СИНЭКОЛОГИЯ (Қауымдастықтар экологиясы). ЭКОЖҮЙЕ КОМПОНЕНТТЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ СИПАТТАМАЛАРЫ


Жұмыс түрі:  Материал
Тегін:  Антиплагиат
Көлемі: 37 бет
Таңдаулыға:   
Бұл жұмыстың бағасы: 500 теңге
Кепілдік барма?

бот арқылы тегін алу, ауыстыру

Қандай қате таптыңыз?

Рақмет!






СИНЭКОЛОГИЯ (Қауымдастықтар экологиясы). ЭКОЖҮЙЕ КОМПОНЕНТТЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ СИПАТТАМАЛАРЫ
Сұрақтар:
1. Экологиялық жүйе концепциясы
2. Экожүйелер мен қауымдастықтардағы заттардың түрлері
3. Экожүйелердің гомеостазы
4. Экожүйелердің энергетикасы
5. Экожүйелердегі заттар мен энергия ағыны
6. Экожүйелердегі қоректік тізбектер мен қоректік торлар
7. Экожүйелердің қоректік құрылымы
8. Экожүйелердің негізгі түрлері мен олардың ерекшеліктері
9. Құрлықтық экожүйелер, су экожүйелері
10. Экожүйелердің түрлі типтеріндегі өсімдіктер мен
жануарлардың биомассасы және экологиялық сукцессия

Экологиялық жүйе - құрамына белгілі территориядағы барлық организмдер кіретін және оның қоршаған ортамен қарым-қатынасы нәтижесінде энергия ағыны белгілі трофикалық құрылымды, түрлердің көп түрлілігі мен жүйе ішіндегі заттар айналымын түзетін үздіксіз өзгеріп отыратын кез келген құрылым болып саналады. Сондықтан, бұл тарауда студенттер экожүйедегі энергия ағынымен, қоректік тібектермен және оның гомеостазымен танысады.
Экологиялық жүйенің функциялары мен құрылымында сол биологиялық қауымдастыққа кіретін организмдердің белсенділіктерінің барлық түрлері: қоршаған орта және бір-бірімен өзара әсерлері сақталады. Алайда, организмдер экожүйеде белгілі бір роль атқару үшін емес, өз беттерінше, өздері үшін тіршілік етеді. Экожүйенің қасиеттері оған кіретін өсімдіктер мен жануарлардың тірішілік әрекеттері нәтижесінде қалыптасады.

5.1 Экологиялық жүйе концепциясы

Жер бетінің кез келген бөлігінде организмдер түрлерінің біртұтас комплексі тіршілік етеді.
Жер бетінде тіршілік еткен алғашқы организмдер гетеротрофтар болды. Кейіннен, егер де автотрофты организмдер келіп шықпағанда, олар таусылып бітер етеді. Автотрофтар органикалық зат синтездейді, гетеротрофтар онымен қоректенеді. Бұл кезде органикалық қосылыстар ыдырап, олармен автотрофтар қайтадан қоректеніп, экожүйедегі организмдер арасында айналым пайда болады. Экожүйенің абиотикалық және биотикалық бөліктерін Күн сәулесі энергиясы әсерінен жүретін қоректік заттардың үздіксіз айналымы байланыстырып тұрады (31-сурет).
Өсімдіктер Күн энергиясын пайдалана отырып, топырақтағы қоректік заттар мен судан органикалық қосылыстар синтездейді. Бұл қосылыстар өсімдіктер тканьдерін құрайтын құрылыс материалы, олардың тіршілік процестері үшін қажетті энергия көзі болып саналады.
Гетеротрофтар өздерінде жинақталған химиялық энергияны сыртқа бөліп шығару үшін органикалық қосылыстарды бастапқы органикалық емес компоненттерге көмір қышқыл газы, су, нитраттар, фосфаттарға, т.с.с. ыдыратады да, қоректік элементтердің айналымы аяқталады.

31-сурет. Экожүйедегі энергия ағыны мен заттардың айналымы.

Осы жоғарыда айтылғандар экожүйенің анықтамасын төмендегіше беруге мүмкіндік береді: экологиялық жүйе - құрамына белгілі территориядағы барлық организмдер кіретін және оның қоршаған ортамен қарым-қатынасы нәтижесінде энергия ағыны белгілі трофикалық құрылымды, түрлердің көп түрлілігі мен жүйе ішіндегі заттар айналымын түзетін үздіксіз өзгеріп отыратын кез келген құрылым болып саналаы.
Экологиялық жүйе туралы екінші бір анықтама бойынша: экожүйе - тірі организмдер қоректену, өсу және көбею үшін белгілі тіршілік ету кеңістігін пайдаланатын тірі организмдер жиынтығының тарихи қалыптасқан жүйесі болып табылады.
Экожүйе - құрамына тірі организмдер мен абиотикалық ортаны біріктірген және олардың әрқайсысы бір-біріне әсер етіп, Жер бетіндегі тіршілікті сол күйінде сақтап тұруға қажетті тірі табиғаттың негізгі функционалдық бірлігі болып табылады.

32-сурет. Сукачев бойынша биогеоценоздың құрылымы (1964).
Бұл комплекстің екі жақты сипатын В.Н.Сукачев биогеоценоз туралы ілімінде атап көрсеткен және бұл идеялар 32- суретте анық кескінделген.
Биогеоценоздың екі жақты (экотоп + биоценоз) сипатымен бірге, айта кететін нәрсе, биоценозды табиғатта жеке және өз бетінше тіршілік ететін өсімдіктер, жануарлар, микроорганизмдер түріндегі фитоценоз, зооценоз, микробиоценоздардың жиынтығы ғана деп қарастыруға болмайды. Қазіргі заманғы экологиялық әдебиеттерде экотоп- экожүйенің жансыз бөлігі болса, биоценоз - тірі бөлігі деп қарастырылады. (33-сурет ).
.

33- сурет. Реймерс бойынша биогеоценоздың негізгі экологиялық компоненттері.
Экожүйенің биотикалық бөлігі екі негізгі компоненттен тұрады: 1) күн энергиясын сіңіріп, жай минералды заттардан күрделі қосылыстар түзетін автотрофты компонент, 2) күрделі органикалық қосылыстарды ыдыратып, жай заттарға айналдыратын гетеротрофты организмдер.
Екінші жағынан, кез келген экожүйе бірнеше компоненттерден құралады, олар: 1) органикалық емес заттар (көміртек, азот, көмірқышқыл газ, су, т.б.). 2) биотикалық, абиотикалық бөліктерді байланыстыратын органикалық қосылыстар (белоктар, көмірсулар, липидтер, гуминді заттар,т.б.), 3) климат (температура және басқа физикалық факторлар), 4) продуценттер - автотрофты организмдер - жай, органикалық емес заттардан қоректік заттар жасайтын жасыл өсімдіктер, 5) консументтер - гетеротрофты организмдер - басқа организмдермен, не органикалық қосылыстармен қоректенетін жануарлар, 6) редуценттер (деструкторлар, декомпозиторлар) - күрделі қосылыстарды продуценттер пайдалана алатын жай қосылыстарға ыдырататын бактериялар мен саңырауқұлақтар.
Энергия ағыны (контурлы стрелка) және заттардың екі айналымы: қатты заттар айналымы (жуан стрелка) және газ тәрізді заттар айналымы (жіңішке стрелка). Жіңішке пунктирлі стрелкамен анаэробты бактериялардың айналымы көрсетілген.
Экожүйенің құрамындағы алғашқы үш тобы - өлі компоненттер болса, қалғандары биомасса құраушылар. Осы үш компоненттің экожүйеге түсетін энергия ағынына байланысты орналасуы экожүйенің структурасын құрайды (34-сурет).
Продуценттер Күн сәулесінің энергиясын жұтып, оны энергияның екінші түрі химиялық байланыстар энергиясына айналдырады. Консументтер продуценттермен қоректенгенде, бұл байланыстар үзіледі де, осы кезде бөлініп шыққан энергия олардың тіршілік әрекеттеріне жұмсалады. Ең соңында, редуценттер ыдыраған органикалық заттардың химиялық байланыстарын үзіп, өз денелерін құрайды, нәтижесінде продуценттерде жинақталған барлық энергия жұмсалып бітеді.
Органикалық заттар минералдық заттарға айналып, продуценттерге қайтып оралады.
Сонымен, экожүйенің құрылымын энергия тасымалының үш сатысы (продуценттер, консументтер, редуценттер) және қатты, газ тәрізді заттардың екі айналымы түзеді.
Экологиялық жүйенің функциялары мен құрылымында сол биологиялық қауымдастыққа кіретін организмдердің белсенділіктерінің барлық түрлері: қоршаған орта және бір-бірімен өзара әсерлері сақталады. Алайда, организмдер экожүйеде белгілі бір роль атқару үшін емес, өз беттерінше, өздері үшін тіршілік етеді. Экожүйенің қасиеттері оған кіретін өсімдіктер мен жануарлардың тірішілік әрекеттері нәтижесінде қалыптасады.

34-сурет. Экожүйенің құрылымы.

Сонымен, экожүйе дегеніміз - белгілі бір ареалдағы бірге тіршілік ететін бірнеше түрге жататын организмдер мен өзара тығыз байланыстағы тіршілік ету жағдайларының жиынтығы. Ең үлкен экожүйе - Жер экожүйесі, одан соң құрлық, теңіз, мұхит, т.с.с. экожүйелер.
Табиғи экожүйелердің қалыптасуы мен дамуына олардағы тіршілік жағдайлары әсер етеді.
Экожүйелердің түр құрамы дегеніміз - белгілі бір табиғи қауымдастықты мекендеген тірі организмдер түрлерінің жиынтығы. Сан жағынан көп түрлер - доминантты түрлер (латынша: dominantis - басыңқы) деп аталады. Экожүйелерде доминантты түрлермен қатар эдификатор - түрлер (латынша: edificator - құрылысшы) де кездеседі, олар тіршілік ортасын құраушылар, қалыптастырушылар болып саналады. Эдифактор - түр сол ортаға тән жағдайларды қалыптастырады, ал басқалары сол жағдайларға бейімделуге мәжбүр болады. Мысалы, шыршалы орманда төменгі ярусқа жарық аз түсетін болғандықтан, топырақтың қышқылдығы жоғары болады да, онда көлеңке сүйгіш өсімдіктер өседі. Бұндай түрлерді индикатор - түр деп атайды, себебі, олар арқылы топырақтың ылғалдығын, құнарлылығын, жалпы экологиялық өнімділігін анықтауға болады.
Ю. Одум (1986) Жер экожүйелерінің төмендегідей түрлерін ұсынды:
Экожүйелер алдымен құрлықтық және су экожүйелері болып бөлінеді, құрлықтық экожүйелерге: тундра, тайга, жапырақты орман, дала, шөл, саванна экожүйелері жатса, су экожүйелеріне: тұщы су экожүйелерінен - өзен, көл, бұлақ, батпақ, су қоймалары, ал теңіз экожүйелеріне - теңіз, мұхит экожүйелерін жатқызды.

5.2 Экожүйелер мен қауымдастықтардағы заттардың түрлері

Жасыл өсімдіктер (жоғары және төменгі сатыдағы) экожүйелерде аса маңызды роль атқарады және олар тірі заттың негізгі массасын жасайды. Өсімдіктер алғашқы органикалық материалдарды жасап, олардың заты мен энергиясын өздері сіңіреді де, олар қоректік тізбектер арқылы барлық гетеротрофты организмдерге жетеді. Жасыл өсімдіктер фотосинтез бен тыныс алу процестері арқылы ауадағы оттек пен көмірқышқыл газының тепе-теңдігін сақтап отырады, ал транспирация процесі арқылы су айналымына қатысады.
Фотосинтез кезінде тірі организмдер күн радиациясын сіңіріп, оны химиялық байланыстар энергиясына, содан кейін жылу энергиясына айналдырады. Жер бетіндегі тіршілік үшін күн энергиясының үздіксіз ағыны қажет. Ал биогенді элементтердің қоры тұрақты емес, ол биомассаның құрамында азайып отырады, сондықтан да өсімдіктер мен фитофагтар ыдырап отырмаса, тірі организмдер тіршілігіне қажетті қоректік заттар қоры таусылып, Жер бетінде тіршілік тоқтаған болар еді.
Экологияда түрлі системаларды қарастыру барысында әртүрлі заттар туралы түсініктерді кездестіреміз, олар- табиғи заттар, тірі зат, биогенді, өлі, биокосты, органикалық, биологиялық активті, антропогендік, зиянды, т.б.
Табиғи заттар - дегеніміз, химиялық реакциялар мен физикалық процестер нәтижесінде пайда болған және табиғаттағы зат айналымына қатысатын кез келген химиялық қосылыс, не элемент.
Тірі заттар - систематикалық жағдайына тәуелсіз, Жер бетін мекендейтін тірі организмдердің жиынтығы. Жер бетіндегі тірі заттың жалпы салмағы - 2,4-3,6 х 1017тонна.
В.И.Вернадский: тірі затты біздің планетамыздағы ең құдіретті геохимиялық күштердің бірі деп атаған.
Биогенді заттар - организмдердің тіршілік әрекеттерінің нәтижесінде түзілген химиялық қосылыстар. Бұл кезде түзілген химиялық қосылыстар организмдер денесінің құрамына кірмеуі де мүмкін. Биогенді зат деп сол сияқты, тіршілікті сақтап тұруға қажетті химиялық элемент, не қосылысты және организмдердің түзетін, не өңдейтін затын да айтуға болады (атмосферадағы газдар, таскөмір, мұнай, торф, ізбес тастар, т.б).
Өлі заттар (косное) - тірі зат қатысынсыз түзілетін заттар, олардың мысалы үгітілген тау жыныстары бола алады.
Биокосты заттар - тірі организмдер мен табиғи биологиялық емес процестер арқылы түзілетін заттар (топырақ).
Органикалық заттар - көміртек элементінің басқа химиялық элементтермен күрделі қосылыстары. Ол өсімдіктер түзетін табиғи органикалық қосылыстардың күрделі қоспасы да болып саналады, олар - қарашірік, сапрофель, т.б.
Биологиялық активті заттар - тіршілік процестерін, организмнің өсуі мен түзілуін баяулататын, немесе тездететін кез келген заттар. Биологиялық активті заттарға- фитогормондар, стероидты гормондар (жануарлар гормондары), сол сияқты этилен (С2Н4), көмірқышқыл газы, синтетикалық ингибиторлар, гербицидтер, т.б қосылыстар жатады.
Антропогенді заттар - адамның іс-әрекеті нәтижесінде түзілген химиялық қосылыстар. Антропогенді заттардың арасында табиғи және жасанды түрлері болады. Қоршаған ортаға зиян келтіретін - жасанды қосылыстар, себебі, табиғи айналымдағы антропогенді заттар ерте ме, кеш пе, экожүйелерде өңделіп, сіңіріледі. Жасанды қосылыстарды тірі организмдер мен абиотикалық агенттер өте жай ыдыратады, олар табиғи зат айналымынан тыс қалады да, экожүйелерде жинақталып, оларды ластайды. Сондықтан, экожүйенің ластануын болдырмау үшін адам өзінің шаруашылық іс-әрекетінде табиғатқа жат жасанды қосылыстарды өңдеудің арнаулы технологиясын қолдануды іске асыруы қажет.
Зиянды заттар деп - жалпы алғанда, адам организміне, денсаулығына, өсу, даму процестеріне зиян келтіретін химиялық қосылыстар мен заттарды айтады. Олар, сол сияқты ұзақ уақыт бойына, тіпті бірнеше ұрпақтар бойына зиянды әсерін тигізуі мүмкін.

5.3 Экожүйелердің гомеостазы

Тарихи қалыптасқан экожүйе, оның құрамына кіретін жеке организмдердің жай ғана жинағы емес, ол қоршаған ортаның салыстырмалы тұрақты жағдайларында өзінің тұрақтылығын сақтап қала отырып, әрі қоршаған орта мен экожүйенің өз құрамындағы өзгерістерінде де бейімделе алатын жүйе болып саналады.
Экожүйенің өзін-өзі сақтау және реттей алу қасиеті гомеостаз деп аталады. Гомеостаздың негізі популяция тығыздығының қоректік ресурстарға тәуелділігі арқылы көрсетуге болатын кері байланыс принципі болып табылады.
Ол бірнеше басқыштардан тұрады: әрбір басқыш аймағында кері қайтымды байланыс әсер етеді. Қоректік ресурстар мөлшерінің көбеюі, не азаюы әсерінен гомеостаз бір басқыштан екінші басқышқа ауысады.
Ауыл шаруашылығында егіс өнімділігін арттыру үшін тыңайтқыштар қолданылады. Бірақ та тыңайтқыштарды шектен тыс пайдалану қайтымды кері байланыс жүйесінің ең жоғарғы шегінен де асып кетіп, нәтижесінде агроценоздың деградацияға ұшырауына әкеп соғады. Мысалы, тыңайтқыштарды шектен тыс көп пайдалану Орта Азияның мақталы егіс далаларының эрозиясы мен тұздануына әкеліп соқты.

35-сурет . Гомеостаздық плато (Одум бойынша, 1975).

Гомеостаз тек қана организмдер мен олардың өнімдеріне емес, өлі табиғатқа да тән. Өйткені, организмдердің тіршілік әрекеті абиотикалық факторларға тікелей байланысты. Екінші жағынан, организмдер де абиотикалық ортаға түрліше әсер етеді.
Организмдердің тіршілік әрекеті үнемі инертті заттардың физикалық және химиялық өзгерістерін туғызады. Органикалық заттарды синтездеуші және ыдыратушы организмдердің тіршілік іс-әрекеті нәтижесінде қоршаған ортаның химиялық құрамының өзгеру жылдамдығы оның геологиялық процестердің әсерінен өзгеру жылдамдығынан әлдеқайда артық. Тіпті барлық тіршілік атаулыны жойып жіберетін өрттерден соң да, топырақта өртке төзімді тұқымдар мен тамырлар қалып, өздерін де, бүкіл системаны да сақтап қалады.

5.4 Экожүйелердің энергетикасы

Энергия - табиғаттағы барлық процестерді байланыстырып тұратын, материяның барлық түрлерінің өзара әсері мен қозғалысының жалпы сандық өлшем бірлігі болып табылады. Системадағы энергия белгілі бір жұмыс кезінде өзгереді.
Термодинамиканың бірінші заңы - энергияның сақталу заңы бойынша - табиғатта энергия жоқтан пайда болмайды, тек ол бір түрден екінші түрге айналады. Бұл кезде энергияның мөлшері өзгермейді. Табиғаттағы барлық процестер осы заңға бағынады. Термодинамиканың екінші заңы былай айтылады: энергияның бір бөлігі жылу энергиясы түрінде таралып кететіндіктен, кинетикалық энергияның (мысалы, күн сәулесі энергиясы) потенциялық (синтезделген органикалық қосылыстардың химиялық байланыс энергиясы) энергияға өздігінен айналу тиімділігі әрқашан 100% аз болады.

5.4.1 Экожүйелердегі заттар мен энергия ағыны

Экожүйелердегі энергия мен зат алмасу процесінде редуценттер шешуші роль атқарады.
Мысалы, көміртек қауымдастықтағы қоректік тізбекте фотосинтез процесінің нәтижесінде көмірқышқыл газы молекуласының сіңірілуі арқылы пайда болады. Сөйтіп, көміртек, таза алғашқы өнім құрамында сахаридтер, белок, майлар, целлюлоза компоненті ретінде пайдалануға жарамды күйге өтеді. Оның қауымдастықтағы жүріп өтетін жолы энергияның жолымен бірдей. Бұл кезде заттар біртіндеп жұмсалып, сіңіріледі, қалдық өнімдермен бірге бөлініп шығады, қоректік топтардың екінші реттік өнімінің құрамына кіреді. Құрамында осы көміртегі бар молекула ең соңғы сатыда жұмсалып біткенде, оның энергиясы жылу түрінде таралып кетеді де, көміртек тканьдегі тыныс алу процесінің өнімі болып саналатын көмірқышқыл газы түрінде қайтадан атмосфераға түседі.
Осы жерде энергия мен көміртек, не басқа биогенді элементтердің жүру жолдары екіге ажырайды. Заттар жабық цикл бойынша қайтадан пайдаланылады, ал энергияны бағытсыз жылу қозғалыстары түрінде организмдер биомасса синтездеуге жұмсайды. Жылу атмосфераға таралып, Жер бетіне Күннің сәулелі энергиясының түсуін реттеп тұрады. Ал көміртек фотосинтез процесі кезінде қайтадан көмірқышқылынан түзіліп, басқа азот, фосфор, күкірт сияқты биогенді элементтермен бірге атмосферадағы көмірқышқыл газы және сулы ерітінділердегі (нитраттар, фосфаттар, сульфаттыр, т.с.с.) жай минералдық қосылыстар түрінде өсімдіктерге сіңіріледі. Бұл элементтер фотосинтез процесі кезінде күрделі органикалық қосылыстарға айналады да, олардан биомасса түзіледі.
36- суретте қауымдастықтағы заттар мен энергия ағынының схемасы берілген.
Экожүйелердегі экологиялық компоненттердің өзара байланыстарының схемасы 37- суретте көрсетілген.
Экожүйе компоненттерінің өзара байланыстары биосферадағы заттар айналымы мен энергия ағынын қамтамасыз етеді. Күннің энергиясы өсімдіктерге сіңіріліп, топырақтағы органикалық заттар есебінен фотосинтез процесінің жүруіне жағдай жасайды. Органикалық заттармен жануарлар мен паразит өсімдіктер қоректеніп, олар тіршілігін жойған соң топырақтағы редуценттер арқылы жай қосылыстарға (тұздар, газдар - СО2, су, аммиак пен күкіртсутек, т.с.с) дейін ыдырап, ең соңында қайтадан атмосфералық ауа, су және топыраққа қайтып келеді.
Фотосинтез биологиялық процестердің ішіндегі ең маңызды және планетамыздағы өте кең көлемде жүріп жататын процесс болып табылады. Фотосинтез процесі нәтижесінде Жер шарындағы өсімдіктер 100 млрд тоннадан аса органикалық зат жасайды, оның жартысына жуығы теңіздер мен мұхиттардағы өсімдіктер үлесіне тиеді. Бұл кезде 250 млрд тонна көмірқышқыл газы сіңіріліп, 145 млрд тонна оттек қоршаған ортаға бөлініп шығады. Атмосфера құрамындағы барлық оттек фотосинтез нәтижесінде түзіледі.

Жер экожүйелерінің бірінші және екінші реттік өнімділіктері (Н.Ф.Реймерс бойынша)

Экожүйелер
Ауданы, млн км2
Орташа таза бірінші реттік өнімділік, гсм2жыл
Жалпы таза бірінші реттік өнімділік, млрд тжыл
Екінші рет-тік өнімділік, тжыл
Континентальды, оның ішінде:
Ылғал тропиктік ормандар
Мәңгі жасыл ормандар
Жапырақ түсіретін ағашты ормандар
Тайга
Саванна
Тундралар
Шөлдер мен шөлейттер
Батпақтар
Көлдер
Агроценоздар
149
17
5
7
12
15
8
18
2
2
14
773
2200
1300
1200
800
900
140
90
2000
250
650
115
37,4
6,5
8,4
9,6
13,5
1,1
1,6
4,0
0,5
9,1
909
260
26
42
38
300
3
7
32
10
9
Теңіз, оның ішінде:
Ашық мұхит
Апвелингтер
Континентальды шельф
Рифтер мен балдырлар қауымдастығы
Эстуарии
361
332
0,4
26

0,6
1,4
152
125
500
360

2500
1500
55,0
41,5
0,2
9,6

1,6
2,1
3025
2500
11
430

36
48
Биосфера
510
333
170,0
3934

36- сурет. 1 - энергия ағыны; 2- органикалық заттармен байланысқан биогенді элементтердің ағыны; 3- бос күйіндегі минералдық заттар ағыны.

Биологиялық процестердің ішінде тек қана фотосинтез процесінің нәтижесінде системаның бос энергиясы ұлғаяды. Қалған процестердің барлығы да (хемосинтезден басқасы) фотосинтез өнімдерінде жинақталған потенциялық энергия есебінен жүзеге асады. Құрлық пен мұхиттардағы фотосинтездеуші организмдердің жинақтайтын энергиясы (3 х 1021 дж шамасында) планетадағы халықтың пайдаланатын энергиясынан (3 х 1020 дж) бірнеше есе көп.
Фотосинтез нәтижесінде Жер атмосферасындағы оттектің мөлшері ұлғаяды, озоносфера пайда болады. Биосфера тарихында Жер атмосферасы мөлшерінің түрліше болғандығын көруге болады. Оттек мөлшері қазіргі кездегі деңгейінің 1 болғанда, аэробты тіршілік пайда болған.

37-сурет

Адам баласы Жер бетінде тарихи-эволюциялық дамудың ұзақ та күрделі процесі нәтижесінде пайда болды және биологиялық тіршілік иесі ретінде жануарлар дүниесімен тығыз байланыста болды. Қазіргі кездегі көзқарас бойынша, эволюцияның адамзат бұтағы адам тәрізді маймылдар тармағы бар ортақ діңгектен 12-15 млн жыл бұрын ажыраған. Қазіргі заманғы адамның пайда болуына еңбек қабілеті мен мәдениеттің дамуы, түзу жүру, қолдарының икемделуі, сол сияқты адам миының өте жоғары даму сатысы себеп болды. Осы көрсеткіштерге сәйкес, Жер бетінде пайда болған алғашқы адамзат өкілі - Homo habіlіs (человек умелый) 2-3 млн жыл бұрын өмір сүрді. Ал қазіргі заманғы адам - Homo sapіens (человек разумный) бұдан 40 мың жыл бұрын пайда болған. Homo эволюциясының жалпы сипаты өте күрделі, ғылымда әлі толық ашылып, дәлелденген жоқ деуге болады.
Фотосинтез процесі кезінде тірі организмдер Күн радиациясын сіңіріп, оны химиялық байланыстар энергиясына, содан кейін жылу энергиясына айналдырады деп жоғарыда айтып кеттік. Күн сәулесі энергиясының әрбір джоулі тек бір - ақ рет пайдаланылады, сондықтан Жер бетіндегі тіршілік үшін Күн энергиясының үздіксіз жаңа ағыны қажет. Ал биогенді элементтердің қоры тұрақты емес, ол биомассаның құрамында азайып отырады, сондықтан да өсімдіктер мен фитофагтар ыдырап отырмаса, тірі организмдер тіршілігіне қажетті заттар қоры (химиялық элементтер де) таусылып, Жер бетінде тіршілік тоқтаған болар еді.

9-кесте
Құрлықтық экожүйелердегі биогенді элементтердің түзілу және жойылу жолдары

Жойылу
Түзілу

Ағын сулармен шайылу
Жауын-шашын
Желмен ұшу
Атмосферадан шаң түрінде түсу
Биотикалық эмиграция
Биотикалық эмиграция
Атмосфераға бөліну
Атмосферадан сіңірілу
Шайылу
Субстраттың угітілуі
Өніммен бірге
Тыңайтқыш беру және ластану

Экожүйенің ас маңызды термодинамикалық сипаттамасы - оның төменгі энтропиялық күйі. Системада оңай сіңірілетін энергия (мысалы, жарық, не қорек энергиясы) үздіксіз таралып отыратын болса, онда энтропия мөлшері аз болады да, системаның ішкі реттеушілік қабілеті жоғары болады. Экожүйенің реттеушілік қабілеті бүкіл системаның тыныс алу процесі нәтижесінде сақталады. Қауымдастықтың тыныс алу процесі фотосинтез процесіне кері процесс болып табылады:

(CH2O) + O2 = CO2 + H2O + Q

Экожүйедегі тіршілік процестері оған сыртқы ортадан тек қана энергия емес, заттардың да түсуіне байланысты, яғни, шын мәніндегі экологиялық жүйелер - құрылысы және энергетикалық жағынан ашық системалар болып табылады. Барлық экожүйелер оның барлық компоненттерінің бір-бірімен және қоршаған ортамен қозғалмалы тепе-теңдікте өзара әрекеттесуі арқылы тығыз байланысқан.
Термодинамиканың екінші заңы тұрақтылық принципімен байланысты. Бұл концепция бойынша, энергия ағыны бар кез келген табиғи система тұрақтылық күйі жағдайында дамуға бағытталып, онда өздігінен реттеуші механизмдер қалыптасқан. Системаға сырттан аз уақыт әсер еткен жағдайда, бұл механизмдер оның тұрақты күйіне қайтып келуіне жағдай жасайды. Осы кезде энергияның тасымалдануы тұрақтылық принципі бойынша бір бағытта және тұрақты жылдамдықпен жүреді.
Экожүйені сипаттайтын энергияның жалпы ағыны күн және ұзын толқынды жылу сәулелерінен тұрады. Сәулелердің бұл екі түрі де ортаның климаттық жағдайларын (судың температурасын, булану жылдамдығын, ауаның қозғалысын, т.с.с.) анықтайды, бірақ та экожүйенің тірі компоненттерін энергиямен қамтамасыз ететін фотосинтез процесінде күн сәулесі энергиясының өте аз мөлшері жұмсалады. Осы энергия есебінен экожүйенің бірінші реттік негізгі өнімі түзіледі. Олай болса, экожүйенің бірінші реттік негізгі өнімі түзіледі, экожүйенің бірінші реттік өнімділігі органикалық қосылыстардың химиялық байланыстары түрінде жинақталған жарық энергиясын фотосинтез процесі кезінде продуценттердің пайдалану жылдамдығымен анықталады. Бірінші реттік өнімділік (Р) дегеніміз, белгілі уақыт бірлігіндегі массаның, энергияның бірлігі.
Органикалық зат өндірісі процесін төрт сатылы деңгейлерге бөлуге болады. Жалпы бірінші реттік өнімділік - бұл фотосинтез процесіндегі органикалық заттардың тыныс алу процесінде жұмсалған бөлігін қоса алғандағы жинақталу жылдамдығы. Ол - РG деп белгіленеді де, белгілі уақыттағы аудан, не көлем бірлігіндегі масса, не энергия мөлшерімен өрнектеледі.
Таза бірінші реттік өнімділік - өсімдіктердің зерттеліп отырған кезеңдегі тканьдердегі органикалық затардың тыныс алуға ((R)) жұмсалған мөлшерінен басқа бөлігінің жинақталу жылдамдығы: PN = РG - R.
Екінші реттік өнімділік - консументтер деңгейіндегі органикалық заттардың жинақталу жылдамдығы. Ол- Р2, Р3 және т.с.с. болып қоректік деңгейге байланысты белгіленеді.
Қауымдастықтардың таза өнімділігі - гетеротрофтардың пайдаланбаған органикалық заттардың жинақталу жылдамдығы, яғни есептеліп отырған кезеңдегі (әдетте, бір вегетациялық кезең, не жыл көлемінде) бөлігінен қалған гетеротрофтардың пайдаланбаған бөлігі:
РN - (Р2 + Р3 + Р4 + ...).
Өнім, жалпы алғанда, вегетациялық кезеңдегі таза бірінші реттік өнімді былайша өрнектеуге болады:
В = PG - R - (P2 + P3 + ...).
Адам неғұрлым көбірек таза өнім алу үшін бұл теңдіктегі барлық мүшелерді қарастыруы қажет. Біріншіден, ол энергия мен күшін селекциялық жұмысқа, яғни жоғары жалпы бірінші реттік өнім алуға жұмсайды. Бұл үшін көп уақыт және жоғары ғылыми потенциал қажет. Екіншіден, адам өсімдіктердің тыныс алуына кеткен шығынды ауыл шаруашылығы машиналарының жұмысы тыңайтқыштар өндірісіне жұмсалған энергия есебінен толтыра алады. Бұл экономикалық жағынан тиімді, бірақ та қоршаған ортаны ластау, тағы да басқа зиянды әсеріне байланысты алдыңғыға қарағанда, экологиялық жағынан қымбат. Үшіншіден, адам екінші реттік өнімді азайта алады. Экологиялық жағынан бұл едәуір қымбат, себебі, ауыл шаруашылығына зиян келтіретін зиянкес насекомдармен күресу тек қоршаған ортаны пестицидтермен ластап қана қоймай, тірі организмдердің көп түрлілігінің азаюына, олай болса, агроценоздың тұрақтылығының бұзылуына әкеліп соғады.
Қауымдастықтағы тыныс алу мен жалпы бірінші реттік өнім арасындағы байланысты қарастырып көрейік. Мысалы, барлық таза бірінші реттік өнім бірінші қатардағы консументтерге жұмсалды дейік. Келесі қоректік сатыларда да осы сияқты жағдайда, системаның теңдігін төмендегіше жазамыз ("пр" - продуцент, "к" - консумент, рим цифрлары - консументтердің қатарын көрсетеді):

PПР = PKІ + PПР
PKІ = RKІІ + RKІ
PKІІ = PKІІ + RKІІ ... және т.с.с.
PПР = PПР + RKІ +RKІІ +RKП

Теңдіктердің қосындысы барлық бірінші реттік өнім автотрофты және гетеротрофты тыныс алуға жылдық циклдің соңына дейін толық жұмсалып бітетіндігін көрсетеді. Бұндай өнім түзілу мен жұмсалу арасындағы тепе-теңдік жыл бойына жасалған органикалық заттың барлығы түрлі консументтердің пайдалануына жұмсалып кететін біршама тұрақты қауымдастықтарда ғана байқалады.
Көп жағдайларда қауымдастықтағы тыныс алу процестерінен жалпы бірінші реттік өнім анағұрлым жоғары болғандықтан, жұмсалмаған органикалық затар, тас, көмір, жанғыш сланецтар, жапырақтар түрінде жинақталады. Энергияның мөлшері мен жұмсалуы арасында тепе-теңдіктің болмауы экожүйе үшін үлкен қолайсыздықтарға әкеліп соғары даусыз.

5.4.2 Экожүйелердегі қоректік тізбектер мен қоректік торлар

Әртүрлі қоректік деңгейлер өкілдері қоректік тізбектегі биомассаны біржақты, әрі бағытталған түрде бір-біріне беру арқылы өзара тығыз байланысты болады.
Әрбір келесі қоректік деңгейге өту кезінде энергияның бір бөлігі сіңірілмей, екінші бөлігі жылу түрінде беріліп, үшінші бөлігі тыныс алуға жұмсалады. Бұл кезде жалпы энергияның мөлшері бірнеше есе кемиді. Осының нәтижесінде қоректік тізбектердің ұзындығы біршама қысқарады. Қоректік тізбек неғұрлым қысқа болса, организм соғұрлым оның бастапқы бөлігінде және сіңірілетін энергия мөлшері де көбірек болады.
Қоректік тізбектерді екі негізгі типке бөлуге болады: жасыл өсімдіктерден басталып фитофагтарға, одан әрі жыртқыштарға дейін созылатын жайылымдық тізбектер, өлі органикалық заттардан детритофагтарға, одан әрі жыртқыштарға дейін созылатын детрит тізбектері. Жайылымдық тізбектердің өзі жыртқыштар және паразит қоректік тізбектеріне бөлінеді.
Жыртқыштардың қоректік тізбектері продуценттерден басталып өсімдік қоректілерге, олар майда жануар қоректілерге, ал бұлардың өзі ірі жыртқыштарға т.с.с. болып аяқталады.
Жыртқыштар тізбегі бойымен алға қарай жануарлардың дене мөлшері ұлғайып, ал саны азая береді. Жыртқыштардың салыстырмалы түрде қарапайым және қысқа қоректік тізбегін II қатардағы консументтер құрайды.
ШӨП -------ҚОЯН ---------ТҮЛКІ
Паразиттердің қоректік тізбектерінде керісінше, тізбек соңына қарай организмдердің дене мөлшері кішірейіп, саны көбейеді.
Мысалы, Шөп--Шөп қоректі-- Сүт қоректілер-Бүргелер-Талшықтылар
Детритті тізбектердегі консументтерге түрлі систематикалық топтарға жататын, топырақта тіршілік ететін және түскен жапырақпен қоректенетін майда омыртқасыз жануарлар мен органикалық заттарды ыдырататын бактериялар мен саңырауқұлақтар жатады.
Көп жағдайларда детрифагтардың екі тобының тіршілік іс-әрекеті бір-бірімен сәйкес жүріп отырады: жануарлар басқа жануарлар мен өсімдіктердің қалдықтарын ыдыратып, микроорганизмдер тіршілігіне жағдай жасайды.
Жасыл өсімдіктер мен өлі органикалық заттардан басталатын қоректік тізбектер көп жағдайда экожүйелерде қатар тіршілік етеді, бірақ та әрқашан бірі екіншісінен басым болады. Дегенмен де кейбір, мысалы, жарықтың жоқтығынан хлорофиллсіз организмдердің тіршілік ететіні сияқты, арнаулы орталарда тек қана детритті қоректік тізбектер сақталып қалады.
Қоректік тізбектердің әрқайсысы жеке өз алдына бөлек емес, тығыз байланыста тіршілік етіп, қоректік торлар түзеді. Қоректік торлар төмендегіше принциппен түзіледі. Әрбір продуценттің бір ғана емес, бірнеше консументі болады, ал консументтердің де, әсіресе, полифагтардың бірнеше қорек көздері бар. Мысалы, жай және күрделі қоректік торларды 38 А, Б - суреттерден көруге болады.

38 а - сурет. Қоректік тізбектердегі негізгі байланыстар (а) және солтүстік теңіз экожүйелеріндегі негізгі қоректік байланыстар (б).

Күрделі табиғи қауымдастықтарда өсімдіктермен қоректенетін, бірінші қоректік деңгейде орналасқан барлық организмдер бір ғана қоректік деңгейге жатады. Мысалы, шөп қоректілер екінші деңгейге орналасады (I- қатардағы консументтер деңгейі), шөпқоректілермен қоректенетін жыртқыштар - үшінші (II - қатардағы консументтер деңгейі), ал екінші реттік жыртқыштар - төртінші (III - қатардағы консументтер деңгейі) деңгейде орналасады. Айта кету керек, трофикалық классификация түрлер бойынша емес, организмдердің тіршілік типтері бойынша топтарға жіктейді.
Бір түрдің популяциясы олардың пайдаланатын энергия көздеріне байланысты бір немесе бірнеше трофикалық деңгейлерде орналаса алады. Сол сияқты кез келген трофикалық деңгейде бір ғана емес, бірнеше түр орналасып, қоректік тізбектер айқыш-ұйқыш торлар құрайды.

38 б- сурет: Қоректік тізбектердегі негізгі байланыстар (а) және солтүстік теңіз экожүйелеріндегі негізгі қоректік байланыстар (б).

Үш трофикалық деңгейден тұратын жай қоректік тізбектегі энергия ағынының диаграммасын қарастырайық (39-сурет).
Бұл берілген экожүйенің энергетикалық бюджеті мынандай болады: L= 3000 ккалм2, LA= 1500, яғни L- 50%, PN =15, яғни LA- 1%, P2= 1,5, яғни PN - 10% және 0,3 ккалм2, яғни алдыңғы деңгейдің 20 %. Бірінші трофикалық деңгейде түскен жарықтың 50% сіңіріліп, сіңірілген энергияның 1% ғана қоректің химиялық энергиясына айналады. Екінші реттік өнім консументтердің әрбір келесі трофикалық деңгейінде алдыңғысының 10 % ғана құрайды.

39-сурет. Сызықтық қоректік тізбектегі үш деңгейді көрсететін энергия ағынының диаграммасы (Одум бойынша, 1975)

Энегетикалық балансты, яғни түскен энергия мен жұмсалған энергияны универсальды модель көмегімен оңай түсінуге болады (40-сурет). Биомассаға (1) түскен барлық энергия өзгеріске ұшырамайды. Оның бір бөлігі ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Дара организмдер экологиясы
Экология және тұрақты даму пәні, мақсаты мен міндеттері
Қазіргі заман экологиясының ХІХғасыр және ХХ ғасырдың бас кезіндегі экологиясынан айырмашылығы неде? Экологияның қандай ғылымдармен байланысы бар? Қазіргі экологияның негізгі бөлімдерін атаңыз
Экологияның қалыптасу тарихы және кезеңдері туралы ақпарат
Экологияның қалыптасу тарихы мен кезеңдері жайлы ақпарат
Жалпы экология
Экологияның қалыптасу тарихы мен кезеңдері туралы ақпарат
Қауымдастықтар мен экожүйелер экологиясы – синэкология
Экология ғылымы туралы ақпарат
Глоссарий
Пәндер