Экологиялық жүйелер

Жоспар:

1. Экожүйенің концепциясы

2. Экожүйенің гомеостазы

3. Экожүйенің динамикасы

4. Табиғи жүйедегі негізгі ландшафтылар

5.Жергілікті биомдар

6.Тұщысудағы экожүйе, теңіз экожүйесі

7. Антропогендік экожүйелер

Негізгі ұғымдар:экожүйе, табиғи экожүйе, гомеостаз, сукцессия, эндогенді ритм

1. Экожүйенің концепциясы. Экологияның ең негізгі объектісі экологиялық жүйе, немесе эко жүйе - тірі организмдер жиынтығының қоректену , өсу және ұрпақ беру мақсатында белгілі бір тіршілік ету кеңестігін бірлесе пайдалануын тарихи қалыптасқан жүйесі. Функциялық тұрақтылығы аз уақытқа созылса-да қарым -қатынаста болатын құраыштары бар кез келген бірлікті экожүйе деп атауға болады. Экожүйе деген терминді 1935 жылы бірінші рет ұсынған ағылшын экологі А. Тенсли. А Тенсили эко жүйенің құрамына организмдерде обиотикалық орта да керетін жер бетіндегі тірі табиғатынтың негізгі функциясының бірлігі деп есептеуі және оның әр бөлігінің екіншіне әсер ететіндігіне назар аударады. Былайша аәтқанда экожүйе – заттектердің айналымы мен энергия тасмалдануы жүретін табиғи бірлік . Экожүйеде заттектер айналымының жүоуіне органикалық маникулалардың сінімділік түрде белгілі қоры және орагнизмнің үш функцияоналды әр түрлі экологиялық топтары , продуценттер, консументтер, ретутенттер болуы керек. Жердегі алғаш организмдер гетеретрофты долған.Автротрофтар органикалық заттарды синтездесе , гетеретрофтар олармен қоректенелі. Соның нәтижесінде органикалық заттар ыдырайды.

2. Экожүйенің гомеостазы. Тарихи қалыптасқан экожүйе оның құрамына кіретін жеке организмдердің жай ғана жинағы емес, ол қоршаған ортаның салыстырмалы тұрақты жағдайларында өзінің тұрақтылығын сақтап қала отырып, әрі қоршаған орта мен экожүйенің өз құрамындағы өзгерістерінде де бейімделе алатын жүйе болып саналады. Экожүйенің өзін-өзі сақтау және реттей алу қасиеті гомеостаз деп аталады. Гомеостаздың негізгі популяция тығыздығының қоректік ресурстарға тәуелділігі мысалы арқылы көрсетуге болатын кері байланыс принципі болып табылады. Ол бірнеше басқыштардың тұрады: әрбір басқыш аймағында кері қайтымды байланыс әсер етеді. Қоректік ресурстар мөлшерінің көбеюі, не азаюы әсерінен гоместаз бір басқыштан екінші басқышқа ауысады.

Ауыл шаруашылығында егіс өнімділігін арттыру үшін тыңайтқыштар қолданылады. Бірақ та тыңайтқыштардың шектен тыс пайдалану қайтымды кері байланыс жүйесінің ең жоғарғы шегінен де асып кетіп, нәтижесінде агроценоздың деградацияға ұшырауына әкеп соғады. Мысалы, тыңайтқыштарды шектен тыс көп пайдалану Орта Азияның мақталы егіс далаларының эрозиясы мен тұздануына әкеліп соқты.

Гоместаз тек қана организмдер мен олардың өнімдеріне емес, өлі табиғатқа да тән. Өйткені, организмдердің тіршілік әрекеті абиотикалық факторларға тікелей байланысты. Екінші жағынан, организмдер де абиотикалық ортаға түрліше әсер етеді. Организмдердің тіршілік әрекетін үнемі инертті заттардың физикалық және химиялық өзгерістерін туғызады. Органикалық заттарды синтездеуші және ыдыратушы организмдердің итіршілік іс-әрекеті нәтижесінде қоршаған ортаның химиялық құрамына өзгеру жылдамдығы оның геологиялық процестердің әсерінен өзгеру жылдамдығынан әлдеқайда артық. Тіпті барлық тіршілік атаулыны жойып жіберетін өрттерден соң да, топырақта өртке төзімді тұқымдар мен тамырлар қалып, өздерін де, бүкіл системаны да сақтап қалады.

3.Экожүйенің динамикасы. Организмдердің тіршілігін сақтауы және экожүйелердегі зат айналымы тек үнемі энергия келіп тұрғанда ғана жүзеге асады. Айналып келгенде Жер бетіндегі бүкіл тіршілік Күн энергиясының есебінен жүруде. Күн энергиясын фотосинтездеуші организмдер (жасыл өсімдіктер) органикалық қосылыстардың химиялық байланыстарын өзгертеді. Гетертрофтылар энергияны қорекпен бірге алады. Барлық тіршілік иелері басқа организмдердің азығы болып есептеледі, яғни бір-бірімен энергетикалық байланыста болады. Қауымдастықтардағы қоректік байланыстарды – бір организмнен еаінші организмге энергия тасымалдаудың механизмі деп қарастыруға болады.Жылына биосферадағы түсетін энергияның мөлшері 2,5·10²⁴ Дж7 осы энергияның тек шамамен 0,3% ғана фотосинтез процесінің нәтижесінде органикалық заттардағы химиялық байланыстардың энергиясына ауысады және тек 0,1% таза бірінші өнімге өтіп отырады. Әрі қарай қоректі органикалық заттар арқылы трофикалық (қоректік) тізбекке сәйкес таралады. Энергияның пирамида заңына сәйкес немесе 10% Р.Линдеманның (1942ж) ережесіне сәйкес, бір қоректік деңгейден басқа деңгейге өтетін энергия шамамен 10% аспайды. Осындай деңгейлер көп болған сайын, ең соңғы тұтынушыға жететін энергия үлесі соғұрлым аз болады.Органикалық заттардың ыдырауы әртүрлі организм топтарының қатысуымен жүреді. Таза бірінші өнім энергиясының шамамен 90% бөлетін микроорганизмдер мен саңырауқұлақтар, 10% жуығын – омыртқасыз жануарлар және 1% аздауын – омыртқалы жануарлар – соңғы консументтер бөледі. Соңғы көрсеткішке (1%) сәйкес бір пайыз ережесі мазмұндалған. Осы белгіленген қатынастар биосфераның орнықтылығын ұстайтын негізгі жағдайға жатады. Табиғи жүйе энергиясының 1% шамасында өзгеруі жүйені тепе-теңдік жағдайынан шығарады.

5.Жергілікті биомдар. Құрлықтық экологиялық жүйелер– тундра (солтүстіктегі ормансыз, мүк басқан дала), тайга – (солтүстіктегі қылқан жапырақты қалың орман), орманды дала, дала, шөлейт, шөл, тропик (жершары экваторынан солтүстікке және оңтүстікке қарай 23°27° қашықтықта жатқан жер) және таулар. Құрлықтық экологиялық жүйелер– осы өңірдің топырағына, суына, климатына ыңғайланған өсімдіктердің түрлеріне (шөп, тал, шілік, ағаш т.б.) қарап айыруға болады. ТундраЕуропа, Азия құрлықтарының солтүстігінде және солтүстік Америкада орналасқан. Гренландия аралының солтүстігін, Солтүстік Мұзды мұхиттағы аралдарды қамтиды. Солтүстік Арктикалық шөл аймақпен оңтүстікте қалың орманды өлкеге дейінгі алқапты алып жатыр.

Тайга. Солтүстік Еуропаның, Азияның, Американың көп жерінде, Батыс Еуропа, Кавказ, Тянь-Шань, Батыс Қытай, Солтүстік Американың,Тынық Мұхит жағалауының таулы аймақтарында өсетін қалың орманнан тұрады.

Орманды дала. Қоңыржай белдеудегі орманды дала экологиялық жүйе Батыс Еуропаның көпшілік жерін, Шығыс Еуропа жазығын, Орал, Батыс Сібір, Орта Сібір таулы үстірттерін, Қиыр Шығыс алқабын алып жатыр.

Дала – ормансыз негізінен жазық, шабындықтар мен жайылымдар өңірі. Еуропа, Азия, Солтүстік Американың ішкі өңірлері, Аргентина пампастары (шөп өсетін жазықтық жалпы атауы) мен Австралия осы экологиялық жүйеге жатады. Азов және Қара теңізге, Солтүстік Қырымға жақын далалар, орта орыс және Еділ маңындағы қыраттар, батыс Сібірдің оңтүстік алқабы, Қазақстанның солтүстік облыстары да дала экологиялық жүйеге кіреді.

Шөлейт. Таралу орнына қарай шөлейт экологиялық жүйе қоңыржай, субтропиктік белдеулерге бөлінеді. Солтүстік қоңыржай белдеулікке Еуропа мен Азияның шөлейт аудандары кіреді. Ол Каспий теңізінің батыс шетінен Ордастың қиыр шығысына дейінгі ұзындығы 10 мың км астам, ені 500км жететін алқапты алып жатыр.

Шөл. Бұл экологиялық жүйеге жататын алқаптар шөлейт жүйенің қоңыржай, субтропиктік және тропиктік белдеулерінде кездесе береді. Олардың ішінде Африка сахарасын, Австралия құмдарын, Солтүстік Американың батыс жағалауындағы құмдарын, Монғолияның Гобиін, Қытайдың Тибетін, Боливия құмдарын айтуға болады. Орта Азия мемлекеттері мен Ресейдің Астрахань облысыда осы жүйеге жатады.

Тропиктер – жер шарының өте ыссы және ылғалды белдеу экватордан солтүстікке және оңтүстікке қарай 23° 27° қашықтықта орналасқан. Экватордан жоғары тропик Шаян тропигі, төменгі тропик Ешкі мүйіз тропигі деп аталады.

Таулар. Жер бетінде таулы алқаптар көп. Олардың биіктігі мен ішкі құрлыстары әр түрлі. Ең биік тау бастары Гималайдағы Джолунгма (8848м), Қарақорымдағы Чогори (8611м), Памирдегі Коммунизм (7495м), Тянь-Шаньдағы Жеңіс (7439м). Биіктігіне қарай таулар үшке бөлінеді: аласа (500-1000м дейін), орташа (2200-2800м дейін), биік (2200-2800м дейін жоғары).

6.Тұщысудағы экожүйе, теңіз экожүйесі. Тұщы сулар экологиялық жүйелер – лентті (Lentis – латынша «тыныш» деген сөз) сулар жүйесі немесе ағынсыз сулар (көлдер, су қоймалары), лотты (Lotus – латынша «жуушы» деген сөз)немесе ағынды сулар (өзендер, бұлақтар, жылғалар), батпақты алқап (батпақтар мен онда өсетін ағаштар, өсімдіктер т.б.);

Құрлықтағы және мұхиттағы экологиялық жүйелермен салыстырғанда жер шарының аз ғана бөлігін алады. Бірақ адамдар үшін тұщы судың орны бөлек. Оларды тұрмыстық қажетке, өндіріс саласында, ауыл шаруашылығында көп пайдаланады. Сондықтан да қалалардың көпшілігі ірі өзендер, көлдер және лимандар жағалауында орналасқан. Тұщы суларда қалдықтар тез өңделіп, жуылып, еріп зиянсыз қалыпқа келеді. Дүние жүзінде тұщы сулар қоры өте тапшы, пайдалану мөлшері жылдан жылға көбею салдарынан келешекте, қиын проблемаға айналуы мүмкін.

Лентикалық (ағынсыз сулар) экологиялық жүйе. Тұщы сулар көздері (көл, тоған, т.б.). Байқал көлі сияқты ерте дәуірде пайда болған бірен-сараны болмаса, негізінен беріде пайда болған, мұз дәуірінің қалдықтары болып саналады. Үлкен көлдер мен тоғандар жағалауында тамыры топырақта болатын өсімдіктер, ортасында фито – зоопланктакдар, түбінде гетеротрофтар өмір сүреді.

Ағынсыз сулардың ең алғашқы өнім түрлері олардың пайда болуының химиялық ерекшеліктеріне, көлге құятын сулармен құрлықтан келген заттарға байланысты. Көлдің жоғары қабатын ұсақ балықтар, төменгі қабатын ірі балықтар жайлайды. Ағынсыз суларды шаруашылық қажетіне, демалыс үшін пайдаланғанда көлдердің, таза болып, өсімдіктер мен жануарлардың аз болғанын қалайды. Бұл да адамдардың тілегі мен ықыласы табиғат мүддесі мен үйлеспейтін, оғаш мінездерінің бір көрнісі. Бір көлде немесе тоғанда балық өсіріп, онан көп өнім алуға, азық-түлік қорын молайтуға еңбек етсе, екінші көлдің суын өсімдіктерден тазалап, балықтарын жойып, суға шомылуға, қайықпен жүзіп демалуға дайындап жатады. Балық пен бірге шомылу күнә болатындай, көлдің табиғи қалыптағы суын өлі суға айналдыру әрине табиғатқа да, адамдарға да пайдасы жоқ, зияны көп әрекет болып табылады.

Лотикалық (ағынды сулар) экологиялық жүйеніңлентикалық жүйеден айырмашылығы ағынды сулардан (өзендер, бұлақтар, жыралар) оттек мол, судың температурасы үстіңгі және астыңғы қабаттарда бірдей болады. Өзендерді екі алқапқа бөлуге болар еді;

· Өзеннің қайран саяз жерлері. Мұнда ағын қатты болғандықтан түбі таза, құм топырақ, басқа тұнбалар аз болады. Тасқа, өзен түбіне жабысып күн көретін организмдер (весиянка личиикасы, ручейник) немесе ағынға қарсы жүзетін балықтар (форель, ақ марқа, т.б.) болады;

· Өзеннің терең жерлері. Мұнда ағынның күші азаяды, түбі құмды немесе топырақты болып, топырақты қазып немесе тереңде жүзіп күн көретін жануарлар болады. Тамыры арқылы өсетін өсімдіктер мен қалқып жүретін фито – зоопланктондарға өте қолайлы.

Батпақтар экологиялық жүйесінетұщы сулар жайылған, топырағы әрдайым ылғалды алқаптар жатады. Батпақтар ашық жүйелер болып есептеледі, негізгі су жүйелерімен байланысына қарай былайша бөлінеді.

· Өзен батпақтары, су жайылатын өзен жағаларында немесе сағасында болады;

· Көл батпақтары, көлдермен, су қоймаларымен немесе су ағатын каналдармен байланыстары бар. Көл мен тоғандарда су көбейіп, арнасынан асып төгілгенде батпақ пайда болады.

· Өзіндік батпақтар, өзендердің, бұлақтардың, жыралардың басталатын жерлерінде, немесе олардың теңігге, көлге құятын сағаларында, тоғандар маңайында кездеседі.

Теңіз сулары экологиялық жүйелер – ашық мұхиттар, жағадағы сулар (констинентальді шельф), Апвеллинг (құрлықтан соққан жел үстінгі қабаттағы жаға суын теңіз ортасына қарай әкетіп, төменгі қабаттағы сулар жоғары көтеріліп жататын) аудандар, Лимандар (теңіз жағасымен өзен сағасындағы жайылма қолтықтар).Экологиялық тұрғыдан қарағанда теңіздердің құрлық пен өзен суларынан белгілі ерекшеліктері бар. Олар:

· Теңіздер (мұхиттар) бөлінбей біртұтас болып, бір-бірімен жалғасып жатады. Теңіз организмдерінің өмір сүруі, өзара қарым-қатынасы судың температурасына, тұздылығына және тереңдігіне байланысты;

· Теңіз сулары үнемі белгілі бір бағытта айналып ағып жатады. Экватор мен полюстер (жер меридиандары түйіскен торап) арасындағы температура айырмашылықтарына байланысты жыл бойы үнемі бір бағытта соғатын күшті желдер (пассаттар), жер шарының айналуымен қосылып мұхит суларында күшті ағын пайда, болуына себеп болады.

Ашық мұхиттар экологиялық жүйесі теңіз сулары жүйесінде көлемі жөнінен үлкен алқапты алып жатыр. Бұл жүйенің шекарасы жағадан есептегенде 12-20 км қашықтықта басталады. Орта ендікте орналасқан теңіздермен салыстырғанда Арктика мен Антарктика теңіздері балыққа да, китке де, басқа жануарларға да өте бай. Сондықтан да ол жақтарға барушылар да балық аулаушылар да жылдан жылға көбейіп келеді.

7. Антропогендік экожүйелер. Антропогендік сукцессия (Антропогенная сукцессия) — адамның шаруашылық әрекетінен, оның экожүйеге , тікелей немесе жанама әсерінен пайда болған экологиялық сукцессия. Мысалы, орман ағашын кесу, өзендерді, көлдерді, су қоймаларын қалдықтармен, қоқыстармен ластау, атмосфераға газ шығару, т.б.Антропогендік сукцессия тұрақты әсер ететін сыртқы факторлардан (жайылым, таптау, ластау) немесе адам әрекеті арқылы бұзылған экожүйені қалпына келтіру процесінен (тыңайған жерді шөп басу, мал көп жайылған жайылымды және ағаштары жаппай кесілген орманды қалпына келтіру, т.б.) болады. Қазіргі кездегі биосферада Антропогендік сукцессия үлкен рол атқарады. Антропогендік сукцессияның экологиялық мониторингі міндетті түрде қажет. Адамның биосфераға келтіретін зиянын азайтуда антропогендік сукцессияны басқарудың тәсілдерін жасаудың және антропогендік сукцессияның одан әрі дамуын болжаудың мәні зор. Антропогендік сукцессия әр алуан болып келеді. Олардың ұзақтығы әр түрлі (бірнеше жылдан мыңдаған жылдарға дейін), прогресті (экожүйенің биологиялық өнімділігі артуымен және олардың түрлерінің көбеюімен қабат жүреді) немесе регресті (бұл көрсеткіштердің мәні азаяды) болуы мүмкін.

Лекция