Лекции по "Өсімдіктер экологиясы"

     ЛЕКЦИЯ 1

    ӨСІМДІКТЕР  ЭКОЛОГИЯСЫНЫҢ ҒЫЛЫМ  РЕТІНДЕ ҚАЛЫПТАСУ  ТАРИХЫ. ӨСІМДІКТЕР ЭКОЛОГИЯСЫ ПӘНІ.

    1. Экожүйе және биосфера туралы түсінік. Экологиядағы популяция туралы оқыту.

    Адам  дамуының ерте кезеңінен-ақ өзін қоршаған ортадағы өсімдіктердің сыртқы ортаға қатысты, олардың əрқилы су жағдайында топтасу туралы мəліметтер жиі кездеседі. Бұдан əрі адамзат қоғамының əртүрлі даму кезеңінде, ол өз қажетіне пайдалы табиғи өсімдіктерді жинап, егіп-баптап, жүйелеп, яғни аса ылғалды, шөл-шөлейт, таулы, өзен алқабындағы өсімдіктер деп топтастырады.

    Сонан кейінгі дəуірлердегі ботаниканың  ғылыми деңгейінің дамуына орай алғашқы  экологиялық мəліметтерді жинақтау өсімдіктер ілімінің əкесі Теофраст (б.э.д. 371-286 ж.ж.) еңбектерінде кездеседі. Теофраст – ботаника ғылымын жеке дербес ілім ретінде негізін салушы. Ол өсімдіктерді шаруашылықта жəне медицинада қолдануды сипаттаумен бірге, өсімдіктің құрылысы, физиологиясын, олардың топырақ, ауа-райының жағдайына байланысты географиялық таралуын зерттеді. Ол өзінің біздің уақытымызға дейінгі жеткен 10 томдық «Өсімдіктердің табиғи тарихы», 8 томдық «Өсімдік себептері туралы» еңбектерінде олардың сыртқы ортаға байланысты өсу ерекшелігі, пішін-бейнелерге (тіршілік формаларға: ағаш, бұта, жартылай бұта) бөлу туралы ғылыми бақылаулар келтірілген.

    Өсімдіктер  əлеміне орта ғасырдың бастапқы кезеңінде  айтарлықтай ғылыми жаңалықтар қосылған жоқ, өйткені ботаникалық ілім көпшілік жағдайда діни орталықтарда (мешіттерде) жинақталды. Орта ғасырдың соңындағы (ХІІ-ХІІІ ғ.ғ.) дүниежүзілік саяхаттардың жандануы, сауда байланыстары мен жаңадай университеттердің ашылуы өсімдіктер іліміне біршама белсенділік əкелді.

    Географиялық  ұлы зерттеулер, жаңа елдер мен  жерлерді ашу, ауылшаруашылық дақылдар, əсемдік, дəрілік өсімдікерді жинау ботаниктердің дүниетанымын кеңейтіп, ғылыми мəліметтер жинақталды.

    Экологияны  – өсімдіктің бейнесі, құрылысы, барлық өсімдік өмірінің химизімін, олардың сыртқы ортамен үйлесімінің сипаты, өзара қатынастың қозғалысы мен дамуының нəтижесі ретінде қарастырды.

    «Экология» (гр. «ойкос» – үй, шаруашылық, мекен-жай, «логос» - ілім) терминін алғаш рет қолданған Ч. Дарвин мен Э. Геккель (1866). Бұл «барлық организм түрлерінің морфологиясы» деген ғылыми еңбекте беріледі. Э. Геккель түсінігі бойынша, «экология» дегеніміз – организмдердің сыртқы ортамен кең көлемде өзара қарым-қатынасы, тірі тіршілік өкілдерінің өзара қарым-қатынасы, өскен жерінің суымен, мұзымен, ауасымен, топырағымен, жер бедерімен (рельеф) физико-химиялық ерекшелігі деп түсіндіреді.

Минералды теорияның негізін салушы А.Т. Болотов  (1781-1833) сыртқы ортаның өсімдіктерінің сыртқы келбет-пішінін қалыптастырудағы мəнінің орасан зор екендігі туралы өзіндік ғылыми тұжырымын келтірді.

А.Гумбольдт (1769-1869) жануарлар мен өсімдіктердің  қалыптасуына жəне таралуына, əрине  құрлық көлемінде ауа-райының ықпалының  зор екендігін атап көрсетеді.

Экология  ілімінің өрлей дамуына атсалысқандар  қатарына Г.Ф. Морозов, Г.Н. Высоцкий, Г.И. Поплавская жəне А.П. Шенниковтерді  атап өтуге болады (соңғы екеуі  оқулықтар авторлары). Өсімдіктер физиологиясымен айналысқан ғалымдардан: Н.А. Максимовты, Л.И. Ивановты, В.Н. Любимечконы жəне т.б. келтіруге болады. Бұл ғалымдардың зерттеу жұмыстары өсімдіктердің өсу ортасында, яғни табиғи жағдайда жүргізілген. Ғалымдардың ғылыми тұжырымдары сыртқы ортаның экологиялық фактолардың өсімдіктерінің өсіп-дамуына, өнімділігіне əрқилы əсер ететіндігіне зер салған.

    40–жылдардың  басында экологияда ауқымды жаңа бағыт – экологиялық жүйелерді зерттеу (экосистема) басталды. А.Тенали экосистема, В.А. Сукачев биогеоценоз туралы түсінік судағы қауымдастықтардың жалпы өнімділігі.

    Биологиялық өнімдліктің теориялық негізін  салушылар (50-жылдардың басында): Г.Одум, Ю.Одум, Р. Уитеккер, Р. Маргалеф жəне т.б.

    Экологиялық жүйені анализдеу (талдау) нəтижесі ХХ ғ. В.И. Вернадскиге биосфера туралы ғылымды қалыптастырып, оның кең  көлемді экологиялық жүйе екендігін  дəлелдеді, негізін салды.

Биосфера  туралы түсінік

Биосфера  гр. Sphaira – шар деген ұғым, яғни жер планетаның тіршілікті қабаты немесе құрамдық жəне тірі тіршіліктің өкілдерінің жиынтығы мен олардың энергетикалық негізін құрайды. Биосфера туралы алғашқы ұғым Ламарк еңбектерінде, ал биосфера баламасын алғашқы енгізген Э.Зюсс (1875) – жер шарының сипатын анықтайтын, оның «жұқа» тіршілікті қабықшасы. Биосфера туралы толық ғылыми бағыттың негізін салған В.И.Вернадский. Топырақ қабаты биосфераның табиғи құрамды бөлімі екендігін дəлелдеген В.В.Докучаев. 1926 жылы Вернадскийдің «Биосфера» атты еңбегі жарық көрді.

     Биосфера  атмосфераның «озонды» экран (қалқанша) литосфераның, барлық гидросфераны қамтиды. Биосфераның төменгі шегі құрлықта 2-3 км; мұхиттарда 1-2 км, оның түбінен  төмен Вернадский бойынша «биосфера» ол тіршіліктік аймақпен қатар, сол  тіршілік өкілдерінің өмірлік ортасы. Ғалым мысалға биосфераны 7 геология құрамды бөліктерге бөлді:

1. Тіршілік  өкілдері; 2. биогенді заттар (мұнай, газ, известняк жəне т.б.), яғни тірі тіршіліктің заталмасу барысындағы əртүрлі қалыптасқан заттар; 3. жанама заттар (вулканның атқылауы); 4. биологиялық жанама заттар; 5. топырақ қабаты; 6. радиоактивті заттар; 6. шашыраңқы атомдар, табиғаты космостық (метеориттер, космостық шаң-тозаңдар.

     Вернадскийдің тірі тіршілік туралы ғылыми ойының түп  арқауы тірі тіршілік дегеніміз ол өзара материальды жəне энергетикалық, тығыз байланысқан, аса қуатты, бағытты  геологиялық күшпен үйлескен биосфера қызметі. Биосферада тірі тіршілік өкілдері бірқалыпты таралмаған. Тіршілік ең мол көлемде құрлықтың топырақ бетіне жақын ауданында, оның ішінде тропикалық ормандарда, гидросферада – ең мол биомасса қалыптасады, ал оның негізін құраушы: өсімдіктер, гетеротрофты организмдер.

Биомассаның 90 пайызы (барлық тірі заттардың) негізінен: О₂ 20-21%, көміртегінен, азоттан 79,2% (1 пайыз оргонмен қоса) жəне сутегінен құралады. Құрлықтағы биомассаның 97-98 пайызын өсімдіктер қауымдастығы түзеді. Биосферадағы тіршілік өкілдерінен қалыптасқан биомасса мөлшері (кептірілген зат есебінде) 1,8- 2,5x10¹⁸ г, бұл жалпы биосфера массасының шамалы ғана бөлігі (барлығы 3x10²⁵ г) Əйтседе Вернадский осы мөлшердегі тірі тіршілік биомассасының планетарлық дамудың ең қуатты геохимиялық, энергетикалық күші деп санайды.

     Организмдегі  биохимиялық белсенділікті анықтайтын, олкүн сəулесінің фотосинезге сіңірілетің қуаты (көк-жасыл өсімдіктер мен кейбір микроорганизмдер). Биосферадағы органикалық заттардың қоры, тағамға қолдану арқылы организм қуат алады (тіршілік қуаты), демек өмір тіршілігі жалғасады. Фотосинтез атқарушы жасыл өсімдіктер əлемі осыдан 2 млрд жыл бұрын атмосфераға бос О₂-сіз жинақталды, атмосфераның жоғарғы деңгейінде озонды қалқан қалыптасты, бұл «қалқан» өз кезегінде тірі организмдерді аса қауіпті космостық сəуледен сақтандырушы қасиетке ие. Өсімдіктердің фотосинтезі мен тынысалу барысында атмосферадағы қазіргі кездегі газдық құрамы қалыптасты. Алғашқы оттегісіз ауадағы бос оттегінің пайда болуы биосфера эволюциясының шешуші кезеңі болды. Организмдердің қорегі, тынысалуы, көбеюі, одан əрі олардың жинақталуы жəне органикалық заттарға ыдырауы өмірдегі зат-энергия айналымын қамтамасыз етеді. Міне, осыған орай жекелеген химиялық элементтердің атомдарының миграциясы (көшіп, босқынды) жүреді, биогендік (C, H, O, N, P, S, Fe, Mg, Mo, Mn, Cu, Zn, Ca, Na, K жəне басқалары). Міне, бұл элементтер биохимиялық цикл барысында организм денесінен бірнеше рет айналым (цикл) жасауына тура келді. Мысалы, атмосфераға барлық оттегі (O₂ ) тірі организмдер арқылы 2000 жылда қайта оралды; CO₂ көмірқышқыл газы 200 (300), ал биосферадағы барлық су (H₂O) 2 млн жылда оралады. Əр организм өз тіршілік ерекшелігіне қарай əртүрлі элементтерді жинақтайды: темірлі бактериялар – Ғе, қарапайым кокколитофаридтар, фораминифералар, көптеген моллюскалар, ащы ішек құрттары – Са; хвощтарда, диатомды балдырларда, радиолярий – кремний; губки – йод; жүгеріде – алтын (Au), асцидий – ванадий. Өсімдіктердегі көміртегінің, азоттың мөлшері оның жер қыртысындағы мөлшерінен 200 жəне 30 есе артық. Тірі организмдердің тіршілігінің нəтижесінде планетада топырақ жəне органо - минералды отын қалыптасты.

     Демек, тірі организмдердің біріккен тіршілігі жер шарындағы тіршілікті, неорганикалық əлемнің реттілігін сақтайды. Бұл құбылыс

     Вернадский  бойынша биосфера жоғарғы, ұйымдасқан бірлігі, салыстырмалы гомеостазы ( гомео  сондай ұқсас, біркелкі, гр. statis – қозғалыссыз жағдайын (қалпын сақтау). Бұл екінші жағынан биосфера организмдердің заталмасу барысында энергияны сыртқы ортаға жинақтау мен тасымалдауды қамтамасыз етеді.

Вернадский  көрсеткендей адам іс - əрекетінің биохимиялық  құрылыстардан, кейбір организмдердің белсенділігінен (биогеохимиялық) артып кетті. Табиғи байлықтарды (қолдану) пайдалану, оның табиғи заңдылықтарының механизмін есепке алмай жүргілізді.

     Адам  қоғамының шаруашылық əрекетінің барысында (биосферадан) оның құрамды бөліктерін, табиғи заңдылықты өрескел бұза өзгертті. Мысалы, БАМ: а) құрылысы тайганың ағашын ойсырата кесуі; ə) қара топырақты аймақтың (Ресей) батпағын құрғату (ондағы кішігірім өзен, жылға, бұлақ суларының тартылуына себеп болды; б) Қазақстандағы тың жерлерді (целина) меңгеру барысындағы ондағы топырақты боран, бұдан да басқа ірі қалалар су қоймаларын (Қапшағай), кен-қоймаларын ашық тəсілмен алу (Соколов – Сарыбай, Екібастұз, Арал мен Балқаш). Əлемдік кеңістіктегі мұнай мен газ өндірудегі технологиядан ауытқулар барлығы биосфераның құрамдық компаненттерінің табиғи тепе-теңдігін бұзады. Биосфераға мұндай орасан антропогендік іс-əрекеттірдің салдарынан табиғатта адамның кері əсері болмаған жер қалмады (су айдыны, құрлық, тауда, мұхит, теңіз тереңдіктерінде, ауада, жəне т.б.). Нəтижесінде биосфераның гомеостаздық қалпын сақтау жылдан – жылға қиындыққа соғуда. Міне, сондықтан да биосфераны табиғи бірлік экологиялық жүйе ретінде зерттеу, оның динамикасын (реттілігін) сақтау, заңдылықтарын анықтау, қазіргі таңдағы ең маңызды ғылыми практикалық мəні бар мəселе болып отыр. Бұл бағытта өзінің ғылыми үлесін қажетті ғылыми бағыттар беру экология мен биогеоценология, яғни сыртқы орта мен организм бірлігін зерттеулер нəтижесі беру керек.

     1944 жылы Вернадский биосфераны ноосфераға жалғастыра тізбектей зерттеуді ұсынды. Міне, бұл адамның космос кеңістігіне шығумен ұласты (Гагарин, Т.Аубакиров, Т.Мусабаев).

     Ноосфера (гр. noos - ақыл-ой, парасат; sphaira - шар) биосфераның  адамның ақыл – ойының парасатты  іс-əрекеті шешуші мəн алған жағдайда. Носфераны (парасат, ақыл-ой сферасы) алғашқы рет Э.Леруа, П.Тейяромде, Шарден (1927) сияқты ғалымдар енгізген. Өткен ғасырдың 30-40 жылдары Вернадский жалғастырды. Биосфераның қоғаммен тіл табысқан, биосфераның эволюциялық жаңа кезеңі. Вернадский ақыл, парасатқа сай биосфераны қайта құру (өзгерту) дəуірі. Ноосфераны жəне биосфераның бірлігін біріктіру басқару түрі оның сипаты табиғи заңдылықпен адам қоғамының ақыл – парасатының социальды-экономикалық заңдылықтың өзара қарым-қатынасының үйлесуі. Мысалы, Индия, Монголия, Австрия бірлестіктері.

ƏДЕБИЕТТЕР 

    Негізгі

1. И.М.Культиасов. Экология растений. Изд-во Московского  университета 1982.384с.

2. Т.К.Горышина. Экология растений. Москва. Высшая  школа. 1979 год 

3. А.П.Шенников  Экология растений. Государственное  изд-во. Советская наука Москва. 1950 год  

Қосымша

1. Г.И.Поплавская. Экология растений. Изд-во АН СССР. 1948 год 

2. И.Г.Серебряков. Экологическая морфология растений. М. Высшая школа.1962 год. 

3. Э.Пианка. Эволюционная экология. М.1981 год. 

4. И.Н.Пономарева. Экология растений с основами  биогеоценологии. М.1978 год. 

5. Н.С.Михайловская. Строение растений в связи  с условиями их жизни. М.1977 год.  

    ЛЕКЦИЯ 2

ӨСІМДІКТЕРДІҢ ҚОРШАҒАН ОРТАМЕН  ӨЗАРА БАЙЛАНЫСЫ. ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ФАКТОРЛАР  ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ЖІКТЕЛУІ. ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ФАКТОРЛАРДЫҢ ӘСЕР ЕТУ ЗАҢДЫЛЫҚТАРЫ.

    Кез-келеген  тірі организм өзін айнала қоршаған табиғи ортамен тығыз байланыста ғана өмір сүре алады. Олар топырақ, су, минералды заттар жер бедері және атмосфералық әр түрлі құбылыстар. Табиғи ортаның компонентері тірі организмдерге оң немесе теріс әсер етуі мүмкін. Сондықтан әрбір организмнің өзіне ғана қолайлы ортасы немесе мекені болуы тиіс. Сонымен орта дегеніміз- организмнің өсіп көбеюіне, тірішілігіне , дамуы мен таралуына тікелей жанама әсер ететін айнала қоршаған орта компоненттерінің жиынтығы. Ал, организмге қажетті жағдайлар деп тек сол организм үшін жинастыруға келмейтін табиғи ортаның элементттерін айтамыз.

Экологиялық факторлар организмге жеке дара емес, өзара тығыз байланыстағы бір кешен ретінде əсер етеді. Əйтседе, олардың қайсыбір элементтері оған аса ерекше əсер етіп, өзіндік таңба қалдырады (ссалады). Мұнан басқа кешенді жағдайда оның кейбір элементтері басым болуы мүмкін. Сондықтанда, əр факторлардың экологиялық мəнін анықтау үшін оларды жекелеп қарастырған жөн.

Шимпер (A. Schimper, 1898) уақытысынан бастап организмді қоршаған ортаның барлық факторларын үш топқа: ауа-райлы (климаттық), топырақты (эдафикалық) жəне биотикалық болып бірігеді (бөлінеді).

Кейіндеу  бұл классификацияны жетілдіріп, қосымша енгізілгеннен соң, қазіргі таңда көптеген экологтар мына төмендегідей классификацияны қолдайды: