Ағза мен қоршаған орта қарым-қатынасының негізгі заңдылықтары

Фотопериодизм - маусымға қатысты күн ұзақтығының өзгерісіне ағзаның реакциясы. Белгілі бір аймақта, белгілі бір уақытта күн ұзақтығы бір қалыпты, өзгеріссіз. Осыған орай өсімдіктер мен жануарлар географиялық ендіктерде жыл мезгілдеріне сай өзгерістерді алдын-ала анықтап отырады (құстардың жылы жаққа ұшуы, гүлдеу кезеңі т.б.). Фотопериод биологиялық сағатты қалыптастырады. Биологиялық сағат экологиялық факторлар ырғағын физиологиялық ырғақпен байланыстырып, ағзаны тәуліктік, маусымдық, т.б. факторлар динамикасына сай бейімдейді. Тірі табиғаттың маусымға сай дамуы Хопкинстың биоклиматологиялық заңына сай жүреді: түрлі маусымдық құбылыстардың басталуы жергілікті жердің географиялық ендігіне, бойлығына және теңіз бетінен биіктігіне байланысты. Мысалы, неғұрлым солтүстікке жылжыған сайын, соғұрлым көктем мезгілі кеш түседі.

Ылғал – жыл мезгілінің маусымдары мен тәулік бойы да өзгеріп отырады. Бұл өзгерістер организмдердің де маусымдық немесе тәулік ырғағын туғызады. Мәселен, құрғақшылыққа бейім өсімдіктердің біразы маусымдық ауытқуға байланысты өзінің дамуын тежеуге дейін бейімделген. Жануарлар дүниесі де ылғалмен тікелей байланысты

өмір сүреді. Олардың  өсімдіктерден айырмашылығы денесінде  тұрақты ылғал немесе суды сақтап тұру үшін іздеу, қозғалу, немесе қашу мүмкіндігіне ие болған. Ал, судың жетіспеушілігі жануарлардың қалыпты өсіп-көбеюіне, даму жылдамдығына, сан мөлшеріне кедергі келтіреді. Сондықтан, су режимі барлық организмдер үшін өте қажет факторлардың бірі. Су режиміне қатысты бейімделушілікке қарай өсімдіктердің төмендегідей экологиялық топтарын ажыратады:

Гигрофиттер - өте ылғалды топырақта және жоғары ылғалдылық жағдайында тіршілік ететін өсімдіктер (күріш,папирус).

Мезофиттер – сәл құрғақшылықты көтеретін өсімдіктер (түрлі климаттық зоналардағы ағаштәрізді өсімдіктер, дубравалардағы шөптесін өсімдіктер).

Ксерофиттер – жапырақтары мен сабақтарында ылғалды жинақтай алатын құрғақ далалы және шөл өсімдіктері. Бұлардың бейімделу қабілеті өте жоғары. Ксерофиттерді екі топқа бөледі: суккуленттер және склерофиттер.

Суккуленттерге денесіне су қорын мол жинауға қабілетті, сабақтары мен жапырақтарының түрі өзгерген ыстық тропикалық аймақтардың өсімдіктері жатады. Мәселен, Оңтүстік Африка мен Орталық Америкада өсетін кактус, опунция т.б. өсімдіктер көктемде мол су жинап алып, жаз бойы оны үнемдеп жұмсап отырады.

Склерофиттер – құрғақ, шөл-шөлейтті жерлерде кездесетін бұта немесе көпжылдық шөптесін өсімдіктер. Суккуленттерден ерекшелігі денесіне су жинаудың орнына интенсивті түрде суды буландырып өте аз мөлшерде ұстауға тырысады. Негізгі өкілдері – кәдімгі сексеуіл, тікенек, жусан, изен, астрагал т.б.Тамырлары ұйысып шумақталған немесе тереңге кеткен, сабақтары қалың түктермен жабылған, жапырақтарының түрі өзгерген кішкентай немесе шиыршықталып кеткен, кейбірі тікенектерге айналған өсімдіктер. Құрлықтағы жануарларды су режиміне қатысты негізгі үш экологиялық топқа бөледі:

Гигрофилдер – ылғалы мол жерлерде тіршілік етуге бейімделген жануарлар. Тіршілік ортасына байланысты денесінде суды реттеу механизмі нашар жетілген, су қорын жинамайтын жануарлар. Оларға: қырықаяқтар, масалар, бұзаубаста, соналар, инеліктер, қосмекенділер жатады.

Ксерофилдер – ылғалы аз, құрғақшылықты сүйетін жануарлар. Мысалы, Қазақстанның дала, шөл-шөлейтті табиғат аймақтарында кең тараған түйе, қарақұйрық, ақбөкен, бауырмен жорғалаушылар т.б. жатады.

Мезофилдер – сәл құрғақшылықты көтеретін аралық формалар. Суды реттеудің мінез-құлықтық,физиологиялық,морфологиялық жолдары бар. Мінез-құлықтық түріне ылғалды жерге ығысу немесе суқоймаға үнемі барып тұруы, түнгі белсенді тіршілікке көшу т.б. жатады. Морфологиялық түріне суды денеде ұстап тұру қабілеті жатады,мысалы, құрлықтағы ұлулардың бақалшағы, жорғалаушылардың мүйізді жабыны т.б. Физиологиялық реттелу жолына зат алмасу нәтижесінде метобализмдік судың түзілуі жатады.

Шектеуші (лимиттік) факторлар. Экологиялық факторлардың организмге әсер етуі мен оған организмнің реакциясы бірдей болмайды. Сондықтан организм үшін факторлардың бұрыннан қалыптасқан жиынтығы қажет. Ал, басқа факторлар оның қалыпты тіршілігіне кері әсерін тигізеді. Яғни, әрбір организмге әсер ететін факторлардың төменгі және жоғары шегі болады және бір фактор шешуші роль атқарады. Ең алғаш шектеуші фактордың маңызына назар аударған неміс агрохимигі Ю.Либих. Шектеуші фактор экологияның екі заңына негізделеді: минимум заңы мен толеранттылық заңы. ХІХ ғасырда Ю.Либих егін өнімділігі минимум шегіндегі факторға тәуелді болатындығын анықтады.

Либихтің минимум  заңы: ағзаның өсуі мен дамуын экологиялық минимум шегіндегі факторлар тежейді. Либихтің минимум заңы химиялық заттар деңгейі шегінде әсер етеді. Экологиялық факторлардың бір-біріне ықпалы болады. Бірақ, соған қарамастан белгілі бір фактор келесі бір фактордың орнын толық баса алмайды, бұл В.Р.Вильямстың заңы. Шешуші факторлармен қатар организмнің факторлар жиынтығына деген ең жоғпрғы төзімділік қасиеті болады. Төзімділік (толеранттылық) заңын ағылшын биологы В.Шелфорд ашты. В.Шелфордтың толеранттылық заңы: ағзаның өсуі мен дамуын экологиялық минимум шегіндегі факторлармен қатар, максимум шегіндегі факторлар да

тежейді. Экологиялық факторларды зерттей келе төмендегідей қорытынды жасауға болады:

- Толеранттылығы немесе  экологиялық валенттілігі жоғары  түрлер табиғатта кең таралған және космополиттер болып табылады. Оларды эврибионттар деп атайды, ал керісінше экологиялық валенттілігі немесе төзімділігі төмен түрлерді стенобионттар деп атайды.

- Белгілі бір факторға  толеранттылық танытқан түр басқа  экологиялық факторға қатысты стенобионт болып саналады. Мысалы: адам аштыққа қарағанда суға төзімсіз.

- Егер де бір факторға  қатысты тіршілік жағдайы қиындай  түссе, басқа факторға қатысты толеранттылық шегі де өзгереді. Мысалы: астықтұқымдастар үшін топырақта азот жетіспеуі, суды мол талап етеді.

-Ағзаның табиғатта  нақты төзімділік шегі сол факторға бейімделушілік потенциалының мүмкіндігінен төмен болады, себебі, табиғаттағы қоршаған ортаның физикалық жағдайына қатысты төзімділік шектері биотикалық қарым-қатынас есебінен азаяды: бәсекелестік, жыртқыштық т.б.

- Көбею кезіндегі және  жаңа туған особьтардың төзімділік шектері ересек особьтармен салыстырғанда едәуір төмен.

- Белгілі бір фактордың  экстремальды мағынасы басқа  факторлар үшін төзімділік шектерін төмендетеді. Мысалы: суқоймаға жылынған суды жіберген кезде балықтар негізгі қуатты стрессті жеңіп шығуға жұмсайды, ал қорек аулау,жауынан қорғану мен көбеюі үшін қуат жетіспейді. Сөйтіп, біртіндеп өле береді. Егер бір экологиялық фактордың мағынасы минимумға немесе максимумға жақындаса ағзаның немесе популяцияның тіршілік әрекеті мен дамуы сол шектеуші факторға тәуелді болады. Температураның өзгерісіне төзімді немесе температураға қатысты төзімділігі жоғары түрлерді эвритермді, ал керісінше температура өзгерісіне төзімсіз түрлерді стенотермді ағзалар деп атаймыз.Түрлер физиологиялық акклиматизация жолымен популяция мен экотип түзеді, ал терең адаптациялық процесс нәтижесінде генетикалық нәсілдер пайда болуы мүмкін.

Экологиялық факторлардың организмге тікелей немесе жанама әсер етуі олардың белгілі бір биотопқа бейімделген тіршілік формаларын қалыптастырады. Организмдерді экологиялық тұрғыдан жүктеу негізінен толық бір жүйеге келтірілмеген. Сондықтан, біз организмдердің тіршілік формаларын жіктеуде олардың тіршілік ортасын негізге аламыз.

Тіршілік формасы дегеніміз – организмдердің өзінің тіршілік ортасының ерекшелігіне қарай морфологиялық жағынан бейімделуі. Әсіресе, жануарлар дүниесінің тіршілік формасын ажырату өте күрделі. Жануарлардың тіршілік формаларын жіктеу Д.Н.Кашкаровтың (1945) жүйесі бойынша алынады:

- жүзгіш формалар (нектон, планктон, бентос);

- жартылай суда тіршілік  ететіндер (уақытша қорек үшін  сүңгитіндер);

- қазғыш формалар (жер  бетіне шықпайтындар, жер бетіне  уақытша шығатындар);

- құрлық формалар: а)ін  қазбайтындар (жүгіргіштер,секіргіштер,  жорғалаушылар); ә) жартас жануарлары;

- ағашқа өрмелегіштер: а) ағаштан түспейтіндер; ә) ағаштарда  жүретіндер;

- әуе формалары: а)  әуеде жемтігін ұстайтындар; ә)  әуеден қарауылдайтындар.

Ғалымдар өсімдіктер әлемін зерттей келіп олардың  тіршілік формасын жіктеуге ұмтылған. Соның ішінде біз ботаник С.Раункиер (1905-1907) жүйесін негізге аламыз:

1.Эпифиттер – топырақта  тамыры болмайтын ағаштарға асылып, шырмалып өсетін өсімдіктер (қыналар, мүктер).

2. Фанерофиттер – жер  бетінде өсетін барлық ағаштар,  бұталар мен шөптесін өсімдіктер жатады.

3. Хамефиттер - өркендері жер бетінен өсетін шөптесін көп жылдық өсімдіктер. Қыста өркендері үсімейтін (жүзген, қоян сүйек, тобылғы, теріскен, т.б.) өсімдіктер.

4. Гемикриптофиттер –  жер бетіндегі өркендері қысқа  үсіп қалатын, ал пиязшықтары сақталатын өсімдіктер (көптеген шалғындықтар).

5. Криптофиттер немесе  геофиттер – топырақтың терең  қабатында тамыр түйнектері сақталып қалатын көп жылдық өсімдіктер (сәбіз, шалхан, андыз, ашкөк, т.б.).

6. Терофиттер – жер  асты, жер үсті мүшелері тегіс  үсіп немесе қурап қалатын бір жылдық өсімдіктер (астық тұқымдастар, т.б.).

Биоценоз –өсімдіктер, жануарлар, микроағзалар бірлестігі. Бірлестікте бір түр келесі түр санын реттеу арқылы тұрақтылықты қамтамасыз етеді. Биоценоз бен бірлестік бірігіп,биогеоценоз немесе экожүйе түзеді

Биоценоздың түрлік құрамы ондағы түрлердің әртүрлілігі мен сандық қарым- қатынасымен анықталады.

Түрлердің әртүрлілігі – бірлестіктегі немесе аймақтағы түрлердің саны. Түр санының өзара қарым-қатынасы маңызды көрсеткіш болып табылады. Бірлестіктер арасындағы ауыспалы зоналарда сол зоналардың көптеген түрлері үшін қалыпты жағдай туады. Осындай зоналарды экотон деп атайды.Саны бойынша басым түрлерді доминантты деп атайды, бірақ солардың ішінде белгілі бір түр болмаса басқалары тіршілік ете алмайтын түрлер болады, оларды эдификатор деп атайды. Олар бірлестік ішінде микроклимат түзеді, мысалы өсімдіктер.

Екінші ретті түрлер - саны аз сирек түрлер. Олардың болуы экожүйенің тұрақтылығын сипаттайды. Бұдан басқа түрлердің кездесу жиілігі деген түсінік бар, ол – белгілі бір түр санының аудан бірлігіне шаққандағы саны. Доминанттылық дәрежесі –белгілі бір түр санының сол аймақтағы барлық түр санына шаққандағы көрсеткіш. Биоценоз ішінде құрылымдық қауымдастықтар болады – консорциялар. Консорция – бір түр денесінде, яғни, консорцияның орталық мүшесінде, орналасқан әр түрге жататын түрлердің тобы.

Экологиялық қуыс деп организмнің тіршілік ету жағдайларына қатысты шарттардың жалпы жиынтығы (экологиялық факторлардың құрамы мен режимін) және осы шарттар қанағаттандырылатын жерді немесе кез-келген түрдің тіршілік ететін ортаның жағдайын анықтайтын, биологиялық көрсеткіштері мен физикалық параметрлерінің барлық жиынтығын, олардың энергияны түрлендіруін, ортамен және өзіне ұқсастармен мәліметтер алмасуын айтады.

Экологиялық қуыс үш түрге – кеңістіктік,қоректік және гиперкеңістіктікке бөлінеді. Кеңістіктік қуыс-организмдердің тұрақты мекені, қоректік қуыс-қоректену ерекшеліктеріне байланысты қуыс, гиперкеңістіктік қуыс- көп өлшемді аумақ,оның қызметін әр түрлі экологиялық факторлар атқарады.

Бақылау сұрақтары:

1. Мекен ету ортасы дегеніміз  не?

2. Тірі ағзалар игерген қанша  мекен ету орталары бар?

3. Экологиялық факторлар дегеніміз  не?

4. Бейорганикалық табиғат факторларының  жиынтығы қалай аталады? Факторларға

сипаттама беріңдер.

5. Бейімделушілік процесі және периодты, периодсыз факторлдардың бейімделушілік

үшін маңызы қандай?

6. Ағзаның өсуі мен дамуын  тежейтін факторлар қалай аталады?  Ю.Либихтың

минимум және В.Шелфордтың толеранттылық  заңы.

7. Экологиялық факторлардың жекелеп  және өзара бірігіп әсер етуінің маңызы. В.Р.

Вильямстың заңы.

8. Ағзаның толеранттылық диапазоны  дегеніміз не?

9. Өсімдіктер мен жануарларға  температураның әсері? Бергман  және Аллен

ережелері.

10. Ауа-райының өсімдіктер мен  жануарларға әсері. Хопкинстың

биоклиматологиялық заңы.

11. Ылғалға қатысты өсімдіктердің  экологиялық топтары.

12. Ю.Либихтың минимум заңы.

13. В.Шелфордтың толеранттылық  заңы.__