Экожүйенің жіктелуі

Экологиялық жүйелер функционалдық және құрылымдық белгілері бойынша ерекшелінеді, функционалдық жіктелу экожүйеге келіп түсетін энергия көзі, мөлшері және сапасына негізделген.

Экожүйелердің құрылымдық жіктелуі өсімдіктер типіне және ландшафттық негізгі белгілеріне негізделген. Құрлық экожүйелері (биомдар) өсімдіктердің табиғи белгілері, ал су экожүйелері – геологиялық және физикалық белгілері бойынша ерекшелінеді.

Кең қолданылып жүрген құрылымдық жіктелу бойынша ғаламшарды төмендегі экожүйелерге бөледі:

1. құрлық жүйелері – тундра, тайга, орманды дала, дала, шөлейт, щөл, тропиктер, тау;

2. тұщы су – ағынсыз су (көл, тоған) және ағынды су (өзен, бұлақ, жылға), батпақтар мен батпақты ормандар экожүйелері;

3. теңіз экожүйелері – теңіздер мен ашық мұхит.

3. Экожүйедегі энергия және заттар айналымы.

В.И. Вернадскийдің биосферадағы тіршіліктің тұрақты дамуы ондағы тірі заттардың (биогенді) табиғаттағы үздіксіз айналымы жемісінің нәтижесі екенін айтқан болатын. Өйткені, тірі заттардың элементтері қоршаған табиғи ортаға түсіп, одан соң тірі организмдер арқылы қайтадан айналымға түсетіні белгілі. Осылайша әрбір элемент тірі организмдерді әлденеше рет пайдаланып отырады. Соның нәтижесінде жер бетінде тіршіліктің дамуы үнемі даму үстінде жүзеге асып, биоценоздағы биогенді айналымды жүзеге асырады. Бірақ та, заттардың биогенді айналымын абсолютті тұрғыда деп түсінбеу керек. Себебі, айналымдағы заттар бір трофикалық деңгейден екіншісіне өткен кезде әлсін-әлсін зат айналымына түсіп, үздіксіз қайталанып отырады. Нәтижесінде жер шарында органикалық заттардың қоры (торф, көмір, мұнай, газ, жанғыш сланц) жинақталады. Бұл қорлар да өз кезегінде жұмсалып, қайтадан айналымға түсіп, зат айналымының үздіксіз (шексіз) процесін жалғастырып жатады.

Биогенді айналымның негізгі көзі жер бетінде жасыл өсімдіктердің пайда болып, фотосинтез құбылысы басталғаннан бастау алады. Мәселен, атмосферадағы барлық оттегі тірі организмдер арқылы (тыныс алу т.б.) 2000, көмір қышқыл газы 300, ал су 2 000 000 жылда бір рет өтіп отыратыны дәлелденген.

Жоғарыдағы әлемдік биологиялық айналым үшін энергия ауадай қажет. Оның негізгі көзі – автотрофты (жасыл өсімдіктер ) организмдер сіңіретін күн радиациясы. Күн энергиясы биоценозда үнемі әрекет етеді. Күн энергиясының, зат айналымының ерекшелігі сол, ол үнемі жұмсалып отырады. Ал, зат айналымы тек бір деңгейден екінші деңгейге ауысып отаратыны белгілі. Мысалы, күн энергиясының 30 % атмосферада сейілсе, 20 % атмосфера қабатында сіңіріледі де, ал 50 % құрлық және мұхиттар бетіне жылу ретінде сіңіріледі. Тек күн энергиясының 0,1-0,2 % ғана биосфера шегіндегі жасыл өсімдіктер үлесіне тиіп, әлемдік зат айналымын қамтамасыз етіп отырады. Оның жартысы фотосинтез процесі кезінде өсімдіктердің тыныс алуына жұмсалып, ал қалған бөлігі қоректік тізбектің желісіне түседі.

Энергия – материяның барлық түрлерінің қозғалысы мен әрекеттесуінің сандық ортақ өлшемі, табиғаттағы барлық құбылыстардың өзара байланысты болуы осыдан. Жүйедегі энергия жұмыс істелген кезде өзгереді.

Термодинамиканың бірінші заңы – энергияның сақталу заңы былай дейді: табиғатта энергия жоқтан пайда болмайды және жоғалып кетпейді, ол тек бір түрден келесі түрге айналады. Бұл өзгерістер кезінде энергия мөлшері өзгеріп отырады. Табиғаттағы барлық процестер осы заңға бағынады. Термодинамиканың екінші заңы бойынша энергияның бір бөлігі әрқашанда пайдалануға келмейтін жылу энергиясы ретінде шашырап кететіндіктен, кинетикалық энергияның (мысалы, синтезделуші органикалық заттардың химиялық байланыстар энергиясына) айналу эффективтілігі әр уақытта 100%-дан кем болады.

Экожүйенің ең маңызды термодинамикалық көрсеткіші – оның іштей реттелуге және реттелудің жоғарғы деңгейін, яғни энтропиясы төмен күйін сақтап тұруға қабілеттілігі. Егер де жүйенің ішінде оңай пайдаланылатын энергия шашыратылып, пайдаланылуы қиын энергияға үздіксіз айналып жатса, онда оның энтропиясы төмен болғаны – экожүйенің реттелгендігі, яғни биомассаның күрделі құрылымы бүкіл қауымдастықтың тыныс алуы нәтижесінде сақталады, тыныс алу кезінде реттелу қауымдастықтан үнемі ығыстырылып шығарылып тұрған сияқты болады. Қауымдастықтықтың тыныс алуын фотосинтезге қарама-қарсы процесс ретінде сипаттауға болады:

(CH₂O) + O₂ = CO₂ + H₂O + Q

Экожүйедегі тыныс алуға, яғни оның тіршілігін сақтауға жұмсалатын энергияның (R) биомасса құрылымында жинақталған энергияға (B) қатынасын термодинамикалық реттелу өлшемі (R/B) деп атайды.

Экожүйе қоршаған ортадан тек энергия емес, зат та келіп тұратын жағдайда ғана сақталына алады, яғни нақты жүйелер – энергетикасы және құрылымы бойынша ашық жүйелер болып табылады.

Термодинамиканың екінші заңы орнықтылық принципімен сабақтас. Осы концепцияға сәйкес, бойымен энергия ағыны өтіп жатқан кез-келген табиғи жүйе орнықтылық күйіне қарай дамуға бейім болады және де оның өздігінен реттелу механизмдері қалыптасады. Экожүйені сипаттайтын энергияның жалпы ағыны күн сәулесінен және жақын орналасқан денелерден таралатын ұзын толқынды жылу сәулесінен құрылады.

Көпшілік жағдайларда жалпы бастапқы өнім қауымдастықтың тыныс алуынан басым болады, соның нәтижесінде пайдаланылмаған органикалық заттардың тас көмір, жанғыш тақта тастар, қураған жапырақтар және т.с.с. түрінде қорланып жинақталуы орын алады. Энергияның кірісі мен пайдаланылуының теңгерілмегендігінің экожүйе үшін маңызды салдары бар.