Популяция экологиясы-демэкология

Популяцияның  өсуі

Популяция өсімі  оң және теріс болуы мүмкін. Адамдардың табиғи өсімі  Ресейде 1990 ж  +2,2  (туылым 13,4; өлім – жітім -11,2).

                                         1991ж     + - 0,7

                                   1992ж    - -0,8 

XVII ғасырда популяцияның  санының өсуі геометриялық прогресс  заңымен өсетіні белгілі болған, ал XVIIІ ғасырдың аяғында Томас  Мальтус халықтардың геометриялық  өсуі жөнінен өзінің әйгілі  теориясын ұсынды. Қазіргі математикалық тілмен айтқанда организмдердің экспонциалды өсуі. Экспоненциалды өсу дегеніміз -өзгермейтін тұрақты жағдайларда популяция особьтерінің сандарының өсуі. Ұзақ уақыт бойы тұрақты, өзгерусіз сақталатын жағдайлар табиғатта мүмкін емес. Егер бұлай болмаса, мысалы, әдетте бактериялар органикалық заттар массасын 2 сағат ішінде бүкіл жер шарын 2 метр қалыңдық  қабатпен жаба алар еді. Бірақ табиғатта бұл жүзеге аспайды, өйткені көптеген шектеуші факторлар кездеседі. Популяция өсуі өлім - жітім мен туылым арасындағы айырмашылық.

Өсу қарқындылығы

Популяцияның  өсу қарқындылығының өзгеруі - әр түрлі болуы мүмкін. Көбеюдің жоғары потенциалы түрлердің тірі қалуында үлкен роль атқарады. Саны төменгі  деңгейдегі популяция қолайлы жағдайларға  ауысуының нәтижесінде тез қайта қалпына келуі мүмкін. Кейбір түрлер тек жаппай көбеюі арқасында оларды тұтынушыларға қарсы тұра алады. Түрлердің жаңа кеңістікті тезірек игеруіне жоғары көбеюі көмектеседі.

Популяцияның демографиялық құрылымы

Популяцияның  жыныстық және жас ерекшелік құрамын сипаттауды демография деп атайды («демос»-халық, «графо»-жазамын, суреттеймін). Белгілі бір популяция жас ерекшелігі әр түрлі особьтардан тұрады. Топтардың жас ерекшелік және жыныстық қатынасы популяцияның өсу қарқындылығы мен тіршілікке бейімдеушілігін және оның құрылымының маңызды сипаттамасы болып табылады.

   Жас  өскен сайын кез келген особьтарда  заңды түрде қоршаған ортамен  байланыс сипаты және бөлек  факторлардың әсеріне төзімділігі  өзгереді. Мысалы, инеліктердің дернәсілі - суда реактивті қозғалатын су организмдері, ал ересектері қалқып ұшатын жер - ауа организмдері. Көбелектер метаморфоздан кейін қоректенудің кеміруші түрінен сорушы түріне, жылжымалы қозғалыстан ұшуға ауысады. Сонымен қатар, экологиялық ерекшелігі жағынан аналығы мен аталықтарының да айырмашылығы бар. Мысалы, аталық масалар гүлдердің нектарын сорса, аналықтары омыртқалы жануарлардың қанымен қоректенеді.

Популяциядағы жас ерекшелік топтарының қатынасын «жас ерекшелік пирамидасы» арқылы көруге болады. Бұл пирамиданың сипаты нақтылы популяцияның жақын арадағы тағдырын болжай алады. Егер оның негізі кең болса, жас особьтер көп, тар төбе - кәрісі аз және орта бөлігі жеткілікті болса, онда пирамиданың мұндай конфигурациясы өсуші пирамиданы сипаттайды.

Ал егер негізі тар, төбесі кеңірек болса, онда мүндай популяцияда жақын арада көбею болмайды, керісінше, туьлымға қарағанда өлім-жітім басым болатынын көрсетеді .

Әрбір түрге жас ерекшелік  пирамидасының өз конфигурациясы тән. Сондықтан ортамен қарым-қатынасы мен даму ерекшелігін жақсы білу қажет. Мысалы, ұрпағына қамқорлығы болмайтын және өнімділігі өте жоғары жануарларда пирамида негізі кең болады.

Кейбір түрлердің  жұмыртқалары мен дернәсілдері ересектерімен салыстырғанда мыңдаған есе артық болады. Егер ұрпақтарына қамқорлығы күшті дамыса, мұндай популяцияда жас особьтардың үлесі мен өнімділігі айтарлықтай аз.

Популяцияның жыныстық және жас ерекшелік құрамын талдау- табиғатта түрлердің санын болжау үшін қажетті жағдай. Мысалы, егер треска және сельдті аулауда ірі ересек балықтар жойылуы - артық аулануды көрсетеді.

Көбею арқылы популяцияларды толықтыратын және жас организмдер өсуі үшін мүндай өндірістік популяцияға «демалыс» беру керек. Егер шалғында бағалы жемдік көп жылдық өсімдіктер тек ересек түрінде кездесе бастаса, ол тұқымдық жаңаруға, көбеюге қабілетті еместігін көрсетеді. Бұл түрдің тұрақты өнімін болашақта алу мақсатында, популяция құрамын жақсарту үшін ерекше шаралар қолдану қажет.

Популяцияның  этологиялық құрылымы

Этология - жануарлардың мінез-құлқының заңдылықтарын зерттейтін ғылым. Бір популяция мүшелерінің қарым-қатынастарының жүйесін популяцияның мінез-құлықтық немесе этологиялық құрылымы деп атайды. Популяция особьтарының басқа мүшелерлеріне қарым-қатынасы жөніндегі жануарлардың мінез-құлқы ең алдымен түрге тән жалғыз немесе топтық өмір сүруіне байланысты.

Жалғыз өмір сүруде - популяцияның особьтары бір-біріне байланыссыз тіршілік етеді. Табиғатта толығымен жалғыз өмір сүретін организмдер кездеспейді, өйткені, бұл жағдайда негізгі тіршілік функциясы- көбею жүзеге аспаған болар еді. Бірақ кейбір түрлерге өте әлсіз байланыстар тән. Мысалы, кейбір актиниялар бір-бірімен кездесуді қажет етпейді. Олар ұрықтанудың сырттай әдісімен көбейетін су организмдері. Ал іштей ұрықтанатын түрлердің популяцияны жүзеге асыруы үшін аталықтары мен аналықтары өте қысқа уақытта кездеседі, ал қалған уақытта жануарлар бір-біріне байланыссыз жеке тіршілік етеді. Мысалы, көптеген бунақденелілер - қан қызы, кейбір жыртқыш қоңыздар жатады.

Жанұялық өмір сүру типінде ата-аналары мен ұрпақ арасында байланыс күшейеді. Бүл байланыстың қарапайым түрі- ата-анасының біреуінің салған жұмыртқаға қамқорлығы, оны қорғау, инкубация, қосымша аэрирациялау және т.б. Қосмекенділердің ішінде мраморлы амбистома ылғалды орман төсенішінің шұңқырына жұмыртқасын салып, оны күзетуге қалады. Құстарда да ұрпағына күрделі қамқорлығы олардың қанаты көтерілгенге дейін, ал ірі сүтқоректілерде, мысалы, аю, жолбарыс т.б.- да жыныстық жетілгенге дейін бірнеше жыл бойы созылады. Популяциядағы мінез-құлықтық байланыстардың күрделі түрлеріне жануарлардың ірі бірлестіктері - үйір, тобыр, қауым жатады.

Қауым- отырықшы жануарлардың топтық орналасуы. Олар ұзақ уақыт немесе шағала сияқты көптеген құстардың көбею кезеңіңде ғана пайда болады. Қауымдағы особьтар арасындағы байланыс территориядағы қарапайым жиналудан әрбір мүшелері қызмет атқаратын күрделі бірліктерге дейін болады.

Қауымның  күрделі түрлерінде оның мүшелері кейбір қызметтерін бірлесіп атқарады. Мұндай ортақ қызметтерге жауларынан қорғану және хабар беру жатады. Шағалалар, кейбір үйректер, қарлығаштар және т.б. құстар балапандарына қауіп төндірген жыртқыштарға әдетте шумен бас салады. Қауіпті байқаған жағдайда көтерілген дабыл басқаларын ұйымдастырады.

Оңтүстік Америкалық дернәсілмен қоректенетін көкек  Ани-ондаған аналықтар жұмыртқа салатын ортақ ұя салады. Бұл ортақ ұяда бір уақытта мезгіл сайын басқаларын ауыстыратын, бірнеше құстар жұмыртқаны кезектесіп басады.

Қоғамдық бунақденелілерде, термиттерде, қүмырсқаларда, араларда күрделі қауым кездеседі. Бұндай жанұялы қауымда бунақденелілердің негізгі қызметтерінің көпшілігін: көбею, қорғау, өзін және ұрпағын қорекпен қамтамасыз ету, құрылыс т.б. жұмыстарды бірігіп орындайды. 

Тобыр. Биологиялық пайдалы ұйымдасқан іс - әрәкеті байқалатын жануарлардың уақытша бірлігі. Тобыр – көшіп-қону, қоректі табу, жауынан қорғану сияқты түрдің өміріндегі белгілі бір қызметтерді орындауды жеңілдетеді. Тобыр көбінесе құстар мен балықтар арасында, сүтқоректілерден иттерге тән. Балықтың тобыры пішіні, көлемі жөнінен өте өзгеше. Олар кейде тәулігіне бірнеше рет қайта құрылады. Тобырға біріккен балықтарда қорғаныш рөлі өте зор. Зерттеулерден тобыр мүшелеріне қарағанда жалғыз балықты жыртқыштардың аулауы бірнеше есе тезірек екені байқалған.

Сол сияқты қасқырлардың тобыры қыста топтық аң аулау үшін қалыптасады. Барлық особьтердің келісілген және басқарылатын іс - әрекеттерін  талап ететін, мысалы, құрбандарын  қоршауға түсіру немесе шеңберге алу  сияқты іс-әрекеттер қасқырдың топтық аң аулауы кезінде кездеседі.

Үйір. Тобырмен салыстырғанда үйір - бұл жануарлардың ұзағырақ және тұрақты бірлесуі. Үйір топтарында, әдетте түрлердің тіршілігінің барлық негізгі функциялары (қорек табу, жыртқыштан қорғану, миграция, көбею, жас ұрпақты тәрбиелеу және т.б.) іске асады. Өзінің мінез - құлқымен үйірдің іс-әрекеттерін жыртқыштарға реакциясын, қоректену орнын, қозғалу бағытын анықтайтын басшысы бар (лидер) топтар - үйірді ұйымдастырудың бір варианты. Үйір басшыға қарап, бірлікті құрып әрекет жасайды. Лидердің қызметі басқа особьтерге бағынуға бағытталмаған. Үйірдің тәжірибелі мүшесі – лидер болады. Мысалы, Солтүстік бұғыларының үйірін кәрі басшы жүргізеді. Олар миграция уақытында және жыртқыштарға кездескенде басқаларға қарағанда тәжірибелі екендігін көрсетеді. Бұғының аналығы туар алдында бірнеше күн өзі қалып баласы қатайғанша оны жалғыз сақтап және қорғап, кейін екеуі бірге үйірді қуып жетеді. Солтүстік бұғының жануарларының 18-20%-і потенциалды лидер бола алады.

 

Бақылау сұрақтары:

1.Популяцияға анықтама беріңіз.

2.Популяцияның жастық  және жыныстық құрамын сипаттаңыз.

3.Популяцияның кеңістікте  орналасу түрлерін көрсетіңіз.

4.Туылу, өсу жылдамдығы, өлу дегеніміз не?

5.Туылу мен өлімнің  типтері қандай?

6.Биотикалық потенциал  дегеніміз не?

7.Биотикалық факторлардың түрлері қандай?

 

 

ДӘРІС № 5

Тақырып: Бірлестіктер экологиясы-синэкология.

 

Мақсаты: Студенттерге биоценоз туралы түсінік беру және экожүйедегі түраралық байланыстардың негізгі формалары (нейтрализм, комменсализм, протокооперация, мутуализм, жыртқыштық, паразитизм, Г.Ф.Гаузенің бәсекелестік арқылы жою принципі, экологиялық қуыстың потенциалды және жүзеге асырылған түрлерін түсіндіру.

 

Жоспары:

1. Синэкологияның зерттеу  обьектілеріне жалпы сипаттама:

а) Биоценоз

ә) Биогеоценоз

б) Экожүйе

2. Экожүйедегі энергия  және заттар айналымы.

3. Экологиялық пирамида  және оның типтері.

4. Экожүйенің тұрақтылығы  мен динамикасы.

5.  Экологиялық сукцессиялар. 

 

Негізгі түсініктер: биоценоз, синекология, биогеоценоз, экожүйе, нейтрализм, комменсализм, протокооперация, мутуализм, аменсализм, микориза, антибиоз, аллелопатия.

1. Синэкологияның  зерттеу обьектілеріне жалпы  сипаттама

Синэкология организмдердің тіршілік жағдайларын , өзара және қоршаған ортамен өзара қарым-қатынасын  зерттейді. Синэкология экожүйелердің шекараларын салумен айналысады, сондықтан  оны биогеноценологиялық 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.

 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 өзарабайланыстарының жиынтығы.

Экологияның негізгі  ұғымына «экожүйе» жатады. 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

Экожүйенің  негізгі қасиеттері:

1. зат айналымына қатысу қабілеттілігі;
2. сыртқы әсерлерге қарсы тұруы;
3. биологиялық көбеюі.

Экожүйенің  деңгейлері:

1. микроэкожүйе- кішкене су қоймасы, жануарлар өлексесі олардың тіршілік ететін әртүрлі ағзаларымен бірге, аквариум, жайылым , су тамшысы
2. мезоэкожүйе- орман, өзен, тоған, т.б.
3. макроэкожүйе- мұхит, континент, табиғи зона, т.б.
4. глобальдық экожүйе- биосфера

Экожүйеге мағынасы жақын  терминге «биогеоценоз» жатады. Бұл терминді 1942ж. академик В.Н.Сукачев енгізген.

Биогеоценоз екі блоктан  тұрады:

1. «биоценоз»- организмдердің әртүрлі түрлерінің өзарабайланысы(популяция);
2. «биотоп» немесе «экотоп»- мекен ету ортасы.

Экологияда жиі «бірлестік»  терминін пайдаланады.

    Сонымен, биогеоценоз- тірі ағзалар мен олардың мекен ететін физикалық ортасымен бірге қауымдасқан жүйе. «био»-тірі ағзалар, «гео»- өлі табиғат (арнайы географиялық орта)

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

Экожүйе мен биогеоценоз- тірі ағзалардың және ортаның жиынтығы.

Биогеоценоз- тірі ағзалар  мен ортаның кездейсоқ жиынтығы емес, ерекше келісілген , динамикалық , өзарабайланысы, тұрақты, теңестірілген жүйе. Ол ұзақ уақыттың адаптация нәтижесі. Биогеоценозды анықтаушы- фитоценоздар.

Агробиогеоценоз- жасанды  фитоценоз негізінде жасалады.

Биогеоценозда барлық тірі иелер қоректену тізбегіне біріктірілген. Өзара қосылу және айырылу нәтижесінде белгілі буындардан күрделі трофикалық тор құрылады. Құрлықтағы қоректену тізбегі қысқа(3-4 буыннан тұрады). Мыс: ағаш- құрт- құс-жыртқыш құс. Су ортасында қоректену тізбегі едәуір ұзын: фитопланктон-зоопланктон- майда балықтар- жыртқыш балықтар- человек.

Қоректену тізбегінің бірнеше  деңгейі болады:

I-трофикалық деңгей- автотрофты  ағзалар-продуценттер

II- шөпқоректі жануарлар  (фитофагтар) – консументтер I-қатардағы

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

IV- ірі жыртқыштар.

V-өлі организмдердегі  заттарды және қалдықтарды тұтынушылар  (деструкторлар, редуценты)- сапрофаг, сапрофиттер, детриттер .