Экология  ғылымының негізгі  міндеттері

        
        Экология (грекше oikos-үй, баспана, logos-ілім, ғылым)-тірі организмдер мен қоршаған ортаның қарым-қатынасын немесе тірі организмдердің ортадағы өмір сүру шарттарының жағдайын, организмдердің бір-бірімен өзара байланысын зерттейтін ғылым. Экология жеке ғылым ретінде XIX ғасырдың екінші жартысынан бастап қалыптаса бастағанмен, қоршаған ортаны танып-білуге деген қүштарлық сонау адамзат дамуы кезінен басталды деуге болады. Алғашқы қауымдастық қоғамның өзінде-ақ адамдар өздерімен бірге қатар өмір сүріп келе жатқан кейбір аңдардың қарсылығына тап келгені белгілі. Оларды адамдар жеке-жеке емес, бірлесіп, қауымдасып күрескенде ғана жеңе алатындығына, сөйтіп өздеріне азық етулеріне болатындығына көздері жетті. Осылай қай аңды, қай кезде, қандай жерде қолдарына түсіре алатындығын сезіне бастады. Олардың бұл әрекеттерін біз бүгінде тас бетіне түсірген суреттерінен және археологиялық қазба жұмыстарын жүргізу барысында тастан, ағаштан, т.б. жасаған қаруларын табу арқылы көзімізді жеткізіп отырмыз. Сондай-ақ, мұндай деректер ежелгі Египет, Үнді, Қытай, т.б. мәдениет ескерткіштерінде сақталғаны мәлім.

       Қоршаған  орта туралы мәліметтер көнеден келе жатқан халықтардың эпикалық шығармаларында да кездеседі. Мысалы, үнділердің «Махабхарата» жырыңда (б.э.д. VI-IV ғасырлар) табиғаттың дүлей күштері - су тасқыны мен жер сілкінісі туралы деректер келтіріліп, 50-ден астам жан-жануарлардың аттары аталып, олардың тіршілік етуі сипатталады. Тіпті кейбіреулерінің санының артуы және кемуі туралы мәліметтер де келтірілген. Вавилонның қолжазбалық кітаптарында жерді өңдеудің әртүрлі әдістері мен тәсілдері келтіріліп, кейбір мәдени өсімдіктерді егу жолдары көрсетіледі. Ал Қытайдың б.э.д. IV-II ғғ. жылнамаларында бірқатар өсімдіктер туралы сөз қозғалып, олардың пісіп-жетілу мерзімдері де айтылады. Дәл осындай мәліметтер ежелгі дүние ғалымдары Гераклиттің (б.э.д. 530-470 жылдар), Гиппократтың (б.э.д. 460-370 жылдар), Аристотельдің (б.э.д. 384-322 жылдар) еңбектерінде келтіріліп, талданады.

       Экология  пәнінің мазмұны - организмдердің бір-бірімен және қоршаған ортамен қатынастарын популяциялық, биоценоздық, биогеоценоздық (экожүйе) және биосфералық деңгейде зерттеу болып табылады. Экология ұғымын ғылымда алғашқы рет неміс ғалымы Э. Геккель (1866 ж) қолданды.

       Экология  пәнінің негізгі міндеті - популяция, биоценоз және оларда болып жатқан өзгерістерді зерттеп, қазіргі таңдағы  планетаның индустриализация және урбанизация  жағдайында экологиялық процестер  заңдылықтарын ашып, түсініп басқару.

       Экология  ғылымының басты мақсаты - ғаламдық проблемаларды бақылай отырып ондағы тіршіліктің тұрақтылығын сақтау. «Адам - қоғам - табиғат» арасындағы қарым-қатынастарды үйлестіре отырып, табиғат ресурстарын тиімді пайдалануды негіздеу.

    Экология  ғылымының зерттеу обьектісі  жеке особьтар емес, особьтар топтары-популяциялар, түрлер, қауымдастықтар, экожүйелер, яғни, биологиялық микро- және макрожүйелер.

    Басқа ғылымдар сияқты экология ғылымының  да өзіндік кешенді әртүрлі зерттеу  әдістері бар. Экология ғылымының негізгі  теориялық әдістеріне сипаттама жасау, жүйелі түрде талдау, модельдеу жатады. Ал бақылау, салыстырмалы түрде талдау жасау, тәжірибелер (далалық, лабораториялық), мониторинг жүргізу негізгі эмпиристік әдістері болып табылады. Бақылау және салыстырмалы талдау жасау ғылымның дәстүрлі әдістеріне жатады. Сол арқылы сипаттама жасалып, талдау жүргізу үшін алғашқы ақпарат алуға болады.

    Эколог-маман  үшін ең маңыздысы далалық зерттеулер, яғни түрлер популяциялары мен олардың  қауымдастықтарын табиғат жағдайында зерттеу. Далалық зерттеулер организм немесе популяцияға белгілі бір факторлар әсерін білуге мүмкіндік береді. Осының негізінде бақылаулар мен салыстырмалы талдау жасау арқылы зерттелетін макрожүйелерге сипаттама жасалады. Мұндай сипаттама жасау үшін эколог-мамандармен қатар ботаниктер, зоолог, микробиолог, топырақтанушы, химик, гидролог және басқа да мамандар қатысады. Көптеген сандық және сапалық мәліметтерді сипаттама жасауда физиология, анатомия, биохимия, систематика және басқа да ғылымдардың әдістері қолданылады.

Синэкологиялық зерттеулер

    Синэкологиялық  зерттеулерге белгілі бір географиялық аудандарда (экожүйелерде) табиғи қауымдастықпен (экожүйенің биотикалық компоненті) байланысты абиотикалық және биотикалық компонеттерді  зерттеу жатады. Мысалы, өсімдіктер мен жануарлардың бірнеше түрлері тіршілік ететін еменді ормандар немесе жартасты жағалар.

    Мұндай  зерттеулерді жүргізген кезде мына мәселерге көңіл аудару керек:

    1. Зерттелетін аудан мен тіршілік  ету ортасының жобасын, қажет  болса профилін сызу.

    2. Түрлерді және әрбір түрдің санын анықтау.

    3. Тіршілік ету ортасының абиотикалық  факторларын өлшеу (немесе жинау  және талдау жасау).

    Мұндай  зерттеулердің басты мақсаты - зерттеу  жүргізетін аймақтағы өсімдіктер мен  жануарлардың және олардың арасындағы қарым-қатыстардың сапалық және сандық байланыстарын, сондай-ақ эдафикалық, топографиялық, климаттық факторларын анықтау болып табылады. Осындай ақпараттарды алған соң қоректік тізбектегі организмдердің саны мен таралуын реттейтін факторлардың табиғаты мен маңызын түсініп, ал жете зерттеулер арқылы сандық, биомассалық және энергиялық пирамида құруға болады.

    Зерттелетін жердің картасын жасау. Теменде келтірілген  қарапайым әдіс кішігірім учаскелерді  мысалы, мөлшері 10x10 шаршы метр болатын  шалғындықты немесе кішігірім су айдынын (көлді) карталауға арналған. Алайда мұны үлкен аумақтарға да, мысалы шығанақтың жартасты жағасын карталауға пайдалануға болады.

    1. Зерттеу жүргізетін учаскені  таңдап алып, сол учаскенің бір  шетіне өлшейтін құрал (рулетка)  тарту керек. Өлшейтін құралмен (рулеткамен) негізгі сызық АҮ белгіленеді. 

Қоршаған  орта факторларын  зерттеу әдістері

    Планетадағы барлық заттар үнемі айналымда болады. Күн энергиясы Жер бетінде  екі зат айналымын қамтамасыз етеді: үлкен (геологиялық, биосфералық) және кіші.

    Биосферадағы  заттардың үлкен айналымы негізгі екі кезеңмен ерекшеленеді: Жер дамуының бүкіл геологиялық өне бойында жүріп келетін және биосфераның дамуында негізгі роль атқаратые планетарлық процесс.

    Геологиялық зат айналымы тау жыныстарының түзілуімен, үгілуімен және бұзылған өнімдердің - сынықтар мен химиялық элементтердің кейін басқа жерге ауысуымен байланысты. Бұл процестердегі басты ролді су мен топырақ бетінің термиялық қасиеті: күн сәулелерінің сіңірілуі мен шағылуы, жылу өткізгіштігі және жылү- сиымдылығы атқарады. Жер бетінің тұрақсыз гидротермиялық жағдайы атмосфера айналымының (циркуляция) планеталық жүйесімен бірге Жер дамуының бастапқы этаптарында құрылықтарды, мұхиттарды және қазіргі геосфераны түзумен байланысты болды. Биосфераның калыптасуымен үлкен айналымға организмдердің тіршілік өнімдері де қосылды. Геологиялық айналым тірі организмдерді қоректік элементтермен қамтамасыз етіп көбіне олардың тіршілік ету жағдайларын анықтайды

    Литосфераның  негізгі химиялық элементтері: оттегі, кремний, алюминий, темір, магний, натрий, калий және басқалары, жоғарғы мантияның тереңдегі бөліктерінен литосфераның беткі қабатына дейін өтіп үлкен айналымға қатысады. Магманың кристалдануы кезінде пайда болған магмалық жыныстар Жер тереңдігінен литосфераның беткі қабатына түскен соң ыдырауға, үгілуге ұшырайды. Үгілу өнімдері сумен шайылып, желмен бірге рельефтің төмен жерлеріне, өзендерге, теңіз, мүхиттарға жиналып қуатты тұнбалық жыныстар түзеді. Бұл жыныстар уақыт өте тереңге батып, температурасы мен қысымы жоғары жерлерде өзгеріске ұшырайды, яғни «қайта балқытылады». Балқытылған соң жаңа жыныстар пайда болып, олар жер қыртысының жоғарғы қабаттарына шығып тағы да заттар айналымына түседі.

    Биотикалық  компоненттердің мәліметтерін толықтыру  үшін қоршаған ортаның негізгі факторларын - эдафикалық, топографиялық және климаттық (су, ылғал, температура, жарық жел) білу қажет. Төменде тәжірибелерге сипаттама жасау кезіндегі қоршаған ортаның факторларын зерттеудің әртүрлі әдістері келтірілген.

    Экологияны  жалпы (биологиялық жүйелердің құрылымы мен тіршілігінің негізгі принциптерін зерттеу) және жеке (тірі организмдер топтарын зерттеу) деп бөлу экология ғылымының мәселелерін ғана емес зерттеулердің сипаты мен әдістерінің де айырмашылықтарын білдіреді.

    Әр  түрлі деңгейдегі биологиялық жүйелердің иерархиялық бір-біріне бағыныштылығы, өз ара тәуелді болуы экологияның негізгі мәселелерін - экожүйе құрылымының организм, популяция, биоценоз деңгейлерінде зерттеуді қажет етеді. Мұндай жағдайда экологияны аутэкология (жеке түрлер экологиясы) және синэкология (қауымдастықтар мен биоценоздар экологиясы) деп бөлу зерттеу жұмыстарының ерекшеліктерін білдіреді. Осыған байланысты қазіргі кезде экологияның негізгі әдістері - далалық зерттеулер, табиғат жағдайындағы тәжірибелер, математикалық модельдеу болып табылалы.

    Далалық әдістер - далалық жағдайда жүргізіледі, популяциялар мен олардың қауымдастықтарын табиғи ортада зерттейді. Әдетте мұндай жағдайда физиология, биохимия, анатомия, систематика және т.б. әдістері қолданылады. Далалық әдістер арқылы организмге немесе популяцияға әртүрлі факторлардың әсерін, белгілі бір жағдайдағы түрдің тіршілігі мен дамуын анықтауға болады.

    Экспериментальді  әдістер - табиғаттағы қарым-қатынастардың  себебін анықтау. Бұл әдістер  арқылы организмнің дамуына жасанды, қолдан жасалған кейбір жекелей факторлардың әсерін білуге мүмкіндік береді. Лабораториялық жағдайда алынған тұжырымдар міндетті түрде табиғи жағдайда тексеруді қажет етеді.

    Химиялық  әдістер - қауымдастықтағы жеке организмдерде  минералды заттардың, органикалық  заттардың жинақталуын анықтау.

    Физиологиялық әдістер - жеке организмдер мен қауымдастықтағы  болып жатқан физиологиялық процесстерді анықтау.

    Геоботаникалық  картаға түсіру - картаға өсімдіктер ассоциациялары немесе ассоциация топтары  түсіріледі. Аэрофотосуреттер қолданылады.

    Экологиялық болжам және мониторинг - қоршаған ортаның  жағдайын және қоршаған орта жағдайын бақылау, басқару.

    Соңғы жылдары эколог-болжаушылардың арасында XX ғасырдың 20-шы жылдарында қоршаған ортаға байланысты қолданылған мониторинг ұғымы кең таралған. Экологиялық мониторинг - антропогендік факторлар әсерінен қоршаған орта жағдайының, биосфера компоненттерінің өзгеруін бақылау, баға беру және болжау жүйесі. Мониторинг ұғымы кең ұғымда экономикада, өнеркәсіпте, және басқа да бақылаулар жүргізілетін салаларда қолданылады. Ғылыми оқулықтарға бұл ұғым Стокгольмдегі БҰҰ-ның ұйымдастыруымен (маусым, 1972 ж.) өткен қоршаған ортаны қорғау жөніндегі конференциядан кейін енді. Қазіргі таңда мониторинг ұғымы негізгі үш түрлі жұмыстардан тұратын қоршаған табиғи ортаны бақылау жүйелері ретінде қарастырылады:

    1) қоршаған ортаның жағдайын жүйелі  түрде бақылау.

    2) табиғи және антропогендік факторлардың  әсерінен табиғатта болуы мүмкін  өзгерістерді болжау.

    3) қоршаған орта жағдайын ретке  келтіру шараларын басқару. Бақылайтын  обьектілердің ерекшелігіне, түріне және бақылау әдістеріне байланысты мониторингтің бірнеше түрлерін ажыратады. Мысалы:

    Жүргізу әдістері бойынша мониторингтің  мынадай түрлері бар:

    - биологиялық (биоиндикаторлар көмегімен);

    - дистанционды (авиациялық және космостық);

    - аналитикалық (химиялық және физико-химиялық  талдау). Бақылау обьектілері бойынша:

    - қоршаған ортаның жеке компоненттері  мониторингі (топырақ, су, ауа);

    - биологиялық мониторинг (өсімдіктер  және жануарлар дүниесі).

    Мониторингтің негізгі мақсаттары мен міндеттері төмендегі кестеде көрсетілген.

    Іс-әрекеттердің мұндай алгоритмі қоршаған ортаның  кез-келген мониторингіне тән.

    Экологтар үшін негізгі мынадай мониторинг түрлері бар:

    Биологиялық мониторинг - биологиялық орталардағы (организмдерде, биоценоздарда) табиғи және антропогендік процестерді бақылау (ауыр металдардың, пестицидтердің жинақталуы). Мұндай мониторинг тіршіліктің қоршаған орта компоненттерімен өзара барлық байланысын қамтиды.

    Базалық мониторинг - жалпыбиосфералық, яғни, тек  қазіргі кездегі ғана емес, жақын аралықтағы 50-100 жыл ішінде болатын негізінен табиғи құбылыстарды бақылау