Тақырып: Синэкология-қауымдастық экологиясы

Жоспары:

1. Синэкологияның зерттеу обьектілеріне жалпы сипаттама:

а) Биоценоз

ә) Биогеоценоз

б) Экожүйе

2. Қоректену тізбегі

3. Экожүйедегі энергия және заттар айналымы.

4. Экологиялық пирамида және оның типтері.

5. Экожүйенің тұрақтылығы мен динамикасы. Экологиялық сукцессиялар.

Дәріс мақсаты: Студенттерді «биоценоз» терминімен таныстыру және биоценозға тән ерекшеліктерді көрсету, тұрақтылық, түрдің кездесу жиілігі, түр басымдығы терминдерін түсіндіру.

Дәріс ұзақтығы: 1 сағат

1. Синэкологияның зерттеу обьектілеріне жалпы сипаттама:

Синэкология (грек тілінен аударғанда syn-бірге) - әр түрге жататын өсімдіктер, жануарлар мен микроорганизмдердің популяциялық ассоциацияларын (биоценоз), олардың қалыптасу жолдары мен қоршаған ортамен өзара әсерін зерттейтін экологияның бөлімі. Жеке ғылыми бағыт ретінде синэкология 1910 жылы Халықаралық Ботаникалық Конгресте бөлініп шықты. «Синэкология» ұғымын ғылымға енгізген швейцар ботанигі К. Шретер болып есептеледі.

Синэкология әр түрдің популяцияларының макрожүйелерге бірігунен – бірлестіктер немесе биоценоздар түзетін организмдердің тіршілік жағдайларын, өзара және қоршаған ортамен қарым-қатынасын зерттейді. Синэкология экожүйелердің шекараларын салумен айналысады, сондықтан оны биогеоценологиялық экология деп те атайды.

Табиғатта әртүрлі популяциялар бірігіп ірі бірлестіктерді немесе қауымдастықтарды құрайды. Синэкологиядағы «син» деген сөздің өзі «бірге», яғни бірлесіп, қауымдасып тіршілік ету деген мағынаны білдіреді. Қауымдастық дегеніміз белгілі ареалда мекендейтін, әртүрлі түрлерден құралған тірі организмдер жиынтығы.

Синэкологияның зерттеу объектілеріне биоценоз, биогеоценоз және экожүйе жатады.

а) Биоценоз

Биоценоз (bios-өмір, koinos-жалпы) – табиғи жағдайлары бірегей жерлерде тіршілік ететін өсімдіктер, жануарлар және микроорганизмдер жиынтығынан тұрады. Биоценоз ұғымын алғаш рет ұсынған неміс зоологы К.Мебиус (1877). Кез келген биоценоз өзімен-өзі жеке дамымайды. Ол әрқашанда өлі табиғатпен бірлестікте ғана өмір сүреді.

Қауымдастық дегеніміз әртүрлі биоценоздардың - фитоценоздардың, зооценоздардың, микробоценоздардың, микоценоздардың өзара байланыстарының жиынтығы.

ә) Биогеоценоз

Ешқандай биоценоз қоршаған ортадан тәуелсіз, не одан тыс өздігінен дами алмайды. Нәтижесінде жеке бөліктерінің күрделі өзара жерлері қалыптасқан, тірі және өлі компоненттерінің жиынтығынан тұратын белгілі бір кешендер түзіледі. Белгілі бір дәрежеде біртекті жағдайлармен сипатталатын, ағзалардың белгілі бір бірлестігімен (биоценоз) қоныстандырылған кеңістік- биотоп (грек тілінен аударғанда topos – орын) деп аталады. Егер биотопты биоценоз өмір сүретін орын ретінде сипаттасақ, онда биоценозды белгілі бір нақты биотопқа тән, тарихи қалыптасқан ағзалар комплексі деп қарастыруға болады. Кез-келген биоценоз биотоппен бірігіп, одан да жоғары деңгейдегі биологиялық жүйе – биогеоценозды түзеді. «Биогеоценоз» ұғымын 1942 жылы В. Н. Сукачев ұсынған. В. Н. Сукачев (1880-1967) биогеоценозға мынадай анықтама берген – «жер бетінің белгілі бір бөлігінде табиғи жағдайлары біртекті (атмосфера, тау жыныстары, өсімдіктер, жануарлар әлемі, микроорганизмдер дүниесі, топырақ және гидрологиялық жағдайлар) бірлестік, ол өзін құрайтын компоненттердің өзара әсерлесу ерекшеліктерімен, белгілі бір зат және энергия алмасуымен, басқа да табиғат құбылыстарымен, ішкі қарама-қайшылықты біртұтастықпен сипатталатын, үнемі қозғалыста, дамуда болатын жиынтық.

Биогеоценоз екі блоктан тұрады:

1. «биоценоз»- организмдердің әртүрлі түрлерінің (популяцияның) өзара байланысы;

2. «биотоп» немесе «экотоп»- мекен ету ортасы.

Экологияда жиі «бірлестік» терминін пайдаланады.

Сонымен, биогеоценоз - «био»-тірі ағзалар, «гео»- өлі табиғат (арнайы географиялық орта) тірі ағзалар мен олардың мекен ететін физикалық ортасымен бірге қауымдасқан жүйе. Биогеоценоз – тірі ағзалар мен ортаның кездейсоқ жиынтығы емес, ерекше келісілген, динамикалық, өзара байланысты, тұрақты, теңестірілген жүйе. Ол – ұзақ уақыттың адаптация нәтижесі. Биогеоценозды анықтаушы- фитоценоздар. Агробиогеоценоз- жасанды фитоценоз негізінде жасалады.

б) Экожүйе

Экологияның негізгі ұғымына «экожүйе» жатады. Экологиялық жүйе, немесе экожүйе – тірі организмдер жиынтығының қоректену, өсу және ұрпақ беру мақсатында белгілі бір тіршілік ету кеңістігін бірлесе пайдалануының тарихи қалыптасқан жүйесі. Функциялы тұрақтылығы аз уақытқа созылса да, қарым-қатынаста болатын құрауыштары бар кез-келген бірлікті экожүйе деп атауға болады. Бұл терминді енгізген 1935 ж. А.Тенсли. Экожүйе дегеніміз – тірі тіршілік иелері мен олардың мекен ету орталарынан тұратын, біртұтас функционалды біріккен табиғи жүйе.

Экожүйенің құрылымы: Экожүйе = биоценоз + биотоп

Экожүйе бір-бірімен қарым-қатынастағы екі негізгі құрауыштан экотоптан немесе биотоптан (жансыз бөлігі) және биоценоздан (жанды бөлігі) тұрады. Экотопқа литосфера, гидросфера, атмосфера кіреді. Биоценоз – биотопты мекендейтін продуценттердің, консументтердің және редуценттердің қауымдастығы, яғни осы тірі экологиялық құрауыштардың нақты тепе-теңдігімен сипатталатын жүйелі жиынтық.

Экожүйенің негізгі қасиеттері:

1. зат айналымына қатысу қабілеттілігі;

2. сыртқы әсерлерге қарсы тұруы;

3. биологиялық көбеюі.

Экожүйенің қасиеттері оның құрамына кіретін өсімдіктер мен жануарлардың әрекетіне байланысты. Әртүрлі экожүйелерде өсімдіктің күн энергиясын, минералды заттардың және судың қорын пайдалану әртүрлі мөлшерде жүреді.

Биомасса мен энергияның ауысып, өзгеріп отыратын кездерінде тіршілік қорлары барынша толық пайдаланылатын экожүйелерді қаныққан деп, ал осы қорды толық пайдаланылатын экожүйелерді қанықпаған деп айтады.

Экожүйе деген түсінік белгілі бір дәрежемен, өлшеммен, күрделігімен немесе пайда болу жолдарымен шектелмейді. Сондықтан жай жасанды (аквариум, бидай еккен дала, космос кемесі), сонымен қатар организмдер мен олардың тіршілік ортасынан тұратын күрделі табиғи жүйелер (көл, орман, дала, теңіз, мұхит, биосфера) үшін осы экожүйе деген терминді қолдануға болады.

Экожүйенің деңгейлері:

1. микроэкожүйе – кішкене су қоймасы, жануарлар өлексесі оларда тіршілік ететін әртүрлі ағзаларымен бірге аквариум, жайылым , су тамшысы т.б.

2. мезоэкожүйе – орман, өзен, тоған, т.б.

3. макроэкожүйе – мұхит, континент, табиғи зона, т.б.

4. ғаламдық экожүйе – биосфера.

Табиғатта бейорганикалық химиялық элементтер айналымынан басқа, биогендік химиялық элементтер миграциясы немесе биогеохимиялық айналым жүзеге асырылады.

Сонымен, экожүйе мен биогеоценоз- тірі ағзалардың және ортаның жиынтығы.

2. Қоректену тізбегі. Биогеоценозда барлық тіршілік иелері қоректену тізбегіне біріктірілген. Өзара қосылу және айырылу нәтижесінде белгілі буындардан күрделі трофикалық тор құрылады. Құрлықтағы қоректену тізбегі қысқа(3-4 буыннан тұрады). Мысалы, ағаш – құрт – құс – жыртқыш құс. Су ортасында қоректену тізбегі едәуір ұзын: фитопланктон-зоопланктон- майда балықтар- жыртқыш балықтар- адам.

Қоректену тізбегінің бірнеше деңгейі болады:

I-трофикалық деңгей- автотрофты ағзалар-продуценттер немесе өндірушілер. Продуцентерге өздерінің денелерінің бейорганикалық қосылыстар есебінен құратын автотрофтық организмдер жатады. Олар өздерінің тіршілік етуіне қажетті органикалық заттарды күн энергиясын пайдаланып, бейорганикалық заттардан, немесе бейорганикалық заттар тотығуынан өздігінен өндіре алатын тірі организмдер. Автотрофты организмдерге фотосинтезге қабілетті жасыл өсімдіктер, балдырлар мен фототрофты бактериялар жатады. Мұнда автотрофты жасыл өсімдіктер органикалық заттар түзіп, алғашқы биологиялық өнімділікті түзеді.

Келесі трофикалық деңгейлерге (ІІ-ІІІ т.б...трофикалық деңгейлерге) консументтер жатады. Консументтер – бұлар гетертрофты организмдер, продуценттер немесе басқа консументтер өндірген органикалық заттарды қорек көзі ретінде пайдаланатын немесе оларды жаңа түрге трансформациялайтын организмдер. Бұларға барлық жануарлар, саңырауқұлақтар мен микроорганизмдердің көбі, паразиттік және жәндік қоректі өсімдіктер жатады. Консументтер бірінші және екінші реттік болып бөлінеді:

II- трофикалық деңгей - шөпқоректі жануарлар немесе фитофагтар – I-қатардағы консументтер немесе тұтынушылар, бұған өсімдік қоректі жануарлар жатады.

III- трофикалық деңгей- жыртқыш жануарлар немесе зоофагтар- II-қатардағы консументтер.

IV- трофикалық деңгей - ірі жыртқыштар IIІ-қатардағы консументтер.

V- трофикалық деңгей - өлі организмдердегі заттарды және қалдықтарды тұтынушылар, деструкторлар, редуценттер, немесе қайта қалпына келтірушілер. Оларға микроорганизмдер жатады: сапрофаг, сапрофиттер, детритофагтар. Олардың ролі ерекше. Детритофагтар немесе сапрофагтарға - өлі органикалық заттар мен жануарлардың тіршілігінен пайда болған қалдықтармен, өнімдермен қоректенетін жануарлар (түрлі-түрлі құрттар, бунақ-аяқтылар) жатады. Олар экожүйені тазалау функциясын атқарады және топырақтың, жертезектің, су қоймаларының түбіндегі шөгінділерді түзуге қатысады.

Редуценттер өлі органикалық заттармен қоректенеді, оларды ыдыратып қайтадан бейорганикалық қосылыстарға айналдырады. Редуценттер арқылы экожүйе ортасына молекулалық азот, минералды элементтер және көмір қышқыл газы қайтарылып отырады. Яғни, редуценттер заттарды ыдыратып, қайта қалпына келтіріп, зат айналымын жалғастырып отырады.

Редуценттерге негізінде өліктер мен экскременттерде мекендеп, оларды біртіндеп ыдырататын микроорганизмдері (бактериялар, ашытқы микроорганизмдері, саңырауқұлақтар – сапрофиттер) жатады. Саңырауқұлақтар негізінде өсімдіктердің клеткаларын, ал бактериялар жануарлар өлекселерін ыдыратуға қатысады. Микроорганизмдер басқа да функцияларды атқарады, олар ингибиторлар (мысалы, антибиотиктер) немесе, керсінше, жылдамдатқыш – заттар (мысалы, кейбір витаминдер) түзеді, олардың экологиялық маңызы өте жоғары, бірақ та осы уақытқа дейін толығымен зерттелмеген.

Қоректік тізбектегі I-IV деңгейлер- жеу тізбегі; соңғы – детриттік тізбекке жатады.

Әрбір қоректік тізбектің қатарында белгілі бір трофикалық деңгей қалыптасады. Ол өзінен өтетін зат және энергия ағымының активтілігімен сипатталады.

Экожүйенің өнімділігі – трофикалық деңгейдегі көп мөлшері тыныс алуға кетеді, ал қалғаны энергия мен биомассаның өсуін анықтайды.