Ботаника, зоология немесе анатомиямен салыстырғанда экология 19 ғасырдың ортасында пайда болған салыстырмалы түрде жас биологиялық пән. Ол тірі объектілер мен олардың қауымдастықтарының өздері мен физикалық орта арасындағы байланыстарын қарастырады. Оның бір бөлімі – синекология – экологияны және оның биогеоценоздар құрамына кіретін тірі ағзаларды: өсімдіктерді, жәндіктерді, саңырауқұлақтарды, жануарларды бір-бірімен әрекеттесу арқылы зерттейді. Ғылымның өзі Л. Доло, О. Абель, Д. Н. Қашқаров, В. Н. Сукачев сияқты ғалымдардың еңбектерінен бастау алады.
Бұл мақалада біз экологияның осы бөлімінің негізгі ұғымдарымен танысамыз және экологиялық жүйелердің құрылымы мен қызмет ету механизмдерін анықтаймыз.
Биогеоценоздар биосфераның құрамдас бөлігі ретінде
Әртүрлі биологиялық түрдегі особьтардың жиындары – популяциялар – бөлек өмір сүрмейді. Олар ірі қауымдастықтарға – биоценоздарға біріктірілген. Оның үстіне, берілген шегінде жеке адамдар арасындаэкожүйелерде әртүрлі қарым-қатынастар пайда болады, мысалы, аллелопатия, паразитизм, мутуализм, бәсекелестік, трофоценоздық байланыстар. Синекология биогеоценозға кіретін организмдер арасындағы қарым-қатынастарды зерттейді, сонымен қатар тірі қауымдастықты құрайтын өсімдіктер мен жануарлардың ішкі жүйелерінің түр аралық қатынастарының ерекшеліктерін зерттейді.
Экологиялық жүйе деген нені білдіреді
Қазіргі таңда экология ғылымында «биогеоценоз» термині ғана емес, сонымен қатар А. Тансли енгізген «экожүйе» сияқты ұғым да белсенді түрде қолданылуда. Екі сөз де табиғи кешендер мен олардың құрамдас бөліктеріне қатысты қолданылады: синэкология барлық тірі ағзалардың қоршаған ортамен байланысы туралы концепция негізінде зерттейтін фитоқоғамдар мен жануарлар популяциясы. Айта кету керек, екі терминнің арасында теңдік белгісін қою қажет емес. В. Сукачев берген «биогеоценоз» анықтамасы табиғи кешендерді, оларда болып жатқан заттардың айналымын және энергия ағындарын ескере отырып қарастыратындықтан үлкен мағыналық жүкті жүктейді. Бірақ «экожүйе» ұғымы, әсіресе ғылыми-көпшілік әдебиетте өзінің реттелген сипатына байланысты кең тараған «экожүйе» ұғымы қазір табиғи және жасанды биокешендердің алуан түрлілігін сипаттау үшін қолданылады.
В. Н. Сукачевтің биогеоценоз теориясы
Ғалымның көзқарастары көрнекті орыс биологтары: топырақтанумен айналысқан В. Докучаев пен биосфера туралы ілімнің негізін салушы В. Вернадскийдің ықпалымен қалыптасты. В. Сукачев геохимия, орман шаруашылығы, геоботаника білімдерін біріктіре отырып, жаңа пәнді -биогеоценология. Ол, синекология сияқты, биома ішіндегі тірі организмдердің қарым-қатынасын зерттейтін, фито- және зооценоздарға жататын особьтардың түр аралық және популяциялық қатынастарының заңдылықтарын қарастыратын экология саласы. Ғалымның идеяларына сүйене отырып, биосфераның барлық қабаттары тіршілікпен қаныққан, оларда биомасса мен энергияның өзара айналу процестері жүреді. Олар қоректік тізбектерге негізделген.
Оларға продуценттер – автотрофты организмдер, ең алдымен өсімдіктер жатады. Одан кейін гетеротрофтылар болып табылатын бірінші, екінші, үшінші ретті тұтынушылар келеді.
Трофикалық тізбектердің соңғы буыны өлі органикалық заттарды қолданушылар – ыдыратушылар. Оларға топырақ бактериялары, сапротрофты саңырауқұлақтар, кейбір жәндіктер жатады. Топырақ, су, атмосфера сияқты биогеоценозға кіретін жансыз табиғаттың барлық факторлары биотоптар деп аталады.
Синекологиялық зерттеу әдістері
Ғылым қалыптаса бастағанда ғалымдар эксперименттік материалды зерттеу – экспедициялар арқылы алды. 20 ғасырдың ортасында жыл бойы стационарлық эксперименттер, атомдарды белгілеу әдісі және радиобақылау сияқты әдістер басым болды. 21 ғасырда Жердің жасанды серіктерінің көмегімен жануарлар популяциясының қозғалысын қадағалау белсенді түрде қолданыла бастады. Мысалы, радиочиптермен белгіленген үлкен артиодактилдер. Синэкология көптеген организмдердің бір-бірімен байланысын зерттейтін экологияның бір саласы екенін ескере отырып, ғалымдар математикалық анализді де, кибернетиканы да пайдаланады. Соңғысы табиғи жүйелерді құрайтын компоненттерді модельдеу және болжау үшін қолданылады.
Функционалдық фитоценология нені зерттейді
Өсімдіктер – экожүйе өмірінің ең маңызды қатысушылары. Фотосинтез нәтижесінде олар барлық басқа тіршілік иелерін белгілі бір энергия қорын қамтамасыз ететін тағаммен қамтамасыз етеді. Синекология фитоценоздың құрамдас бөліктері мен гетеротрофты организмдердің популяциялары: жәндіктер, шөпқоректілер және етқоректілер арасындағы байланысты зерттейді.
Биоценоздардың көпшілігінде өсімдіктер бірлестігінің флористикалық құрамы біршама күрделі және түрдің қанығуы деп аталады. Өсімдік ағзалары экожүйелерде ярустар түрінде ұсынылған, бұл әртүрлі экологиялық тауашаларды құру үшін үлкен маңызға ие. Өсімдіктердің көлденең гетерогенділігі мозаика деп аталады және қабаттасудан айырмашылығы, күндізгі сағаттың ұзақтығына аз тәуелді. Бірақ бұл тікелей аллелопатия және бәсекелестік сияқты қарым-қатынас түрлеріне байланысты. Фитоценоздар өзгереді, олардың динамикасы ормандардың кесілуі, геокатаклизмдер, орман өрттері сияқты циркадтық ырғақтармен және сукцессиялармен анықталады.
Жануарлар популяциясының динамикасының себептері
С. А. Северцов, Н. В. Туркин, К. Л. Элтон сияқты атақты ғалымдар түр ішілік қауымдастықтардағы особьтар санының өзгеруін зерттеді. Ал К. Хьюитт «өмір толқындары» терминін енгізді. Олар табиғи кешендерде кездеседі және трофоценоздық процестермен бірге көрсеткіштер болып табыладыэкожүйенің биотикалық потенциалы. Оба және туляремия сияқты зооноздарды тарататын кеміргіштердің көбеюінің тәуліктік ырғағын бақылайтын эпидемияға қарсы шаралар үшін особьтардың сандық динамикасын зерттеудің практикалық маңызы зор. Синекология сонымен қатар адам әрекетінің зооценоздар жағдайына әсерін, атап айтқанда сирек кездесетін және жойылып бара жатқан түрлер популяциясының азаюын, қауымдастықтардағы бағалы аң жануарларының санының азаюын зерттейді.
Биомдардағы организмдер арасындағы қарым-қатынас түрлері
Синекология флора мен фауна дараларының өзара байланысын зерттейтін экологияның бір саласы екенін еске түсірейік. Оларға мутуализм, бәсекелестік, аллелопатия жатады. Мысалы, фитоценология кейбір өсімдіктердің бір-бірімен үйлесімсіздігі туралы бұрыннан белгілі: қара жаңғақ шырша мен тасты жеміс ағаштарына улы заттарды бөліп шығарады, олардың өсуі мен жемісін тежейді, сонымен қатар өсімдіктердің өлуіне әкеледі.
Мутуализм - организмдер өзара пайда алатын әртүрлі биологиялық түрлер популяцияларының қатар өмір сүру формасы (шаян мен теңіз анемоны, жәндіктердің ішектерінде мекендейтін және олардың талшықтарын ыдыратуға көмектесетін жгутки).
Биосферадағы энергия алмасу
Жердің тірі қабығын құрайтын, биомассаның да, энергияның да түрленуін жүзеге асыратын және ашық жүйелер болып табылатын биогеоценоздар. Бұл табиғи кешендер жарық энергиясының ағынын қажет етеді. Фототрофтар оны органикалық заттардың, АТФ молекулаларының және синтезі үшін пайдаланадыNADPxN2. Синекология - биомасса мен энергияның өзара түрленуін зерттейтін ғылым.
Олар экологиялық пирамидаға және оның қоректік тізбектеріне ұқсайды. Ең төменгі трофикалық деңгейге дейінгі энергия динамикасы жалпы физикалық заңдылықтарға бағынады, сонымен қатар көршілес деңгейлердің энергетикалық потенциалдарының айырмашылығы 10-20% құрайды, ал қалған энергия жылу түрінде бөлінеді. Бұл жұмыста біз экологияның – синекология бөлімімен танысып, оны зерттеу әдістерін, сонымен қатар биосфераның тіршілікті қамтамасыз етудегі маңызын білдік.
