Экологиялық жүйенің құрылу заңдылықтары
Биоценоздағы тірі организмдер тек бір - бірімен байланысып, ғана қоймай, өлі табиғатпен де байланыста болады. Бұл байланыстар заттар және энергия арқылы іске асады.
Тірі организмдерге керекті қорек, су, отттегінің келуі – бұл қоршаған ортадан келетін заттар ағыны. Клеткалар мен организмдердің жұмысы үшін қажетті энергия қоректің құрамында болады. Өсімдіктер күн сәулесінің энергиясын тікелей қабылдап, оны органикалық қосылыстарда жинақтайды. Кейін ол энергия биоценозда қоректік қатынастар арқылы таралады.
Тіршілік үшін қажет тірі денедегі қорлардың бейорганикалық әлемнен келетін заттар ағыны – осындай қарқындылықпен жұмсалса, онда биогенді элементтер Жерде әлдеқашан таусылған болар еді. Бірақ тіршілік тоқталған жоқ және тоқталмайды да, өйткені биогенді элементтер организмдерден қоршаған ортаға үнемі қайта оралып отырады. Өсімдіктер синтездеген органикалық заттардың ыдырауы түрлер арасындағы қоректік қатынастар нәтижесінде биоценозда іске асады. Ақыр соңында осы қосылыстар өсімдіктер қайтадан пайдаланатын элементтер мен заттарға дейін ыдыратылып, нәтижесінде биологиялық зат айналым жүзеге асады.
Зат айналымды қолдайтын, кез келген тірі организмдер мен бейорганикалық компоненттер жиынтығы – экологиялық жүйе немесе экожүйе деп аталады.
Экожүйе зат айналымды тек төрт құрамды бөлігі болған жағдайда ғана қамтамасыз ете алады. Олар: биогенді элементтер қоры, консументтер, продуценттер және редуценттер.
Продуценттер – күн энергиясын пайдаланатын жасыл өсімдіктер немесе органикалық заттарды биогенді элементтерден құрайтын жасыл өсімдіктер. Олар (алғашқы өнімді өндірушілер) автотрофты организмдер, яғни біздің планетамыздағы бүкіл тірі әлемді органикалық заттармен қамтамасыз ететін жасыл өсімдіктер әлемі.
Консументтер – өсімдіктер синтездеген органикалық заттарды жаңа формаға айналдыратын тұтынушылар, яғни олар (латынша - «consumo» - тұтынамын) продуцентттер жасаған органикалық заттарды пайдалантын гетеротрофты организмдер. Бұларға жануарлар, көптеген микроорганизмдер, кейбір насеком қоректі өсімдіктер жатады. 1-ші қатар консументтері – өсімдік қоректі, 2-ші қатар консументтері – жыртқыш жануарлар болып табылады.
Редуценттер – органикалық қосылыстарды минералды қосылыстарға дейін ыдырататын организмдер, яғни олар (латынша «reduceus, reducentis» – қалпына келтірушілер, деструктор) органикалық заттарды ыдырататын және оларды басқа организмдер игеретін бейорганикалық заттарға айналдыратын ағзалар. Редуценттер биологиялық зат айналымның соңғы звенолары. Олардың қатарына саңырауқұлақтар, бактериялар, сонымен қатар өсімдіктер және жануарлардың өлі қалдықтарын өңдейтін кейбір ұсақ түрлер жатады.
25-сурет – Экожүйедегі өнімділік пирамидасы және энергия ағыны
Энергия ағыны – бұл органикалық қосылыстардың химиялық байланыстар түрінде бір деңгейдегі организмнен екіншісіне энергияның ауысуы.
Заттар ағыны – продуценттерден редуценттерге заттардың химиялық элементтер мен олардың қосылыстары түрінде берілуі және әрі қарай химиялық реакциялар арқылы тірі организмдердің қатысуынсыз заттардың процестерге қайта келуі.
Биоценоздағы организмдердің іс – әрекеттерінің бұзылуы экожүйедегі зат айналымның күрделі өзгерістеріне әкеледі. Бұл топырақ құнарлығының кемуі, төмендеуі, өсімдік өнімінің төмендеуі, жануарлардың өсуі мен өнімнің төмендеуі және табиғи ортаның біртіндеп бұзылуы сияқты экологиялық апаттардың негізгі себептері.
Биоценозда қоректік торлар - жасыл өсімдіктер жинақтаған энергия мен заттарды бір-біріне беретін организмдердің көптеген қысқа қатарларынан тұрады. Әрбір алдыңғы түр келесіге қорек болатын мұндай қатарлар - қоректік тізбек, ал қоректік тізбектің бөлек звенолары - қоректік деңгей деп аталады.
Қоректік тізбек әрқашан өсімдіктен немесе олардың қалдықтарынан басталады.
1-ші қоректік деңгей, яғни жасыл өсімдіктер – продуценттер, яғни шөпқоректі жануарлар – 1-ші реттік консументтерді құрайды. Ал шөпқоректі жануарлармен қоректенетін 1-ші реттік жыртқыш 3-ші қоректік деңгейді, яғни 2-ші реттік консументтер деңгейін; сол сияқты 2 реттік жыртқыштар 4-ші қоректік деңгейді, яғни 3-ші реттік консументтер деңгейін түзеді (26-сурет).
26-сурет – Өсімдік-шегіртке-бақа-жылан-қаршығадан құралған қоректік тізбек пирамадасы
Қоректік тізбектер бір бірінен оқшауланбай, қайта керісінше, айқасып жатады. Олар қоректік торлар деп аталатын құрылымдар түзеді. Қоректік торлардың құрылу принципі мынадай: әрбір продуценттің бір емес, бірнеше консументтері болады. Өз кезегінде олардың арасындағы полифагтар, яғни консументтердің қоректің бір емес, бірнеше көзін пайдаланады.
ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Жасанды биоценоз – аквариумдағы қоректік тізбек пен торды анықтау
Мақсаты: қарапайым биоценоздағы қоректік торды анықтауды үйрену.
Құрал-жабдықтар: тірі организмдері бар аквариум, жұмыс дәптері, қалам.
Жұмыс барысы:
Жұмыс нәтижелері бойынша қорытынды жасаңыздар.
ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Экожүйенің «ыдыратушы» – редуцент ағзалары
Мақсаты: экожүйенің «ыдыратушы» ағзаларымен, яғни қалдықты пайдаланушылармен, өсімдік және бактериялармен танысу.
Құрал-жабдықтар: қағаз парағы, ұлғайтқыш әйнек, микроскоп, жұмыс дәптері.
Жұмыс барысы:
Су жануарлары үшін қорек көзі не? Балдырлардың тіршілігі үшін қандай жағдайлар қажет? Неліктен балдыр мен ұлу сулы ортада бір –бірінсіз ұзақ тіршілік ете алмайды? Балдырлар қалай қоректенеді?
Жұмыс нәтижелері бойынша қорытынды жасаңыздар.
ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Жауын құрттармен есекқұрттардың әр түрлерiнiң қайта өңдеу белсендiлiктерiн (сапрофаг жәндiктердiң трофикалық қызметтерi) анықтау
Мақсаты: әртүрлi жәндiктердiң қайта өңдеу белсендiлiгiн тәжiрибе арқылы анықтау және сапрофагтардың әртүрлерiнiң топырақ түзу қызметтерiнiң кейбiр көрсеткiштерiн бiр – бiрiмен салыстыру.
Құрал-жабдықтар: құрғақ жапырақтар, химиялық стакандар, шыны ыдыстар, құм, пинцет, жәндiктер.
Жұмыс барысы:
20-кесте – Жануарлардың қоректену белсендiлiгi
№ |
Жануарлардың түрі |
Жапырақтар-дың түрлерi |
Жапырақтардың массалары |
Орташа тәулiктiк пайдалану |
|
Тәжiрибенің басында |
Тәжiрибенің соңында |
||||
1 |
Бақылау |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Әр түрлi сапрофагтардың топырақ түзу қызметтерiн салыстыру
Мақсаты: капролиттер экскременттерiнiң су өткiзгiштiгiн анықтау.
Құрал–жабдықтар: капролит құрттар, пинцеттер, Петри табақшасы, сүзгi қағаздар.
Жұмыс барысы:
21-кесте – Сапрофагтардың топырақ түзу қызметтерi
Жануарлар түрлерi |
Тәжiрибедегi капролиттер саны |
Капролиттердi жууға кеткен тамшылар саны |
Қи құрттары |
|
|
Есекқұрттар |
|
|
Жұмыс нәтижелері бойынша қорытынды жасаңыздар.
ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Жауынқұрттары бар топырақ құрылымы өзгерiстерiн анықтау
Мақсаты: топырақта мекендейтiн жауын құрттарының топырақ түзiлу процесiндегi қызметiн бақылау.
Құрал-жабдықтар: үлкен картон немесе қалың қағаздар, 1, 5, 10, 15 мм саңылаулары бар топырақ елегiштерi, бинокулярлар, пинцеттер, таразылар.
Жұмыс барысы:
22-кесте – Жауын құрттарының топырақ құрылымына әсерi
Бөлшектердiң мөлшерi, мм |
Әртүрлi көлемдегi бөлшектердiң мөлшерi, % |
|
Тәжiрибе |
Бақылау |
|
1,0-ге дейiн |
|
|
1,0 – 5,0-ке дейiн |
|
|
5,0 – 10,0 –ке дейiн |
|
|
10,0 – 15,0-ке дейiн |
|
|
Жұмыс нәтижелері бойынша қорытынды жасаңыздар.
ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Продуцент және консумент организмдердiң түрлiк құрамын және биомасса санын анықтау
Мақсаты: экожүйедегi қоректiк тiзбек айналасында продуценттердiң консументтер биомассасына байланыстылығын бақылау.
Құрал–жабдықтар: су үлгiсiн алуға арналған аппарат, хлорофилл, планктондар. Терең қабаттардан суды алуға арналған аппарат, центрифуга, микроскоп, тығыз сүзгi қағазы, ацетон, фотоэлектроколориметр.
Жұмыс барысы:
Стандарттық ауытқу формуласы:
Е=d2/n-1,
мұнда: Е – жиынтық саны, d – әрбiр үлгiнiң орташадан ауытқуы, n – үлгi саны.
Жұмыс нәтижелері бойынша қорытынды жасаңыздар.
Тапсырмалар
Жауабы: Қиыр Шығыстан су өсімдіктерін жоятын өсімдік қоректі балық амурдың және толстоловиктің майшабақтары әкелінді.
27-сурет – Қоректену тізбегінің әртүрлілігі
28-сурет – (Б. Небел бойынша) Өсімдік қоректі және өлексе қоректі консументтердің өзара байланысы
Жауабы: Ұзақтар осы территориядағы бүкіл қара шегірткелердің 21 %-ін құрайтын шамамен қара шегірткенің алты млн дараларын жеген.
29-сурет – (Б. Небел бойынша). Қоректік тізбектің мүмкін компоненттері
Жауабы: Территорияны химиялық өңдегеннен кейін улы химикат топыраққа түскен. Жауынқұрттары топырақтағы шіріген өсімдік қалдықтарымен қоректену барысында топырақпен қатар ондағы улы химикаттарды жұтқан. Осындай организмдерінде улы химикат жиналған жауынқұрттармен қоректенген құстар уланып өлген.
30-сурет – Детритофагтар мен редуценттер
Жауабы: Бақа өлі бунақденелілерге тиіспейді, тек қана қозғалатын жемтіктермен қоректенеді. Егер өлі шыбынды жіпке байлап қозғалтса, онда бақа оны жейді.
31-сурет – Деструкторлардың продуценттер мен консументтер арақатынасымен мәні
Қосымша материалдар мен мысалдар