«Экожүйе биосфераның құрылыс-функционалдық бірлігі ретінде. Экологиялық принциптер/экожүйелік көзқарастар. Энергетикалық алмасу және заттар айналымы.»


1. Биоценоз, биогеоценоз және экожүйе түсінігі:

   а. Биоценоздың трофикалық құрылысы.

   б. Экологиялық пирамидалар (саны, биомассасы, энергиясы).

   в. Биотикалық өзара қатынастардың типтері.

    г. Экологиялық сукцессия.

2. Биогеоценоз құрылысы.

3. Экожүйенің энергетикалық балансы.

4. Экожүйеде энергия ағымы және химиялық элементтердің айналымы.

5. Экожүйеде термодинамика заңдарының әрекеті.

6. Бір трофикалық деңгейден келесіге көшуде энергияны жоғаолту (10 % ережесі).

7. Экологиялық пирамидалар (саны, биомассасы, энергисы).

8. Биоценоздардың өнімділігі (бірінші және екінші реттік).

Дәрістің мазмұны:

Табиғатта әр түрлі популяциялар одан ары жоғары рангті макрожүйелерге – бірлестіктерге немесе биоценоздарға қосылады. «Биоценоз» түсінігі 1877 ж. нем. зоологы  К. Мебиуспен ұсынылды. Биоценоз – бұл бірге және ортаның бірдей жағдайында тіршілік ететін өсімдіктер, жануарлар және микроағзалардың ұйымдасқан тобы (био – тіршілік, ценоз - бірлестік). Биоценоз жаратылыс жолымен пайда болады. Биоценоз мүшелерінің бірігіп тіршілік етуіне бейімделуі олардың ортаның маңызды абиотикалық жағдайларына бірдей талап көрсетуде және бір бірімен заңдылық қатынаста болуы. Нәтижесінде табиғатта тірі және өлі компоненттерінің бірлестіктері – анықталған кешеңдері түзіледі. Әр бір биоценоз өзінің мекен орнын қалыптастырады. Шартты біркелкі жағдайымен, ағзалардың қандай болса да бірлестігімен мекенделген кеңістік, биотоп аталады. Биоценоз биотоппен бірге біріңғай экологиялық макрожүйені – биогеоценозды түзеді. Терминді 1940 ж В.Н. Сукачев ұсынды. Шетелде кең термин «экосистема», 1935 ж. А. Тенслимен ұсынылды.

              

         Живые организмы       +    неживая природа         =              биогеоценоз

               Биоценоз                                       биотоп                                   (экосистема)

В.Н. Сукачев бойынша, биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений – атмосфера, тау жыңыстары, гидрологиялық жағдайлар, өсімдік, жануарлар әлемі, микроағзалар әлемі және топырақ – біріңғай табиғи құбылыстардың жер бетінің белгілі созылуында бірлестігі.

         Биогеоценоздің зерттелуін жеңілдету үшін ол шартты келесі түрлерге бөлінеді: фитоценоз (өсімдік әлемі), зооценоз (жануарлар әлемі), микробиоценоз, бірақ бұл топтар өздігінен бөлек бір бірінен тәуелсіз тіршілік ете алмайды. Адам табиғатқа күшті әсерін көрсетеді. Ол жасанды биогеоценоздарды – агробиоценоздарды (орман отырғызу, а/ш далалары, бақтар, дала – және орман қорғайтын белдеулерді отырғызу).

Биогеоценоздар мен агробиоценоздардың айырма ерекшеліктері

Табиғи биогеоценоз

Агробиоценоз

Жаратылыс жолымен пайда болады

Адаммен құрылады

Түрлік құрамы алуанды

Түрлік құрамы аз алуанды, бірақ көп санды

Өздігінен реттелу процесі дамыған

Адаммен реттеледі

         Биогеоценоздарда түрлердің арасында анықталған байланыстар пайда болады. Биоценоздың жалпы жүйесінде түрдің орны, оның биоценотикалық байланыстарының кешеңі және ортаның абиотикалық факторларына қойылатын талаптары түрдің экологиялық қоймасы деп аталады. Бұл түсінік И. Гринеллмен ұсынылды. Экологиялық қойма тіршіліктің көрінісі, ең біріншіден ағзаның қоректену жолына байланысты. Ю. Одумның айтуы бойынша, «экологиялық қойма» термині ағзаның экожүйедегі роліне қатысты, мекен ету орны – оның «адресы», қоймасы – бұл ағзаның«кәсибі».

Биоценозда қандай болса да түраралық қарымқатынастар ағзалар санының динамикасына әкеледі. Жыртқыш – құрбаны және паразит – иесі өзара қатынастарды зерттегендердің арасында А.    Лотки    және    В.    Вольтер еңбектері қарастырылады. Өздерінің зертеулері нәтижесінде В. Вольтерр келесі 3 заңды тұжырымдады:

Периодтық цикл заңы: екі түрдің санының ауытқуы периодтық және жыртқыш пен құрбаны популяциясының өсім коэффициентіне және алғашқы шартты сандарына тәуелді.

Орта шамаларды сақтау заңы: екі түрдің популяцияларының орташа саны тұрақты және алғашқы санынан тәуелсіз болуы популяциялар өсуі және азаюы жылдамдықтары және жыртқыштық қарқындылығы тұрақты болғанша дейін сақталады.

Орташа шамалардың бұзылу заңы: егер екі түрдің даралары бірдей дәрежеде жойылса, онда құрбаны популяциясының орташа саны өседі, ал жыртқыштың – азаяды.

Экожүйенің динамикасы

Бірлестіктегі көп түрлі өзгерістерді екі негізгі типке жатқызуға болады: циклдық және үдемелі.

Циклдық өзгерістер сыртқы жағдай мен ағзалардың эндогендік ритмдерінің тәуліктік, мерзімдік және көпжылдық периодтылығын көрсетеді. 

Демелі өзгерістер бір биоценоздың басқасына ауысуына әкеледі, басқа басымды түрлердің құрамымен. Оның себебі болып ұзақ бір бағытта әсер ететін сыртқы факторлар, мысалы, батпақтарды құрғату, мал жаю және т.б. – биоценоздың экзогенетикалық ауысуына әкеледі. Егер, бірлестіктің құрылысы, құрамы кедейленсе, өнімділігі төмендесе, ауысулар дигрессиялық немесе дигрессиялар болып аталады. 

Эндогендік ауысылар бірлестіктің ішінде жүретін процестердің нәтижесінде болады. Тірі ағзалардың өзара және қоршаған абиотикалық ортамен әрекеттесу нәтижесіндегі бірлестіктердің заңдылық бағытталған өзгеру процесі сукцессия аталады.

Сукцессия негізінде берілген биоценоздағы биологиялық айналымның толық еместігі жатады. Популяция ұзақ тіршілігінде өзінің қоршаған ортасын қолайсыз жағына өзгертеді, нәтижесінде өзі басқа осы ортаға жақсы бейімделген популяциямен ығыстырылып шығарылады. Сукцессияда кезектесіп бір бірін кезектесіп ауыстыратын бірлестіктердің қатары сукцессиялық серия аталады.

Сукцессиялар біріншілік және екіншілік болады. Біріншілік сукцессия абсолютті тіршілік жоқ орында пайда болады. Бірлестіктердің өзгеру жылдамдығы аз.

Егер бірлестік ертеден жақсы дамыған биоценоз орнында дамыса, сукцессия екіншілік болады. Осындай орындарда бай тіршілік қоры сақталады. Сондықтан екіншілік сукцессиялар биоценоздың климакстық жағдайына (дамудың аяқталу фазасының) жылдам әкеледі. Екіншілік сукцессиялар өрттердің зардаптарынан, сумен басылудан, дала жыртудан, орман кесуден, батпақтарды құрғатудан пайда болады.

Ф. Клементс бойынша сукцессия процесі бір неше кезеңнен тұрады: 1) жалаңаш үлескінің пайда болуы; 2) оған әр түрлі ағзалардың миграциясы; 3) үлескіде ағзалардың бейімделуі; 4) олар арасында конкуренция бөлек түрлерді ығыстыру; 5) мекен ортаны тірі ағзалармен өзгерту, жағдайлар мен қатынастардың баяу тұрақтануы.

Климакстық биоценоз гомеостаз жағдайына айналады.

Ю.Одум бойынша сукцессия барысында бірінші сатыдан климаксқа дейін, немесе жас бірлестіктен қартайған ғана дейін оның түрлік және органикалық құрылысы, энергиясының миграциясы – метаболизмі өзгереді.

Ю.Одум 4 аспектіні бөледі:

1.сукцессия процесінде өсімдіктер мен жануарлар түрлік құрамы үздіксіз өзгереді (доминант ауысуы жүреді).

2.сукцессия барысында органикалық заттың биомассасы ұлғаяды (ыдырайтын органикалық зат жинақталады).

3. сукцессия барысында түр алуандылығы ұлғаяды.

4.бірлестіктің таза өнімі төмендейді және сәйкес тыңыс алу қарқындылығы жоғарлайды – сукцессияның ең маңызды құбылыстары.