Экологияның негізгі ұғымдары
Экология-ағзалардың (организмдердің) тіршілік ету жағдайларын және ағзалардың тіршілік ету ортасы арасындағы өзара байланыстарын зерттейтін биологиялық ғылымның бөлімі.
Биология ғылымы-зерттеу заты өмірдің мәні,пайда болуы,дамуы менман алуандығы болып табылатын тіршілік туралы ғылым.
Тіршілік-қоршаған табиғи ортамен үнемі зат алмасу жағдайында болатын белокты денелердің өмір сүруі.
Тіршілік-бұл өздігінен өніп-өсумен байланысты материяның өмір сүруіндегі қозғалыстың ерекше түрі. Осы жағдайда «Барлық тірі зат тек тіріден туады» деген италияндық дәрігер Реддидің принципі еске түседі. Бұл үрдіс (процесс) генетикалық ақпаратты ұрпақтан ұрпаққа берумен қамтамасыз етіледі. («ұқсастан ұөсас туады»)
Тірі заттың қасиеттеріне өзін-өзі қайта тудыра алудан басқа ұйымдасу ерекшелігі,құрылымның реттілігі, тұтастығы және дискреттілік, өсуі мен дамуы, зат және энергия алмасуы, ішкі реттеушілік, қоршаған ортамен өзара әрекеттестігінің ерекшелігі жатады. Ортамен өзара қатынастың ерекшелігі әрбір ағзаның өзінің экологиялық ортасының болуында жатыр.
Экологиялық қуыс-түрдің, популяцияның, ағзаның тұрақты тіршілік етуіне сәйкес келетін, негізгі, ортогональді өзгерісті, жиынтыңында ортаның ресурстары мен жағдайларын бейнелейтін көп өлшемді кеңістіктің (гиперкеңістік) аймағы.
Табиғи немесе табиғи-антропогенді айналаның (ортаның) мүмкіншілік көлемінің ағзалар мен олардың қауымдастықтарына айналаның өзін елеулі бүлдірусіз қалыпты тіршілік әрекетімен қамтамасыз етуі ортаның сыйымдылығы деп аталады.
Қалыпты тіршілік әрекетінің астарынан тиімді қоректенуге, тыныс алуға, көбеюге, баспанға т.б. мүмкіншілікті түсінеміз.
Қоректену ағзаның тіршілік әрекеттілігінің үрдістерін қамтамасыз ету үшін тұтыну, қоректік заттарды (энергияны) шығару үрдісін білдіреді.
Тыныс алу-бұл оттегінің келіп түсуі мен көмір қышқыл газының бөлінуін (ішкі тыныс алу) қамтамасыз ететін ағзада өтетін физикалық-химиялық және физиологиялық үрдістердің жиынтығы, сондай-ақ жасушалар мен ұлпалардың олардың тіршілік әрекеттілігіне қажетті энергия шығарумен органикалық заттардың тотығуы үшін оттегіні пайдалануы (жасушалық және ұлпалық тыныс алу); ағзалардың көпшілігі (аэробтар) тыныс алу үшін ауа оттегісін пайдаланады.
Көбею барлық тіршілік иелеріне тән міндетті қасиет; түр ерекшелігімен және ортақ физикалық- химиялық бірлігімен тіршіліктің үздіксіздігін және жалғасуын қамтамасыз ететін өзіне ұқсастарды тудыру; көбеюдің негізгі екі трі бар:жыныссыз және жынысты.
Жыныссыз көбею-мұнда бір ата-аналық түр тұқым қуалаушылық белгілері бойынша өзіне ұқсас екі немесе одан да көп жаңа түрлерге тіршілік береді. Жыныссыз көбею түріне вегетативті көбею жатады.
Жынысты көбею.Әдетте оған екі түр қатысады,олардың әрқайсысы түрлі тұқым қуалаушылық белгілері бар жыныс жасушасын-гаметаны (жоғарғы ағзаларда әйел мен еркектің жыныс жасушалары-аналық жасуша мен спрматозоид) береді. Ұрықтану кезінде гаметалар бірігіп, зигота түзіп, онда екі ата-ананың да тұқым қуалаушылық белгілері үйлеседі; тірі заттардың кейбір топтарына көбею түрлері –жыныстық және жыныссыз көбею кезектесіп жүреді. Әр түрге, оның популяциясына тіршілік ету жағдайына байланысты өзгеріп отыратын көбеюдің белгілі бір қарқындылығы тән. Кез-келген ағзаның өзіне тән ерекше ден құрылысы бар. Оның нәтижесінде олар тектік типтің (генотип) және тіршілік ету ортасының өзара әрекеттестігіне байланысты белгеілі бір форма мен көлемге (фенотип) ие болады.
Тіршілік тұтас , әрі сол уақытта дискретті. Бір ағзалардың тіршілік етуі басқаларына байланысты болғандықтан органикалық дүние біртұтас. Сөйте тұра жеке ағзалардан құралатын ол да дискретті.
Зат алмасу-бұл жасушаларда өтетін және ағзалардың бұзылған құрылымдарының, өсуі мен дамуының қайта қалпына келуіне әкеледі. Ағзалар заттар мен энергиялардың үздіксіз тасқынын өткізетін ашық жүйелер болғандықтан, бұл соңғы нәтижесі ағзалардың өсуі мен дамуы болып табылатын тірі заттардың ұйымдасуының барлық деңгейлеріне өздігінен жаңаруға әкеледі.
Тітіркенушілігінің арқасында ағалар ортамен теңеседі. Ортаның факторларынаіріктеле жауап қату арқылы (таксистер, рефлекстер т.с.с.) ағзалар онымен қарым-қатынасын «айқындайды», нәтижесінде орта мен ағзаның бірлігі пайда болады.
Ағзалар мен ортаның, тірі және өлі табиғаттың арасында ағзалар ортаға байланысты, ал орта ағзалардың тіршілігінің бүкіл тарихи даму барысындағы тіршілік әрекеттілігінің арқасында өзгереді деп айтуға болатын тұтастық бар. Ағзалардың тіршілік әрекеттілігінің нәтижесі болып бос оттекті атмосфераның және Жердің топырақты қабатының пайда болуы, өткен кезеңдерде көмірдің, шымтезектің, мүнайдың түзілуі және т.б. табылады.
Тірі ағзалардың жиынтықты химиялық құрамы атмосфера мен атмосфераның құрамына көп ерекшеленеді. Ол сутек пен оттек атомдарының аса басымдығы жағынан, алайда оның гидросферадан айырмашылығы, ағзаларда көміртегінің, кальций мен азоттың үлесі анағұрлым көп. Тірі зат негізінен су мен ауа мигранттары болып табылатын,яғни газ тәрізді және еритін қосылыстарды түзетін элементтерден тұрады. Тірі ағзалардың дене массаларының 99,9 пайызын жер қыртысынан басқа ара қатынастарда көп кездесетін 14 элемент құрайды. Осылайша, тіршілік –жер қыртысының химиялық туындысы болып шығады. Ағзалардан Менделеев кестесіндегі барлық дерлік элементтер табылған, яғни олар өлі табиғатқа да қатысты химиямен сипатталады.
Ағзаларда жүзеге асырылатын биохимиялық үрдістер күрделі келеді,олар циклдерге біріккен реакциялар тізбегін береді. Егер оларды өлі табиғатта өндіретін болсақ, онда бізге зор энергетикалық күш қажет болар еді. Тірі ағзаларда бұл реакциялар молекулалардың белсену энергиясын күшейтетін ақуыздық ферменттер (биокатализаторлар) арқылы жүреді.Алмасу реакциялары үшін материалдар мен энергияны тіршілік иелері қоршаған ортадан алатандықтан олар ортаны тіршілік етулерімен ғана өзгертеді.
И.В.Вернадский тірі зат –бүкіл Дүниедегі ең белсенді материя формасы деді. Ол өзінің тіршілік етуінің барысында Жердің үстіңгі қабатын толығымен жаңартып, биосферада аса зор геохимиялық жұмыстар жүргізеді.
Вернадский Владимр Иванович (1868-1945) көрнекті орыс геохимик, ғалымы, «Биосфера»(1926) және «Ноосфера туралы бірнеше сөз» ( 1944) момнграфияларында баяндалған биосфера туралы ілімінің негізін қалаушы.
Тірі заттардың дене құрылыстарын бірнеше деңгейлері бар екені белгілі, нақтылып айтсақ, молекулалық, жасушалық, мүшелік, ағзалық, популяциялық, түрлік, биоценотикалық (экожүйелік) және ғаламдық (биосфералық).
Басқа биологиялық ғылымдардан айырмашылығы,экология тірі заттың дене құрылысының деңгейін ағзалықтан бастап, жоғары қарай зерттейді, атап айтсақ: ағзалық, популяциялық, түрлік, биоценотикалық (экожүйелік) және ғаламдық.
Экология ағзаларды,популяцияларды (түрлерді), топтарды немесе биогеоценоздарды (фитоценоз, зооценоз, микробоценоз, микоценоз) экожүйе немесе биогеоценоз деп аталатын жүйенің тірі құрамдас бөлігі ретінде қарастырады. Экожүйе (биогеоценоз) тірі құрауыштардан басқа өлі (абиотикалық) құрауыштарды да –заттары және энергясы бар физикалық ортаны қамтиды.
Түрлі экожүйелер бірігіп барлық тірі ағзалар мен олар өзара әрекеттестікке түсетін барлық физикалық ортаны қамтитын биосфераны немесе экосфераны қамтиды.
Ағза, популяция, түр, биоценоз (экожүйе) және биосфера, ноосфера терминдерінің экологияда нақты анықтамалары бар,олар төменде келтірілген:
Түр-еркін будандасатын және жемісті ұрпақ беретін, морфологиялық, физиологиялық және биохимиялық ерекшеліктерінің тұқым қуалаушылық ұқсастықтарына ие дарақтардың жиынтығы.
Дарақ, тұлға- тіршіліктің бөлінбес бірлігі.
Популяция-түрдің тіршілік ету формасы, бір түрдің ортақ тектік қоры бар және мекендеу жағдайлары бірыңғай белгілі бір кеңістікке қоныстанатын дарақтардың жиынтығы.
Тектік қор (популяция) - популяция гендерінің жиынтығы,популяция немесе түр топтары.
Қауымдастық-табиғи шектелген тіршілікке жарамды кеңістік шекарасындағы түрлердің өзара байланысы мен өзара тәуелділігінің жиынтығы.
Биоценоз-құрлықтың немесе су қоймаларының бірыңғай аймағына қоныстанған микроағзалардың, өсімдіктердің,саңырауқұлақтар мен жануарлардың өзара байланысқан жиынтығы (биотоп).
Биотоп-бір биоценоз жайлаған биосфераның сулық, жер бетілік,жер астылық бөліктерінің шегіндегі абиотикалық факторлары бойынша біршама біркелкі кеңістік. Биотоп-түрдің мекен ету жерінің синонимі.
Фитоценоз-аймақтың бірыңғай бөлігінде өзара әрекеттестікке түскен қсімдіктердің үйлесудің нәтижесінде тарихи қалыптасқан өсімдіктердің қауымдастығы. Оны белгілі бір түрлік құрам, тіршілік қалыптары,жер бетілік және жер астылық қабаттар, молдығы (түрлерінің кездесу жиілігі, таралуы, аспектісі (сыртқы түрі), өміршеңдігі, дамуының мезгілдік өзгерістері (қауымдастықтың ауысуы) сипаттайды.
Зооценоз-жануарлардың қауымдастығы.
Микробиоценоз-микроағзалардың топтары.
Микоценоз-саңырауқұлақ топтары.
Биогеоценоз-бұл терминді 1942 жылы В.Н.Сукачев енгізді-тұрақты, өзін-өзі реттейтін, кеңістікке шектелген табиғи жүйе, онда тірі ағзалар мен оларды қоршаған абиотикалық орта функционалды өзара байланысқан.
Экологиялық жүйе-қоректік байланыстар мен энергияны алу тәсілдерінің негізінде бұртұтастықты құрайтын тіршілік ету орталары мен тірі ағзалардың қауымдастығы. Бұл терминді 1935 жылы Э.Тэнсли енгізді.
Биосфера немесе экосфера-Жердің қабаттарының (сфераларының) бірі, оның құрамы мен энергетикасы өзінің мәнді белгілерінде тірі заттың жұмыс істеуімен анықталған. Биосфераға Жер ғаламшарының тек тіршілігі ғана бар емес (витасфера), қандай да бір деңгейде тіршілікпен өзгертілген немесе қалыптастырылған сыртқы аймағы жатады. Биосферада тропосфера, гидросфера, литосфера бар. Биосфераның жоғарғы шегі озон қалқасы болып табылады. Биосфера туралы қазіргі ілімнің негізін салған В.И.Вернадский.
Ноосфера-ақыл-ой сферасы-биосфераның дамуында адамзат қоғамының ойлы және саналы әрекеттілігінің басты рөлімен сипатталатын биосфераның даму кезеңі.
Экологияда зерттелетін тірі заттардың дене құрылысының деңгейіне сәйкес аутоэкология, синэкология, популяциялар экологиясы сияқты тарауларға бөлінеді.
Аутоэкология-жеке ағзаның тіршілік ету ортасымен өзара қарым-қатынасын зерттейтін экологияның бөлімі.
Аутоэкологияның (грек.autos-өзім) мақсаты-дарақтардың (ағзаның) тіршілік етуінің шегін және физикалық-химиялық факторлардың, ағзаның, олардың мағынасының барлық көлемінен таңдап алатын щектеулерін нақтылау болып табылады. Орта факторларының әсеріне ағзалардың реакциясын зерттеу осы шектеулерді ғана емес, берілген түрлерге тән физиологиялық, сондай-ақ морфологиялық өзгерістерді шығаруға мүмкіндік береді.
Осылайша аутоэкология дарақтардың сыртқы ортамен өзара қарым-қатынасын зерттейді. Осы қатынастардың негізінде ағзаның орта әсерлеріне морфофизиологиялық реакциялары жатыр. Кез келген экологиялық зерттеу осы реакцияларды зерттеуден басталады. Алайда аутоэкология дарақтардың емес, түрлердің экологиясын зерттейді деген жаңсақ пікір бар. «Аутоэкология» терминін 1896 жылы Шретер нақты жеке түрлер экологиясын белгілеу үшін енгізгенін айта кету керек.
Дарақтар экологиясын зерттеуде негізгі назар биохимиялық реакцияларға, газ алмасу қарқындылығына, судың алмасуына және ағзаның күйін анықтайтын басқа да физиологиялық үрдістерге аударылады. Бұл зерттеулерді жүргізгенде салыстырмалы−экологиялық және экологиялық−географиялық әдістер кеңінен қолданылады, тіршіліктің түрлі кезеңдерінде ағзаның түрлі әсерлерге деген қалпы мен реакциясы салыстырылады (тәуліктік, мезгілдік белсенділік). Аутоэкологиялық зерттеулерде үлкен орынды адамның индустриялық әрекеттілігімен байланысқан ортаның ластануының, табиғи және жасанды радиобелсенділіктің ағзаға әсерін зерттей алады.
Популяциялар экологиясы-бір түрді дарақтардың табиғи топтамаларын, яғни популяцияларды зерттейтін экология бөлімі (популяциялар, ішкі популяциялық топтар мен олардың өзара қатынасы қалыптасатын жағдайларды, популяция санының динамикасын, дене құрылысын).
Синэкология-өсімдіктердің, жануарлардың, микроағзалардың қауымдастықтарын және олардың мекендеу ортасымен қатынасын зерттейтін экология бөлімі.