Биологиялық жүйелердің экологиялық негіздері

Жеке организмдер экологиясы (аутэкология). Биологиялық жүйе ретінде аутэкология жекеленген дара организмді – жануар, өсімдік немесе микроорганизм, оның қоршаған ортамен өзара қарым – қатынасын зерттейді.

Қоршаған ортаға адамнан тәуелсіз Жерде пайда болған табиғи орта мен адам қолымен жасалған техногенді орта кіреді.

Қоршаған ортаға бұл организмді қоршап жатқан, оның жағдайына, тіршілік қызметіне тікелей, не жанама әсер ететін нәрселердің барлығы жатады.

Тірі организмге әсер ететін ортаның элементтерін экологиялық факторлар д.а. экологиялық факторлар организмдер мекендейтін ортасының жағдайын анықтайды.

Кез келген организмге қоршаған ортада көптеген экологиялық факторлар әсер етеді. Дәстүрлі жіктелу бойынша оларды: абиотикалық, биотикалық және антропогендік деп бөледі.

Абиотикалық факторлар – бұл тірі организмге әсер ететін қоршаған орта жағдайларының тірі емес компоненттері (температура, қысым, радиациялық фон, ылғалдық, атмосфераның, теңіз және тұщы судың, топырақтың құрамы).

Биотикалық факторлар – бір организмдердің тіршілік әрекетінің басқаларына тигізетін әсері (бәсекелестік, жыртқыштық, паразитизм).

Антропогенді факторлар – адам қызметінің қоршаған ортаға тигізетін әсерінің жиынтығы (зиянды заттардың шығарылуы, топырақ қабатының бұзылуы).

Демэкологияның, яғни популяциялық экологияның зерттеу обьектісі популяция болып табылады. Тірі организм мен қоршаған ортаның арақатынасын, олардың эволюциясы мен биосферадағы орнын терең түсініп білу үшін, сонымен қатар табиғат күштерін дұрыс игеру үшін популяция туралы түсінік өте қажет.

Жеке организмдер өздерінің түрлерінің таралу ареалында біркелкі таралмайды. Олардың тығыз таралған учаскелермен қатар, сирек таралғандары да болады. Осындай тығыз мекендеген түрлердің “жиынтығын” популяциялар дейді.

Популяция – нақтылы кеңістікті алып жатқан бір түрге жататын организмдер тобы .

Түр – жалпы морфофизиологиялық, биохимиялық және тәртіптік көрсеткіштермен сипатталатын жеке организмдер тобы.

Популяциялардың алып жатқан территориясының көлеміне байланысты элементарлық, экологиялық және географиялық популяциялар бөлінеді.

Элементарлық популяция – біртекті кішкене учаскені алып жатқан бір түрдің жиынтығы. Экожүйеде біртекті жағдай көбейген сайын, элементарлық популяциялар аз болады.

Экологиялық популяция – элементарлық популяциялардың жиынтығы, яғни нақты биоценозға қатысты түрлер арасындағы топтар. Мекен ететін ортаға байланысты шыршалы, қайынды т.б. популяциялар д.а.

Географиялық популяциялар – экологиялық популяциялардан тұрады және географиялық біркелкі жағдайда тіршілік ететін организмдердің тобын қамтиды. Әр популяциялардың мынандай қасиеттері бар: бірнеше ұрпақта болуы; еркін шағылсуы; популяциялардың бөлектену деңгейі.

Популяциялардың белгілі экологиялық сипаттамалары бар. Ол сипаттамаларды 2 типке бөледі. Статикалық сипаттамасы: өздерінің ерекше мекені, нақтылы генофонд, жастық құрылымы, саны, тығыздығы, биомассасы. Динамикалық сипаттамасы – туылымы, өлімі, өсу жылдамдығы, тірі қалу қабілеті.

Синэкология (бірге) – әр түрге жататын өсімдіктер, жануарлар мен микроорганизмдер популяцияларының ассоциацияларын (биоценоздар), олардың қалыптасу жолдары мен қоршаған ортамен өзара әсерін зерттейтін экологияның бөлімі.

Жеке ғылыми бағыт ретінде синэкология 1910 жылы халықаралық ботаникалық конгресте бөлініп шықты. Бұл ұғымды ғылымға енгізген К.Шретер болып есептеледі (швейцар ботанигі).

Әр түрдің популяцияларының макрожүйелерге бірігуінен – бірлестіктер немесе биоценоздар түзіледі.

Биоценоз (өмір+жалпы ортақ) – қоршаған ортаның бірдей жағдайында бірге тіршілік ететін өсімдіктер мен жануарлар, микроорганизмдер популяцияларының жиынтығы. “Биоценоз” ұғымын 1877 жылы неміс зоологы К.Мебиус ұсынды. Биоценоз өмір сүретін орын – биотоп.

Кез келген биоценоз биотоппен бірігіп, одан да жоғары деңгейдегі биологиялық жүйе – биогеоценозды түзеді. Биогеоценоз ұғымын 1940 жылы В.Н.Сукачев ұсынған.

В.Н.Сукачев (1880-197) биогеценозға мынандай анықтама берген – “жер бетінің белгілі бір бөлігінде табиғи жағдайлары біртекті (атмосфера, тау жыныстары, өсімдіктер, жануарлар әлемі, микроорганизмдер дүниесі, топырақ және гидрологиялық жағдайлар) бірлестік, ол өзін құрайтын компонеттердің өзара әсерлесу ерекшеліктерімен, белгілі бір зат және энергия алмасуымен, басқа да табиғат құбылыстарымен, ішкі қарама – қайшылықты бір тұтастықпен сипатталатын, үнемі қозғалыста, дамуда болатын жиынтық”.

Биогеоценоз ұғымы шет елдерде кеңінен таралған, 1935 жылы А.Тенсли ұсынған экожүйе деген ұғымына жақын.

Экожүйе дегеніміз – зат, энергия, ақпараттар алмасу нәтижесінде бір тұтас ретінде тіршілік ететін кез келген өзара әрекеттесуші тірі ағзалар мен қоршаған орта жағдайларының жиынтығы.

Экожүйе – ағзалар мен абиотикалық ортадан, олардың әрқайсысы бір – біріне әсер ететін тірі табиғаттың негізгі функционалдық бірлігі. Экожүйенің тіршілік етуі тірі ағзалар жиынтығы мен ортаның арасында зат, энергия және ақпарат алмасуымен байланысты.

Экожүйелердің жіктелуі функционалдық және құрылымдық белгілері бойынша ерекшеленеді. Функционалдық жіктелуі экожүйеге келіп түсетін энергия көзі, мөлшері және сапасына негізделген.

Тірі организмдер қоршаған ортамен тығыз қарым – қатынаста екені ертеден белгілі болды. Биосфера туралы түсінік голланд ғалымдары Б.Варениус және Х.Гойгенс, француз табиғаттанушысы Ж.Бюффон еңбектерінде кездеседі. Француз табиғаттанушысы Ж.Кювье тірі организмдер тек қана сыртқы ортамен заттар алмасу арқылы тіршілік етеді деп есептеген. Биосфера туралы ілімнің басталуын “биология” терминін енгізген француз табиғаттанушысы Ж.Б.Ламарк (1744-1829) есіммен байланыстырады. Бірақ биосфера деген терминді 1875 жылы Альпі геогологиясы туралы еңбегінде алғашқы ұсынған австрия ғалымы Э.Зюсс. Бірақ ол биосфера түсінігінің мазмұнының айтпаған. Биосфера туралы ілімнің ғылыми негізін қалаушы В.И.Вернадский болды.

Владимир Иванович Вернадский – дарынды орыс ғалымы, 1863 жылы Петербургта туған. Өте эрудициялы, Жер ғылымдар саласында ірі маман болған. Бірнеше ғылымдардың негізін қалаған. Ол Петербург университетінің физика – математикалық факультетін бітірген. 1926 жылы “Биосфера” деген кітабы шықты, онда Вернадский биосфера туралы ілімнің негізгі қағидаларын айтады. Вернадский биосфераның үш геологиялық сферамен (литосфера, гидросфера, атмосфера) шектескен тіршілік тараған Жердің жұқа қабаты екенің айтты. Атмосферада ол 16-20 км шейін таралып, озон қабатымен шектеледі. Гидросферада ең терең қабатына шейін (Тынық Мұхиты, Мариан нүктесі 11 км), ал литосферада 3 км тереңдікке дейін таралған. Биосфераның негізгі ерекшелігі – онда тірі заттың болуы. Биосферада тірі организмдер арқасында үздіксіз заттар айналымы өтеді. Бірақ биосфераға энергия сырттан келетін болғандықтан ол ашық жүйе. Биосфераның шекарасы тіршілік шекарасы. Қазіргі тірі затты жер бетінде біркелкі етіп таратса, оның қалыңдығы небары 2 см. Бірақта оның ролі тіршілік жағдайын қалыптастыруда шексіз. Вернадский тірі заттың осы планетарлық ролін, олардың көбею қабілетімен, сол арқылы заттар айналымын белсенді қамтамасыз етуімен түсіндіреді.