Экожүйелер экологиясы

Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

ЭКОЖҮЙЕЛЕР ЭКОЛОГИЯСЫ

Кіріспе

Экологияда «биогеоценоз» ұғымымен бірге «экожүйе» ұғымы қолданылады. «Экожүйе» ұғымын ағылшын ботанигі А. Д. Тенсли ұсынды. А. Д. Тенсли экожүйе құрамына организмдер де, абиотикалық орта да кіретін жер бетіндегі тірі табиғаттың негізгі функциялық бірлігі деп есептеп, оның әр бөлігінің екіншісіне әсер ететініне назар аударды. Әдетте «экожүйе» және «биогеоценоз» ұғымдарын синоним ретінде қарастырады. Алайда бұл бір-біріне дәл сәйкес келмейді. Экожүйеде әртүрлі дәрежедегі зат алмасу процесі жүретін жүйе болса, биогеоценоз - белгілі бір өсімдіктер жабыны (фитоценоз) алып жатқан территориялық ұғым. Экожүйе - мөлшері әртүрлі табиғи (мұхит, тундра, орман, құмырсқа илеуі және т. б. ) және жасанды (аквариум, ферма территориясы, қала) кешендерге қатысты қолданатын кең ұғым. Экожүйе, экологияның ең негізгі обьектісі - тірі организмдер жиынтығының қоректену, өсу, және ұрпақ беру мақсатында белгілі бір тіршілік ету кеңістігін бірлесе пайдалануының тарихи қалыптасқан жүйесі.

Биогеоценоз және оның құрылымы

Биогеоценоз - тіршілік ететін жер бетімен қоса (биотип) тірі организмдер

(биоценоз) мен абиотикалық ортаның тарихи қалыптасқан жиынтығы. «Биогеоценоз» ұғымын 1944 жылы академик В. Н. Сукачев ұсынды.

Табиғатта әртүрлі түрлердің популяциялары биоценозға бірігеді. Бірақ, ешқандай биоценоз ортадан бөлек өздігінен дами алмайды. Нәтижесінде табиғатта тірі және өлі компоненттер жиынтығы құрылады. Орта жағдайлары ұқсас кеңістікте тіршілік ететін организмдер қауымдастықтарын биотоп (биоценоз) деп атайды. Биотоп - биоценоздың тіршілік ету ортасы. Сондықтан биоценозды белгілі бір биотопқа тән тарихи қалыптасқан организмдер тобы ретінде қарастыруға болады. Кез-келген биоценоз биотоппен бірге жоғары дәрежедегі биологиялық жүйе - биогеоценозды құрайды

Биогеоценоздар әртүрлі мөлшерде, көлемде болуы мүмкін. Мысалы, орман, көл, шалғындық, және т. б. Мөлшері мен күрделілігіне қарамастан кез-келген биогеоценоз мынадай құрамдардан тұрады:

- продуценттер - өндіргіштер (жасыл өсімдіктер), күн энергиясын пайдалана отырып денесін бейорганикалық заттардан түзетін автотрофты организмдер. Бұлар қоректік тізбектің бірінші буыны;

- консументтер - тұтынушылар, продуценттер арқылы дайын органикалық заттармен бірге ондағы энергияны пайдаланатын гетеретрофты организмдер (бірінші дәрежелі - өсімдік қоректі жануарлар, екінші дәрежелі - ет қоректілер және үшінші дәрежелі - жыртқыштар) ;

- редуценттер - ыдыратушылар, органикалық қалдықтарды ыдырататын, биологиялық зат айналымын аяқтайтын (шартты түрде) организмдер (бактериялар, саңырауқұлақтар, микроорганизмдер) ;

- өлі табиғат компоненттері.

Бұлардың арасында әртүрлі дәрежедегі байланыстар пайда болады. Адамның қатысуымен табиғи биогеоценоздар өзгеріп, олардың орнына көбейіп келе жатқан агробиоценоздар келеді. Мысал ретінде ауыл шаруашылық егістіктерін, бау-бақшаларды, жайылымдарды, тоған суларды, су қоймаларын, каналдар мен құрғатылған батпақтарды келтіруге болады. Қазіргі кезде Жер бетінің 10%-ын агроценоздар алып жатыр. Егер табиғи биогеоценоздар өздігінен реттелетін болса, агроценоздарды адам реттеп отырады.

Экотоп пен биоценоз арасында мынадай тығыз байланыстар орын алған:

1) экотоп шарттары сан алуан болған сайын биоценоздағы түрлер де соншалықты көп болады;

2) экотоп жағдайларының қалыптан ауытқуы жоғарылаған сайын биоценоз соғұрлым түрге кедей болып келеді, және керісінше оның кейбір түрлерін құрайтын особьтардың саны көп болады;

3) экотоптағы ортаның жағдайы неғұрлым бірқалыпты өзгеретін болса және ол ұзағырақ өзгеріссіз қалыпта тұрса, биоценоз соғұрлым түрлерге бай болады және қалыпты әрі тұрақты сақталады;

4) бір-біріне жақын туыс екі түрдің өзі бір экотопта бірдей экологиялық қуыста бола алмайтындықтан, түрге бай туыстар, әдетте, биоценозда өзінің жалғыз өкілі арқылы қатысады.

Экожүйе және экожүйелер типтері

Биогеоценоз шекарасы көбіне түрлік құрылысы мен құрамы біртекті өсімдіктер жабыны қауымдастықтарымен анықталады. Биогеоценоз экожүйенің бір варианты болып табылады. Алайда экожүйе мен биогеоценоз арасында айтарлықтай айырмашылық болмағанмен, соңғы кезде «экожүйе» ұғымы кең қолданылады. Экожүйе - зат айналымы жүре алатын организмдер мен бейорганикалық компоненттер жиынтығы. Экожүйелер арасында биогеоценоздар арасындағы сияқты анық шекара жоқ, бір экожүйе біртіндеп екінші экожүйеге ауысады. Үлкен экожүйелер кіші экожүйелерден құралады. Мысалы, құмырсқа илеуі, томар, жануарлардың салған іні ішіндегі тіршілік ететін организмдерімен (микрожүйе) бірге орман экожүйелерінің (мезоэкожүйе) құрамына кіреді. Орман экожүйелері басқа экожүйелермен (шалғындық, су айдыны, егістік) бірге табиғи аймақ, физико-географиялық аудан сияқты (макроэкожүйе) одан да үлкен экожүйелер құрамына енеді. Жер бетіндегі барлық экожүйелер атмосфера және Әлемдік мұхит арқылы байланысып - биосфераны түзеді.

Экожүйелердің құрамы көптеген факторларға, бірінші кезекте климатқа, геологиялық жағдайларға және адам әсеріне байланысты. Егер негізгі ролді автотрофты организмдер - продуценттер атқарса жүйені автотрофты деп атайды. Егер экожүйеде продуценттер болмаса немесе олардың ролі мардымсыз болса (мысалы, мұхит тереңдіктері, биік тау мұздықтары) мұндай жүйелерді гетеретрофты деп атайды. Экожүйелер табиғи немесе антропогенді болуы мүмкін, мысалы, ауыл шаруашылық, қала, өнеркәсіптік экожүйелер. Жер бетіндегі маңызды экожүйелер болып: тайга, тундра және полярлық белдеулер, мұхиттар, жағалаулар, батпақтар, мангралық тоғайлар, қоңыржай аймақтағы далалар мен ормандар, саванналар, таулар, аралдар және т. б. болып табылады.

Экожүйенің бірнеше түрлерін ажыратады:

- микроэкожүйе (мысалы, шіріп жатқан ағаш діңі) ;

- мезоэкожүйе (орман, көл, батпақ) ;

- макроэкожүйе (континент, мұхит) ;

- ғаламдық экожүйе (Жер биосферасы) .

Ю. Одум (1986) табиғи экожүйелердің үш түрін бөледі: жер беті (тундра, тайга, дала, шөл т. б. ), тұщы су (көлдер, өзендер, батпақтар) және теңіз (ашық мұхит, өзен құйылыстары) экожүйелері. Бұл классификацияның негізінде өзіне тән белгілері жатыр, мысалы жер беті экожүйесі үшін - өсімдіктер жабыны, тұщы су экожүйелері үшін - судың физикалық қасиеті.

Экожүйедегі энергия

Организмдердің тіршілігін сақтауы және экожүйелердегі зат айналымы тек үнемі энергия келіп тұрғанда ғана жүзеге асады. Айналып келгенде Жер бетіндегі бүкіл тіршілік күн энергиясының есебінен жүруде. Күн энергиясын фотосинтездеуші организмдер (жасыл өсімдіктер) органикалық қосылыстардың химиялық байланыстарына өзгертеді. Гетеретрофтылар энергияны қорекпен бірге алады. Барлық тіршілік иелері басқа организмдердің азығы болып есептеледі, яғни бір-бірімен энергетикалық байланыста болады. Қауымдастықтардағы қоректік байланыстарды - бір организмнен екінші организмге энергия тасымалдаудың механизмі деп қарастыруға болады.

Жылына биосфераға түсетін энергияның мөлшері 2, 5∙1024 Дж. Осы энергияның тек шамамен 0, 3% ғана фотосинтез процесінің нәтижесінде органикалық заттардағы химиялық байланыстардың энергиясына ауысады және тек 0, 1% таза бірінші өнімге өтіп отырады. Әрі қарай қоректі органикалық заттар арқылы трофикалық (қоректік) тізбекке сәйкес таралады. Энергияның пирамида заңына сәйкес немесе 10%-дық Р. Линдеманның (1942) ережесіне сәйкес, бір қоректік деңгейден басқа деңгейге өтетін энергия шамамен 10%-дан аспайды. Осындай деңгейлер көп болған сайын, ең соңғы тұтынушыға жететін энергия үлесі соғұрлым аз болады.

Органикалық заттардың ыдырауы әртүрлі организм топтарының қатысуымен жүреді. Таза бірінші өнім энергиясының шамамен 90%-ын бөлетін микроорганизмдер мен саңырауқұлақтар, 10%-ға жуығын - омыртқасыз жануарлар және 1%-дан аздауын - омыртқалы жануарлар - соңғы консументтер бөледі. Соңғы цифрға (1%) сәйкес бір пайыз ережесі мазмұндалған. Осы белгіленген қатынастар биосфераның орнықтылығын ұстайтын негізгі жағдайға жатады. Табиғи жүйе энергиясының 1% шамасында өзгеруі жүйені тепе-теңдік жағдайынан шығарады.

Жер бетіндегі ірі масштабтағы құбылыстардың бәрі де К. үн сәулесі энергиясының 1%-нан аспайтын жиынтық энергияға ие. Энергияның пирамида заңы тұрғындарды азық-түлікпен қамтамасыз етуге арналған Жер көлемінің есебін жасауға және т. б. экологиялық-экономикалық есептерді жасауға қолданылады. Күн энергиясы ағыны арқасында Жерде ауа мен судың әлемдік физикалық айналымы жүреді. Ауа массасының жылжуы механикалық әсерлердің (жел, толқын, ағыстар) басқа заттардың бірінші кезекте су буы мен шаң бөлшектерінің, әртүрлі құрамындағы аэрогендік миграциясының жүруін қамтамасыз етеді. Күн радиациясының әсерінен атмосферада әртүрлі фотохимиялық реакциялар - су фотолизі, озонның, күкіртті сутектердің түзілуі орын алады. Тасымалданатын массалық көлемі мен жұмсалатын энергияны ескергенде Жердегі ең үлкен заттар айналымының біріне су айналымы жатады. Жылына бұл процеске қатысатын небәрі бүкіл гидросфера массасының тек 0, 04% болса да, секундына 16, 5 млн. м3 және 40 млрд. МВт Күн энергиясы айналымға түсіп отырады. Күн энергиясының арқасында жүретін су мен ауаның физикалық айналымынан басқа көптеген химиялық элементтер мен олардың қосылыстары айналымға тартылады.

Жоғарыда айтылғандай, биоценоздағы организмдер арасында тұрақты қоректік байланыстар қалыптасқан. Мұндай қатынастар белгілі бір организмдердің тобын біріктіріп отырады. Осы қоректік тізбектер құрамдас үш бөлімнен тұрады.

Біріншісі - продуценттер немесе өндірушілер. Мұнда автотрофты жасыл өсімдіктер органикалық заттар түзіп, алғашқы биологиялық өнімділікті түзеді және күн энергиясын жұмсайды (сіңіреді) . Екіншісі - консументтер, бұған жануарлар жатады. Үшіншісі - редуценттер немесе қайта қалпына келтірушілер. Оларға микроорганизмдер жатады. Олардың ролі ерекше, яғни, заттарды ыдыратып, қайта қалпына келтіріп зат айналымын жалғастырып отырады.

Әрбір қоректік тізбектің қатарында белгілі бір трофикалық (қоректік) деңгей қалыптасады. Ол өзінен өтетін зат және энергия ағымының белсенділігімен сипатталады. Мәселен, жасыл өсімдіктер - бірінші трофикалық деңгейді түзсе, фитофагтар - екінші, ал жануарлар тектес қоректілер - үшінші, т. с. с. деңгейлерді түзіп жалғаса береді.

Барлық қоректік тізбектер бір-бірімен байланысты және тәуелді болып отырады. Әрбір деңгейден екінші, үшіншіге өткен сайын зат немесе энергия беру жүзеге асады. Осының бәрі биоценоздағы қоректік тізбектің күрделілігін және біртұтас жүйе ретінде әрекет ететіндігін көрсетеді.

Экологиялық пирамида. Экожүйелердің әрбір трофикалық (қоректік) деңгейдегі таза алғашқы және соңғы өнімдерді құрудың және шығындаудың жылдамдығы әртүрлі. Алайда, барлық экожүйелерге өнімдер пирамидаларының ережесі деп аталатын алғашқы өнім мен соңғы өнімдердің белгілі бір сандық ара қатынастары тән.

Қауымдастықтардың өнімділігі экожүйедегі продуценттердің күн сәулесін пайдалану арқылы қандай жылдамдықпен органикалық заттарды синтездеуіне байланысты. Белгілі бір уақыт ішіндегі өсімдіктердің синтездеген органикалық заттарын қауымдастықтың алғашқы өнімі деп атайды. Мұны өсімдіктің ылғалды немесе құрғақ салмағының сандық мөлшері ретінде немесе джоул санына тең энергетикалық бірлікпен есептейді. Белгілі бір уақытта өсімдіктермен өңделген алғашқы өнімнің бір бөлігі өсімдіктердің өз қажеттілігіне (тыныс алуға) жұмсалады. Бұл жұмсалатын бөлік үлкен болуы да мүмкін. Тропикалық ормандарда және қоңыржай аймақтағы ормандарда бұл көрсеткіш 40%-дан 70%-ға дейін құрайды. Мысалы, планктонды балдырлар зат алмасу процесіне энергияның 40%-ын, ауылшаруашылық дақылдарының көпшілігі де сондай мөлшерде энергия жұмсайды. Органикалық массаның қалған бөлігін алғашқы таза өнім деп атайды. Алғашқы таза өнім - бұл консументтер мен редуценттер үшін энергетикалық қор болып есептеледі. Қоректік тізбекте қайта өңделіп бұл энергия гетеретрофты организмдердің массасын толтыруға жұмсалады. Белгілі бір уақыт ішінде консументтер массасының өсуін соңғы өнім деп атайды. Соңғы өнім әрбір трофикалық деңгейде жеке есептеледі. Өйткені әр деңгейдегі гетеретрофтар массасының өсуі алдыңғы деңгейден алынған энергия есебінен жүреді.

Биоценоздағы қоректік тізбектегі қоректің (азық) барлығы бірдей организмнің өсуіне немесе биомассаның жинақталуына жұмсалмайды. Оның біразы организмнің энергия қуатына: тыныс алу, қозғалу, көбею, дене температурасын ұстап тұруға жұмсалады. Сондықтан бір тізбектің биомассасы екіншісіне дейін толық өңделмейді. Егер ондай болған жағдайда табиғатта қор ресурсы таусылған болар еді. Осыған байланысты әрбір келесі қоректік тізбекке өткен сайын азықтың биомассасы азайып отырады. Нәтижесінде, бір трофикалық деңгейден екіншісіне өткен сайын биомасса, сандық құрамы және энергия қоры азайып отыратыны анықталған. Бұл заңдылықты кезінде эколог Ч. Элтон зерттеп өзінің есімімен "Элтон пирамидасы" деп атаған (31 сурет) .

(қоректік) деңгей бойынша организмдердің санын көрсетеді. Особьтардың саны продуценттерден консументтердің әр деңгейіне өткен сайын азая береді. Әрине топтасып бірге қорегін табатын организмдерге бұл ереже қолданылмайды. Әдетте жыртқыштың дене мөлшері қорегінен үлкендеу болады, сәйкесінше өзінің биомассасын сақтау үшін оған бірнеше немесе көптеген қоректі жеуі керек. Мысалы, 1 га шалғындықта I деңгейде 9 млн-ға жақын өсімдіктер өседі; II деңгейде - 700 мың өсімдіктермен қоректенетін насекомдар; III деңгейде - 350 мың жыртқыш насекомдар мен өрмекшілер; IV деңгейде - 3 құс.

Биомасса пирамидасы трофикалық деңгейлері бойынша экожүйедегі барлық организмдердің биомассасының ара салмағын көрсетеді. Жер беті экожүйелерінде I деңгейдегі консументтерге қарағанда продуценттер салмағы көп, ал II деңгейдегі консументтерге қарағанда I деңгейдегі консументтердің салмағы артық және т. с. с. Су экожүйелерінде пирамида төңкерілген түрде болады. Өйткені трофикалық деңгейлердің өсуімен қорлардың биомассасы да артады. Су экожүйелерінің негізгі продуценттері - фитопланктондар. Мұның негізін құрайтын бір клеткалы балдырлар бірнеше күннен бірнеше аптаға дейін өмір сүреді. Екінші деңгейдегі организмдермен келесі трофикалық деңгейдегі организмдер ұзағырақ өмір сүреді де, биомассаны да көбірек жинақтайды. Мұндай теріс аударылған пирамида жылдың барлық маусымдарында бола бермейді. Көктемде, планктонның жаппай көбеюі кезінде олардың биомассасы екінші және үшінші трофикалық деңгейдегі организмдердің биомассасынан көп болады.

Экологиялық пирамиданың негізгі 3 типі бар:

Сандық пирамида энергияның жыртқыш-қорек байланысы арқылы жүреді де, трофикалық

Энергия пирамидасы - экожүйенің әрбір трофикалық деңгейіндегі немесе осы деңгейлер арқылы өтетін энергия мөлшерін көрсететін биомасса пирамидасының бір түрі. Алайда энергия пирамидасы ешқашан «төңкерілген» пирамида күйінде болмайды. Өйткені, келесі трофикалық деңгей өзі арқылы алдыңғы деңгейдің сіңірген энергиясының тек бір бөлігін ғана өткізуі мүмкін.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.