Биоценоз, биогеоценоз, экожүйе туралы түсінік

Тірі организмдер өзара және тіршілік ортасының абитикалық жағдайларында белгілі қатынастарда экологиялық жүйені құрады.

Белгілі-бір территорияда өмір сүретін әртүрлі түрлердің жиынтығын – биоценоз деп атайды. «Биоценоз» ұғымын 1877 жылы неміс зоологы К. Мебиус (1825-1908) ұсынды.

Биоценоздың өсімдік компонентін фитоценоз деп, жануарлар әлемін – зооценоз, микробты- микробеценоз деп атайды. Биоценозда қозғалғыш күш өсімдік болып табылады.

Биоценоз құрылымы түрлік, кеңістікті және экологиялық болып бөлінеді.

Түрлік құрылым биоценозды құрайтын түрлер саны және олардың салмағы қатынасы.

Яғни, биоценоздың бұл түрі түрлердің саны қатынасы немесе олардың өзара салмағы мен әртүрлілігімен анықталады. Түрлер әртүрлілігі сол қауымдастағы түрлер саны. Биоценоздың бай және кедей түрлері кездеседі. Түрлік әртүрлілік қауымдастық жасына байланысты және негізгі экологиялық факторлардың-температураның, ылғалдылықтың, тамақ ресурстарының тиімді болуына байланысты болады.

Кеңістікті құрылым кеңістіктегі әртүрлі түрдегі организмдердің таралуын айтады. Кеңістікті құрылым биоценоздың өсімдікті бөлігі арқылы құрылады.

Экологиялық құрылым - әртүрлі экологиялық топтар организмдерінің қатынасы. Ұқсас экологиялық құрылымды биоценоздарда әртүрлі құрылымда болуы мүмкін. Бұл кейбір экологиялық түрлер тұқымдас болмағанымен экология бойынша ұқсас болуы мүмкін.

Ешқандай биоценоз қоршаған ортадан тәуелсіз, не одан тыс өздігінен дами алмайды. Нәтижесінде жеке бөліктерінің күрделі өзара әсерлері қалыптасқан, тірі және өлі компонетттерінің жиынтығынан тұратын белгілі бір комплекстер түзіледі.

Белгілі бір дәрежеде біртекті жағдайлармен сипатталатын, ағзалардың белгілі бір бірлесігімен (биоценоз) қоныстандырылған кеңістік – биотоп деп аталады. Егер биотопты биоценоз өмір сүретін орын ретінде сипаттасақ, онда биоценозды белгіл бір нақты биотопқа тән, тарихи қалыптасқан ағзалар комплексі деп қарастыруға болады.

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

В.Н.Сукачев (1880-1967) биогеоценозға мынадай 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 біртұтастықпен сипатталатын, үнемі қозғаыста, дамуда болатын жиынтық». «Биогеоценоз» ұғымы шет елдерде кеңінен таралған, 1935 жылы А. Тенсли ұсынған «Экожүйе» ұғымына жақын. Экожүйе дегеніміз – зат, энергия және ақпараттар алмасу нәтижесінде біртұтас ретінде тіршілік ететін кез келген өзара әрекетттесуші тірі ағзалар мен қоршаған орта жағдайларының жиынтығы (4.1-сурет).

4.1-сурет.Биогеоценоздық (экожүйенің) сызбанұсқасы

(В.Н.Сукачев бойынша)

 

Кейбір ғылымдардың көзқарасы бойынша «биогеоценоз» ұғымының мазмұны негізінен зерттеліп отырған макрожүйенің құрылымдық сипаттамасын берсе, ал «экожүйе» ұғымы ең алдымен оның функционалдық мәнін көрсетеді. Экожүйеге құмырсқа илеуі, орманның бір бөлігі, тұтас орман, космос кораблінің кобинасы, лантшафт және бүкіл биофераның өзі мысал бола алады. Жалпы алғанда биогеоценоз экожүйеге қатысты жекеден жалпыға қарай қатынаста болады.

Табиғи экожүйелер көлемі бойынша әр түүрлі болуы мүмкін: су қоймасы, мұхит, шалғындық, орман, тайга, дала.

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

Ағзалар бейорганикалық ортадан химиялық элементтер мен олардың қосылыстарының таралуының ерекшеліктері туралы ақпарат алады. Бейорганикалық орта тірі ағзаларда олардың метоболизмның (зат алмасуы) өнімдері туралы ақпарат алады. Тірі ағзалар бір-бірімен, азық қорының болуы, жыныстық әріптесіне, агрессия (қарсыласына белгі беру) және т.б. ақпарат береді. Табиғатттағы ақпараттық байланыстар кеңістік және уақытпен шектеледі. Зат немесе құбылыстың ақпараттық бағалылығы ондағы ақпараттық санына емес, кім немесе ненің бұл ақпаратты пайдалануына байланысты.

Кейбір зерттеушілер тірі жүйелердің ұйымдасуын бағалау үшін ақпараттық математикалық ілім әрпін қолдануға талпынған. Бірақ, академик В.А. Энгельгарт атап көрсеткендей, ақпараттар ілімінің математикалық аспектілері тіршілік құбылыстарының элементарлық негіздерін анализдеуге әлі де болса сәйкес келмейді.

Экологиялық жүйелер функционалдық және құрылымдық белгілері бойынша ерекшеленеді.

       Функционалдық жіктелу экожүйеге келіп түсетін энергия көзі, мөлшері және сапасына негізделген.

       Экожүйелердің құрылымдық жікелуі өсімдіктер типіне және ландшафттың негізгі белгілеріне негізделген. Құрлық экожүйелері (биомдар) өсімдіктердің табиғи белгілері, ал су экожүйелері – геологиялық және физикалық белгілері бойынша ерекшеленеді.

       Кең қолданылып жүрген құрылымдық жіктелу бойынша ғаламшарды төмендегі экожүйелерге бөледі:

       1)құрлық экожүйелері – тундра, тайга, орманды дала, дала, шөлейт, шөл, тропиктер, тал;

       2)тұщы су – ағынсыз су (көл, тоған) және ағынды су (өзен, бұлақ, жылға), батпақтар мен батпақты ормандар экожүйелері;

       3)теңіз экожүйелері – теңіздер мен ашық мұхит.

 2. Экожүйедегі түр аралық байланыстардың негізгі формалары (нейтрализм, комменсализм, протокооперация, мутуализм, жыртқыштық, паразитизм)

Түр аралық қарым-қатынастар биоценоздардағы ағзалар санының динамикасында зор роль атқарады. Жыртқышты жемтіктерін жоя отырып, олардың санына әсер етеді. Паразиттердің де әсері осындай, иесін әлсірете отырып, олардың көбеюін тежейді, тіпті өліміне де әкеліп соқтыруы мүмкін.

Бәсекелестік қатынастарды, жыртқыштық пен паразитизм құбылыстарына ертеден экологтар назар аударып келген. Солардың ішінен А. Лотканың (1923-1925) жұмыстары ерекше орын алады. Ол алғаш рет жануарлардың паразит-иесі жүйесіндегі өзара қатынастардың математикалық үлгісін ұсынды.

А. Лотканың жасаған тұжырымы: паразиттердің өздерінің иелерін жоюы тек паразиттердің санына ғана емес, иеснінің санына да тәуелді болады. Иесінің белгілі бір санына сәйкес келеді және иесінің популяциясының тығыздығының артуына байланысты паразит популяциясының тығыздығы артады. Паразит санының артуы иесінің санының кемуіне әкеледі де, соңғысы қайтадан паразиттер санының кемуіне әкеледі. Осылайша толқынды түрде иесі мен паразиттердің популяцияларының саны периодты түрде ауытқып отырады.

Мұнда динамикалық өзін-өзі реттеуші жүйе жұмыс істейді. Паразиттің санының арту толқынынан соң, иесінің санының арту толқыны кездесіп келіп отырады. Паразит-иесі жүйесіндегі популяциялардың өзара әсерлесу үлгісі жыртқыш пен оның жемтігінің өзара әсерге толық сәйкес келеді.

Өзінің зерттеулер негізінде В. Вольтерр 3 заңды тұжырымдайды:

1) перидтық цикл заңы. Екі түрдің санының ауытқулары периодты болады. Жыртқыш пен жемтігінің популяцияларының өсу коэффициенті мен бастапқы салыстырмалы санына байланысты болады;

2) орташа шамалардың сақталу заңы. Екі түрдің популяцияларының ораташа саны бастапқы санына тәуелсіз, популяцияның үлкеюі мен кішіреюі, жыртқыштардың көбею интенсивтілігі тұрақты болғанда, тұрақты болып қалады;

3) орташа шамалардың бұзылу заңы. Егер екі түрдің даралары олардың популяцияларының тығыздығына пропорционалды түрде жойылса, онда жемтігінің популяциясының орташа саны артады, ал жыртқыш популяциясында кемиді.

Бір түрдің басқа түрге деген қарым-қатынасы пайдалы, зиянды және зиянсыз болуы мүмкін.

Нейтрализм деп бір аймақта екі түрдің бірігіп өмір сүруі.

Комменсализм - кейбір түрлер басқа түрмен өмір сүріп, оның пайдасын көрседі, ал екіншісіне бәрі-бір болады. Мысалы, гендер жолбарыстың тапқан тамығының қалдықтарымен өмір сүреді.

Мутализм –басқа бір түрсіз өмір сүре алмайтындай түрлердің өзара пайдалы өмір сүруі. Бір ағза екіншісінің есебімен тіршілік етеді, оған ешқандай зиян келтірмейді. Комменсализм царазитизмге қарағанда симбиозға жақындау. Мысалы, жабысқақ-балық ірі балыққа бекініп алады да онымен бірге қозғалады және оның тамағынан қалған заттармен қоректенеді.

Жер бетінде мекендейтін (қиқоңыз, өлексе қоңызы, және т.б.) гамазды кенелердің қозғалғыш дернәсілдері кездеседі. Осындай әдіспен олар таралады.

Амменсализм. Бір популяция үшін қолайсыз болып табылатын өзара қатынастар. Мысалы, зең саңырауқұлақтарының бактериялармен қатынасы. Зең асңырауқұлақтары бөліп шығарған аантибиотиктер бактерияларды жояды.

Жыртқыштық -бір түрдің екінші бір түрді тамақ ретінде пайдалануы.Популяциялардың біреуі екіншісінен қолайсыз әсер ете отырып, пайда алады. Әдетте жемтігін жыртқыш өлтіріп, онымен қоректенеді. «Жыртқыш – жемтік» қатынасының негізінде қоректену тізбегі жатыр. Жыртқыштарды зиянды жануарлар деп бір жақты қарастырға болмайды. Себебі, әдетте жыртқыштың аузына ауру және әлсіреген даралар түседі де, аурудың таралуының алдын алып, популяцияны сауықтырады. Мысалы, қасқырлар орманды тундра мен тундрада солтүстік бұғыларының интенсивті көбеюі мен тіршілік қабілеттілігін арттырады.

Паразитизм. Бір түр (паразит) екіншісінің (иесі) денесінің ішіне не бетіне бекініп, иесінің есебінен тіршілік ететін түраралық қарым-қатынастарды паразитизм деп атайды. Адам тамаққа шикі немесе шала піскен етті пайдалануы нәтижесінде сиырдың таспа құрттарын жұқтырады. Адамның ас қорыту жолына түскен құрттар ересек таспа құртына айналып, сорғыштармен ішек қабырғасына бекінеді. Адамның ішектері құртты сумен, қорекпен және жылы ортамен қамтамасыз етеді.

Конкуренция – тамақ жетпеген жағдайда бір түрдің екінші түрмен бәсекеге түсуі.

Аменсализм – бір түрдің екінші түрге әсер етуі, оны жойып жібереді, ал өзі ешқандай одан зиян шекпейді. Мысалы, ормандарда өсетін емен ағашының бұтақтар төменде өсетін шөптерге күн сәулесін түсірмейді.

Түр аралық бәсекелестік – қауымдастықтың тірлік құрылымын сақтаушы негізгі механизмдердің бірі. Г.Ф. Гаузенің бәсекелестік арқылы жою принципі.

Бәсекелестік – бұл а зық, өмір сүру ортасы және басқа қажетті жағдайлар үшін даралар арасындағы кері әсерлер. Мысалы, түраралық бәсекелестік сілеусін, росомаха арасындағы азық үшін бәсекелестікті айтуға болады. Бәсекелесік тікелей немесе жанама болуы мүмкін.

Тікелей бәсекелестік – даралардың бір – бірімен агрессивті шекісіп қалуы немесе өсімдіктермен микроогранизмдердің улы заттарды бөліп шығаруы арқылы көрінеді.

Жанама бәсекелестік кезінде даралар арасында тікелей өзара әсер болмайды. Ол арарлық звено - әр түрлі жануарлардың бір ресурспен қоректенуі, ал ол ресурс шектеуші фактор болу арқылы жүзеге асады.

Тіршілік процесінде көптеген өсімдіктер, жануарлар мен микроорганизмдер қоршаған ортаға газ тәріздес, сұйық және қатты заттарды бөліп шығарады. Белгілі бір биологиялық белсенділігі бар бұл заттар басқа ағзаларға әсер етеді. 1937 жылы неміс ботанигі Х. Молиш оған алллелопатия деген атау берді. Аллелопатия дегеніміз – зат алмасудың арнаулы химиялық өнімдері арқылы ағзалардың өзара әсері.

Көбінесе аллелопатия бір түрдің екіншісін басуы арқылы көрінеді. Мысалы, бидайық пен арам шөптер мәдени өсімдіктердің, жаңғақ пен емен өздері бөліп шығарған заттармен шөптесін өсімдіктердің өсуін тежейді.

Симбиоз (селбесу) дегеніміз - әр түрге жататын даралардың екі жақты пайдалы бірігіп тіршілік етуі. Жануарлардағы симбиозға мысал – шаян мен актинияның бірігіп тіршілік етуі жатады. Актиния шаянның арқасына бекініп оны атпа жасушаларының көмегімен қорғайды, ал актиния шаяннан қалған тамақ қалдықтарымен қоректенеді және оны қозғалыс құралы ретінде пайдаланады. Жоғары дәрежеде дамыған симбиозға термидтер мысал бола алады. Олардың ас қорыту жолдарында талшықтылар мекендейді. Термидтер целлюлозаның гидролиздеуші ферменттерінің болмауына қарамай ағашпен қоректенуге қабілетті. Мұны олардың орнына талшықтылар жүзеге асырады. Ал нәтижеде түзілетін қантты термиттер пайдаланады. Термиттер осы ішек фаунасынсыз тіршілік ете алмайды. 

Өсімдіктердің арасындағы симбиозға жақсы мысал – қыналар. Қыналар балдырлар мен саңырауқұлақтардың селбесіп тіршілік етуі нәтижесінде түзіледі.

Әріптестік бірігіп тіршілік ету. Екі популяция бірлестік түзеді. Бірақ бұл бірлестік міндетті емес. Әр түр бөлек тіршілік ете алады, бірақ бірігіп тіршілік ету екеуіне де пайдалы. Мысалы, құстардың бірнеше түрінің бірігіп ұя салуы, тырна мен крачка, олардың бірігіп өмір сүруі жауларынан қорғануды жеңілдетеді.