Экологиялық факторларға қатысты организмдердің экологиялық топтарға жіктелуін түсіндіру

Практикалық сабақтарға арналған әдістемелік нұсқаулар

Бұл материал практикалық сабақтарда аутэкология негіздерін, тіршілік орталарын және экологиялық факторлардың организмдерге әсер ету заңдылықтарын жүйелі түрде түсінуге арналған.

Тақырып I. Аутэкология — дара организмдер экологиясы

Мақсаты: дара организмнің немесе организмдер топтарының бір-бірімен және қоршаған орта жағдайларымен өзара байланыс заңдылықтарының мәнін ашу.

Аутэкология — белгілі бір түрге жататын дара организмнің немесе организмдер топтарының қоршаған орта жағдайларымен қарым-қатынасын зерттейтін экология саласы.

Тіршілік ортасы

Тіршілік ортасы — организмнің өсіп-өнуіне, көбеюіне және ұрпағын жалғастыруына қолайлы, табиғи және тарихи қалыптасқан орта.

құрлық және әуе ортасы
су ортасы
топырақ ортасы
организмдердің өзі (биотикалық орта)

Экологиялық факторлар және жіктелуі

Экологиялық факторлар — организмнің тіршілік әрекетіне әсер ететін қоршаған ортаның құрамдас бөліктері мен жағдайлары.

Абиотикалық факторлар

Табиғаттың өлі компоненттері. Негізінен физикалық, химиялық және эдафикалық (топыраққа қатысты) топтарға бөлінеді.

Климаттық: жарық, температура, ылғал, қысым, жел және т.б.
Геологиялық: зілзала, жанартаудың атқылауы, мұздықтардың жылжуы, радиоактивті сәулелену
Орографиялық: жер бедері
Эдафикалық: топырақ құрылысы, pH, тығыздығы, химиялық құрамы және т.б.

Биотикалық факторлар

Тірі организмдердің өзара әсері: популяция ішіндегі даралар байланысы және бірлестіктердегі популяциялар арасындағы қатынастар.

Антропогендік факторлар

Адам әрекеті нәтижесінде қоршаған ортаға тікелей немесе жанама әсер ететін ықпалдар.

Бақылау сұрақтары

1. Аутэкология нені зерттейді?
2. Тіршілік ортасы дегеніміз не?
3. Тірі организмдер тіршілік ететін орталарды сипаттаңыз.
4. Экологиялық факторлар дегеніміз не?
5. Абиотикалық факторларды сипаттаңыз.
6. Биотикалық факторларға түсініктеме беріңіз.
7. Антропогендік факторларға мысал келтіріңіз.

Тақырып II. Экологиялық факторлардың организмдерге әсер ету заңдылықтары

Мақсаты: негізгі экологиялық шектеуші факторларды және организмдердің сол факторларға бейімделу заңдылықтарын анықтау; экологиялық факторларға қатысты организмдердің экологиялық топтарға жіктелуін түсіндіру.

Шектеуші факторлар: Ю. Либих пен В. Шелфорд заңдары

Либихтің минимум заңы (1840)

Неміс химигі Ю. Либих өсімдіктің өнімділігі факторлардың ішіндегі ең аз мөлшердегі (дефициттегі) факторға тәуелді екенін дәлелдеді.

Мысал: бор — өсімдіктерге қажет микроэлемент. Бір дақылды ұзақ жыл бір жерде өсіргенде топырақтағы бор қоры азайып, жетіспеушілік өсімдіктің өсуі мен дамуын шектейді.

Шелфордтың толеранттық (төзімділік) заңы (1913)

Американ ғалымы В. Шелфорд әр экологиялық факторға организмнің төзімділік шегі болатынын көрсетті: минимум, оптимум және максимум. Фактор шектен шыққанда организм тіршілігі баяулайды немесе тоқтайды.

Мысал: кейбір қоңыздар жұмыртқасын тек борпылдақ, шіріндісі аз топыраққа, ылғалдылық пен температураның ауытқуы төмен және жарығы аз жағдайда салады. Қолайсыз ортада жұмыртқа салмайды немесе ұрпақтарының өлімі артады.

Түрдің экологиялық валенттілігі

Организмдерді орта жағдайларына бейімделу ауқымына қарай екі үлкен топқа бөледі:

Эврибионттар

Әртүрлі климаттық және экологиялық жағдайларда тіршілігін жалғастыра алатын, бейімделу ауқымы кең организмдер.

Стенобионттар

Тіршілік ортасына және факторларға талғамы жоғары, төзімділік диапазоны тар организмдер.

Негізгі шектеуші факторлар және организмдердің бейімделуі

Жарық

Жарық — Жердегі энергия балансы мен тірі жүйелердегі зат және энергия алмасудың негізгі қозғаушысы. Биологиялық әсері толқын ұзындығына, қарқындылығына, тәуліктік және маусымдық режимге тәуелді.

Ультракүлгін сәуле (0,005–0,4 мкм)

0,29 мкм-ге дейінгі қысқа толқынды сәулелер қауіпті: молекулалық байланыстарды үзіп, бос радикалдардың түзілуіне, ДНҚ/РНҚ зақымдануына және мутациялық өзгерістерге әкелуі мүмкін. Озон қабаты қысқа толқынды УК сәулені сіңіріп, тіршілікті қорғайды. Ұзын толқынды УК сәулелер пайдалы: кей бактерияларды тежейді, D дәрумені мен меланин синтезін күшейтеді.

Көзге көрінетін сәуле (0,4–0,75 мкм)

Жер бетіне жететін күн энергиясының шамамен жартысы. Өсімдіктер үшін фотосинтездің негізгі көзі.

Инфрақызыл сәуле (0,76–350 мкм)

Негізгі ерекшелігі — жылу энергиясының басымдығы. Бұлтты күндері Жерден шыққан инфрақызыл сәуле бұлттан шағылысып, жылудың сақталуына ықпал етеді. Салқынқанды жануарлар күн сәулесіне қыздырынып, белсенділігін арттырады.

Өсімдіктердің жарыққа бейімделу топтары

Гелиофиттер: ашық, күн түскен жерлерде өседі.
Сциофиттер: көлеңкелі ортада (орманның төменгі ярустында) өседі.
Факультативті гелиофиттер: көлеңкеге төзімді, жарық пен көлеңкеде де өсе алады.

Жарықтың сигналдық рөлі

Жарық ағзалардың белсенділік уақытын реттейді (күндізгі, түнгі, ымырттық түрлер). Тәулік ұзақтығына жауап беру қасиеті фотопериодтылық деп аталады; организмдер (әсіресе өсімдіктер) қысқа күндік және ұзын күндік болып бөлінеді.

Температура

Температура зат алмасуға қатысатын реакциялардың жылдамдығын анықтайды. Вант-Гофф ережесі бойынша температура 10°C-қа артса, көптеген реакциялар 2–3 есе жылдамдайды.

Көптеген организмдердің қалыпты тіршілік ету шегі шамамен 0…+50°C. Дегенмен арнайы ферменттік жүйелердің арқасында кейбір микроорганизмдер мен споралар жоғары температураға төзімді, ал бірқатар организмдер өте төмен температураларға да бейімделген.

Температураға бейімделу топтары

Криофильді: төмен температураға бейімделген.
Термофильді: жоғары температураға төзімді.

Жылу көздері

Организмдер жылуды сыртқы (күн энергиясы, Жер жылуы) және ішкі (зат алмасу нәтижесінде бөлінетін жылу) көздерден алады.

Температураға қатысты организмдер

Пойкилотермді: дене температурасы тұрақсыз, сыртқы ортаға тәуелді (микроорганизмдер, өсімдіктер, омыртқасыздар, төменгі омыртқалылар).
Гомойтермді: дене температурасы тұрақты (құстар, сүтқоректілер).
Гетеротермді: белсенді кезде тұрақты, белсенділігі төмендегенде сыртқы ортамен теңеседі (аю, кірпі, жарқанат, суыр және т.б.).

Ылғал және су

Су — тіршілік үшін ең қажет факторлардың бірі: зат алмасуды реттейді, организмнің тұтастығын және физиологиялық тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Көптеген жасушалардағы су мөлшері орта есеппен 70%.

Судың негізгі қасиеттері

күшті еріткіш
көптеген реакцияларға қатысады (гидролиз, полимерлену, фотосинтез және т.б.)
термореттеуші және термостабилизациялаушы рөл атқарады
тасымалдау қызметін атқарады (қоректік заттардың енуі/шығуы)
құрылымдық қызметі бар (цитоплазманың негізгі бөлігі)

Құрлық жануарларының ылғалға қатысты топтары

Гигрофильдер: ылғалы мол ортаға бейімделген (қырықаяқ, сона, моллюскалар, маса, инелік және т.б.).
Ксерофильдер: құрғақ, ылғалы аз ортада тіршілік етеді (түйе, қарақұйрық, ақбөкен, қарақал, құм мысығы, кей жәндіктер және т.б.).
Мезофильдер: орташа ылғалды ортада тіршілік етеді (құстардың, сүтқоректілердің және жәндіктердің көптеген өкілдері).

Су организмдері (гидробионттар)

Планктон: су беті қабатында ағыспен қалқып жүретін ұсақ организмдер (фито- және зоопланктон).
Нектон: су қалыңдығында еркін жүзетін организмдер (көптеген балықтар және т.б.).
Бентос: су түбіндегі шөгінділерде тіршілік ететін организмдер жиынтығы.
Перифитон: су өсімдіктерінің бетіне жабысып тіршілік ететін организмдер.

Су режиміне байланысты өсімдіктердің экологиялық топтары

Гидрофиттер және гидатофиттер

Гидрофиттер — сулы ортаға бейімделген өсімдіктер (мысалы: жебежапырақ Sagittaria, қамыс Phragmites, алисма Alisma). Кейбірі түбіне бекініп, жапырағын су бетіне қалқытады, ал кейбірі толық су астында өсіп, тек гүлін су бетіне шығарады (валлиснерия Vallisneria, мүйізжапырақ Ceratophyllum).

Гидатофиттер — денесі түгелдей суға батып өсетін өсімдіктер. Су өсімдіктерінде ауа қуыстары жақсы дамып, газ алмасуды жеңілдетеді; жапырақтары көбіне жұқа, кутикуласы әлсіз немесе болмайды.

Гигрофиттер, мезофиттер, ксерофиттер

Гигрофиттер — ылғалы мол топырақта өседі; ылғал тапшылығын сезбейтіндіктен транспирацияны шектейтін бейімделулері әлсіз.
Мезофиттер — ылғалы жеткілікті, қоңыржай орта жағдайында өсетін өсімдіктер.
Ксерофиттер — ылғал тұрақты немесе уақытша тапшы ортада өседі; су үнемдеуге бейімделулер дамыған (қалың кутикула, терең/кең тамыр жүйесі, устицелердің орналасу ерекшелігі және т.б.).

Суккуленттер

Суды жинақтайды (кактус, алоэ, опунция және т.б.).

Склерофиттер

Суды аз ұстап, булануды шектейді (сексеуіл, жусан, изен, теріскен және т.б.).

Эдафикалық (топырақ) фактор

Топырақ — маңызды тіршілік ортасы. Ол құрылымы, тығыздығы, тұздылығы, бейорганикалық және органикалық заттар құрамы, гранулометриялық сипаты сияқты қасиеттерімен ерекшеленеді.

Топырақ pH-ына байланысты өсімдіктер

Ацидофильдер: pH < 6,7 ортада өсетіндер
Нейтрофильдер: pH 6,7–7,0 ортада өсетіндер
Базифильдер: pH > 7,0 ортада өсетіндер
Индифференттер: pH кең ауқымында өсе алатындар

Қоректік элементтерге және ортаға байланысты топтар

Олиготрофтар: құнарсыз топырақта өсетіндер
Эвтрофтар: құнарлы топырақта өсетіндер
Мезотрофтар: құнарлығы орташа топырақта өсетіндер

Арнайы топтар

галофиттер (тұзды топырақ)
нитрофильдер (азотқа бай топырақ)
литофиттер (тасты орта)
псаммофиттер (құмды орта)

Топырақтағы организмдер

Дене мөлшеріне қарай: микрофауна/микрофлора, мезофауна, макрофауна, мегофауна/мегафлора.

Жануарлардың топыраққа қатысты экологиялық топтары

Геобионттар

Топырақта тұрақты тіршілік етеді (микроорганизмдер, қарапайымдылар, жауынқұрттар және т.б.).

Геофильдер

Тіршілігінің бір бөлігі топырақта өтеді (кей шегірткелер, қоңыздар, масалар және т.б.).

Геоксендер

Топырақты уақытша паналау немесе тұрақ ретінде ғана пайдаланады (кей жәндіктер және т.б.).

Бақылау сұрақтары

1. Лимиттеуші факторлар дегеніміз не?
2. Минимум және толеранттық заңдардың мәні неде?
3. Жарықтың, температураның және ылғалдың организмдер тіршілігіне әсері мен маңызы қандай?
4. Жарыққа қатысты организмдерді қалай жіктейді?
5. Жарықтың сигналдық рөлін түсіндіріңіз.
6. Температураға қатысты организмдерді қалай жіктейді?
7. Ылғалға қатысты организмдерді қалай жіктейді?
8. Топыраққа қатысты организмдерді жіктеңіз.
9. Гелиофиттер мен сциофиттерге сипаттама беріңіз.
10. Пойкилотермді, гомойтермді және гетеротермді организмдердің ерекшеліктерін сипаттаңыз.
11. Ылғалға қатысты өсімдіктерді қалай жіктейді?
12. Кеңістік пен уақыт бойынша факторлардың әсеріне организмдердің жауап реакцияларын сипаттаңыз.
13. Эдафикалық факторлар дегеніміз не?
14. Стенобионттарға сипаттама беріңіз. Эврибионттардың қасиеттері қандай?
15. Планктон, нектон, бентос және перифитон терминдерін түсіндіріңіз.
16. Геобионттар, геофильдер, геоксендер терминдеріне сипаттама беріңіз.
17. Биологиялық ырғақтар дегеніміз не? Фотопериодтылық дегеніміз не?
18. Маусымдық факторларға байланысты организмдердің бейімделу ерекшеліктері қандай?
19. Циклдық өзгерістер дегеніміз не, олар қалай жіктеледі?
20. Организмдердің толеранттық диапазонын қалай түсінесіз?