Популяция саны
Бұл берілген территориядағы немесе берілген көлемдегі особьтардың жалпы саны.
Популяция тығыздығы
Популяция тығыздығы оны мекендейтін особьтардың аудан немесе көлем бірлігіндегі санымен анықталады.
Популяцияның динамикалық көрсеткіштері
Динамикалық көрсеткіштер белгілі бір уақыт аралығында популяцияда жүретін процестерді сипаттайды. Популяцияның негізгі динамикалық көрсеткіштеріне туылым, өлім-жітім және популяцияның өсу жылдамдығы жатады.
Туылым
Көбею нәтижесіндігі уақыт бірлігінде пайда болған жаңа особьтар саны.
Өлім – жітім
Белгілі бір уақыт аралығында популяциядағы өлген особьтер саны.
Популяцияның өсуі
Популяция өсуі өлім - жітім мен туылым арасындағы айырмашылық.
XVII ғасырда популяцияның санының өсуі геометриялық прогресс заңымен өсетіні белгілі болған, ал XVIIІ ғасырдың аяғында Томас Мальтус халықтардың геометриялық өсуі жөнінен өзінің әйгілі теориясын ұсынды. Қазіргі математикалық тілмен айтқанда организмдердің экспонциалды өсуі. Экспоненциалды өсу дегеніміз -өзгермейтін тұрақты жағдайларда популяция особьтерінің сандарының өсуі. Ұзақ уақыт бойы тұрақты, өзгерусіз сақталатын жағдайлар табиғатта мүмкін емес.
Өсу қарқындылығы
Популяцияның өсу қарқындылығының өзгеруі - әр түрлі болуы мүмкін. Көбеюдің жоғары потенциалы түрлердің тірі қалуында үлкен роль атқарады.
4. Популяциялық гомеостаз – популяцияның санын реттеу.
Популяциялық гомеостаз дегеніміз популяцияның сандық мәнін белгілі бір шегінде ұстап тұруы. Гомоестаздың түраралық механизмдеріне жыртқыш-жемтік, паразит-иесі типтегі қарым-қатынастар жатады. Түрішілік гомоестаздың негізіне бәсекелестік жатады. Оның екі түрі бар: 1) қатал түрішілік гомосстаз-коннибализм; 2) Жайлы түрдегі түішілік гомосстаз-әдетте особьтардың әлсіретуі арқылы көрініс береді. Бұл механизмде күшті особьтар сыртқы ортаға тежеуіш(әлсіретткіш) заттарды бөледі: стресстік құбылысты, территорияны шектеу, популяция арасындағы миграция.
Популяцияның кеңістіктік таралуы
Біркелкі таралу-бұл табиғатта өте сирек кездеседі. Бұл әртүрлі особьтар арасындағы бәсекелестікпен байланысты.
Кездейсоқ таралу-бірігіп тіршілік етуі байқалмайтын түрлерде және бірдей ортада ғана кездеседі.
Популяцияның демографиялық құрылымы
Популяцияның жыныстық және жас ерекшелік құрамын сипаттауды демография деп атайды(«демос»-халық, «графо»-жазамын, суреттеймін). Белгілі бір популяция жас ерекшелігі әр түрлі особьтардан тұрады. Топтардың жас ерекшелік және жыныстық қатынасы популяцияның өсу қарқындылығы мен тіршілікке бейімдеушілігін және оның құрылымының маңызды сипаттамасы болып табылады.
Популяцияның этологиялық құрылымы
Этология - жануарлардың мінез-құлқының заңдылықтарын зерттейтін ғылым. Бір популяция мүшелерінің қарым-қатынастарының жүйесін популяцияның мінез-құлықтық немесе этологиялық құрылымыдеп атайды. Популяция особьтарының басқа мүшелерлеріне қарым-қатынасы жөніндегі жануарлардың мінез-құлқы ең алдымен түрге тән жалғыз немесе топтық өмір сүруіне байланысты.
Жалғыз өмір сүруде- популяцияның особьтары бір-біріне байланыссыз тіршілік етеді. Жанұялық өмір сүрутипінде ата-аналары мен ұрпақ арасында байланыс күшейеді.
Қауым-отырықшы жануарлардың топтық орналасуы.
Тобыр.Биологиялық пайдалы ұйымдасқан іс - әрәкеті байқалатын жануарлардың уақытша бірлігі
Үйір.Тобырмен салыстырғанда үйір - бұл жануарлардың ұзағырақ және тұрақты бірлесуі.
Бақылау сұрақтары:
1.Популяцияға анықтама беріңіз.
2.Популяцияның жастық және жыныстық құрамын сипаттаңыз.
3.Популяцияның кеңістікте орналасу түрлерін көрсетіңіз.
4.Туылу, өсу жылдамдығы, өлу дегеніміз не?
5.Туылу мен өлімнің типтері қандай?
6.Биотикалық потенциал дегеніміз не?
7.Биотикалық факторлардың түрлері қандай?
Пайдаланылған әдебиеттер
Негізгі әдебиеттер:
1.Р.С. Оразбаева «Экология негіздері», Астана-2003
2.Ақбасова А.Ж., Саинова Г.Ә. Экология. Алматы:Бастау,2003
3.Бейсенова Р.Р. экология және тұрақты даму пәнінен дәрістер жинағы Оқу құралы. Астана 2010 жыл.
Қосымша әдебиеттер:
5.Шилов И. А. Экология. М.: Высшая школа, 1997.
6.Христофорова Н.К. Основы экологии. Владивосток: Дальнаука, 1999.
7.Бродский А.К. Краткий курс экологии. СПб.: Изд-во С-Петербургского университета, 2000.
ДӘРІС № 5
Тақырып: Бірлестіктер экологиясы-синэкология.
Мақсаты:Студенттерге биоценоз туралы түсінік беру және экожүйедегі түраралық байланыстардың негізгі формалары, Г.Ф.Гаузенің бәсекелестік арқылы жою принципі, экологиялық қуыстың потенциалды және жүзеге асырылған түрлерін түсіндіру.
Жоспары:
1. Синэкологияның зерттеу обьектілеріне жалпы сипаттама:
2. Экожүйедегі энергия және заттар айналымы.
3. Экологиялық пирамида және оның типтері.
4. Экожүйенің тұрақтылығы мен динамикасы.
5. Экологиялық сукцессиялар.
Негізгі түсініктер:биоценоз, синекология, биогеоценоз, экожүйе, нейтрализм, комменсализм, протокооперация, мутуализм, аменсализм, микориза, антибиоз, аллелопатия.
1. Синэкологияның зерттеу обьектілеріне жалпы сипаттама
Синэкология организмдердің тіршілік жағдайларын , өзара және қоршаған ортамен өзара қарым-қатынасын зерттейді. Синэкология экожүйелердің шекараларын салумен айналысады, сондықтан оны биогеноценологиялық экология деп те атайды.
Биоценоз (bios-өмір, koinos-жалпы) – табиғи жағдайлары бірегей жерлерде тіршілік ететін өсімдіктер, жануарлар және микроорганизмдер жиынтығынан тұрады. Биоценоз ұғымын алғаш рет ұсынған неміс зоологы К.Мебиус (1877
Қауымдастық дегеніміз әртүрлі биоценоздардың - фитоценоздардың, зооценоздардың, микробоценоздардың, микоценоздардың өзарабайланыстарының жиынтығы.
Экологияның негізгі ұғымына «экожүйе» жатады. Бұл терминді енгізген 1935 ж. А.Тенсли. Экожүйе дегеніміз тірі тіршілік иелері мен олардың мекен ету орталарынан тұратын, біртұтас функционалды біріккен табиғи жүйе.
Экожүйенің құрылымы: Экожүйе = биоценоз + биотоп
Биогеоценоз- тірі ағзалар мен олардың мекен ететін физикалық ортасымен бірге қауымдасқан жүйе.
Табиғатта бейорганикалық химиялық элементтер айналымынан басқа да, биогендік химиялық элементтер миграциясы немесе биогеохимиялық айналым жүзеге асырылады.
Экожүйе мен биогеоценоз- тірі ағзалардың және ортаның жиынтығы.
Биогеоценоз- тірі ағзалар мен ортаның кездейсоқ жиынтығы емес, ерекше келісілген , динамикалық , өзарабайланысы, тұрақты, теңестірілген жүйе.
Биогеоценозда барлық тірі иелер қоректену тізбегіне біріктірілген. Өзара қосылу және айырылу нәтижесінде белгілі буындардан күрделі трофикалық тор құрылады.
Биотикалық қарым қатынастары
Табиғатта әрбір тірі организмдер оқшау, жеке тіршілік ете алмайды. Оны көптеген табиғаттың басқа өкілдері қоршайды және бұлардың барлығы бір бірімен күрделі қарым қатынаста болады. Организмдер арасындағы қарым қатынастар, сонымен қатар олардың тіршілік жағдайларына әсері қоршаған ортаның биотикалық факторларының жиынтығын құрайды. Экологиялық қарым қатынастар, әдетте, өте күрделі сипатта болады, көптеген факторларға байланысты және әртүрлі жағдайларда өзгеше өтеді.
Биотикалық факторлар деп –организмдер мен популяциялар арасындағы өзара әрекеттесу формаларын атайды. Биотикалық факторлартүрішілікжәне түраралық болып бөлінеді.
Түрішілік- Гомотиптік реакциялар
Гомотиптік реакциялар-бір түрге жататын дара организмдер арасындағы өзара әрекеттер. Бірлесіп тіршілік еткен жағдайда жануарлар мен өсімдіктердің тіршілік әрекеттері көп дәрежеде популяция саны мен тығыздығына тәуелді болады. Сол себепті топ және масса эффектісімен байланысты құбылыстардың мәні үлкен.
Топ эффектісі дегеніміз - топтың өзінің және топ құрамындағы организмдердің санының дара организмдердің мінез-құлқына, дамуы мен көбеюіне ықпалы.
Масса эффектісінің топ эффектісінен айырмашылығы, ол бір түр особьтарының бірін бірі сезінумен байланысты емес.
Масса эффектісін особьтарсаны және популяция тығыздығы артқан кезде тіршілік ету ортасында пайда болатын организмдер туындатады.
Гомотиптік реакцияларға топтың және масса эффектілерінен басқа, бір түр особьтары арасындағы әрекеттердің және бір формасы- түр ішіндегі бәсекелестік жатады. Бәсекелестіктің барлық түріне қатысты бір ереже бар: бәсекелестердің мұқтаждары неғұрлым ұқсас болса, бәсекелестік соғұрлым шиеленісе түседі.
Бәсекелестіктің негізгі екі түрі - тікелей және жанама бәсекелестік болады.
Тікелей бәсекелестік — особьтардың бір-біріне тікелей ықпал етуі арқылы жүзеге асады.
Жанама бәсекелестік - особьтардың тікелей әрекеттесуін қажет етпейді. Ол аралық буындар арқылы әртүрлі жануарлардың бірдей және міндетті түрде шектеулі болатын ресурстарды пайдалануынан туады. Сондықтан ондай бәсекелестікті, кейде пайдаланушылық бәсекелестік деп атайды.
Түраралық бәсекелестік – Гетеротиптік реакциялар
Гетеротиптік реакциялар- әртүрлі түрлерге жататын жеке организмдер арасындағы өзара әрекеттесулер.
2. Қарым-қатынас типтері
Бәсекелестікекі популяция бір-біріне жағымсыз әсер ететін қарым-қатынас.
Бейтараптылықнемесе нейтрализмекі популяция өзара әрекеттеспейді және олардың ешқайсысы екіншілеріне ықпал етпейді.
Мутуализмге екі жаққа бірдей пайда әкелетін қарым-қатынас.
Шаян мен актинияның симбиозы
Симбиоз- организмдердің белгілі дәрежеде бірге тіршілік етуі.
Ынтымақтастық екі популяцияның қауымдастық құруы.
Комменсализм жағдайында қауымдастық құраушы түрдің бірінің популяциясы бірлесіп тіршілік етуден пайда табады, ал екінші түрдің популяциясы ешқандай пайда көрмейді.
Аменсализмбірге тіршілік ететін түрлердің біріне басқа түрдің әсері теріс (ол қысым көреді), ал тап осы уақытта қысым көрсетуші зиян да шекпейді, пайда да көрмейтін қарым қатынас түрі
Жыртқыштық депбір популяция екіншісіне жағымсыз ықпал ете отырып, сол әрекетінен пайда болатын популяция аралық қатынастарды атайды.
Паразиттілік- бір түрдің (паразиттің) организмдерінің басқа түрдің (қожайынның) организмінің ұлпалары немесе қоректік заттардың есебінен тіршілік етеді.
Мұқтаждықтары бүтіндей ұқсас екі түр бірдей жағдайда тіршілік ете алмайды, олардың біреуі белгілі бір уақыттан соң міндетті түрде ығыстырылып шығарылады. Осы қағида бәсекелестік құбылыстарын алғаш рет инфузориялармен жүргізген эксперименттері арқылы айқын көрсеткен Г.Ф.Гаузенің құрметіне "Бәсекелестік арқылы жою немесе Гаузе принципі"деп аталып, заң дәрежесіне ие болады.
3. Бәсекелестік арқылы жою принципі. Экологиялық қуыс
Кейде азықтық мұқтаждықтары әртүрлі болатын екі түр ортақ территорияда бір-бірімен бәсекелеспей тіршілік етеді. Осы сияқты көптеген фактілер бізді 1927 жылы Элтон ұсынған экологиялық қуыс ұғымына әкеледі.
Организмдердің экологиялық қуысы оның қай жерде тұратынына ғана емес, оның не істеуіне (энергияны ол қалай өзгертеді, оның мінез-құлқы қалай, ол ортаның физикалық және биотикалық жағдайларға қалай жауап береді және өзгертеді) және басқа түрлермен қалай қарым-қатынас жасауына байланысты.
Тіршілік орнын білу – қуысты зерттеудің басы ғана. Табиғи ортада организмдердің жағдайын анықтау үшін, біз олардың белсенділігі туралы, қорегі мен энергия көздері туралы, өсу мен метаболизм жылдамдығы туралы, қарым – қатынасқа түсетін басқа организмдерге оның әсері туралы, экожүйедегі маңызды процестерге оның тигізетін әсерлерін анықтауымыз қажет.
Түр аралық бәсекелекстік нәтижесінде экологиялық қуыстың бөлінуі құбылысы «экологиялық диверсификация» деп аталады.
Бірге тіршілік етіп жүретін түрлер арасындағы диверсификация көпшілік жағдайда мынадай үш параметр: кеңістіктік орналасу, азықтық мамандану, белсенділік мезгілі бойынша жүзеге асады.
Американ зоологы Одумның анықтамасы бойынша: тіршілік ортасы - организмнің адресі болса, экологиялық қуыс —оның жалпы іс-әрекеттерінің түрі.
Экологиялық қуыс түсінігін пайдаланып, Гаузе принципін былай нақтылауға болады: екі түр бір экологиялық қуыста қатар тіршілік ете алмайды.
Сонымен, организмдердің кеңістіктегі орны, бірлестіктегі қызметтік ролі және ортаның факторларына төзімділігі сияқты тіршілік шарттарына организмнің барлық талаптарының жиынтығы-экологиялық қуысдеп аталады.
Бақылау сұрақтары:
1.Биоценоз деген не?
2.Гомотипті реакциялар туралы не білесіздер?
3.Гетертипті реакцияларға қандай қарым-қатынастар жатады?
4.Гаузе принципінің мәні неде?
5.Экологиялық қуыс деген не, оның қандай түрлері бар?
Пайдаланылған әдебиеттер
Негізгі әдебиеттер:
1.Бейсенова Ә.Б. Экология және табиғатты тиімді пайдалану. Оқу құралы. Алматы, 2004.
2.Оспанова Г., Бозшатаева. Экология. Оқу құралы. Алматы, 2000.
3.Бродский А.К. Жалпы экологияның қысқаша курсы. Оқу құралы. Алматы,«Ғылым», 1997, қаз.ауд. Көшкімбаев Қ.С.
4.Ақбасова А.Ж., Саинова Г.Ә. Экология. Алматы:Бастау,2003
5.Бейсенова Р.Р. экология және тұрақты даму пәнінен дәрістер жинағы Оқу құралы. Астана 2010 жыл.
Қосымша әдебиеттер:
1.Николайкин Н.И. и др. Экология М.: Дрофа, 2003.
2.Шилов И. А. Экология. М.: Высшая школа, 1997.
3.Христофорова Н.К. Основы экологии. Владивосток: Дальнаука, 1999.
4.Бродский А.К. Краткий курс экологии. СПб.: Изд-во С-Петербургского университета, 2000.
Дәріс 6
Тақырып: Экожүйенің құрылу заңдылықтары.
Мақсаты: Студенттерге экожүйе жайлы түсінік беру. Экожүйедегі энергия ағыны және химиялық элементтердің айналымы, термодинамиканың бірінші және екінші заңы, 1% ережесі және Линдеманның 10 % ережесі, бірлестіктің трофикалық экологиялық пирамидалар), экожүйенің өнімділігі, экожүйелердің тұрақтылығы мен тұтастығы, экожүйе тұрақтылығының механизмі жайлы білім беру.
Жоспар:
1.Экожүйе түсінігі
2.Экожүйедегі зат айналым
3.Экожүйенің қоректік құрылымы
4. Экожүйелердің өнімділігі
5.Экологиялық пирамидалар
6.Экологиялық сукцессиялар
Негізгі түсініктер: энергия ағыны, заттар ағыны, экологиялық пирамида, климаксты бірлестік, сукцессия, гетреотрофтар, автотрофтар, миксотрофтар, некротрофтар, биотрофтар, сапротрофтар, қоректік құрылым,
Биоценоздағы тірі организмдер тек бір-бірімен байланысып, ғана қоймай, өлі табиғатпен де байланыста болады. Бұл байланыстар заттар және энергия арқылы іске асады.
Биоценоз қоршаған ортамен заттық-энергетикалық байланыссыз тіршілік ете алмайды.
Зат айналымды қолдайтын, кез келген тірі организмдер мен бейорганикалық компоненттер жиынтығы –экологиялық жүйе немесе экожүйедеп аталады.
Біздің планетамыздағы жалпы биологиялық зат айналым көптеген жеке заттардың қарым қатынасынан құралады. Экожүйе зат айналымды тек төрт құрамды бөлігі болған жағдайда ғана қамтамасыз ете алады. Олар: биогенді элементтер қоры, консументтер, продуценттер және редуценттер.
Экожүйедегі өнімділік пирамидасы және энергия ағыны
Продуценттер - күн энергиясын пайдаланатын жасыл өсімдіктер немесе органикалық заттарды биогенді элементтерден құрайтын жасыл өсімдіктер
Консументтер- өсімдіктер синтездеген органикалық заттарды жаңа формаға айналдыратын тұтынушылар, яғни олар (латынша-«consumo»-тұтынамын) продуцентттер жасаған органикалық заттарды пайдалантын гетеротрофты организмдер.
Редуценттер- органикалық қосылыстарды минералды қосылыстарға дейін ыдырататын организмдер, яғни олар (латынша «reduceus, reducentis» - қалпына келтірушілер, деструктор) органикалық заттарды ыдырататын және оларды басқа организмдер игеретін бейорганикалық заттарға айналдыратын ағзаар.
Зат ағыны тұйық циклде өтеді, сондықтан ол зат айналымдеп аталады. Заттар үздіксіз экожүйенің әртүрлі звеноларында айналымға түседі және барлық уақытта қайтадан зат айналымға түсуі мүмкін, ал энергия бір рет ғана пайдаланылады.
Энергия ағыны -бұл органикалық қосылыстардың химиялық байланыстар түрінде бір деңгейдегі организмнен екіншісіне энергияның ауысуы.
Заттар ағыны -продуценттерден редуценттерге заттардың химиялық элементтер мен олардың қосылыстары түрінде берілуі және әрі қарай химиялық реакциялар арқылы тірі организмдердің қатысуынсыз заттардың процестерге қайта келуі.
Энергияның бір жақты келуі- табиғаттың маңызды құбылысы. Бұл процесті физика заңдарымен түсіндіруге болады. Бұл заң бойынша энергия бір түрден басқа түріне (қоректің химиялық энергиясы) ауыса алады, бірақ энергия ешуақытта қайтадан жасалмайды.
Термодинамиканың 2-ші заңы бойынша энергия бір түрден екінші түрге айналғанда, яғни жұмыс кезінде энергия жылулық түріне өтіп, қоршаған ортаға таралады. Клеткалар мен органдардың күрделі жұмысы организмнен энергияның шығындалуы арқылы орындалады. Зат айналымның әрбір циклі тірі организмдердің белсенділігіне байланысты, жаңа энергияның қатадан түсуін барлық уақытта талап етеді.
Қоректік тізбектер. Қоректік торлар
Биоценозда қоректік торлар - жасыл өсімдіктер жинақтаған энергия мен заттарды бір-біріне беретін организмдердің көптеген қысқа қатарларынан тұрады. Әрбір алдыңғы түр келесіге қорек болатын мұндай қатарлар - қоректік тізбек, ал қоректік тізбектің бөлек звенолары - қоректік деңгей деп аталады. Қоректік тізбек әрқашан өсімдіктен немесе олардың қалдықтарынан басталады.
1-ші қоректік деңгей,яғни жасыл өсімдіктер –продуценттер, яғни шөпқоректі жануарлар- І-ші реттік консументтерді құрайды. Ал шөпқоректі жануарлармен қоректенетін 1-ші реттік жыртқыш 3-ші қоректік деңгейді, яғни 2-ші реттік консументтер деңгейін; сол сияқты 2 реттік жыртқыштар 4-ші қоректік деңгейді, яғни 3-ші реттік консументтер деңгейін түзеді
Қоректік тізбекті екі типке бөлуге болады: жайылымдық тізбек жасыл өсімдіктен басталып, одан әрі жайылымдағы фитофагтарға, сонан соң жыртқыштарға жалғасады.
Ал детриттік тізбектер өлі органикалық заттардан детритофагтарға, одан жыртқыштарға жалғасады. Мысалы, жайылымдық тізбек: жасыл өсімдік→ шөпқоректі жануар →жыртқыш, ал детриттік тізбек: өлі органикалық зат (детрит)→ микроорганизмдер→ (бактериялар, саңырауқұлақтар) немесе детритофагтар (қос жақтаулы ұлулар, құрттар, бунақденелілердің дернәсілдері)→ детритофагтар жыртқыштарынан (құстар, жер қазғыштар және т.б.) құралады.
Қоректік тізбектер бір бірінен оқшауланбай, қайта керісінше, айқасып жатады. Олар қоректік торлар деп аталатын құрылымдар түзеді.
Экожүйе өнімділігі
Бірлестіктің маңызды қасиеті-олардың жаңа биомассаны құрауға қабілеттілігі. Бұл қасиет жүйенің өнімділігі түсінігінің негізінде жатыр.
Экожүйелерде органикалық заттардың құралу жылдамдығы- биологиялық өнімділік, ал тірі организмдердің дене массасы- биомассадеп аталады. Сонымен, биологиялық өнімділік олардың биомассасын құру жылдамдығы.
Бастапқы немесе алғашқы өнімділік (БӨ). Ол продуценттердің биомассасын түзу жылдамдығы.
Гетеротрофты организмдерде органикалық заттардың жиналу жылдамдығы екінші реттік өнімділік (ЕӨ)деп аталады. Екінші реттік өнімділік барлық қоректік деңгейде кездеседі. Өсімдіктер өнімділігі алғашқы, ал жануарлардың немесе басқа консументтер өнімділігі екінші реттік өнімділік деп аталады..
Экожүйенің қоректік құрылымы
Қоректік тізбектегі қарым-қатынастың нәтижесінде энергияның тасымалдануы арқылы әрбір бірлестіктің белгілі қоректік құрылымы болады. Қоректік құрылымды аудан бірлестігінде жиналған энергия мөлшерін анықтап, экологиялық пирамида түрінде көрсетуге болады.
Сандар пирамидасы(м2/даралар саны) - әртүрлі қоректік деңгейдегі организмдердің санын көрсетеді. Орманның жайылымдық қоректік тізбегінің басы продуценттер- ағаш болса, ал 1 реттік консументтер - бунақденелілер болғанда, 1 реттік консументтер деңгейінің санынан продуценттер деңгейі особьтар санынан көбірек. Бұл жағдайда сандар пирамидасы- төңкерілген күйде болады.