Экологиялық биология

Белгілі тарихи уақыт аралығында ғылыми қауымдастықта  билік ететін, түсінік жүйелері мен  қамтылған немесе түрлі концепциялық сызба-нұсқа, қатал ғылыми теория прадигма деп аталады. (грек-paradeigma- үлгі, мысал) Соңғы он жылдықтарда жаратылыстану ғылымдары ғаламдық эвалюцизм түсінігін қарқынуы дамытуда. Қазіргі жаратылыстану  бүкіл әлем қозғалмасы, молотонды апаттар, бифуркациямен, бағдарланған даму уақыты мен алмасады деп бейнелейді. Классикалық және постклассикалық (қазіргі әлем сипатына тіршілік етудің мүлдем әртүрлі типтері) сәйкес келеді. Дәстүрлі табиғат жеткілікті момирде тұрақты және детерминьілді (белгілі негізделген), ол кризистік жағдайында тіршілік барысындағы заңдылықты дамудың бұзылулары басты орын алады. Тіршіліктің қазіргі кризистік жағдайын матетианың мәңі дамуына қажетті деп анықтайды.

ХХ ғасырдың 20жылдарында жүйенің бірқалыпты немесе бірқалыпсыз дамуын зерттеу мен бейнелеу қажеттілігі кешенді ғылымға айналған, ғылыммен зерттеулердің ерекше пәкаралық бағыттың синергетиканың (synergica - ортақ, ұйымдасқан әрекетті) қалыптасуына алып келді.

Синергетика түрлі  табиғат жүйелеріндегі оның ішінде тірілер жүйесіндегі өзіндік ұйымдастыру процестерін зерттейді. Өзіндік ұйымдастыру деп тепе-теңдік ахуалынан алшақ орналасқан ерекше нүктелер бифуркация нүктелеріне жеткен

күрделі сызықты  емес жүйелерде кеңістік уақытты  құрылымдардың пайда болуы деп түсінуге болады. Бифуркация нүктелерінде жүйелер болжамы флуктуацияның (кейбір факторлардың кездейсоқ ауытқулар) әсерінен өзінің жағдайын өзгерте алады. Мұндай жағдайлардың келесі даму қандай бағытта жүретінін болжаған маңызды: жүйе ретсіз (хаосты) немесе жаңа ұйымдасудың жоғары деңгейіне өтеді ме.

Синергетикалық  қалыптасуы И.Р.Пригожиннің «Теория  диссипативных систем» атымен белгілі  жұмысымен байланысты.

Аттрактор (лат. attrahere – тарту ) - бастапқы шарттарен  берілген өзіне тарта алатын көптеген мүмкін жағдайлардың тұрақты жағдайды білдіретін синергетикадағы басты ұғымдардың бірі.

Ғылыми-техникалық прогресстің жылдамдығы мен оның жер биосферасына кері әсері және адамзаттың өсуін С.П.Курдюковтың  синергетикалық моделі сипаттайды.

Популяциялық  жарылыстың нәтижесіндегі биосфераның зақымдалуын тудыратын антропогендік фактор – фуктуация д.а. И.Р.Пригожиннің «қоғам - табиғат» теориясы бойынша жүйе бирфукация нүктесінен жеткенсоң қайта құрылуы керек. Алайда ескі жүйенің ыдырауы оның ретсіз жағдайда ауыстатынын білдірмейді. Бифуркация – биосфераның жаңа тіпті бізге таныс емес жолмен дамуына қадам. Биосфера оның келешектегі тағдыры жайлы ойланудың қажеті жоқ, ол өзінің дамуын жалғастыруы мүмкін. Алайда адамның мен ролі белгісіз.

Табиғи  орта туралы түсінік

Тірі ортадан ажырамастай. Әрбір жеке организм жекеше биологиялық жүйе бола тұра түрлі компоненттер мен қоршаған ортаға немесе ағзаның жағдайы мен қасиетіне әсер ететін тіршілік ету ортасына үнемі тікелей немесе жанама қатынаста болады.

Орта – ағзаны қоршап тұрған элементтер мен тіршілік ететін және арақатынасының барлық ерекшеліктерін білдіретін, негізгі экологиялық ұғымның бірі. Ағзаның тіршілік ету барысында белгілі нақты шарттар кешеніне бейімделеді, алайда олар біртіндеп өздері бұл шарттарды өзгертеді.

Ортаның құрам  бөліктері мен қасиеттері көп  түрлі және ауыспалы тірі ағзалардың жерде тіршілік ету ортасының  негізгі 4 типі бар: сулы, жер үсті (ауа), топырақ, паразиттер қолданатын басқа  ағзаның денесі.

Экологиялық факторлар  кеңістік пен уақыт динамикалық және ауыспалы жыл мезгілдер жылыдан суыққа, тәулік бойы температураның ауытқуы, күн мен түннің және т.б. ауысуы. Бұлардың барлығы экологиялық факторлардың табиғи өзгерістері алайда оған адам араласа алады.

Табиғи ортаға антропогенді әсері экологиялық  фактордың режимі немесе факторлар қасиеттерінің ауысуынан көрінеді.

Кез-келген жануар және өсімдік түрі қорек құрамына таңдамалы болып келеді. Әрі өсімдікке  белгі минералды элемент қажет. Кез-келген жануарлар түрі қорек  сапасына кез-келген заттың шектеулі мөлшері, макро болсын, микро болсын,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

агрохимияның негізін  қалаған неміс химигі Юстасон  фон Либихтың зерттеулері бойынша  өсуінің тежелуі анықталып, зерттелінген.

1840ж. қалыптастырылған бұл ереже Либихтің минимум заңы деп аталады.

Астық мөлшері топырағындағы  өсімдіктердің қорегіне қажетті  элементтердің ең азы қанағаттандырған сонымен анық.

Соңында Либих заңына толықтырулар енгізілді. Басшы түзету мен толықтыру  ағзаның түрлі қызметіне біртекті емес (сұрыпталу) факторларының  әсері.

Кез-келген экологиялық фактои ағзаның қызметіне біртекті әсер етпейді, бір процестер үшін оптимум, мысалыға, тыныс алу басқаларынада  оптимум бола алмайды, мысалыға асқорыту мен керісінше.

Орта факторлары ағзаға аса нәтижелі әсері белгі ағзаға оптималды мағынасының жартысы болғанда ғана байқалады. Ағза тіршілігін сақтай алатын кез-келген фактордың ауытқу шеңбері кез болған сайын тұрақтылығы жоғары болады. Яғни берілген ағзаның нақты факторға толеранттылығы. Демек толеранттылық – бұл ағзаның оптималды тіршілік ету мағынасына экологиялық фактордың ауытқуына шыдау мүмкіндігі.

Факторлардың лимитерлеуші әсеріне максималды мағынасын минималды  мағынасымен қатар алғаш рет 1913 жылы фундаменталды заңын қалыптастырған американ зоологы В.Шелфорд айтқан:

Кез-келген тірі ағзада кез-келген экологиялық факторға белгілі, эвалюция жолымен берілген жоғары және төменгі төзу шектеріне  ем болады. В Ишфордтың осы заңдылығын басқаша формаласақ, толеранттылық  заңдылығын неліктен мелиттеуші фактор заңды атайтындығы шығады. Өзінің оптимум аймағының мигіндегі бірақ фактор адамның стрестік жағдайға, ол оның шегінуге алып келеді. Сондықтан ағза төзімділік диопозонының кез-келген шекарасына жақындайтын немесе осы шекарадан асатын экологиялық факторды милиттеуші фактор деп атайды. Кез-келген тірі ағза белгілі орта жағдайларына икемделген (беімделген) болып келеді. Оның ганометрлерінің кез-келген өзгерістерді, кейбір микалардан асуы адамның тіршілік қабілетін төмендетіп және олардың алуын туғызұы мүмкін. Ағзаның экологиялық орта факторына сұранысын сол түрдің оларды негіздейді, (тарау шекарасы), ол өзара көшінде  нақты өмір сүру ортасы. Түрдің экологиялық спецификалығы экологиялық беімдеушілік активасымен анықталады. Әрбір түр қатал, белгілі, өзіне тән тіршілік ету жағдайлар жиынына беімделген. Ағзалар түрлері экологиялық дара болғандықтан оларда өзіне тән экологиялық қуыс болады. Ұқсас тіршілік ететін ағзалар ереже бойынша түраралық бәсекелестік әсерінен бір бір жерде тіршілік етпейді.  1934 ж кеңес биологі Г Ф. Гаузе (1910-1986) бәсекелестік қарым-қатынас принціпіне сәйкес. Екі түр бір экологиялық қуысқа не бола алмайды. Табиғатта сонымен бірге экологиялық қуыстың міндетті түрде толуы туралы ереже де жиреді, бос экологиялық қуыс үшін және міндетті түрде толуы тиіс.Биологиялық индикация мен биотестілеудің негізіне, орта жағдайларының өзгерістері мен әсіресе химиялық қоспалардың әр түрлілігіне ағзаның сезімталдығы осыған оларды қоршаған орта ластануын құралдар көмегімен бағалау әдістерімен қоса қолданылады. Қағидаға сәйкес сирек, сменобионтты (белгілі қатал тіршілік ету жағдайында өмір сүретін ағза) түрлер орта жағдайының ең қолайлы индикаторлы (көрсеткіштері) болып табылады.  Мехоноиндикация әдісі кең қолданыс тапты(лат, есептеп қана). Ол қалалық отырғызындыларда, ірі өнеркәсіп аймақтарындағы қыналар санын есептеуге негізделген. Ағаштар діңіндегі қыналардың әр түрлілігі ауаның химиялық құрамымен өзара  байланысты. Суда болатын барлық заттардың рұқсат етілген мөлшері анықталған және олардың  әр қайсысын химиялық эксперимент қатысынсыз анықтауға болатын қазіргі жағдайда, су қоймаларының кинобиотиктермен ластануының интегралды бағасын алу үшін биотестілеуді міндетті деп есептеуге болады.

Ағзалар  мен  популяциялардың  тіршілік циклдері.

С.С. Четвериков (1903) популяцияларға ұйымдасудың ережелерін тұжырымдап шығарады. Кез-келген  тірі ағза  даралары  ареал шегінде  біркелкі орналаспаған. Зерттеулер көрсеткендей, даралар тобының «аралдық таралу»  формасы мен «қою таралу» формасы  бар екендігін көрсетеді. Берілген түр дараларының салыстырмалы жоғары кездесетін аймақтар,  төмен тығыздықты аймақтар мен кезектеседі. Әрбір түрдің тұрғыны тығыз орталығы популяция болып табылады. Популяция-түрдің алғашқы ағзалық құрылымдық бірлігі. Популяция бұл-ұзақ эвалюциялық уақыт аралығында белгілі кеңістікте тұратын, генетикалық жүйе түзетін және өзінің эножүйедегі қуысын қалыптастыратын бір түрдің өзін-өзі қалпына келтіретін минемалды даралар тобы. Өсімдіктерде басқа даралардың арасындағы бір даралардың жиынтығын «ценопопуляция» деп атайды. Биологияда (экология да) «түр» түсінігін «популяция» түсінігіне дейін тарылту қажеттігі келесі жағдаймен түсіндіріледі. Түрдің таралу арасында, оның барлық дараларының сол ареал лиенарасында еркін қозғалуының мынандай мүмкіндігі бар екендігін айтпайды.

Даралардың  қозғау деңгейі жануардың қозғала  алатын ара-қашықтықпен көрсетіледі, яғни активтілік радиусымен. Өсімдіктер үшін бұл радиус – жаңа ұрпаққа  бастау бере алатын шаң, ұрығы мен  вегативтік бөліктер таралатын арақашықтықпен анықталады. Ұлу үшін ол бірнеше он метр болса, андатар үшін-бірнеше жүз метр, ол солтүстік бұғы үшін –жүз километрден астам болады.  

Популяция тек  биологияға тән организмнің құрамына ғана ие болмайды және де өздерінің  тек тұтас ерекше тобына ғана тиесілі. Туылу, өлу, жас ерекшеліктер сатысы, тұрғындардың тұрақтылығы және де басқа қасиеттер тек топтық деңгейде ғана мәнге ие болады. Негізгі экологиялық популяцияның мінездемесі болып саналатындар:

• мөлшері аймақтық шұғылдануымен және санақтың ерекшелігімен байланысты.
• жас ерекшеліктер сатысы, жынысты, аймақтық, экологиялық және т.б.
• динамика.

Өсімдіктермен жұмыс барысында әсіресе мәдениетпен  пайдаланылатын, ол кейде санақтық ерекшелігін санағанша биомассаны санау оңайырақ болады.

Ұдайы өндіріске  минималды өлшем әр түрлі ұрпақтар барысында популяцияның күрт өзгерген кезінде тіршілік ету үшін жететін санақты болдырады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Популяцияның динамикасы – бұл процестер экологиялық  фактордың уақыт ішіне байланысты негізгі биологиялық көрсеткіштердің (санақ, биомассалар, саты)

өзгеруі. Популяцияның өмірі оның динамикасында биологиялық және экологиялық үлкен көрнекті көріністердің бірінде айқындалады.

Егер маңызды  емес эмиграцияда жәе имиграцияда  туылу өлімді көтеретін болса, онда популяция өсетін болады. Егер популяцияда  барлық жас топтар тіршілік етсе онда популяцияның өсімі үздіксіз процесс болады. Популяцияның өсу жылдамдығының қандай да бір экологиялық сақтанудың жетіспеуінен дифференциалды теңдікті суреттейді:

dN/dr = rN

N – популяцияның ерекше тобының санағы, Т – уақыт,

r – табиғи өсу жылдамдығының константасы.

J – популяцияның  кейіпті үлгісінің өсі. Егер r > 0, онда уақыт өте популяцияның  санағы экспотенциалды заңмен  үлкейеді, т.б. популяцияның қисық  өсуі j-кейіпті түрін қабылдайды. Мұндай үлгі популяция өсімі  оның тығыздығына тәуелді болмаған кезде жіберуде құралады. Әр түр теория жүзінде қоректің жеткілігінде, судың, аймақтың, үнемі ортадағы жағдайдың және жыртқыштардың жоқтығында барлық жердің орналасуына дейін өзінің санағын үлкейтуге қабілетті деп саналады. Бұл ой сонау шетелде ХҮІІІ және ХІХғғ. Ағылшындық Том Р. экономистпен, Мальтусом, мальтузиандық теорияның негізін салушымен шығарылған

S – популяция  өсімінің кейіпті үлгісі. Басқа  даму қоректік ресурстардан сақтанудан  немесе метаболизмнің токсиндік  азықтарының (қалдықтардың) жиналуынан жағдай алады. Бастапқы экспоненциалды өсім алдыңғы жағымды жағдайларда уақыт келе жалғаса алмайды және жаймен тоқтайды. Популяцияның және токсиканттардың жиналуы үшін сандық өсуге әсер етеді.

Миграция немесе орнығу сондай-ақ көбею жылдамдығының күрт төмендеуі популяция санағының кішіреюіне қабілетті болуы мүмкін, мысалы: ұрықтың пайда болуымен.

Жағдайға сүйене отырып нақты табиғи ортаның биотикалық потенциал түсінігін пайдалану  қабылданды.

Биотикалық  потенциал барлық экологиялық факторлардың өзіндік сатылымы, популяция санағының үлкеюіне қабілетті  немесе сырттан мүмкіндік болмаған жағдайда көбейтуге деген көрініске қабілетті, сондай-ақ сырт жақтың қарсылығы – алдын-алу өсім факторларының үйлесімділігі.