1. Абиотикалық

2. Биотикалық

3. антропогендік деп бөледі.

Абиотикалық факторлар- бұл тірі ағзаға әсер ететін қоршаған орта жағдайларының комплексі (температура, қысым, ылғалдылық, атмосфераның, теңіз және тұщы судың, топырақтың құрамы ж/е т.б.)

Биотикалық факторлар- бұл бір ағзалардың тіршілік әрекетінің басқаларына тигізетін әсері (бәсекелестік, жыртқыштық ж/е т.б.)

Антропогенді факторлар- адам қызметінің қоршаған ортаға тигізетін әсерінің жиынтығы (зиянды заттардың атмосфераға шығарылуы, топырақ қабатының бұзылуы, табиғи ландшафтардың бұзылуы ж/е т.б.)

Бұл жіктеулерден басқа ағзалардың қоршаған орта факторларының әсеріне бейімдеушілік дәрежесін бағалауға негізделген (А.С. Мончадский) жіктелу бар. Бұл жіктелу бойынша барлық экологиялық факторлар 3 топқа бөлінеді:

1. Бірінші ретті периодты

2. Екінші ретті периодты

3. Периодсыз

Аталған факторлардың тұрақты түрде қайталану циклдері Жердегі тіршілікке дейін де болған, сондықтан да ағзалардың бұл бірінші ретті периодты факторларға бейімделуі олардың тұқым қуалау негізінде қалыптасқан.

Температура, жарық, толысуы мен қайту факторлары көптеген мекен ету орталарында орын алады. Тек ең терең мұхит түбінде- бірінші ретті факторлардың өзгерісі болады.

Екінші ретті периодтық факторлардың өзгеруі бірінші ретті факторлардың өзгеруінің нәтижесі болып табылады. Мысалы, ауаның ылғалдылығы – температураға тәуелді екінші ретті фактор. Оған су ортасы үшін еріген оттегінің, еріген тұздардың мөлшері, лайлану дәрежесі, ж/е т.б. жатады. Әдетте, екінші ретті периодты факторлар тү.рлердің белгілі бір ареалдар ішіндегі санына әсер еткенімен, ареалдардың ауданына, шекарасына әсер етпейді.

Периодты емес факторлар ағза мекен ететін ортада қалыпты жағджайда болмайды. Оларға мысал ретінде климаттық факторларды – дауылды желдер, өрттер, найзағай, сонымен қатар адамның шаруашылық қызметін айтуға болады.

2. Мекен ету ортасында тірі ағзаға әсер ететін экологиялық факторлардың көптүрлілігіне қарамай,олардың ағзаға әсер ету сипаты мен тірі ағзалардың жауап ретінде беретін реакциялары бойынша бірқатар жалпы заңдылықтарды көрсетуге болады. Тірі ағзаларға экологиялық фактордың әсерінің қолайлы немесе қолайсыз болуы ең алдымен оның әсер ету күшіне байланысты. Фактордың жетіспеуі немесе шектен тыс көп болуы ағзалардың тіршілігіне қолайсыз әсер етеді.

Ағзаның тіршілігі үшін анағұрлым қолайлы болатын экологиялық фактордың интненсивтілігін оптимум деп атайды. Көптеген түрлердің гүлденуі көбеюі үшін оптималды температуралар белгілі.

Түрлердің мекен ету ортасының факторларының қандайда бір ауытқу диапазонына бейімделуге қабілетін экологиялық валенттілік деп атайды.

А ғза-

ның

реак

циясы

Фактордың

әсер ету күші

miп экологилық max

валенттілік

Әр түрдің өкілдері оптимум шамасына және экологиялық валенттілігіне қарай ерекшеленеді.

Экологиялық валенттілігі төмен түрлерді стенобионтты( грек тілінен аударғанда stenos-тар), ал төзімділігі жоғары түрлер –эврибионтты(грек тілінен аударғанда eyoros- кең) деп атайды. Стенобионттылық пен эврибионттылық ағзада өзінің тіршілігін сақтауда пайда болатын әр түрлі бейімделу типтерін сипаттайды. Мысалы, температураға қатысты эври және стенотермді ағзалар тұздардың концентрациясына байланысты эври және стеногалилі жарыққа - эври стенофотты тамақ түріне байланысты эври және стенофагты ағзаларды бөліп көрсетуге болады.

Көптеген қрапайымдылар саңырауқұлақтар эврибионттарға жатады да олар барлық мекен ету орталарында таралған.Стенобионттылық таралу ареалын шектейді.

1840ж. Ю.Либих(1803-1873) ағзалардың төзімділігі оның экологиялық қажеттіліктерінің тізбегіндегі ең әлсіз звеносыммен анықталатынын дәлелдеді. Ю. Либих бидайдың өнімділігі оған көп мөлшерде қажет(СО НО ) жеткілікті мөлшерде қажет және топырақта жеткіліксіз болатын мысалы бор заттарға тәуелді екенін анықтайды.

Қазір Либих ережесі шектеуші факторлар заңы немесе Либихтің минимум заңы деп аталады.

Экологиялық фактордың тек жетіспеуі минимум ғана емес оның артық мөлшері де шектеуші әсер ете алады. Минимуммен қатар максимумның да шектеуші әсері туралы түсінікті дамытқан 1913ж В.Шелфорд болды.Шелфордтың толеранттылық заңы:

Экологиялық фактордың минимумы ғана емес оның максимумы да шектеуші фактор бола алады., ал олардың арасындағы диапозоны толеранттық шамасын (латын тілінен аударғанда tolerantia- шыдау, төзім) яғни белгілі бір факторға төзімділігін анықтайды.

Салыстырмалы түрде тұрақты жағдайда ұзақ уақыт тіршілік еткен түрлер өзінің экологиялық серпімділігін жоғалтып, қоршаған ортаға стенобионттылық қалыптасады. Ал, орта факторларының айтарлықтай ауытқымалы жағдайында тіршілік еткен ағзалардың экологиялық серпімділігі жоғары болады да олар эврибионтты болады.

Негізгі абиотикалық факторларға жарық, температура және ылғалдылық жатады.

Жарық. Белгілі француз астрономы К. Флммарион (1842-1925): «Біздің планетамызда жүрген, қозғалған, өмір сүретін нәрселердің барлығы күннен жаралған»- деді.

Биосферадағы ең маңызды процесс- фотосинтез тек жарықта ғана жүзеге асырылады. Фотосинтез нәтижесінде оттегі түзіледі:

СО + НО (СН О) + О

Т ірі ағзалардың жарыққа қатынасын екі жақты қарстыруға болады: бір жағынан жарықтың тікелей жасуша протоплазмасына әсері ағзаны дойып жіберуі мүмкін, ал екінші жағынан – жарық тіршілікке қажетті энергияның бірінші ретті көзі.

Жалпы алғанда жарық өсімдіктердің даму жылдамдығына, фотосинтездің интенсивтілігіне, жануарлардың белсенділігіне, қоршаған ортаның ылғалдылығы мен температурасының өзгеруіне әсер етеді, тәуліктік ж/е маусымдық циклдерді қамтамасыз ететін маңызды фактор болып табылады.

Экологиялық фактор ретінде жарыққа қатысты өсімдіктердің мынадай топтарын көрсетуге болады: гелиофиттер (грек тілінен helios – күн, phyton-күн), сциофиттер (грек тілінен skia- көлеңке) ж/е көлеңкеге төзімді өсімдіктер (факультативті гелиофиттер).

Жарық сүйгіш түрлер (гелиофиттер)- жарық жақсы түсетін ашық жерлерде өседі(бидай, қарағай, майқарағай).

Көлеңке сүйгіш өсімдіктер (сциофиттер)- күшті жарықты көтере алмайды, үнемі көлеңкеде рманның көлеңкесінде өседі (орманда өсетін шөптесін өсімдіктер, папортниктер, мүктер).

Көлеңкеге төзімді өсімдіктер (факультативті гелиофиттер)- жақсы жарық жағдайында өседі, бірақ көлеңкені де жақсы көтереді (орманның көптеген өсімдіктері).

Температура. Тірі ағзалардың жер бетінде таралуын анықтайтын факторлардың бірі- температура.

Қолайсыз температураның зиянды әсерінен қорғауға бағытталған өсімдіктердің физиологиялық бейімдеушіліктеріне мына мысалдарды келтіруге болады: буланудың интенсивтілігі – транспирация (латын тілінен trans – арқылы, spiro- тыныс алу, шығару), плазманың ұю температурасын өзгертетін жасушадағы тұздардың жиналуы, хлорофиллдің күн сәулелердің енуіне қарсылық қасиеті.

Жануарларда ағзаны қолайсыз температуралардың әсерінен қорғауға бағытталған мофолониялық бейімделулер қалыптасқан.

Бергман ережесі (1847 ж.) бойынша түрдің немесе біртекті жақын түрлердің тобында дене мөлшері ірі, жылықанды жануарлар анағұрлым салқын аудандарда таралған.

Аллен ережесі (1877ж.)бойынша дене температурасы тұрақты жануарлардың салқын климаттық белдеулерде денесінің шығыңқы бөліктері кішірейеді.

Жылу алмасу түріне байланысты жануарлардың экологиялық екі типін бөліп көрсетеді: пойкилотермді (салқын қанды) және гомойтермді (жылы қанды).

Пойкилотермді ағзалардың (грек тілінен poikilos –алуан түрлі) зат алмасу деңгейі тұрақсыз, денесінің температуарсы тұрақсыз, жылу реттеу механизмдері жоқ дерлік. Оларға омыртқасыздар, балықтар, қосмекенділер жатады.

Гомойтермді ағзаларға (грек тілінен homois- бірдей)- зат алмасу деңгейі жоғары ж/е тұрақты, зат алмасу нәтижесінде жылу реттелуі жүзеге асырылады.

Пойкилотермді жануардың өзін температура ауытқуында белсенді тіршілік ететін эвритермді ж/е температурасының айтарлықтай ауытқуын көтере алмайтын стенотермді деп бөлуге бөледі.

Пойкилотермді жануарлардың арасында аралық жағдайда гетеротермді жануарлар орналасады. Оларда дене температурасы салыстырмалы түрде жоғары ж/е тұрақты болады. Пойкилотермді жануарлар температура бірден төмендеп кеткен жағдайда анабиоз жағдайына өтеді. Анабиоз құбылысын алғаш рет бақылап, сипаттаған А. Левенгук (1701 ж.) болды.

Анабиозды зертеу әр түрлі криотехнологиялардың (грек тілінен kryos – суық, аяз) дамуына жол ашты.

Ылғалдық. Су тірі ағзалардың өмірдегі маңызды экологиялық факторы және олардың тұрақты құрам бөлігі болып табылады.

Су режиміне байланысты өсімдіктердің мен жануарлардың мынадай экологиялық топтарын : ылғалды сүйетін, құрғақшылықты сүйгіш және орташа ылғалдылықты сүйгіш деп бөліп көрсетуге болады:

Ылғалды қажетсінулеріне қарай өсімдіктер төмендегідей топтарға бөлінеді:

1. Гидатофиттер (грек тілінен hydor, hydatos- су) – су өсімдіктері.

2. Гидрофиттер (грек тілінен hydor - су) – құрлық-су өсімдіктері.

3. Гигрофиттер (грек тілінен hydros- ылғалды)- ылғалдағы жоғары жағдайларда өсуге бейімделген құрылық өсімдіктері.

4. Мезофиттер (грек тілінен mesos-орташа, аралық)- қоңыржай, орташа ылғалды жерлерде өсетін өсімдіктер.

5. Ксерофиттер (грек тіліінен xeros - құрғақ) – құрғақ жерлерде өсетін өсвімдіктер.

Құрлық жануарларын ылғалға қатысты төмендегідей топтарға бөледі:

1. Гидрофилдер – ылғал сүйгіш жануарлар(маса, амфибиялар).

2. Мезофилдер – орташа ылғалдылық жағдайында тіршілік ететін жануарлар(құстар, сүтқоректілер).

3. Ксерофилдер – жоғары ылғалдылық жағдайында тіршілік ете алмайтын, құрғақшылықты сүйетін жануарлар.

3. Биологиялық ырғақтар. Жануарлар мен өсімдіктердің температура, ылғалдылық, жарық, қысым элктромагнит өрісі, теңіздердің толуы мен қайтуы маңызды рөл атқарады.

Уақыт бойынша бірізділікпен кезектесіп келетін ағзаның қандай да бір жағдайын биололгиялық ырғақ деп атайды.

Биологиялық сағаттың көмегімен оларда әр түрлі физиологиялық процестердің тәуліктік, маусымдық, жылдық және басқа да ырғақтары белігенеді.

Ағзаның ырғақтары ішкі немесе физиологиялық және сыртқы, яғни геофизикалық табиғаты бар сыртқы циклді өзгерістерден соң жүретін болып бөлінеді.

Ішкі ырғақтар тарихи қалыптасқан. Қалыпты өмір сүру үшін кез келген тірі ағза жоғары физиологиялық белсенділік жағдайынан физиологиялық тыныштық күйге өтеді.

Тірі ағзалар сыртқы ортаның ауытқуларын қабылдауға бейімделе отырып, оларға сәйкес өздерінің физиологиялық процестерін реттейді.

Көптеген жануарларда тәуліктік периодтық физиологиялық функциялардың айтарлықтай ауытқуына әкелмейді. Ол негізінен қозғалыс белсенділігінің өзгеруінен көрінеді. Бұл – сыртқы, экзогенді тәуліктік ырғақ. Тәуліктік периодтық күндіз, кеште, түнде тіршілік ететін жануарларға тән.Тәуліктік периодтық зкзогенді ырғаққа жатады.

Климаттық фактордың жануар мен өсімдіктердің өмірінде жүріп жатқан периодтық процестермен байланысын фенология ғылымы (грек тілінен phainomena – құбылыс) зерттейді.

Фотопериодизм. Жарық маңызды сигнал болып табылады. Ағзалардың морфологилық, биохимиялық және физиологиялық қасиеттері мен функцияларының жарықтың кезектесуі мен ұзақтығына байланысты ырғақты өзгеруі- фотопериодизм деп аталады. Өсімдіктер мен жануарлардың дамуы және көбеюімен байланысты барлық метаболттік процестер фотопериодтың бақылауында болады. Фотопериодизмге байланысты өсімдіктер қысқа күндік және ұзақ күндік өсімдіктерге бөлінеді:

1. Қысқа күндік өсімдіктер. Олардың гүлденуі мен жеміс беруі 8-12 сағаттық жарық жағдайында жүзеге асады. Оларға оңт. аудандардың өсім-рі жатады (тары, күнбағыс).

2. Ұзақ күндік өсімдіктер(бұлар күн жарығының 16-20 сағатқа дейін ұзаруын қалайды). Қоңыржай белдеудің көптеген өсімдіктері ұзақ күндік өсімдіктерге жатады. Солт. өсімдіктеріне- қара бидай, арпа, сұлы, пияз, сәбіз жатады.

Өсімдіктерге иыныштық күй тән. Егер өсімдік тыныштық күйге өтпесе қыста үсіп кетеді. Өсімдіктердің тынштық күйінің 3 түрін бөліп көрсетуге болады. Органикалық, терең және мәжбүр ететін.

1. Органикалық тыныштық. Жемістер, түйнектер мен бүршіктер тән. Өсімдіктердегі органикалық кезінде эмбрионалдық жасушалар мен ұлпалардың нуклеинді және ақузды алмасуында өзгерістердің болуы, көктемде қалыпты өсуді қамтамасыз етеді.

2. Терең тыныштық. Органикалық тыныштық пен қатар немесе одан кейін орын алады да, өсімдіктің аязға тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

3. Мәжбүрліктен туған тыныштық күйі. Ол өсімдіктің қолайсыз жағдайлардың әсерінен ұзақ уақытқа дейін өспеуінен көрінеді. Бұл әдетте, көктемде болады. Өсімдіктермен салыстырғанда жануарлардың қолайсыз маусымдық құбылыстарға бейімдеушіліктері алуан түрлі.

Тірі ағзалардың тіршілік әрекетінің нәтижесінде құрлықта литосфераның жоғары қабаттары біртіндеп топыраққа айналды. В.ИВернадский оны планетаның биокостық денесі деп атады. Ол тірі ағзалардың мекен ету ортасымен бірлескен әрекеттесуі нәтижесінде пайда болды.

Топырақта су және құрлық ағзалары таралып, оның өзіне тән комплексі түзілді. Қазір жердегі тіршіліктің 4 ортасын бөліп көрсетуге болады: су, жер-ауа, топырақ және тірі ағзалар.

Су тіршілік ортасы. Гидросфера жер бетінің далпы ауданының 71% дейінгі бөлігін алып жатыр. Сулы ортада мекендейтін ағзаларды гидробионттар деп атайды. Гидробионттардың экологиялық жіктелуі бойынша суда тіршілік ететін ағзалар нектон, планктон және бентос болып бөлінеді.

Нектон (грек тілінен nektos -жүзетін) –су түбімен байланысы жоқ, еркін орын ауыстыратын, жүзіп жүретін ағзалардың жиынтығы.

Планктон (грек тілінен planktos - қалықтаушы)- негізінен су ағысының көмегімен қозғалатын, жүзетін ағзалардың жиынтығы. Негізінен бұлар ұсақ жануарлар- зоопланктон және өсімдіктер- фитопланктон.

Бентос (грек тілінен benthos - тереңдік )- су қоймаларының түбінде (грунтта) мекендейтін ағзалардың жиынтығы. Ол фитобентос, зообентос және бактериобентосқа бөлінеді.

Тіршілік ортасы ретінде суға тән қасиет- оның қозғалғыштығы. Эволюция процесінде суда ағзалар судың қозғалғыштығына бейімделген. Мысалы, жасыл және диатомды балдырлар, су мүктері су түбіндегі тастарға бекінеді.

Су 3 қабатқа бөлінеді: жоғары қабатында температураның маусымдық ауытқуы үлкен, ортаңғы қабаты- термоклин деп аталады, ал төменгі қабатта температураның жылдық ауытқуы болмайды деуге болады.

Су тұздылығы. Әлемдік мұхиттың суының құрамында жерде белгілі элементтердің барлығы дерлік кездеседі. 1 л суда еріген минералдық заттардың массасы судың тұздылығы деп аталады. Тұздылықтың өлшем бірлігі промилле (% ) – 1 л судағы 1 г минералдық заттар ерігенін көрсетеді.

Ерітінділердің тұздылығы осмос құбылысы байланысты. Осмос (грек тілінен osmos – қысым ) – жасушаның жартылай өткізгіш мембранасы арқылы суда еріген заттардың бір жақты диффузиясы.

Су қышқылдығы (рН). Сутектік көрсеткіш- судың қышқылдығын сипаттайтын шама. Ол 22 С судың ішіндегі С сутегі иондарының концентрацисының теріс ондық логарифмі түрінде анықталады

рН = - lgC

Тереңдеген сайын судың қышқылдығы артады (рН кемиді). Тұщы су балықтарының көпшілігі қышқылдығы 5-тен 9-ға дейінгі көрсеткіштеріне төзе алады. рН=5 болған жағдайда балықтар жаппай қырылады, ал рН =10 болса, онда барлық балықтар және көптеген жануарлар өледі.

Жер-ауа тіршілік ортасы. Жер бетінде тіршілік ететін ағзалар газтәріздес ортамен қоршалып жатыр. Бұл ортаның өзіне тән ерекшеліктері: ылғалдылығының төмен болуы, тығыздығы мен қысымының төмен болуы, оттегінің мөлшерінің жоғары болуы. Жер –ауаның тіршілік ортасында әсер ететін экологиялық факторлардың бірқатар ерекше белгілеріне мыналар жатады: жарықтың әсер ету интенсивтілігі жоғары, температураның ауытқуы күшті, географиялық жағдайына, маусым мен тәулікке байланысты ылғалдылық өзгеріп отырады.

Жер-ауа тіршілік ортасындағы негізгі абиотикалық факторлардың әсер ету ерекшеліктеріне тоқталайық.

Ауа. Құрғақ ауаның құрамы 78% азот, 21% оттегі, 0,03 % көмірқышқыл газы; 1% инертті газдар.

Жел. Ауаның температурасы мен ылғалдығын өзгертеді, ағзаларға механикалық әсер етеді. Жел өсімдіктердің транспирациясын өзгертеді.

Атмосфералық жауын-шашындар қар, жаңбыр, бұршақ түрінде болады. Олар ауа мен топырақтың ылғалдығын өзгерте отырып, өсімдіктер мен жануарларды сумен қамтамасыз етеді.

Топырақ ылғалдылығы. өсімдіктер негізінен топырақтағы суды пайдаланады. Топырақтағы су физикалық күйі, қозғалғыштығы, өсімдіктер үшін маңызына қарай бос, капиллярлы, химиялық және физикалық су болып бөлінеді.

Топырақ- тіршілік ету ортасы. Топырақтану ғылымының негізін салған орыстың зерттеушісі В.В Докучаев (1846-1903) болды. Оның ғылыми зерттеулері геология, минералогия, топырақтану, география, агрономия салаларына жатады.

Экологиялық фактор ретінде топырақтың қасиеттері эдафиттік факторлар деп аталады. Топырақ структурасымен, белгілі бір суөткізгіштігімен және аэрациялануымен сипатталады. Топырақтың жоғары қабатында өсімдіктердің қоректенуіне қажетті элементтер- фосфор, азот, кальций, калий және т.б шоғырланған. өсімдіктердің тамырлары өсу, өлу және ыдырау барысында топырақты қопсытады да, белгілі бір структураны құрайды. Топырақ түзілуіндегі маңызды фактордың бірі – рельеф. Бірдей және жасы бірдей рельефте жақын және біртипті топырақтар түзіледі.

Топырақ ауасының атмосфералық ауамен газ алмасу арқылы оттегімен, ал жер бетіндегі қабаттың көмір қышқылымен байыту процесін – аэрация деп атайды. Топырақтың аэрациясына көптеген факторлар әсер етеді. Мысалы, ылғалдылықтың жоғарылауы топыраққа оттегінің енуіне кері әсерін тигізеді т.б.

Топырақтың органикалық заты гумификация (аэробты ыдырау) және өсімдік қалдықтары мен жануарлардың өлекселерінің жартылай ыдырау өнімдерінен тұрады. Гумус топырақта мекендейтін ағзалардың тіршілігіне қажетті минералдық заттар мен энергия көзі болып табылады. Ол топырақтың құнарлығын қамтамасыз етеді.

Топырақ ағзалары мекен ету ортасымен байланыс дәрежесіне қарай келесідей топтарға бөлінеді:

1. Геобионттар

2. Геофилдер

3. Геоксендер.

Тірі ағзалар – тіршілік ортасы. Өсімдіктер әр түрлі жануарлар үшін баспана болып табылады. Олар ағаш қабығында, жапырақтарда, бұтақтағы ұяларда мекендейді. Ағаш тәрізді өсімдіктер көптеген шырмауық тәрізді өсімдіктер мен эпифиттер үшін мекен ету ортасы болып табылады. Бұлар паразиттер емес, олар басқа өсімдіктерді тек тіршілік ортасы ретінде пайдаланады. Паразиттік ағзалар (өсімдіктер, жануарлар) үшін олар мекендейтін ағза (иесі) ерекше тіршілік ортасы болып табылады. Бұл құьылысты зерттеуге көп үлес қосқан ғалымдар – Б.А. Догель, Е.Н. Павловский және т.б. Барлық паразиттер екі топқа бөлінеді:

1. Эктопаразиттер- иесінің денесінің бетінде мекендейтін, сыртқы паразиттер

2. Эндопаразиттер- иесінің денесінде тіршілік ететін, ішкі паразиттер.

Өзін - өзі тексеру сұрақтары:

1.Фотопериодизм дегеніміз не?

2.Ағзалардың тіршілік орталарына нелер жатады және олар туралы түсіндір.

3.Судың қышқылдығы дегеніміз не?

4.Биологиялық ырғақтар туралы не білесің?

5. Экологиялық факторлар қалай жіктеледі?

Ұсынылған әдебиеттер:

1.Оспанова Г.С.,Бозшатаева Г.Т. «Экология» Алматы 2002ж 82 – 137 беттер.

2.Ә.С. Бейсенова, Ж.Б.Шілдебаев, Г.З.Сауытбаева «Экология» Алматы, Ғылым-2001 ж.

3.Ю.Одум «Основы экологии» Москва-1975 г.

4. Ю.Одум « Экология» Москва, Мир-1986 г.

5.Ж.М. Әділов «Тұрақты даму және айналадағы орта» Алматы, 1998 ж.

6.Қ. Ә. Әлімбетов, Г.С. Оспанова, А.Қ. Мейірбеков «Табиғатты пайдалану және оны қорғау негіздері» Алматы, Экономика - 2000 ж.

Лекция № 3

Тақырыбы: Демэкология - популяциялар экологиясы

Дәрістің мақсаты: Экологияның бөлімдері мен тематикасы туралы, популяцияның

негізгі қасиеттері.оның құрылымын ұғындыру.

Негізгі терминдер:

Популяция дегеніміз – белгілі бір геологиялық территорияларда тіршілік етуге бейімделген, генетикалық шығу тегі бір, бір түрге жататын особьтар жиынтығы. Популяция латынның “попилус” – “халық, топ” деген мағынаны білдіреді.

Популяцияның саны дегеніміз – белгілі бір көлемдегі немесе территориядағы особьтардың саны.

Популяциялық экологияны - (демоэкологияны) жекелеген түрлер популяцияларының құрылымы мен динамикасын зерттеумен айналысатын аутэкологияның арнайы бөлім ретінде қарастыруға болады.

Туылу – көбею нәтижесінде уақыт бірлігінде пайда болған жаңа даралар саны.

Популяцияның тығыздығы – белгілі бір көлемдегі немесе кеңістіктегі особьтардың саны мен биомассасының салмағымен өлшенеді.

Негізгі сұрақтар және қысқаша мазмұны:

Экологияда популяция дегеніміз – бір бірімен өзара қарым-қатынаста және үлкен территорияда бірігіп тіршілік ететін бір түрге жататын даралар тобы. С.С. Шварцтың берген анықтамасы бойынша: популяция – бұл қоршаған ортаның үнемі өзгеріп отыратын жағдайында санын тұрақты ұстап тұруға қажетті жағдайлармен қамтамасыз етілген белгілі бір түрдің ағзаларының элементарлық тобы. Популяция ұғымын латын тілінен аударғанда populus – халық, тұрғындар деген мағынаны береді. Популяцияларға өсу, даму, үнемі өзгеріп отыратын жағдайда тіршілігін сақтауға қабілеттілік тән. Яғни популяциялардың белгілі бір генетикалық және экологиялық сипаттамасы болады.

Популяцияның негізгі қасиеттері.

Даралардың кеңістікте таралуы. Популяциялардың күйі мен тіршілігі популяцияның жалпы санына және олардың кеңістікте орналасуына байланысты болады.

Популяцияны құрайтын даралардың кеңістікте таралуы әр түрлі болуы мүмкін. Ол даралардың қолайлы және қолайсыз физикалық жағдайларға немесе бәсекелестік қатынастарға реакциясын көрсетеді. Даралар мен олардың топтарының таралуы кездейсоқ бірқалыпты және топтық болып бөлінеді. Ағзалардың таралу типін білудің популяцияның тығыздығын іріктеп алу әдісімен бағалаудың маңызы зор.

Іріктеп алу деп популяция тығыздығын бағалауға арналған эксперименттер қатарын атаймыз.

Іріктеу санын n белгілейміз. Егер әр іріктеудегі даралардың оташа санын m деп белгілесек, онда даралардың кеңістікте таралу сипатын көрсететін s² дисперсияны мына формула бойынша анықтайды.

s²=∑(m-x)²/(n-1)

мұндағы s² - таралу шамасы;

х – шамасының орташа m ауытқуы (дисперсия);

n - әр эксперименттегі даралар саны.

Бірқалыпты таралу жағдайында s² нөлге тең болады. Себебі әр іріктеудегі даралар саны тұрақты және орташаға тең.

Бірқалыпты

s² = 0

Кездейсоқ таралу кезінде орташа m мен дисперсия s² тең (n – іріктеу саны жеткілікті болғанда).

Кездейсоқ

s² = m

Топтық таралу кезінде дисперсия орташадан жоғары және неғұрлым жиналуға қабілеті күшті болса олардың айырмашылығы да үлкен болады.

Топтық

s² > m

Даралардың бірқалыпты таралуы табиғатта өте сирек кездеседі. Ол көбінесе әр түрлі даралар арасында бәсекелестікке байланысты болады. Мұндай таралу типі жыртқыш балықтар мен территориялық инстинкті анық байқалатын балықтарда болады. Бірқалыпты таралуға мысал ретінде Ла- Манш құмды жағалауларында тіршілік ететін тақта желбезек былқылдақденелілер де мысал бола алады.

Кездейсоқ таралу тек біртекті ортада және жиналуға қабілеті жоқ түрлерде байқалады. Мысалы, ұн құртының ұнның ішінде таралуы кездейсоқ болады.

Топтық таралу – табиғатта жиі кездеседі. Топтардың өзі кездейсоқ немесе жиналып таралуы мүмкін. Әсіресе ағаштардың орман кеңістігіндегі таралуы жататын бастапқыда олар әдетте жинақталып топтанып таралады да, уақыт өте келе олардың таралуы бірқалыпты бола бастайды. Ал орманның калыңдығы түрішілік бәсекелестік нәтижесінде кемиді. Аралас өсімдіктер бірлестігінде басылатын түрлер әдетте топтанып, ал доминатты түрлер бірқалыпты таралады. Кез келген популяция төмендегі қасиеттермен сипатталады:

Популяциялар саны берілген территория немесе көлем бірлігіндегі даралардың жалпы саны. Ол еш уақытта тұрақты болмайды және ол көбею (өнімділік) мен өнімнің интенсивтілігінің қатынасына байланысты. Көбею процесінде популяцияның өсуі жүреді де, өлім оның санының кемуіне әкеледі.

Популяцияның тығыздығы популяция алып жатқан аудан немесе көлем бірлігіне шаққандағы даралар санымен (немесе биомассамен) анықталады. Мысалы, ағаштың 150 түбінің 1 гектарда өсуі осы популяцияның тығыздығын сипаттайды.

Туылу – көбею нәтижесінде уақыт бірлігінде пайда болған жаңа даралар саны. Тірі ағзаларға көбеюге деген мүмкіндік берілген. Бактериялар әрбір 20 минут сайын бөлінеді. Мұндай жылдамдықпен көбейгенде бір жасуша 36 сағатта бүкіл планета бетін жауып шығатын ұрпақ бере алады. Бір бақ-бақ өсімдігінің барлық тұқымдары өнетін болса 10 жылда өзінің ұрпақтарымен бүкіл дүние жүзін алып кетер еді. Іс жүзінде үлкен өнімділік еш уақытта жүзеге аспайды.

Өлім – белгілі бір кезеңде өлген даралардың саны. Өлімнің үм типін бөліп көрсетуге болады. І барлық жастағы өлімді сипаттайды (гидра); ІІ дралрдың дамуының ең ерте кезеңде өлімінің жоғары болуымен (айқұлақ); ІІІ ересек (қарт) даралардың өлімінің жоғары болуымен сипатталады (адам).

Тірі даралар%

Ұрпақтың өмірінің ұзақтығы (шартты)

Популяцияның өсімі – туылу мен өлімінің арасындағы айырма; өсім оң немесе теріс болуы мүмкін.

Өсу жылдамдығы – уақыт бірлігінде орташа өсім.

Егер R₀ арқылы берілген түрдің бір дарасының өмірідегі беретін ұрпақтарының орташа санын белгілесек (таза көбею жылдамдығы), онда:

R₀>1 –популяция өседі (ұсақ жануарларға тән);

R₀ =1 – популяция саны тұрақты;

R₀ <1 – кеміп бара жатқан популяция (кәсіптік жануарлар).

Популяциялардың жыныстық және жастық құрылымы. Жыныстық құрылым популяциядағы жыныстардың қатынасын көрсетеді. Бұл көрсеткіштің негізінен жыныстық көбеюі басым түрлер үшін маңызы зор. Аталықтар мен аналықтардың жасы және жыныстық жетілу жағдайлары популяция санын ұстап тұруға әсер етеді. Аталықтар мен аналықтардың қоректенуі, өмір ырғағы және мінез-құлқы әр түрлі болуы мүмкін.

Мысалы, көптеген масалардан байқағанымыздай, кенелердің аналықтары – қансорғыштар, аталықтары гүлдің тозаңымен қоректенеді немесе сусардың аталығы аналығымен салыстырғанда барлық азық-түлік түрімен де қоректене береді, ал аталығы негізінен тиінмен, ірі құстармен қоректенеді.

Популяцияның жастық құрылымы тек жасы мен әр түрлі топтардың қатынасын ғана емесе, бұл қатынастың жыл маусымдағы биогеоценоздардың ауысуы кезіндегі өзгерісінің, популяцияның жаңару жылдамдығын жастық топтардың қоршаған ортамен өзара әсерін көрсетеді:

1. жаңадан туылған;

2. жас - өсіп келе жатқан даралар, жыныстық жетілмеген;

3. жартылай ересек – жыныстық жетілуге жақын;

4. ересек- жыныстық жетілген жануарлар, көбейетін немесе физиологиялық жағынан көбеюге қабілетті жануарлар;

5. қартайған – көбеюге қабілеті жоқ даралар.

Әдетте популяцияда барлық жастық топтар болады. Олар біртіндеп бір – біріне өтіп отырады және үнемі жаңарып отыруы популяцияның оптималды санын ұстап тұруды қамтамасыз етеді. Кей жағдайда бұл қатынас бұзылуы да мүмкін: қандай да бір жастық топтың санының кемуі популяцияның деграциясына немесе керісінше, шектен тыс артуына әкеліп соқтыруы мүмкін. Жастық топтардың сандық қатынасы популяция күінің және оның биогеоценоздың болашағының көрсеткіші болып табылады. Жастық пирамидалардың негізгі типтерінің мысалы 8-суретте көрсетілген.

а ә б

Әр түрлі жастық топтардағы даралардың салыстырмалы саны (%)

а) жас даралардың санының көп болуы (балықтар);

ә) жас даралар санының орташа болуы (бұғы);

б) жас даралардың санының аз болуы (піл).

8-сурет. Жастық пирамидалардың негізгі типтері

Адам популяциясын да жыныстық-жастық құрылыммен сипаттауға болады. Неғұрлым жыныстық-жастық құрылым күрделі болса, слғұрлым популяцияның бейімделушілік мүмкіндіктері жоғары болады.

Ғалымдар түр ретінде адамға тән өмірінің орташа ұзақтығы 110-120 жас деп есептейді.

Ертедегі Рим мен Грецияда орташа жас, бар болғаны 25 жас ғана болғаны туралы дерек бар. Орта ғасырларда ол 30 жасқа дейін көтерілді. Қазір өркениеттің дамуына байланысты дүние жүзіндегі орташа жас көрсеткіші артып келеді. 1950 жылы ол жалпы алғанда 50 жас болса, 1990 жылы 63 жас болғаны.

Популяция санының динамикасы. Популяцияның саны негізінен бір-біріне қарама-қарсы екі құбылыспен анықталады – туу және өлім.

Популяциядағы даралар санының көбею процесі теориялық жағынан алғанда шексіз өсуге қабілетті – биотикалық потециалдық (экспоненциалдық қисық) (А), бірақ қоршаған орта жағдайлары бұл өсуді шектейді, ісжүзіндегі өсу логистикалық қисықпен (Б) сипатталады. Теориялық және іс жүзіндегі өсудің арасындағы айырмашылық ортаның қарсылығын сипаттайды(9-сурет).

9-сурет. Популяцияның санының өсуінің экспоненциалды (А) және логистикалық (Б) қисықтары.

Популяцияның жалпы саны маусымдық, көп жылдық периодты емес (мысалы, зиянкестердің санының шектен тыс күрт артуы) өзгерістерге ұшырап отырады.

Популяция санының осындай өзгерістері оның санының динамикасы болып табылады.

Популяция санының ауытқуының төмендегі шартты себептерін атап көрсетуге болады:

1) азық мөлшерінің жеткілікті болуы популяция санының артуына әкеледі, бірақ өсудің максималды шамасында азық шектеуші фактор болады. Азық қорының жетіспеуі популяция санының кемуіне әкеледі;

2) популяция санының артуы мен кемуі мекен ету онтасы үшін бірнеше популяциялардың бәсекелесу процесінде байқалуы мүмкін;

3) жыртқышпен, жемтік поразиттен иесі арасындағы күрделі өзара қатынастар популяция санының ауытқуының бір себебі бола алады;

4) абиотикалық факторлар (температура, ылғалдылық, ортаның химиялық құрамы және т.б.)популяциялар санына көп әсер етеді және олардың едәуір ауытқуларын туғызады.

Популяция тығыздығының белгілі бір оптимумы болады. Осы оптимумнан ауытқу пайда болғанда оны реттеудің популяция ішілік механизмдері іске қосылады.

Популяция тығыздығының өсуі көптеген бунақ денелердің дараларының мөлшерінің кішіреюімен, өнімділігінің төмендеуімен, дернәсілдері мен қуыршақтардың өлімінің артуымен, даму жылдамдығының өзгеруі, жыныстық қатынастың өзгеруіне әкеледі де, популяцияның белсенді бөлігін кемітеді.

Популяция тығыздығының шектен тыс артып кетуі каннибализм(француз тілінен аударғанда cannibale – адам жегіш) құбылысын туғызуы мүмкін. Мысалы, ұн құрттарының өздерінің жұмыртқасын жеуі. Каннибализм кейбір балықтарда , қосмекенділерде және т.б. жануарларда байқалады.

Популяция ішілік реттеуші механизмге эмиграция жатады. Эмиграция- берілген ареалдың қолайсыздау бөліктеріне популяцияның бір бөлігінің орнын ауыстыруы. Тіләннің кейбір түрлерінде популяция тығыздығының артуы қанатты даралардың пайда болуына әкеледі де, олар басқа территорияға орын ауыстыра алады. Тығыздық артып кеткен жағдайда бірқатар сүтқоректілер (әсіресе тышқан тәрізді кемірушілер) мен құстарда да эмиграция байқалады.

Популяция тығыздығы оптималды деңгейден төмендеген жағдайда олардың көбеюі кезіндегі өнімділігі артып, ерте жыныстық жетілуге әкеледі.

Популяция санын реттеудің кейбір механизмдері түрішілік бәсекелестілікті болдырмау мүмкін. Мысалы, егер құстар өзінің ұясын әнімен белгілйтін болса,басқа жұп жерге ұя салады. Көптеген сүтқоректілердің салған белгілері әр дануардың аң аулайтын территориясын белгілейді. Бұл құбылыстардың барлығы түрішілік бәсекені жойып, популяцияның тығыздығының шектен тыс артып кетуіне кедергіжасайды.

И.И. Шмальгаузер (1884-1963) барлық биологиялық жүйелер белгілі бір дәрежеде өздігінен реттелуге, яғни гомеостазға қабілетті болады дейді.

Гомеостаз – тірі жүйелердің, соның ішінде популяциялардың қоршаған ортаның өзгермелі жағдайында тұрақты динамикалық тепе-теңдікті ұстап тұруға қабілетті. Динамикалық тепе-теңдік дегеніміз – популяцияның белгілі бір орташа шама шекрасында ауытқуы. Гомеостаз терминін 1929 жылы ғылымға енгізген У. Кеннон.

Ең алдымен әрбір жеке дара, содан соң ғана популяция гомеостатикалық жүйе болып табылады. Популяция санын реттеудің маңызды механизміне стресс-реакциялар жатады.

Қандай да бір факторлардың қолайсыз әсеріне жауап ретінде ағзада екі типті реакция пайда болуы мүмкін: арнайы зақымдаушы агенттің табиғатына байланысты, және жалпы реакция, ағзаның өзгерген жағдайларға бейімделуі.

Биотикалық факторлар

Биотикалық фактор дегеніміз – даралар мен популяциялар арасындағы өзара әсерлердің түрлері. Биотикалық факторлардың екі тобы белгілі: түрішілік және түраралық.

Гомотиптік реакциялар бір түрдің дараларының арасында байқалады. Гомотиптік реакциялардың ішінен экологиялық маңызды түрлеріне топ пен масса, түрішілік бәсекелестік эффектісін атауға болады.

Топтық эффект – топ құрып тіршілік ету мен ондағы даралардың санының олардың мінез-құлқына, физиологиясына, дамуы мен көбеюне әсері.

Көптеген бунақденелердің топта жеке тіршілік етуге қарағанда зат алмасуы, өсуі мен дамуы жылдам жүреді.

Көптеген жануарлардың түрлері тек үлкен топқа біріккенде ғана қалыпты дамиды. Мысалы, Африка пілдерінің өмір сүруі үшін үйірде 25 дарадан кем болмауы керек, ал сол түстік бұғыларының өнімділігі жоғары үйірлері 300-400 дарадан кем емес. Топтанып өмір сүру жануарлардың азығын іздеуі мен табуын, жауларынан қорғануын оңайлатады. Қасқырлар үйірі ірі жануарларға шабуыл жасайды, ал даралар мұны жасай алмайды. Бірқазандардың үйіріне балықтарды таяз суға айдап ұстау оңай.

Бірігіп тіршілік ету кезінде өмір сүру қабілетінің артуына әкелетін физилогиялық процестердің тиімділігін «топтық эффект» деп атайды. Ол жеке дараның өзінің түріне жататын дараның қасында болуына психо-физиологиялық реакциясы түрінде көрінеді. Мысалы, қой жеке болса тамыр соғуы, тыныс алуы жиілейді, ал жақындап келе жатқан үйірді көргенде бұл процестер қалпына келеді. Жалғыз қыстайтын жарқанаттардың зат алмасу деңгейі колониямен салытырғанда жоғары болады. Бұл энергияны көп жоғалтуға, нәтижеде өліммен де аяқталуы мүмкін. Көптеген жануарлардың топтан тыс өнімділігі іске аспайды. Көгершіндердің кейбір түрлері егер басқа құстарды көрмесе жұмыртқа салмайды.

Топтық эффект жеке тіршілік ететін түрлерде байқалмайды. Егер мұндай жануарларды бірге тұруға мәжбүр етсе, олардың көптеген көрсеткіштері қалыпты шамадан ауытқиды. Мысалы, құлақты кірпілерді топта ұстаса жеке кірпімен салыстырғанда 134% -ға отттегіні көп пайдаланады.

Даралар санының шектен тыс артуы мен популяция тығыздығының артуы арқылы массалық эффект қоршаған ортаны өзгертеді. Масса эффектісі өнімділік, өсу жылдамдығы жануарлардың өмір сүру жасына кері әсер етеді. Мысалы, ұндағы ұн құртының популяциясының дамуы барасында эксперименттер, түрлеу өнімдері жиналып, ұнның мекен ету ортасы ретіндегі қасиетін нашарлатады. Бұл осы бунақденелілер популяциясындағы өнімділіктің төмендеуі мен өлімнің артуына әкеледі.

Табиғатта топтық эффект пен массалық эффект бір уақытта байқалып отырады.

Әрбір жануардың түр бойынша түрдің оптималды мөлшері мен популяцияның оптималды тығыздығы болады(Олли принципі).

Гомотиптік реакцияларға түрішілік бәсеке де жатады. Себебі, неғұрлым бәсекелестердің қажеттіліктері ұқсас болса, бәсекелестік жоғары болады.

Гетеротиптік реакциялар әр түрге жататын даралар арасында байқалады (2-кесте)

№	Гетеротиптік реакциялар	А түрі	В түрі
1	Бәсекелестік	-	-
2	Симбиоз	+	+
3	Әріптестік бірігіп тіршілік ету	+	+
4	Комменсализм	+	0
5	Амменсализм	-	0
6	Жыртқыштық	+	-
7	Наразитизм	+	-

Шартты белгілер: «0» - берілген түрге әсер етпейдіә;

«+» - қолайлы әсер;

«-» - қолайсыз (теріс) әсер.

Бәсекелестік. Азық, өмір сүру ортасы және басқа қажетті жағдайлар үшін даралаар арасындағы кері әсерлер. Мысалы, түраралық бәсекелестік сілеусін росомаха арасындағы азық үшін бәсекелестікті айтуға болады. Бәсекелесік тікелей немесе жанама болуы мүмкін.

Тікелей бәсекелестік – даралардың бір – бірімен агрессивті шекісіп қалуы немесе өсімдіктермен микроогранизмдердің улы заттарды бөліп шығаруы арқылы көрінеді.

Жанама бәсекелестік кезінде даралар арасында тікелей өзара әсер болмайды. Ол арарлық звено - әр түрлі жануарлардың бір ресурспен қоректенуі, ал ол ресурс шектеуші фактор болу арқылы жүзеге асады.

Тіршілік процесінде көптеген өсімдіктер, жануарлар мен микроорганизмдер қоршаған ортаға газ тәріздес, сұйық және қатты заттарды бөліп шығарады. Белгілі бір биологиялық белсенділігі бар бұл заттар басқа ағзаларға әсер етеді. 1937 жылы неміс ботанигі Х. Молиш оған алллелопатия деген атау берді. Аллелопатия дегеніміз – зат алмасудың арнаулы химиялық өнімдері арқылы ағзалардың өзара әсері.

Көбінесе аллелопатия бір түрдің екіншісін басуы арқылы көрінеді. Мысалы, бидайық пен арам шөптер мәдени өсімдіктердің, жаңғақ пен емен өздері бөліп шығарған заттармен шөптесін өсімдіктердің өсуін тежейді.

Симбиоз (селбесу) дегеніміз - әр түрге жататын даралардың екі жақты пайдалы бірігіп тіршілік етуі. Жануарлардағы симбиозға мысал – шаян мен актинияның бірігіп тіршілік етуі жатады. Актиния шаянның арқасына бекініп оны атпа жасушаларының көмегімен қорғайды, ал актиния шаяннан қалған тамақ қалдықтарымен қоректенеді және оны қозғалыс құралы ретінде пайдаланады. Жоғары дәрежеде дамыған симбиозға термидтер мысал бола алады. Олардың ас қорыту жолдарында талшықтылар мекендейді. Термидтер целлюлозаның гидролиздеуші ферменттерінің болмауына қарамай ағашпен қоректенуге қабілетті. Мұны олардың орнына талшықтылар жүзеге асырады. Ал нәтижеде түзілетін қантты термиттер пайдаланады. Термиттер осы ішек фаунасынсыз тіршілік ете алмайды.

Өсімдіктердің арасындағы симбиозға жақсы мысал – қыналар. Қыналар балдырлар мен саңырауқұлақтардың селбесіп тіршілік етуі нәтижесінде түзіледі.

Әріптестік бірігіп тіршілік ету. Екі популяция бірлестік түзеді. Бірақ бұл бірлестік міндетті емес. Әр түр бөлек тіршілік ете алады, бірақ бірігіп тіршілік ету екеуіне де пайдалы. Мысалы, құстардың бірнеше түрінің бірігіп ұя салуы, тырна мен крачка, олардың бірігіп өмір сүруі жауларынан қорғануды жеңілдетеді.

Комменсализм. Бір ағза екіншісінің есебімен тіршілік етеді, оған ешқандай зиян келтірмейді. Комменсализм царазитизмге қарағанда симбиозға жақындау. Мысалы, жабысқақ-балық ірі балыққа бекініп алады да онымен бірге қозғалады және оның тамағынан қалған заттармен қоректенеді.

Жер бетінде мекендейтін (қиқоңыз, өлексе қоңызы, және т.б.) гамазды кенелердің қозғалғыш дернәсілдері кездеседі. Осындай әдіспен олар таралады.

Амменсализм. Бір популяция үшін қолайсыз болып табылатын өзара қатынастар. Мысалы, зең саңырауқұлақтарының бактериялармен қатынасы. Зең асңырауқұлақтары бөліп шығарған аантибиотиктер бактерияларды жояды.

Жыртқыштық. Популяциялардың біреуі екіншісінен қолайсыз әсер ете отырып,пайда алады. Әдетте жемтігін жыртқыш өлтіріп, онымен қоректенеді. «Жыртқыш – жемтік» қатынасының негізінде қоректену тізбегі жатыр. Жыртқыштарды зиянды жануарлар деп бір жақты қарастырға болмайды. Себебі, әдетте жыртқыштың аузына ауру және әлсіреген даралар түседі де, аурудың таралуының алдын алып, популяцияны сауықтырады. Мысалы, қасқырлар орманды тундра мен тундрада солтүстік бұғыларының интенсивті көбеюі мен тіршілік қабілеттілігін арттырады.

Паразитизм. Бір түр (паразит) екіншісінің (иесі) денесінің ішіне не бетіне бекініп, иесінің есебінен тіршілік ететін түраралық қарым-қатынастарды паразитизм деп атайды. Адам тамаққа шикі немесе шала піскен етті пайдалануы нәтижесінде сиырдың таспа құрттарын жұқтырады. Адамның ас қорыту жолына түскен құрттар ересек таспа құртына айналып, сорғыштармен ішек қабырғасына бекінеді. Адамның ішектері құртты сумен, қорекпен және жылы ортамен қамтамасыз етеді.

Биотикалық қатынастардың түрлердің санын реттеудегі маңызы. Түраралық қарым-қатынастар биоценоздардағы ағзалар санының динамикасында зор роль атқарады. Жыртқышты жемтіктерін жоя отырып, олардың санына әсер етеді. Паразиттердің де әсері осындай, иесін әлсірете отырып, олардың көбеюін тежейді, тіпті өліміне де әкеліп соқтыруы мүмкін.

Бәсекелестік қатынастарды, жыртқыштық пен паразитизм құбылыстарына ертеден экологтар назар аударып келген. Солардың ішінен А Лотканың (1923-1925) жұмыстары ерекше орын алады. Ол алғаш рет жануарлардың паразит-иесі жүйесіндегі өзара қатынастардың математикалық үлгісін ұсынды.

А. Лодканың жасаған тұжырымы: паразиттердің өздерінің иелерін жоюы тек паразиттердің санына ғана емес, иеснінің санына да тәуелді болады. Иесінің белгілі бір санына сәйкес келеді және иесінің популяциясының тығыздығының артуына байланысты паразит популяциясының тығыздығы артады. Паразит санының артуы иесінің санының кемуіне әкеледі де, соңғысы қайтадан паразиттер санының кемуіне әкеледі. Осылайша толқынды түрде иесі мен паразиттердің популяцияларының саны периодты түрде ауытқып отырады.

Мұнда динамикалық өзін-өзі реттеуші жүйе жұмыс істейді. Паразиттің санының арту толқынынан соң, иесінің санының арту толқыны кездесіп келіп отырады. Паразит-иесі жүйесіндегі популяциялардың өзара әсерлесу үлгісі жыртқыш пен оның жемтігінің өзара әсерге толық сәйкес келеді.

Өзінің зерттеулер негізінде В. Вольтерр 3 заңды тұжырымдайды:

1. перидтық цикл заңы. Екі түрдің санының ауытқулары периодты болады. Жыртқыш пен жемтігінің популяцияларының өсу коэффициенті мен бастапқы салыстырмалы санына байланысты болады;

2. орташа шамалардың сақталу заңы. Екі түрдің популяцияларының ораташа саны

бастапқы санына тәуелсіз, популяцияның үлкеюі мен кішіреюі, жыртқыштардың көбею интенсивтілігі тұрақты болғанда, тұрақты болып қалады;

3) орташа шамалардың бұзылу заңы. Егер екі түрдің даралары олардың популяцияларының тығыздығына пропорционалды түрде жойылса, онда жемтігінің популяциясының орташа саны артады, ал жыртқыш популяциясында кемиді.

Бәсекелестік ығыстыру ережесі

Экожүйелердегі әр түрлі байланытардың түрлерінің, олардың жұмыс істеу механизмдерін түсіну үшін маңызда экологиялық түсініктердің бірі – экологиялық қойма ұғымын білу керек.

Әрбір түр немесе оның бөліктерінің (популяциялар, әр түрлі деңгейдегі топтары) қоршаған ортада белгілі бір орны болады. Мысалы, белгілі бір жануардың түрі өзі қоректенетін заттардың құрамын немесе қоректену уақытын, көбейетін орнын, баспанасын және т.б өз еркімен өзгерте алмайды. Келтірілген мысал экологиялық қойма не оның жекеленген элементтерін сипаттайды.

Экологиялық қойма дегеніміз – ағзаның табиғаттағы орнын және оның бүкіл тіршілік ету жағдайларын немесе тіршіліктегі орныны, яғни қоршаған ортаға, қоректің түріне, қоректену уақыты мен әдісіне, көбейетін орнына, баспанасына және т.б қатынасының жиынтығы. Бұл түсінік «мекен ету орнынан» көлемді және мазмұнды ұғым. О.Думның түсіндіруі бойынша мекен ету орны ағзаның «мекен жайы», ал экологиялық қойма оның «мамандығы» болып табылады. Бір жерде әдеттте әр түрге жататын көптеген ағзалар тіршілік етеді. Мысалы, орманда жүздеген өсімдіктер мен жануарлардың түрлері мекендейді, бірақ олардың әрқайсысының өзінің мамандануы – экологиялық қоймасы болады.

Ормандағы қоян мен тиін бір жерде мекендейді. Бірақ, олардың экологиялық қоймасы әр түрлі: тиін негезінен ағашта тіршілік ететді де, ағаштың тұқымдары мен жемістерімен қоректеніп, сонда көбейеді. Қоянның бүкіл тіршілік циклі жер бетімен байланысты болады.

Егер ағзалар әр түрлі экологиялық қоймада орналасса, онда оларда бәсекелестік қатынастар болмайды. Мұндай қатынастарды нейтралды деп қарастырамыз.

Әрбір экожүйеде бір экологиялық қойманың не оның элементтерін қажет ететін (қорек, баспана, және т.б) түрлер болады. Мұндай жағдайда экологиялық қойма үшін бәсеке міндетті түрде орын алады.

1930-1934 жылдар аралығында Г.Ф. Гаузе инфузориялардың екі популяциясынан тұратын жүйеде эксперименттер жүргізді. Эксперименттерде жыртқыш-инфузория дидинумның өзінің жемтігі – инфузория кебісшені толық жойып жібере алатыны, бірақ содан соң қоректің жетіспеуінен өзінің өлетіні көрсетіледі. Егер жемтіктің жеке дараларының тірі қалуына жағдай жасалса, сақталып қалған жемтік даралары жылдам көбейеді.

Гаузе принципі бойынша экологиялық жағдайлары ұқсас екі түр ұзақ уақыт бір экологиялық қоймада тіршілік ете алмайды.

Жыртқыш (паразит) – жемтік (ие) жүйесіндегі түраралық өзара қатынастар таза күйінде табиғатта болмайды. Себебі, жыртқыш тек бір түрмен ғана қоректенбейді.

Өзін - өзі тексеру сұрақтары:

1.Популяция саны.

2.Популяцияны сипаттайтын негізгі қасиеттері.

3.Популяцияның құрылымы.

4.Экологияның негізгі компоненттерінің экожүйелерінің деңгейлері.

5.Гаузе принципі.

6.В. Вольтерр заңын түсіндір?

Ұсынылған әдебиеттер:

1.Оспанова Г.С.,Бозшатаева Г.Т. «Экология» Алматы 2002ж 64 - 81 беттер.

2.Ә.С. Бейсенова, Ж.Б.Шілдебаев, Г.З.Сауытбаева «Экология» Алматы, Ғылым-2001 ж.

3.Ю.Одум «Основы экологии» Москва-1975 г.

4. Ю.Одум « Экология» Москва, Мир-1986 г.

5.Ж.М. Әділов «Тұрақты даму және айналадағы орта» Алматы, 1998 ж.

6.Қ. Ә. Әлімбетов, Г.С. Оспанова, А.Қ. Мейірбеков «Табиғатты пайдалану және оны қорғау негіздері» Алматы, Экономика - 2000 ж.

7.Риклефс Р. Основы экологии . – М ., 1979 г.

Дәріс № 4

Тақырыбы: Синэкология -бірлестіктер экологиясы

Дәрістің мақсаты:Бірлестіктер экологиясы, экожүйенің ұйымдастыру заңдары, олардың

жіктелінуі, негізгі типтері туралы ұғындыру.

Негізгі терминдер:

Синэкология - әр түрге жататын өсімдіктер, жануарлар мен микрооорганизмдердің популяцияларын ассоциацияларын (биоценоздар), олардың қалыптасу жолдары мен қоршаған ортамен өзара әсерін зерттейтін экологияның бөлігі.

Биоценоз – қоршаған ортаның бірдей жағдайында бірге тіршілік ететін өсімдіктер, жануарлар мен микроорганизмдер популяцияларының жиынтығы.

Экожүйе дегеніміз – зат, энергия және ақпараттар алмасу нәтижесінде біртұтас ретінде тіршілік ететін кез келген өзара әрекетттесуші тірі ағзалар мен қоршаған орта жағдайларының жиынтығы

Биотоп - белгілі бір дәрежеде біртекті жағдайлармен сипатталатын, ағзалардың белгілі бір бірлесігімен (биоценоз) қоныстандырылған кеңістігі.

Автотрофтар(грек тілінен аударғанда өзі) – бейорганикалық заттардың органикалық заттарға айналуын жүзеге асырады.

Гетеротрофтар (грек тілінен аударғанда әр түрлі) – дайын органикалық заттармен қоректенеді.

Автотрофтар(грек тілінен аударғанда өзі) – бейорганикалық заттардың органикалық заттарға айналуын жүзеге асырады.

Гетеротрофтар (грек тілінен аударғанда әр түрлі) – дайын органикалық заттармен қоректенеді.

Негізгі сұрақтар және қысқаша мазмұны:

Синэкология - әр түрге жататын өсімдіктер, жануарлар мен микрооорганизмдердің популяцияларын ассоциацияларын (биоценоздар), олардың қалыптасу жолдары мен қоршаған ортамен өзара әсерін зерттейтін экологияның бөлігі. Жеке ғылыми бағыт ретінде синэкология 1910 жылы Халықаралық ботаникалық конгресте бөлініп шықты. «Синэкология» ұғымын ғылымға енгізген швейцар ботанигі К. Шретер болып есептеледі.

Әр түрдің популяцияларының макрожүйелерге бірігуінен – бірлестіктер немесе биоценоздар түзіледі.

Биоценоз – қоршаған ортаның бірдей жағдайында бірге тіршілік ететін өсімдіктер, жануарлар мен микроорганизмдер популяцияларының жиынтығы. «Биоценоз» ұғымын 1877 жылы неміс зоологы К. Мебиус (1825-1908) ұсынды.

Ешқандай биоценоз қоршаған ортадан тәуелсіз, не одан тыс өздігінен дами алмайды. Нәтижесінде жеке бөліктерінің күрделі өзара әсерлері қалыптасқан, тірі және өлі компонетттерінің жиынтығынан тұратын белгілі бір комплекстер түзіледі.

Белгілі бір дәрежеде біртекті жағдайлармен сипатталатын, ағзалардың белгілі бір бірлесігімен (биоценоз) қоныстандырылған кеңістік – биотоп деп аталады. Егер биотопты биоценоз өмір сүретін орын ретінде сипаттасақ, онда биоценозды белгіл бір нақты биотопқа тән, тарихи қалыптасқан ағзалар комплексі деп қарастыруға болады.

Кез келген биоценоз биотоппен бірігіп одан да жоғары деңгейдегі биологиялық жүйе – биогеноценозды түзеді. «Биогеоценоз» ұғымын 1940 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 компонеттердің өзара әсерлесу ерекшеліктерімен, белгілі бір зат және энергия алмасуымен, басқа да табиғат құбылыстарымен, ішкі қарама – қайшылықты біртұтастықпен сипатталатын, үнемі қозғаыста, дамуда болатын жиынтық». «Биогеоценоз» ұғымы шет елдерде кеңінен таралған, 1935 жылы А. Тенсли ұсынған «Экожүйе» ұғымына жақын. Экожүйе дегеніміз – зат, энергия және ақпараттар алмасу нәтижесінде біртұтас ретінде тіршілік ететін кез келген өзара әрекетттесуші тірі ағзалар мен қоршаған орта жағдайларының жиынтығы (10-сурет).

Кейбір ғылымдардың көзқарасы бойынша «биогеоценоз» ұғымының мазмұны негізінен зерттеліп отырған макрожүйенің құрылымдық сипаттамасын берсе, ал «экожүйе» ұғымы ең алдымен оның функционалдық мәнін көрсетеді. Экожүйеге құмырсқа илеуі, орманның бір бөлігі, тұтас орман, космос кораблінің кобинасы, лантшафт және бүкіл биофераның өзі мысал бола алады. Жалпы алғанда биогеоценоз экожүйеге қатысты жекеден жалпыға қарай қатынаста болады.

Табиғи экожүйелер көлемі бойынша әр түүрлі болуы мүмкін: су қоймасы, мұхит, шалғындық, орман, тайга, дала.

Экожүйе – ағзалар мен абиотикалық ортадан, олардың әр қайсысы бір-біріне әсер ететін тірі табиғаттың негізгі функционалдық бірлігі. Экожүйенің тіршілік етуі тірі ағзалар жиынтығы мен ортаның арасында зат, энергия және ақпарат алмасуымен байланысты.

10-сурет.Биогеоценоздық (экожүйенің) сызбанұсқасы.

(В.Н.Сукачев бойынша)

Ағзалар бейорганикалық ортадан химиялық элементтер мен олардың қосылыстарының таралуының ерекшеліктері туралы ақпарат алады. Бейорганикалық орта тірі ағзаларда олардың метоболизмның (зат алмасуы) өнімдері туралы ақпарат алады. Тірі ағзалар бір-бірімен, азық қорының болуы, жыныстық әріптесіне, агрессия (қарсыласына белгі беру) және т.б. ақпарат береді. Табиғатттағы ақпараттық байланыстар кеңістік және уақытпен шектеледі. Зат немесе құбылыстың ақпараттық бағалылығы ондағы ақпараттық санына емес, кім немесе ненің бұл ақпаратты пайдалануына байланысты.

Кейбір зерттеушілер тірі жүйелердің ұйымдасуын бағалау үшін ақпараттық математикалық ілім әрпін қолдануға талпынған. Бірақ, академик В.А. Энгельгарт атап көрсеткендей, ақпараттар ілімінің математикалық аспектілері тіршілік құбылыстарының элементарлық негіздерін анализдеуге әлі де болса сәйкес келмейді.

Экожүйелердің жіктеленуі. Экологиялық жүйелер функционалдық және құрылымдық белгілері бойынша ерекшеленеді.

Функционалдық жіктелу экожүйеге келіп түсетін энергия көзі, мөлшері және сапасына негізделген.

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

Кең қолданылып жүрген құрылымдық жіктелу бойынша ғаламшарды төмендегі экожүйелерге бөледі:

1)құрлық экожүйелері – тундра, тайга, орманды дала, дала, шөлейт, шөл, тропиктер, тал;

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.