Курс лекций по"Экологии"

Биоценоз ұғымын алғаш  рет ұсынған неміс зоологі  К Мебиус (1877). Биоценоз құрамындағы  организмдердің бір-бірімен қарым-қатынасын  биоценотикалық тұрғыда қарастыру  қажет.

Биоценоз компоненттерінің қолайлы тіршілік ортасы – биотоптардан тұрады. Биотоп – организмдердің жиынтығы, тіршілік ететін орта. Нәтижесінде биоценозбен биотоп бірлесіп – биогеоценозды құрайды. Алғаш рет бұл терминді ғылымға 1940 жылы В.Н.Сукачев енгізген.

Биогеоценоз дегеніміз – биоценоз+биотоптың (экотоп) диалектикалық бірлестігі. Ол төмендегідей құрамдас бөліктерден тұрады: өндірушілер (өсімдіктер); талап етушілер (бірінші - өсімдік қоректі жәндіктер; екінші – жануар тектес қоректілер); ыдыратушылар (микроорганизмдер) және өлі табиғат компоненттері. Олар өзара үнемі қарым-қатынаста болады.

Биоценозды зерттейтін ғылым саласы – биоценология деп аталады.

Биогеоценоз ұғымы ол табиғаттың біртұтас және өзінің даму заңдылығы бар күрделі жүйе. Табиғаттағы  биологиялық бірлестіктер – кез-келген популяциялар мен биотоптардан тұратын микроорганизмдерден  бастап мұхиттардың биомассасын қамтиды. Ең үлкен биологиялық жүйе – биосфера немесе экосфера.  Биоценозды ғылымда экожүйе деп те атайды.  Оны 1935 жылы А.Тенсли енгізген.

Биоценоз – автотрофты және гетеротофты организмдерге жіктеледі.

Экожүйелер: 1) энергия ағымына; 2) қоректік тізбектер; 3) кеңістік пен уақытқа байланысты көп түрлілік құрылым; 4) биогенді элементтер айналымы; 5) эволюция және даму; 6) басқару; 7) компоненттердің қарым-қатынастарын қарастырады. Экожүйе – эволюцияның фукционалды бірлік өлшемі. Биоценоздағы қарым-қатынастың ең бастысы – қоректік және кеңістіктік байланыстар. Қоректік байланысты - биотикалық фактор деп атайды.

Экологиялық сукцессия..Белгілі бір уақытта жердегі бір биоценоздың екіншісімен  алмасуын сукцессиялар деп ат. (латын тілінен аударғанда successіon -  бірізділік, тұқым қуалау, кезектесу, ауысу). «Сукцессия ұғымын 1898 жылы Г.Каулсон енгізген. Қоршаған ортамен тепе-теңдікте болатын, тұрақты соңғы бірлестік – климаксты бірлестік  деп аталады.

Климакс (грек тілінен  аударғанда clіmax – баспалдақ) – берілген орта жағдайындағы  экожүйелердің  дамуының соңғы тұрақты күйі. «Климаксң  ұғымын 1916 жылы Ф. Клементес ұсынған.

Экожүйелердің гоместазы. Экожүйелер тек энергия ағыны мен зат айналымымен ғана емес, сонымен қатар дамыған ақпараттық байланыстармен сипатталады.

Шмальгаузен И.И. (1884-1963) барлық биологиялық  жүйелер белгілі  бір дәрежеде  өздігінен реттеуге, яғни гомеостазға қабілетті (грек тілінен ауддарғанда homoіos –ұқсас, сол stasіs – қозғалыссыз, тұрақты) деді.

Гомеостаз – тірі жүйелердің, соның ішінде популяциялардың қоршаған ортаның өзгермелі жағдайында тұрақты динамикалық тепе-теңдікті ұстап тұруға қабілетті.

Қоректік ресурстардың типтері:

• Қоректің тегіне байланысты түрлердің морфологиялық және іс-әрекетінің мамандануы (мыс, құстардың  тұмсығының насекомдарды ұстауға бейімділігі, шұқуға, жаңғақты шағуға, етті жұлып жеуге бейімділігі);
• Тігінен (вертикальды);
• Көлденең (горизонтальды).

Биоценоздың кеңістіктік  және түрлік құрылымы

Экожүйедегі организмдердің қауымдастығы және оның құрамы  бойынша  экологиялық жүйелер функционалдық және құрылымдық белгілері арқылы ерекшеленеді.

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

Экожүйелердің құрылымдық жіктелуі өсімдіктер типіне және ландшафтың 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, 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.

Биоценоздың құрылымы: консорция, синузия, парацелла.

Консорция – биоценоздың құрылымдық бірлігі яғни, автотрофты және гетеротрофты организмдерді біріктіреді. Ол кеңістіктік (топикалық) және қоректік (трофикалық) орталық мүшелерінің  (ядро) байланысы.  Консорция – бұл әртүрлі туыстағы организмдер белгілі бір түрдің денесінде өзінше  микроорта жасап өмір сүретін организмдер.

Биоценоз - консорцияның өзара байланысы.

Синузия – биоценоздағы өсімдіктердің вертикальды (кеңістікпен және уақытпен шектелген) орналасқан құрылым бөлігі.  Синузия қауымдастығының мынадай түрлері болады: шөптесін  синузиясы, бұталар синузиясы, су түбінің синузиясы т.б.

Парацелла – биоценоздағы өсімдіктердің горизонтальды орналасқан құрылым бөлігі. Яғни басқа бөліктерден компоненттерінің құрылымы мен құрамы жағынан ерекшеленеді. Парацелланы өсімдіктердің жетекші элементтері арқылы ажыратады. Мысалы, қылқан жапырақты  орманда  ағаштардың жапырақ алақанының үлкен бөліктерімен ерекшеленуі.

қан

Экожүйенің энергетикалық жіктелуі

Экожүйедегі тірі және өлі  құрауыштар қатысатын қоректік заттардың  тұрақты айналымын биогеохимиялық циклдер деп атайды. Бұл айналымдардың  қозғаушы күші болып Күн энергиясы  қызмет етеді.

Экожүйе арқылы энергия  ағынын зерттеу экожүйенің энергетикасы деп аталады.

Энергия - материяның барлық түрлерінің өзара әсері мен қозғалысының жалпы сандық өлшемі. Ол табиғат құбылыстарын біріктіреді. Жүйедегі энергияның өзгеруі жұмыс орындалған кезде жүреді.

Термодинамиканың  бірінші заңы – энергияның сақталу заңы (энегия жоғалып кетпейді, жоқтан бар пайда болмайды.

Термодинамиканың  екінші заңы бойынша энергияның өзгерісімен байланысты процестер тек энергия концентрленген түрден таралған күйге өткенде ғана өздігінен таралады.

Экожүйелердің бағыныштылық (иерархиялық) қатары

Биосфера ←  космостық  фактор

Құрлық және мұхит  экожүйелері ← геологиялық фактор

Биогеографиялық облыс  ← эволюция факторы

Биом ← климаттық  климакс факторы (аймақтық климат)

Ландшафт ← рельеф (жер бедері) факторы

Биогеоценоз ← эдафикалық климат (мезоклимат) факторы

 

Негізгі терминдер  және түсініктер:

Биотоп – организмдердің жиынтығы, тіршілік ететін орта. Нәтижесінде биоценозбен биотоп бірлесіп – биогеоценозды құрайды

Трофикалық  байланыс арасында түр басқа түрмен қоректенгенде: тірі особьтармен өлексе қалдықтарымен, тіршілік әрекетінің азығымен қоректенеді

Тропикалық  байланыс бір түрдің әсерінен екінші түрдің тіршілік ортасының өзгерісін айтады. Мысалы: Қылқан жапырақты орманның шөптесін жамылғысының болмауы.

Форикалық байланыс бір түрдің таралуына екінші түрдің  әсерінен пайда болады. Мысалы жануарлардың тұқымды, спораны, өсімдік тозаңдарын таратуы, оны зоохория, ал майда особьтарда форезия деп атайды.

 Фабрикалық байланыс  бір түр өзінің қорегін сақтау  үшін басқа жануарлардың немесе өлекселердің қалдықтарын пайдалануы.

Экологиялық қойма дегеніміз ағзаның табиғаттағы  орнын және оның бүкіл тіршілік ету жағдайларын немесе тіршіліктегі орнын, яғни қоршаған ортаға, қоректің түріне, қоректену уақыты мен әдісіне, көбейетін орнына, баспанасына және тағы басқа қатынасының жиынтығы.

Симбиоз. Екі түрге жататын организмдердің кеңістікте бір-біріне ешбір зиянын тигізбей керісінше селбесіп пайдалы тіршілік етуі. Мәселен, құмырсқа мен өсімдік биті, отшельник шаяны мен актиния арасындағы селбесіп тіршілік ету осы қарым-қатынасқа жатады. Өсімдіктер арасындағы қыналар – балдыр мен саңырауқұлақтың селбесіп тіршілік етудің көрінісі болып табылады.

 Комменсализм. Немесе арамтамақтық құбылыс. Бұл симбиоздың бір формасы ретінде белгілі. Яғни, бір түрдің қоректік қалдығымен екінші организм қоректене отырып оған ешбір зиян келтірмейді.

Мутуализм. Әр түрге жататын организмдер бір-біріне қолайлы жағдай туғыза отырып селбесіп тіршілік етуде.

Зоохария. Жануарлардың орын ауыстыруы арқылы тұқымдарын кеңістікке тарату құбылысы.

Аллеопатия. Бұл организмдердің денесінен өзіне тән химиялық өнімдер шығару арқылы қарым-қатынас жасау жолы.

Паразитизм. Паразитизм – бір түр өкілінің екінші бір түр өкілін қорек немесе тіршілік ортасы ретінде пайдалану арқылы тіршілік ету.

Жыртқыштық. Жыртқыштық түрлер арасында болатын қарым-қатынастардың ең жоғарғы формасы, яғни қорек, аумақ, т.б. ресурстар үшін бірін – бірі өлтіру, қуу, жеу арқылы көрініс береді.

 

Өз білімін  тексеруге арналған бақылау сұрақтары:

1.Биоценоз, биогеоценоз және экожүйелер туралы түсініктер.

2.Бірінші реттік продуценттер мен консументтер құрамы қандай?

3.Организмдердің әртүрлілігі, динамикасы, қоректік тізбек және байланысы экологиялық пирамидалар қалай құралады?

4.Эвапотранспирация дегеніміз не?

5.Биогенді элементтер айналымына қандай элементтер қатысады?

6.Биологиялық түрлердің өзара қатынасының моделін түсіндір.

7.Экологиялық сукцессия дегеніміз не? 

8.Қауымдастықтың биологиялық өнімділігі және экожүйе.

9.Гомеостаз дегеніміз не?

10.Биоценоздың кеңістіктік және түрлік құрылымы.

11.Экожүйенің энергетикалық жіктелуі.

12.Термодинамиканың бірінші және екінші заңдарына түсінік беріңіз.

13.Биотикалық қарым-қатынастардың типтері қандай?

14.Экожүйелердің бағыныштылық (иерархиялық) қатары дегеніміз не?

 

ЭКОЛОГИЯ ЖӘНЕ ТҰРАҚТЫ ДАМУ

Лекция – 5

 

Тақырыбы: Биосфераның тұрақты жағдайы және эволюциясы

 

Әдебиеттер:

1. Коробкин В.И., Предельский Л.В. Экология. Изд.5-е, доп. и переработ. изд. «Феникс, 2003. -576
2. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология: Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. -566 с.
3. Воронский В.А. Экология: Словарь-справочник. Феникс. 1996. – 574 с.
4. Саданов А.К., Сванбаева З.С. Экология –Алматы: «Агроуниверситет,  1999.
5. Бейсенова Ә., Самақова А., ЕсполовТ., Шілдебаев Ж. Экология және табиғатты тиімді пайдалану. Оқулық. – Алматы: «Ғылыми баспа орталығы, 2004. -328 б.

      6.    Асқарова У.Б. Экология және қоршаған ортаны қорғау: Алматы, 2007.-312б.

 

В.И.Вернадскийдiң  Биосфера туралы iлiмi

Биосфера терминiн  қолданбай тұрып француз жаратылыстанушысы Ш.Б.Ламарк (1744-1829) ХIХ қасырдың басында биосфера түсiнiгiн ғылымда қолданған. ХIХ ғасырдың аяғында, 1975ж Австралия геологы Э.Зюсс барлық организмдердiң жиынтығы бар атмосфера, гидросфера, литосфера қабаттарын жердiң ерекше биосфералық қабықшасы деп атады. ХХ ғасырдың басында орыс ғалымы В.И.Вернадский биосфера iлiмiн жетiлдiрдi. 1926 ж В.И.Вернадскийдiң «Биосфера» атты кiтабында биосфераға толық түсiнiк берiлдi. Кейiнен Жердегi биосфералық химиялық құрылымы және оның қоршаған ортасы деген монографиясы шықты. Онда биосфера концепциясының негiзгi қағидаларын тұжырымдады.                                 В.И. Вернадский жер қыртысының бүкiл геологиялық тарихы бойында тiрi организмдердiң әсерiне ұшыраған барлық қабаттарды биосфера түсiнiгiне енгiздi. Әдетте биосфера шартты түрде 4 ірі кешенді қарастырылады – атмосфера, литосфера, гидросфера және тірі ағзалар.

Атмосфера – бұл қабатталған құрылысы бар және бірнеше сфералардан тұратын, жердің өзімен бірге айналатын газ қабығы, биосфераның маңызды бөлігі. Атмосфера құрамын азот (78.08%), оттегі (20.95%), көмірқышқыл газы (0.03%) және аз мөлшерде (0.01%) басқа газдар құрайды.

Тропосфера – атмосфераның Жер бетінен 9 (полюсте)-15км (экваторда) қашықтықта орналасқан аумағы. тропосферада атмосфера массасының 80% және бүкіл су булары жинақталған.

 

Стратосфера – тропосфераның жоғарғы шегінен жоғары қарай 50км арақашықтықта орналасқан атмосфера аймағы. Бұл аймақта озон қабаты бар.Озон қабаты барлық тіршілік иелеріне өте қауіпті күннің ультрафиолетті сәулелерін Жерге қарай өткізбейді. Сондықтан да, бұл қабатты қалқан деп атаймыз.

Тірі  заттың негізгі қасиеттері

Тірі зат бірқатар өзіне тән қасиеттерге ие бола отырып, биосферада белгілі бір биогеохимиялық функциялар атқарады.

Тірі затқа тән қасиеттер:

1. биосфераның тірі заты энергияның үлкен қорымен сипатталады;
2. тірі және өлі заттың айырмашылығы химиялық реакциялардың жылдамдығынан көрінеді (тірі затта реакциялар мыңдаған, кейде миллион есе жылдам жүреді);
3. тірі затты құрайтын химиялық қосылыстар – болаттар, ферментте және т.б, - тек тірі организмдерде ғана түрақты болады;
4. биосферадағы кез келген тірі затқа тән қасиет ерікті қозғалу;
5. тірі зат өлі затқа қарағанда біршама жоғары морфологиялық және химиялық көптүлілікпен сипатталады. Тірі заттың құрамына кіретін 2 млн.-нан астам органикалық қосылыстар белгілі, ал өлі табиғаттың табиғи қосылыстарының саны шамамен 2 мың.
6. Биосферадағы тірі зат мөлшері әр түрлі жеке организм түрінде болады. Ең Ұсақ вирустардың мөлшері 20 нм-ден (1 нм= 10^-9м) аспаса, ең ірі жануар – киттердің Ұзындығы 33 м-ге, ең биік ағаш секвойя – 100 м-ге жетеді.