Лекция сабақтарының негізгі мазмұны

Организмдерге әсер етуші факторлар

Биологиялық ырғақтар. Фотопериодизм. Тәуліктік ырғақ. Жылдық ырғақ. Маусымдық  ырғақ. Ішкі ырғақтар.Биоиндикаторлар. Мұхиттардың толысуы мен қайтуы. Жазғы ұйқы. Қысқы ұйқы. Тыныштық кезең. Диафауза. Анабиоз. Миграция.

Экологиялық факторлар көптүрлі болғанымен олардың  организмдерге әсер етуі бірдей болмайды. Бірақта әрбір жеке факторлардың өзіндік әсер ету әрекеті ерекшеленеді.

Жарық. Жарық тірі организмдер үшін негізгі факторлардың бірі. Күн сәулесінің жер бетіне келіп жететін барлық мөлшерінің тек 50% ғана бізге көрінсе, ал қалған бөлігін көрінбейтін инфрақызыл және ультракүлгін сәулелер құрайды. Жарық әсіресе жасыл өсімдіктер үшін өте қажет. Өйткені, фитосинтез процесі тек жарықта ғана жүреді.

Тірі организмдер  үшін жарықтың мол түсуі, күші, сапасы мен мөлшері үлкен роль атқарады. Көптеген организмдер үшін жарық  оның тіршілігі үшін (көбею, бағдар, т.б.) міндетті түрде болуы керек. Ал, біраз организмдер үшін жарықтың қажеттігі шамалы. Сондықтан жарыққа  қатысты организмдерді – жарық  сүйгіштер, көлеңке сүйгіштер немесе қараңғылықты сүйетіндер деп атайды.

Температура. Организмдердің тіршілігі мен дамуы және таралуы үшін қажетті факторлардың бірі. Сондықтан организмдер төменгі немесе жоғарғы температураға бейімделе отырып өзінің қалыпты тіршілігін үйлестіріп отырады.

Жылу  режимі. Қазақстан жағдайында оңтүстіктен солтүстікке қарай өзгеріп отырады. Өсімдіктер мен жануарлар жылуды түрліше қабылдайды және уақыт пен жыл маусымдарына байланысты әртүрлі талап қояды. Мәселен, жылу өсімдіктер үшін ауа райының қолайсыз мезгілінен сақтап қалу үшін қажет. Суықтан немесе ыстықтан қорғану үшін өсімдіктердің әртүрлі табиғат зоналарына бейімделген формалары келіп шыққан. Мәселен, тундра өсімдіктері аласа әрі жербеттенген болып келсе, ал тропика мен субтропика өсімдіктерді өркен, жапырақтарының түрін өзгертіп, қурап немесе кеуіп кетуден сақтануға бейімделген.  Шөл, шөлейтті жерлерде өсетін өсімдіктер де жылудан қорғану үшін сабақ, жапырақ, тамыр т.б. мүшелерінің түрін өзгерткен. Мәселен, Қазақстанның шөл-шөлейтті аймақтарында өсетін сксеуіл, қылша, құм акациясы, теріскен, жантақ, ақ жусан, изен т.б. өсімдіктерді атауға болады. Жоғарғы немесе төменгі температура өсімдіктердің анатомиялық-физиологиялық бейімделуге де күшті әсер етеді. Мәселен, жоғары температура өсімдіктерде транпирация процесін, клеткада тұз жинақтауды тездетіп, устица арқылы суды буландыруды азайта түседі. Ал температураның төмендеуі өсімдік клеткасындағы қант т.б. органикалық заттарды көбейте түсіп суыққа төзімділігін арттырады.

Жануарлар дүниесінде климаттың қолайсыз жағдайларына бейімделу  жолдары өсімдіктерге қарағанда  көп салалы болып келеді.Оның негізгі  белгілері – жануарлардың қысқа  дайындығының қор жинау, түсінің  өзгеруі, қоңдануы, мінез-құлқының өзгеруінен көруге болады. Соның бірі – жануарлардың қысқы ұйқыға кетуі. Ұйқының –  қысқы және жазғы түрлері болады.Жазғы  ұйқы жоғарғы температураға тәуелді.

  Жануарлардың  ұйқыға кету кезеңі мен сол  уақыт аралығында  организмдер  денесінде түрлі физиологиялық,  биохимиялық өзгерістер болады. Қысқы ұйқыға кету сүтқоектілер, бауырмен жорғалаушылар, қосмекенділер  және омыртқасыз т.б. организмдер  өкілдеріне тән құбылыс. Кейбіреулер  қысқы ұйқы кезеңін әлсін-әлсін  оянып, тіпті активті өткізеді.Мәселен,  кәдімгі біздің қоңыр аю қысқы  екзеңінде дүниеге әкеледі.

  Көптеген  организмдер үшін көбеюдің бейімделуге  қатысты қайталанудыңмаусымға тәуелділігі  байқалады.Жалпы көбеюге әсер  ететін қозғаушы фактор сол  ортаның жарық режимі болып  келеді.Ал,кейбір қосмекенділер,Бауырмен  жорғалаушылар үшін қозғаушы  күш  ылғал немесе температура  болуы мүмкін.

  Организмдердің  тыныштық кезеңі (диапауза) әсіресе  насекомдарда,өрмекші және шаян  тәрізділерде жиі білінеді.Олардың  біздің жерімізде қыстық және  жаздық тыныштық кезеңін  даму  фазаларының әртүрлі сатысында  өткізуге бейімделген.Мәселен, түт  жібек көбелктерінің қыстай жұмыртқалары, кәдімгі қарағай көбелегінің гусеницасы, ал қалақай мен капуста көбелегінің ересектері қыстап шығады.

  Жануарлар  дүниесінің көптеген түрлері  – ауа райының қолайсыз жағдайынан  орын ауыстыруға (миграция),ұзақ  сапарлар шегуге (жыл құстары)  бейімделеді.Бұл бейімделулер көбіне  – фотопериодизм құбылысына тәуелді.Орын  ауыстыру ұзақ немесе қысқа  мерзімді болып бөлінеді. Олардың  тәуліктік , маусымдық және жылдық  түрлерін ажыратуға болады.Ең  ұзақ сапар шегетіндер құстар  мен жарқанаттар. Мысалы, біздің  республикамыздың жеріне сонау  тундра, қиыр шығыс аймақтарынан  құстар келсе, ал біздің құстарөз  кезегінде Дерорта теңізі,Африка, Австрия, Үнді жағалауларына сапар  шегеді.Құстардың кейбіреулері осы  кезеңде 400-13000 шақырымға дейін  ұшатыны анықталған.Анықтаудың бірден  бір жолы – құстарға көктемде  немесе күзде сақина салу.Сол  арқылы жыл құстарының қыста  немесе жазда қай жерлерге  баратынын дәл анықтап отырады.  Оны бүкіл дүниежүзілік орнитология  ұйымы жүзеге асырады. 

Организмдердің  бейімделу процесіндегі ерекше құбылыстың бірі - анабиоз. Анабиоз организмдердің бейімделу деңгеиінің ең  төменгі  сатысы. Бұл кезде организмдерде  тіршілік нышанының барлық белгілері  тоқталып өлім шекарасында тұрады.Оларға негізінен өсімдік тұқымы,спора,бір  клеткалы организм,колевратка,дөңгелек құрттар , буын аяқьылардың көптеген өкілдері жатады.Мәселен, аталған организмдер  анобиоз кезінде ең төменгі -180⁰С тан төмен немесе +270⁰С жоғарғы температураны да көтеретіні туралы ғылыми деректер бар.Организмдердің аталған қасиеттері олардың даму эволюциясындағы ең жоғарғы бейімделу деңгеиін көрсететін фактор екені сөссіз.

4-лекция

Тақырып.3. Популяциялық экология

Популяцияның табиғаттағы сан  мөлшері. Популяцияның өздігінен реттелу  механизмі. Популяциянығ көбеюі. Популяцияның шығыны. Шектен тыс көбею. Популяцияның көбею потенциялы.

Популяция дегеніміз  – белгілі бір географиялық территорияда тіршілк етуге бейімделген, генетикалық  шығу тегі бір, бір түрге жататын  особьтар жиынтығы. Популяция латынның попилус – халық , топ деген  мағынаны білдіреді.

Әрбір жеке түрдің өзіне тән таралу аймағы болады.Олардың  сол аймақтағы тобы,сан мөлшері  әртүрлі болуы мүмкін. Популяцияның сан мөлшерінің аз немесе көп болуы  түрдің шығу тегіне, тарихына ,ареалдың  көлеміне т.б. көптеген себептерге байланысты.

 Организмдердің  популяцияларын жан – жақты  зерттеуші экологтар С.С.Шварц,  А.М.Гиляров,А.В.Яблоковт.б.

Популяция –  биологиялық бірлік ретінде өзінің белгілі бір құрылымы,қасиеттері және атқаратын функциялары арқылы ерекшеленеді. Популяция құрылымы ондағы особьтар санымен және кеңістікте таралуымен сипатталады.

Ал, популяцияның функциясы басқа биологиялық  жүйелермен ұқсас келеді. Популяция  ға тән қасиеттерге - өсу, даму,көбею,орта жағдайларының өзгерісіне бейімділігі, генетикалық шығу тегі, экологияның  жағдайлары жатады.

Популицияның  табиғаттағы саны мен тығыздығы. Популяцияның саны мен тығыздығы  оның қасиеттерін сипаттайтын негізгі  көрсеткіш болып саналады. Популяцияның саны дегеніміз белгілі бір көлемдегі  немесе территориядағы особтардың жалпы  саны.Организмдердің саны табиғатта  тұрақты болмайды.Оның аз немесе көп  болуы особьтардың өсімталдығы  мен шығынына (өлуі) байланысты.

Популяцияның  тығыздығы – белгілі бір көлемдегі  немесе кеңістіктегі особьтардың саны мен биомассасын салмағымен өлшенеді.

Популяциялардың тығыздығы  олардың санына байланысты өзгеріп отырады.Тығыздық шексіз өсуі мүмкін емес.Осыған орай,популяциялардың  кездейсоқ, біркелкі және топтанып таралу жолдары бар.

Кездейсоқ таралу – тек бірегей ортаға тән құбылыс.Мәселен, егістіктерде зиянкес жәндіктердің таралуы алғашында кездейсоқ  болғанымен бірте – бірте көбейе түсіп топтану немесе шашыранды  таралу сипат алады. Оганизмдердің  топтанып таралуы жиі кездеседі  әрі кездейсоқ та болуы мүмкін. Мысалы, ормандарда ағаштар алғашында  топтанып кездессе бірте – бірте  біркелкі өсе бастайды.Өсімдіктердің  таралуы, спора, тұқым, жеміс арқылы жүзеге асады.Ал, жануарлардың таралуы  активті немесе пассивті болуы мүмкін.Мәселен, активті таралу түлкі, бұғы т.б. тұяқты аңдарда жиі кездеседі.Пассивті таралу көбінесе баяу қозғалатын жануарларға  тән.Активті таралатын организмдерде  шекаралық шектеу болмай қалады, ал пассивті организмдерде айқын байқалатын шекаралық ареалдар жиі кездеседі. Оларды біз қосмекенділер,бауырмен жорғалаушылар, молюскалар тіршілігі  ненкөреміз.

Популяциялардың ареалының кең немесе тар болуы  организмдердің дене мөлшері қозғалу  активтілігі, қорек қорына т.б. көптеген абиотикалық фактроларға байланысты болады. Мәселен, кәдімгі шөптесін жерлерде насекомдардың саны мыңдаған особьқа  жетуі мүмкін.

Ал, керісінше  ірі хайуанаттар мен үлкен  ағаштардың популяциялардың саны мен  тығыздығы шамалы болады.Популяциялардың  саны мен тығыздығының тұрақты болуы  адамның іс - әрекетіне де тығыз  байланысты. Сол сияқты қоректік факторлардың да ролі ерекше.Оны біз ақ тиін, қоян, кекілік, қырғауыл т.б. ағзалардың табиғаттағы  қорек аз болған жылдары күрт азайып кетуінен байқаймыз. Сондықтан, табиғатта  популяциялардың саны ешқашан да тұрақты болмайтыны заңды құбылыс.Бірақ, кейбір жағдайларда популяциялардың саны бір бағытта күрт көбейіп немесе азайып кетуі мүмкін. Бұл процестер табиғатта жиі кездеседі. Оның себептері көп. Оларға – түрдің генетикалық шығу тегі,орта факторлары өсу жылдамдығы бәсекелестік, қоректік мол болуы т.б.

 Популяцияның табиғаттағы сан мөлшерінің реттелуі

Әрбір түрдің көбеюінің жоғарғы және төменгі  шегі болады.одан әрі түр көбейе алмайды. Сондықтан кез келген популяция  сан мөлшері оптималды жағдайда ұстап тұруға тырысады. Организмдердің табиғаттағы санының ауытқуының иәуліктік және маусымдық кезеңдерін байқауға болады. Мәселен, ұсақ сүтқоректілер, кеміргіштер, кейбір құстар мен насекомдардың  өсу, көбею потенциалы өте жоғары болады.Кеміргіштер бір маусым ішінде 300-500 есе, ал кейбір насекомдар 1300-1500 есе  көбейетіні ғылымға мәлім. Мұндай құбылыстар әсіресе, шегірткелерде, жұқпалы аурулардың қоздырғыштары, вирустары мен бактериялар  өмірінде жиі кездесіп ауылшаруашылығына  немесе адам өміріне үлкен қауіп  төндіреді.

Популяциялардың табиғаттағы санының күрт азайып кетуі де қалыпты жағдай емес. Кей  жағдайда популяциялар сирек бірте  – бірте құрып кетуі мүмкін.

Популяциялардың табиғаттағы санының тұрақты  қайталанбайтын, сирек қайталанатын, ырғақты қайталанатын, тұрақты қайталанатын жағдайларын кездестіруге болады.Мәселен, тұрақты қайталанбайтын ауытқулар  тарихта бірнеше мысалдар арқылы көрініс берген. Американдық шабақ  балықтарды аулау 1900 жылдан бастап жыл  сайын 2000 т болған. Одан соң оны  аулау бірнеше  жыл бірден 98% келіп-кеткен. Ал, 1944 жылдан бастап тағы да жылына 2500 т шабақ аулана бастаған.

Табиғатта кездесетін мұндай құбылыстарға он тоғызыншы ғасыр  мен жиырмасыншы ғасыр аралығында Ресей жеріндегі жұпсыз түн көбелегінің, Австрия жеріндегі қоян мен  Гавая  аралындағы опунция кактусының, еуразияға  кең таралған колорадо қоңызы мен  амброзия арамшөбін мысалға келтіруге  болады.

  Популяциялардың  өсімталдығы, өлім-жітім (шығымы) және таралуы мен орын ауыстыруы  олардың табиғаттағы сан мөлшерінің  ауытқуына тәуелді болып келеді.

Организмдердің  көбею мүмкіндігі өте жоғары. Оны  организмның  биотикалық потенциялы дейді. Ғалымдар кейбір организмдердің теориялық өсімталдығын зерттеген  кезде көптеген қызықты фактілерге көздері жеткен. Мәселен бактериялар  әрбір 20 минут сайын көбеюге қабілетті  болған. Егерде олардың көбеюіне ешбір  кедергі болдмаған жағдайда 36 сағат  ішінде бүкіл шарын қаптап кететіндігі  дәлелденген.

 Организмдердің  табиғаттағы сан мөлшері олардың  шығынынада көп байланысты. Популяцияның  шығыны (өсімі, жітім) дегеніміз  – белгілі бір уақыт аралығындағы  өлген особтарының саны. Организмдердің  шығыны орта жағдайларына, қорекке,  ауруларға, популяцияның және  ерекшеліктері мен т.б. көптеген  факторларға тәуелді болып келеді. Кейбір организмдердің шығыны  жас кезінде жоғары болса, ал  біразы ересек кездерінде көбірек  өледі.

 Табиғатта  сирек болсада популяциялардың  кейбір түрлерінің өсу немесе  өлім-жітімі шектен тыс көбейіп  кейде керісінше көрініс беретін  жайы кездеседі. Егерде популяция  күрт көбейіп кетсе оны өсімталдығы  жоғары организмдерге жатқызамыз. Ондай популяцияларды көбінесе  ұсақ организмдердің өкілдері  құрайды. 

Дүниежүзілік  тәжірибелерде мұндай фактілері  жиі кездеседі. Мәселен, қазақстан  жағдайында Америка материгінің  колорадо қоңызы, американдық ақ көбелек, италия жерінен енген ала торғай, шегіртке, өсімдіктерден американдық  амброзия арам щөбі, жабайы күнбағыс, шырышты  арам шөп т.б. көптеген түрлер өлкеміздің ауыл шаруашылығының қауіпті зиянкестеріне  айналып отыр. Деседе, жоғарыда аталған  популяциялардың көбею потенциялы тұрақты емес. Кейбіреулері ырғақты  қайталану заңдылыққа байланысты дүркін-дүркін 10, 20, 35, 40 дылдарда бір рет қайталанып, ал кейбіреулері күрт көбеюін тоқтата  бастайды. Бұл жағдайда шектеуші фактор іске қосылды. Осылайда популяцияның өзіндік  реттелу жүйесі үздіксіз жұмыс істейді.