегі зат алмасудың өзгеруіне әкеліп соқтырады. Бұл топырақ құнарлығының, өсімдіктердің өнімділігінің, жануарлардың өсуі мен өнімділігінің төмендеуіне, табиғи ортаның біртіндеп бұзылуының негізгі себебі болып табылады. жүктеу/скачать 93,5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|