Биоценоздың, биогеоценоздың және биосфераның экологиялық негіздері

1.

Лекция №2
1. Биоценоз және биогеоценоз, экожүйе экологиясы
2. Популяция, ұғым, популяцияның негізгі қасиеттері.
3. Трофикалық байланыстар. Экожүйедегі энергия. Экологиялық пирамида,
сандар пирамидасы, биомасса және энергия.
4. Биосфера және биосфера-ноосфера концепциясы В.И. Вернадский.
Биотехносфера және ноосфера. Адамның биосфераға әсері.
"Адам табиғатты жойды. Ол оған бұрын беймәлім
химиялық қосылыстар мен тіршілік формаларының
массасын - жануарлар мен өсімдіктердің мәдени түрлерін
енгізді. Ол барлық геохимиялық реакциялардың барысын
өзгертті. Планетаның бет-бейнесі жаңа болып, үздіксіз
сілкініс күйіне түсті".
В.И.Вернадский

2.

1. Биоценоз және биогеоценоз, экожүйе экологиясы
Биоценоз «биос» – тіршілік, «cenos» – қауымдастық.
Биоценоз – белгілі бір кеңістікте ұзақ уақыт қатар өмір сүріп,
белгілі бір экологиялық бірлікті білдіретін өсімдіктер мен
жануарлар түрлерінің жиынтығы.
«Биоценоз» атауын ғылымға 1877 жылы неміс ғалымы Карл
Мобиус енгізді. Солтүстік теңіздің таяз жерлерінде устрица
шаруашылығының өнімділігін арттыру жолдарын зерттей
отырып, ол устрицалардың белгілі бір топырақ, тұздылық және су
температурасымен шектелген теңіз жануарларының басқа
түрлерімен тығыз қауымдастық құрайтынын анықтады. Бұл
қауымдастықтарда өмір сүру және сандарды реттеу үшін күрес
жүреді.
Биоценоз – түрлер арасындағы байланыстардың арқасында
сақталатын күрделі табиғи жүйе.
Биоценоздарға тек белгілі бір аумақты мекендейтін өзара
байланысқан тірі организмдер жатады.

3.

1. Биоценоз және биогеоценоз, экожүйе экологиясы
Биоценоздардың мысалдары
Діңгек, шалғын, батпақты орман биоценозы.
Жасанды биоценоздар – аквариум, террариум,
жылыжай, оранжерея.
Орман алқабының тұрғындары.
Құлаған ағаш діңінің тұрғындары.

4.

1. Биоценоз және биогеоценоз, экожүйе экологиясы
Биоценоз көрсеткіштері
• Түрлердің әртүрлілігі, яғни биоценозды құрайтын
өсімдіктер мен жануарлар түрлерінің саны.
• Популяцияның тығыздығы, яғни аудан немесе көлем
бірлігіне шаққандағы белгілі бір түр дараларының
саны.
• Биомасса – масса бірлігіне есептелген тірі органикалық
заттардың жалпы мөлшері.

5.

1. Биоценоз және биогеоценоз, экожүйе экологиясы
Биотоп қауымдастықпен (биоценоз) бірге
биогеоценозды құрайды, онда тірі және жансыз
табиғат элементтері арасындағы тұрақты өзара
әрекеттестік ұзақ уақыт сақталады.
Биогеоценоз – тарихи қалыптасқан тірі
организмдер жиынтығы (биоценоз) және
абиотикалық орта (организмдердің тіршілік
етуінің бейорганикалық жағдайларының
жиынтығы), олар алып жатқан жер бетінің
ауданымен (биотоп).

6.

1. Биоценоз және биогеоценоз, экожүйе экологиясы
Биогеоценоз
«биос» - өмір,
«гео» - жер,
"cenos" - қауымдастық.
Биогеоценоздың шекарасы әдетте биогеоценоздың ең
маңызды құрамдас бөлігі - өсімдіктер қауымының
(фитоценоз) шекарасында белгіленеді.
Өсімдік қауымдастықтары әдетте өткір шекараларға ие
болмайды және табиғи жағдайлардың өзгеруіне қарай
бірте-бірте бір-біріне ауысады.
Қауымдастықтар арасындағы өтпелі аймақтар экотондар
деп аталады.

7.

1. Биоценоз және биогеоценоз, экожүйе экологиясы
Биогеоценоз
Керегі:
Мыналар шығарылады:
-күн
-жылу
-топырақтың минералдық
заттары
-газ тәрізді заттар (оттегі,
көмірқышқыл газы)
-су
-организмдердің қалдықтары
-газ тәрізді заттар

8.

БИОГЕОЦЕНОЗДЫҢ ҚҰРЫЛЫМЫ
БИОТОП
Клима
топ
Эдафот
оп
БИОГЕОЦЕНОЗ
БИОЦЕНОЗ
Фито
ценоз
Зоо
ценоз
Микробо
ценоз

9.

1. Биоценоз және биогеоценоз, экожүйе экологиясы
Биогеоценоздың құрамдас бөліктері
Климаттық жағдайлар, бейорганикалық (O2, CO2, H2O,
тұздар), органикалық (белоктар, липидтер, көмірсулар) заттар.
Автотрофты организмдер – өсімдіктер (продуценттер).
Гетеротрофты организмдер – өсімдік және жануар тектес
дайын органикалық заттарды тұтынушылары (жануарлар,
жойғыштар – өлген өсімдіктер мен жануарлардың
қалдықтарын ыдыратып, оларды қарапайым минералды
қосылыстарға айналдырады).

10.

1. Биоценоз және биогеоценоз, экожүйе экологиясы
Биогеоценоздың функциялары
• Энергияны жинақтау және қайта бөлу;
• Табиғаттағы заттардың айналымы;
Биогеоценоздардың мысалдары
Біздің еліміздің солтүстігіндегі ормандар мен тундра шекарасында өтпелі аймақ орман-тундра бар. Мұнда сирек ормандар, бұталар, сфагнумдық батпақ,
шалғындар алмасып отырады. Орман мен дала шекарасында орманды дала
зонасы бар. Бұл зонаның көбірек ылғалды жерлерін орман, құрғақ жерлерін дала
алып жатыр.
Ауданнан ауданға өсімдік жамылғысының құрамы ғана емес, сонымен қатар
жануарлар дүниесі, организмдер арасындағы зат-энергия алмасу ерекшеліктері
және олардың тіршілік ету ортасының физикалық ортасы өзгереді.

11.

2. Популяцияның ұғымы, популяцияның негізгі қасиеттері.
Популяция – жалпы генофондты ортақ және азды-көпті тұрақты өздігінен көбеюге
қабілетті (жынысты да, мінсіз жағдайда панмиксия арқылы да, жыныссыз да),
басқа топтардан салыстырмалы түрде оқшауланған (географиялық немесе
репродуктивті), өкілдерімен (жыныстық көбею кезінде) генетикалық алмасу
мүмкін болатын бір түрдегі даралар жиынтығы.
Популяциялық генетика тұрғысынан популяция дегеніміз – олардың ішіндегі
шағылысу ықтималдығы басқа ұқсас топтардың өкілдерімен шағылысу
ықтималдығынан бірнеше есе артық даралар тобы.
Популяциялар әдетте түр немесе түр ішіндегі топтар ретінде айтылады. Бұл
терминді 1903 жылы Вильгельм Иогансен енгізді, бірақ Чарльз Дарвин түрлердің
эволюциясын даралар топтарының өзгергіштігімен және бәсекелестігімен
түсіндірді (мысалы, Түрлердің шығу тегінің 12-тарауында ол былай деп жазды:
«Көп жағдайда бұл әр туылу үшін әдетте біріктірілетін немесе еркін түрде
біріктірілетін барлық организмдермен, жеке түрлердің өмір сүру аймағына жақын
уақытта бірдей болып қалады. кесіп өту арқылы біркелкі болуы, соның
салдарынан көптеген адамдар бір уақытта модификациядан өтуі керек және әр
кезеңдегі модификация мөлшері бір ата-анадан шыққанымен анықталмайды»).
Қазіргі эволюциялық теорияларда (мысалы, эволюцияның синтетикалық
теориясында) популяция микроэволюциялық процестің элементар бірлігі болып
саналады.

12.

3. Трофикалық байланыстар.
Биогеоценоздағы трофикалық байланыстар.
Биогеоценоз кез келген экожүйе сияқты қоректік заттар (трофикалық
байланыстар) арқылы біртұтас тұтастыққа қосылады. Биогеоценоздың
қалыпты жұмыс істеуі мыналарды қамтитын жағдайда мүмкін болады:
Биогендік элементтер – заттардың биологиялық айналымына
қатысатын тіршілікке қажетті қосылыстар.
Продуцент организмдер – фотосинтез кезінде биогенді элементтерден
органикалық заттар (бастапқы органикалық заттар) түратын жасыл
өсімдіктер.
Консумент организмдер осы бастапқы органикалық заттардың
тұтынушылары болып табылады, оны жаңа формаларға өңдейді - бұл
әдетте жануарлар.
Редуцент организмдер – органикалық қосылыстарды минералдарға
(саңырауқұлақтар, бактериялар) дейін бұзатын организмдер.
Жердегі тіршілік күн энергиясының ағынымен қамтамасыз етілген
заттардың тұрақты айналымы ретінде жүзеге асырылады. Күн энергиясын
организмдер арасында қайта бөлу (органикалық заттардың химиялық
байланыстары түрінде) қоректік тізбектер бойынша жүзеге асырылады.

13.

3. Трофикалық байланыстар.
Қоректену тізбегі – энергияны беру кезінде алдыңғы
өсімдіктермен қоректенетін жасыл өсімдіктерден
кейінгі организмдерге дейінгі организмдердің тізбегі.
Қоректік тізбектің әрбір буыны трофикалық деңгей
деп аталады.
Әдетте, энергияны буыннан буынға беру кезінде үлкен
жоғалтуларға байланысты трофикалық деңгейлердің
саны 4 – 5-тен аспайды.

14.

Трофичикалық
дәрежесі
Организм қосындысы
I
Бастапқы продуценттер (автотрофтар)
жасыл өсімдіктер, көк-жасыл балдырлар
және кейбір бактериялар.
II
Негізгі тұтынушылар - шөпқоректілер.
III, IV
V
Екінші және үшінші ретті консументтер
жыртқыштар,
қоқыс
жинаушылар,
паразиттер.
Редуценттер - өлген өсімдіктер мен
жануарлармен қоректенетін организмдер
(саңырауқұлақтар, бактериялар нағыз
редукторлар).
Көптеген
жануарлар
жартылай ыдыраған организмдермен детриттермен де қоректенеді - бұл
детритофагтар (жер құрттары, ағаш
биттері).

15.

3. Трофикалық байланыстар.
Табиғаттағы нақты қоректік тізбектер күрделірек, ал
шын мәнінде қоректік тізбектер қоректік торларға
біріктірілген.
Мысалдар:
Жайылымдық қоректік тізбектер немесе жыртқыш
тізбектер.
1) Беде(клевер) ← қой ← қасқыр ← бактерия.
2) Планктонды балдырлар ← дафния ← қартаяқ ←
шортан ← көксерке ← бактериялар.
Мұндай қоректік тізбектер популяцияның тығыздығы
мен өсу қарқынының өсуімен, жеке тұлғаның
мөлшерінің азаюымен сипатталады.

16.

3. Трофикалық байланыстар.
Детриттік тізбектер.
Жапырақ қоқысы ← жауын құрттары ← бактериялар.
Детриттік тізбектер өлі зат арқылы өтеді. Әдетте қысқа.
Экологиялық пирамидалар
Экожүйедегі организмдер арасындағы қарым-қатынастарды
графикалық бейнелеу үшін трофикалық деңгейлер бойынша
топтастырылған белгілі бір аумақтағы әртүрлі организмдердің саны
есептелетін экологиялық пирамидалар қолданылады.
Сандардың пирамидалары
Сандардың пирамидалары – трофикалық тізбектердегі популяция
санының таралуының графикалық көрінісі. Бұл пирамидалардың
негізі әрқашан бірінші трофикалық деңгей, яғни продуценттер саны
болып табылады. Ыңғайлылық пен түсінікті болу үшін организмдер
саны тіктөртбұрыш түрінде берілген, оның ұзындығы (немесе
ауданы) берілген аумақта тұратын организмдер санына
пропорционал.

17.

3. Трофикалық байланыстар.
Биомасса пирамидалары
Биомасса пирамидалары аудан бірлігіндегі әрбір трофикалық
деңгейде организмдердің жалпы массасын (биомассаны) ескереді.
Пирамидалардағы тіктөртбұрыштардың ауданы аудан бірлігіне
шаққандағы әрбір трофикалық деңгейде организмдердің
биомассасына пропорционал.
Энергетикалық пирамидалар
Бұл әртүрлі трофикалық деңгейде организмдер арасындағы қарымқатынастарды көрсетудің ең тамаша тәсілі. Энергетикалық
пирамидалардағы әрбір қадам белгілі бір кезеңде – әдетте бір
жылда өткен және джоульмен көрсетілген бірлік ауданға келетін
энергия мөлшерін көрсетеді.

18.

3. Трофикалық байланыстар.
Кез келген экожүйе төрт компоненттен тұрады:
тірі зат
биогендік зат
биоинертті зат
сүйек заты
Организмдер жиынтығынан түзілген тірі зат.
Биогенді заттар, организмдердің тіршілік әрекеті кезіндегі ыдырау
және өңдеу өнімдері (атмосфералық газдар, көмір, мұнай, тақтатас,
әктас және т.б.)
Биоинертті заттар, тау жыныстары мен шөгінді жыныстарды тірі
ағзалардың (топырақ) ыдырауы және өңдеу өнімдері.
Тірі организмдердің қатысуынсыз түзілетін сүйек заты
(тау, су, тектоникалық әрекет өнімдері).

19.

4. Биосфера және биосфера-ноосфера концепциясы В.И. Вернадский.
Биосфера құрылымы
1) тірі организмдер мекендейтін атмосфераның төменгі бөлігі, гидросфера және
жердің литосферасының жоғарғы бөлігі;
2) тірі организмдердің біріккен қызметі планеталық масштабтағы қуатты
геохимиялық фактор ретінде көрінетін жердің белсенді қабығы;
3) Жердің ғаламдық экожүйесі.
Биожүйелердің иерархиялық ұйымдастырылуы өмір эволюциясының
үздіксіздігі мен дискреттілігін көрсетеді. Даму үздіксіз, бірақ сонымен бірге
дискретті процесс, өйткені өзгерістер ұйымның бірнеше жеке деңгейлерінен
өтеді. Иерархияның сатыларға бөлінуі ерікті, өйткені әрбір деңгей
«біріктірілген», яғни функционалдық мағынада көрші деңгейлермен өзара
байланысты.
Мысалы, гендер табиғатта жасушадан тыс, көп жасушалы организмдердің
жасушалары – ағзаның сыртында, мүшелер – организмнен тыс қызмет ете
алмайды, т.б., егер ондағы заттардың айналымы болмаса және сырттан энергия
келмесе, қауымдастық өмір сүре алмайды. Популяциялық жүйелермен және
тұтастай алғанда биосферамен өзара байланыссыз экожүйе өміршең емес. Дәл
осындай себептерге байланысты адамзат өркениеті табиғи әлемнен тыс өмір
сүре алмайды.

20.

4. 4. Биосфера және биосфера-ноосфера концепциясы В.И. Вернадский.
Тірі табиғаттың иерархиялық ұйымдастырылуының ең маңызды салдары,
ішкі жүйелер үлкен функционалдық бірліктерге біріктірілгенде, бұл жаңа
жүйелер бұрынғы деңгейде болмаған бірегей қасиеттерді дамытады.
Экологияда бұл сапалық жаңа қасиеттер emergent (ағыл. emergent –
күтпеген жерден пайда болу) деп аталады.
Пайда болу принципінің мәні мынада: биологиялық жүйелердің олардың
құрамдас ішкі жүйелерінің (сутегі, оттегі, су) қасиеттерінің қосындысына
келтіруге болмайтын қасиеттері бар.
Адам өмір сүретін әртүрлі материалдық «үйлердің» ішінде экология
олардың ең үлкені - бүкіл планетаның тірі қабығы - биосферамен
айналысады. Биосфера (гр. bios – тіршілік, sphaira – шар) – біртұтас
тұтастай қызмет ететін және дамитын тірі организмдер мен қоршаған
ортаның жүйесі.
Организмдер қоршаған ортаға бейімделіп қана қоймайды, сонымен бірге
планетадағы тіршілікті қамтамасыз ететін жағдайларды реттеудің күрделі
жүйесін құра отырып, қоршаған ортаны өздеріне бейімдейді. Жердің
геохимиялық ортасының қалыптасуында олардың тіршілік етуіне қолайлы
негізгі рөл атқарған организмдер болды.

21.

4. Биосфера және биосфера-ноосфера концепциясы В.И. Вернадский.
Бірақ соңғы кезге дейін биосфераның өзін-өзі реттеу тетіктері алаңдататын антропогендік
(гр. anthropos – адам, genos – шығу тегі) әсерлердің орнын толтырып келсе, онда планета
дамуының қазіргі кезеңінің ерекшелігі – өндіріс жүйесі мен адам әрекетінің ауқымы табиғи
құбылыстардың масштабымен салыстырылатын ауқымға жетті. В.И.Вернадскийдің
пікірінше, «адамзат табиғат күштерінің өзімен салыстырылатын геологиялық күшке
айналды».
Шынында да, жер асты ядролық жарылыстар қуаты бойынша әлсіз және орташа
сейсмикалық дүмпулермен салыстыруға болады. Харрисбургтегі (АҚШ, 1979 ж.),
Чернобыльдағы (Украина, 1986 ж.) атом электр станцияларындағы апаттар; Севесо (Италия,
1976), Бхопал (Үндістан, 1984), Череповец (Ресей, 1987) химиялық зауыттарындағы улы
заттардың ағуы; қауіпті заттарды тасымалдау және сақтау кезіндегі шығындар және т.б. –
бұл техногендік апаттардың барлығы, ядролық соғыс қаупін айтпағанда, ірі табиғи
апаттармен салыстырмалы. Адамның деструктивті әрекеті қоғам мен табиғат арасындағы
қақтығысты тудырды, экологиялық деп аталатын проблемаларды тудырды.
Табиғи процестер мен құбылыстардың эволюциясы әлемдік қауымдастықты биосфера
тағдырына алаңдатуға әкелді. Биосфера мемлекеттік шекараларды мойындамайтындықтан,
экологиялық проблемалар жалпы адамзаттық проблемалар болып табылады. Әмбебап адам
проблемалары да әмбебап адамдық міндеттерді тудырады. Жер бетіндегі тіршілікті сақтау –
адамзат алдындағы ең маңызды міндет. Біздің күш-қуатымызды, уақытымызды,
назарымызды және жеке қатысуымызды қажет ететін бірде-бір мәселе жоқ екеніне
сенімдімін.

22.

4. Биосфера және биосфера-ноосфера концепциясы В.И. Вернадский.
Барлық тірі ағзалардың ішінде адам басқаларға
қарағанда табиғатты өзгертуге, оны өз
қажеттіліктеріне қарай пайдаланып, бейімдеуге
тырысады. Ғылым мен техниканың дамуымен
адамдар табиғатқа әсер етудің барған сайын күшті
құралдарын алады. Бұл олардың микро- және
макроәлемдерге, биосферада болып жатқан барлық
процестерге енуіне мүмкіндік береді.
Міне, В.И.Вернадский 1925 жылы былай деп
жазды: «Адам табиғатты жойды. Ол оған бұрын
беймәлім химиялық қосылыстар мен тіршілік
формаларының массасын – жануарлар мен
өсімдіктердің мәдени тұқымдарын енгізді.Ол
барлық геохимиялық реакциялардың барысын
өзгертті.Планетаның бет-бейнесі жаңа болып,
үнемі сілкініс күйіне түсті».
Өз қызметінде адам, әдетте, табиғи процестердің заңдылықтарын
бұзып, өзі үшін жағымсыз өзгерістер туғызатынын түсінбейді және
оның салдарын болжай алмайды.

23.

СРС
Жазбаша жұмысқа арналған сұрақтар
1. Биоценоз дегеніміз не?
2. Биоценоздың көрсеткіштерін атаңыз?
3. Биотоп дегеніміз не?
4. Биогеоценоз дегеніміз не?
5. Популяция дегеніміз не?
6. Биогеоценозда қандай трофикалық байланыстар бар?
7. Экожүйелер қандай компоненттерден тұрады?
8. Экология қандай биожүйелерді зерттейді?
9. Экожүйенің қандай компоненттері абиотикалық болып табылады?
10. Экожүйелердің қандай компоненттері биотикалық болып табылады?
11. Қандай ағзаларды продуценттер деп атайды?
12. Қандай ағзаларды консументтер деп атайды?
13. Экожүйелердің негізгі функционалдық сипаттамасы неде?
14. Биосфера және биосфера-ноосфера концепциясы В.И. Вернадский?
15. Биогенді элементтер дегеніміз не?
16. Продуценттер дегеніміз не?
17. Консумент дегеніміз не?
18. Редуцент дегеніміз не ?
19. Тірі зат дегеніміз не
20. Биосүйек дегеніміз не?
21. Биосүйек заты дегеніміз не?
22. Экологиялық проблемаларды атаныз?

24.

Негізгі әдебиеттер:
1. Алишева К.А. Экология. - Алматы: 2012.- 342 с.
2. Коробкин В.И. Экология. - Ростов на Дону: Феникс, 2012. – 601 с.
3. Безопасность жизнедеятельности под ред. проф. Белова С.В. - М: ВШ, 2010. - 343 с.
4. Русак О.Н., Малаян К.Р., Занько Н.Б., Безопасность жизнедеятельности. С- Пб, 2010 - 448 с
Қосымша әдебиеттер :
1. Медведева С.А., Тимофеева С.С. Экология техносферы. Центр Лит Финанс, 2014г.
2. Тимофеева С.С., Тюкалова О.В. Промышленная экология. Практикум. Центр Лит Финанс,
2014г.
3. Цхонребов Э.С., Четвертаков Г.В. Экологическая безопасность в строительной индустрии.
Центр Лит Финанс, 2014г.
4. Бродский Б.А. Краткий курс общей экологии.- М: 2011. - 162 с.
5. Татаренко В.И., Ромейко В.А. Основы безопасности труда в техносфере. Центр Лит
Финанс.2015.