Температура

Жылудың тірі организмдер үшін маңызы өте зор. Себебі сол организмдердің денесінің жылуы өзі қоршаған ортаның температурасын байланысты.

Белгілі бір шекке дейін сыртқы ортаның температурасы өсімдіктердің өсуіне және дамуына, кейбір жағдайда морфологиялық белгілеріне, таралуына әсерін тигізеді.

Эволюция процестеріне байланысты өсімдіктердің де тірі организмдерге тән сыртқы ортаның қолайсыз құбылыстарынан қорғану үшін әртүрлі морфо - физиологиялық бейімделушілік қасиеттері пайда болады. Өсімдіктердің әртүрлі өсу сатысына байланысты жылу сүйгіштігі де әртүрлі. Мысалы, қоңыржай аймақта тұқымның өнуіне өте төменгі температура керек болса, ал гүлденуі үшін өте жоғары ыстық температура қажет.

Сондықтан өсімдіктерді сыртқы ортаның жылуына бейімделу дәрежесіне байланысты үш топқа бөлуге болады.

1. Суыққа төзімсіз өсімдіктер - судың қату температурасынан төменгі жағдайда тез өліп қалады немесе бұзылады. Бұлар көбінесе жаңбырлы тропикалық ормандарында және жылы теңіздерде өсетін өсімдіктер.

2. Аязға төзімсіз өсімдіктер - төменгі температураға төзімді болғанымен, ұлпаларында мұз пайда болса, өліп қалады. Бұған көбінесе мәңгі жасыл субтропикалық өсімдіктер түрлері жатады.

3. Мұзға және аязға төзімді өсімдіктер - бұлар көбінесе ауа райы құбылмалы, қысы суық жерлерде өседі, өте қатты аяздарда өсімдіктердің (кейбір балдырлар - Sphaerella nivallis; балқарағайлар - Larix dahurica; қыналар - Clodonia; екі аналықты саумалшық – Oxyria digyna және т.б.) жер бетіндегі мүшелері қатса да өзінің тіршілік қабілетін сақтайды. Аязды көтеру үшін өсімдіктер қыс жақындағаннан бастап дайындала бастайды.

Ыстыққа бейімделуіне байланысты өсімдіктерді үш топқа бөледі.

1. Ыстыққа төзімсіз түрлер - сыртқы ортаның температурасы +30°C +40°C - та даму, өсу процестері бұзылады, бұған көбінесе балдыр, суда өсетін гүлді өсімдіктер жатады.

2. Ыстыққа төзімді түрлер - бұларға ыстық күн сәулесі көп түсетін, шөл далада, құрғақ субтропикада тіршілік ететін өсімдіктер жатады. Олар +50°C +60°C ыстықта жарты сағат бойына төзіп тұра алады.

3. Ыстыққа төзімді прокариоттар - бұған ыстық сүйгіш бактериялар және көк - жасыл балдырлардың кейбір түрлері жатады. Олар температурасы +85°C +95°C ыстық суларда да тіршілік қабілетін жоймайды.

Жануарлардың өсімдіктерден айырмашылығының басты бір белгісі денесінде бұлшық еттерінің жақсы жетілуінің арқасында өздері жылуды іштен реттеп жасайды. Бұлшық еттердің жұмысы арқылы көп жылу бөлінеді. Сондықтан жануарлар өз денесіндегі жылу мөлшерін өздері реттеп отырады.

Сонымен жануарлардың жылуға бейімделуінің мынадай негізгі жолдары бар.

Химиялық реттеу - сыртқы ортаның жылуы азайғанда организмнің өзінің жылу сіңіру процесінің артуы.

Физикалық реттеу - жылудың деңгейі өзгергенде, жылуды өз денесінен шығармай ұстап тұру қабілеті.

Организмдердің мінез - құлқы- кеңістікте әрбір организмдер сыртқы ортаның жоғарғы және төменгі температурасынан сақтану үшін өздерінің мінез - құлықтарын және табиғатта таралуын өзгертіп отырады.

Ыстық температура ортасына бейімделген организмдерді - термофильді, ал салқын температураға бейімделген организмдерді - криофильді организмдер деп атайды.

Организмдер денесінің температурасы көбінесе сыртқы ортаның жылуымен реттеліп отырады, яғни сол организмдердің денесіндегі жылу сыртқы ортаның температурасына тәуелді. Мұндай организмдерді пойкилотермді организмдер немесе суыққандылар деп атайды. Суыққандылық барлық өсімдіктерге, микроорганизмдерге, омыртқасыз жануарларға және омыртқалылардың кейбір түрлеріне тән қасиет.

Тек ғана жоғары сатыдағы омыртқалылар класының өкілдері - құстар мен сүтқоректілерде өздерінің ішкі мүшелерінде жүретін биохимиялық реакциялардың арқасында жылуды түзіп, дене температурасын бірқалыпты ұстап тұра алатын қасиеті болады. Мүндай организмдер тобын гомойотермді организмдер немесе жылықандылар деп атайды.

Гомойотермияның жеке бір түрі – гетеротермиялық. Ол кейбір қыста ұйқыға кететін организмдерде болады, олар ұйықтап жатқан уақытта денесінің температурасы өзгеріп төмендейді, себебі организмдерде зат алмасу процесінің қарқындылығы төмендейді.

Жылу тепе-теңдігін ұстап тұруға сол организмнің денесі арқылы бөліп шығару процесі роль атқарады. Сондықтан тер шығару қабілеті әртүрлі организмдерде түрліше. Мысалы, адам өте ыстық күні денесінен 12 л-ге дейін тер шығарады, сөйтіп жылуды 10 есе шашыратып отырады.

Жылу тепе – теңдігін ұстап тұруға сол организмнің дене пішіні мен оның көлемінің қатынасының байланысын ең бірінші рет неміс физиологы Карл Бергман1847 жылы дәлелдеген. Тұрақты және дене температурасы жоғары жылықанды жануарларға ыстық климатта жылуды шашырату, ал суықта керісінше жылуды ұстау, жинау пайдалы.

Бергман ережесі бойынша: «Суық жерлерді мекендеуші жылықанды жануарлар үшін ірі болу, ал жылы жерлерді мекендеуші жануарлар үшін ұсақ болу тиімді».Жануарлардың мөлшері ұлғайған сайын, оның денесінің беті, яғни ауданы екі дәрежеге, ал көлемі үш дәрежеге артады. Ол бір түрге жататын екі жануарды алсақ, үлкені суық жерді, ал денесі кішісі ыстық жерді мекендейтіні дәлелденген.

Осындай ерекшеліктерді 1877 жылы ғалым Д. Аллен де байқаған. Аллен ережесін былай тұжырымдауға болады: «Тропиктерге қарай жылжыған сайын жылықанды жануарлардың құйрықтарының, құлақтарының, аяқ-қолдарының және әртүрлі өсінділерінің, тері қатпарларының және т.б. ұзаруы байқалады».Әрине бұл мүшелердің көлемінің кішілігі суық жерде мекендейтін организмдер үшін тиімді, себебі көлемі аз болса, сонша жылу сыртқа аз шығарылып, өз денесінде ұстап тұруға көмектеседі. Ал мүшелердің көлемі үлкен болуы ыстық жерде тіршілік ететін түрлеріне пайдалы, себебі көлемі үлкен мүшелерден көбірек, артық жылу бөлініп, организмдерді артық жылудан қорғап отырады.

Сонымен, қорыта айтқанда, жер бетінде тіршілік ететін жануарлардың сыртқы ортаның температурасына төзімділігі әртүрлі болып келеді. Жануарлардың температураға төзімділік қасиеті олардың нақтылы мекеніне байланысты. Жалпы алғанда жер бетінде тіршілік ететін организмдердің көпшілігін эвритермиялық топқа жатқызуға болады

2. Организмнің ортаға бейімделуінің негізгі жолдары

Көптеген организмдер тіршілігінің кейбір кезеңдерінде оптимумдардан алыстататын түрлі факторлардың әсеріне ұшырайды. Оларға өте ыстыққа да, суыққа да, жазғы құрғақшылыққа да, су қоймасының кебуіне де, қоректік заттардың жетіспеушілігіне де төзуіне тура келеді.

Өмір сүру ортасының көптеген жағдайларының нашарлауына байланысты көптеген түрлер өздерінің тіршілік етуін тоқтатып, «жасырын» тіршілік жағдайына көшеді. Алғашқы рет өзі жасаған микроскоппен ұсақ организмдер әлемін зерттеген А.Левенгук 18 ғасырда бұл құбылысты, кейбір организмдердің ауада толық кеуіп, кейін суда қайта «тірілетінін» байқаған. Кептірілген күйде олар жансыз сияқты көрінеді. Кейінірек мұндай жалған өлім - анабиоз деп аталды(«ана»-жоқ, «биос»-өмір).

Терең анабиоз - бұл зат алмасудың іс жүзінде толық тоқталуы, бірақ оның өлімнен айырмашылығы, қолайлы жағдай туғанда белсенді өмірге қайтадан көше алады. Анабиоз жағдайына көшу- организмдердің ең қатал жағдайларда өмір сүру мүмкіндігін арттырады. Мысалы, кептірілген тұқымдар мен споралар, кейбір ұсақ жануарлар -коловраткалар, нематодалар ұзақ уақыт бойына немесе сұйық сутегі (-259.14°С) температурасына шыдайды. Анабиоз жағдайлары организмдердің тек түгелімен сусызданған жағдайында ғана жүзеге асады. Бұл процестегі маңызды нәрсе – дене клеткаларындағы судың жоғалуы клетка ішілік құрылымның бұзылуына әсерін тигізбеу керек.

Организмдердің анабиозға жақын күйін - жасырын тіршілік деп атайды. Организмдегі зат алмасудың төмендеу жағдайында өздерінің төзімділігін жоғарлатады және энергияны өте үнемді жұмсайды. Жасырын тіршілік құбылысына - жәндіктердің меңіреу күйі, өсімдіктердің қысқы тыныштық күйі, омыртқалылардың қысқы ұйқысы, жерде тұқым мен спораның сақталуы, кеуіп қалған су қоймаларындағы ұсақ жәндіктер жатады. Көбеюлеріне қолайлы жағдай туғанша, табиғатта көптеген бактериялар енжар күйде болады. Жасырын тіршілік - маңызды экологиялық бейімделушілік, бұл өмір сүру ортасының қолайсыз өзгерістеріне бейімделу әдісі. Организмдер қолайлы жағдай туғанда, белсенді тіршілікке қайтадан көшеді.

Организмдердің қоршаған ортаның қолайсыз жағдайларына бейімделуінің үш тәсілі белгілі.

Мүлгу немесе тыныштық күйге көшу барысында өсімдіктер және жануарлар ортаның әсерлеріне бағынады, бұл жағдайда олар өздерінің тіршілігіне қажетті заттар мен энергияларды үнемдейді.

Сыртқы ортаның әсеріне қарсыласу -организмдердің сыртқы және ішкі құрылысындағы арнаулы бейімделушіліктер мен энергияның көп мөлшерін қажет етеді.

Сыртқы орта әсеріне бағыну және қарсыласумен қатар, тірі қалудың 3-ші әдісі- қолайсыз жағдайдан қашу және қолайлы тіршілік ортасын белсенді түрде іздеу. Мұндай бейімделу жолы тек ғана кеңістікте еркін орын ауыстыра алатын қозғалғыш жануарларға тән. Мысалы, құр мен шіл жылы болатын қар астында тәуліктің көп бөлігін өткізеді. Көптеген жануарлар өздерінің індері мен ұяларын қолайлы жерлерге салады. Қыс кезіндегі қоректің аздығы мен суықтан қашудың айқын мысалы, жыл құстарының ұшып кетуі.

Тірі қалудың барлық үш тәсілі - әртүрлі түрдің өкілдерінде кездесуі мүмкін. Мысалы, суыққанды жануарлар қолайсыз факторларға бағынады, бірақ олардың әсерінен қашады.

3. Экологиялық факторлар әсеріне организмдердің жалпы заңдылықтары

Экологиялық факторлар табиғаты жағынан қаншалықты әр алуан болмасын, олардың әсерінің нәтижелері әрқашанда организмдердің тіршілік әрекеттерінің өзгерістері арқылы байқалады, ал бұл ақырында, популяция санының өзгеруіне әкеліп соғады. Әртүрлі экологиялық факторларға организм әртүрлі жауап береді. Соған қарамастан қоршаған ортаның кез келген факторларына жауап беру реакциясы бағынатын кейбір жалпы заңдар бар.

Олардың ішіндегі ең негізгісі - қолайлылық немесе оптимум заңы. Факторлардың белгілі бір мәндерінде организмдердің тіршілік етуі үшін ең қолайлы жағдайлар туады. Қолайлы аймақта немесе фактордың қолайлы мәнінде организм белсенді өседі, қоректенеді және көбейеді. Фактордың мәні оңға немесе солға ауытқыған жағдайлар, яғни әсер ету күшінің азаю немесе көбею жағына ауытқуы организмдер үшін қолайсыз.

Организм тіршілік ете алатын фактордың төменгі мәні- минимум, ал жоғарғы мәні - максимум деп аталады. Организм тіршілік ететін, бірақ нашар, әлсіз, қажыған жағдайдағы фактордың мәнін - пессимум, ал организмнің тіршілігіне қолайлы жағдайды немесе фактордың мәнін - оптимум деп атайды.

Факторлардың қолайлы мәні популяция түзетін организмдердің санының көбеюіне әкеледі. Факторлар мәнінің пессимумында организмнің тіршілік белсенділігі төмендейді. Экологиялық дискомфорт оларды қолайсыз жағдайлардан қашуына әкеледі немесе оларға бейімдейді. Егер фактордың өзгеруі минимум және максимумнан асып кетсе, организмдердің жаппай өлуі басталады.

1840 жылы Ю.Либих (1803-1873) организдердің төзімділігі оның экологиялық қажеттіліктер тізбегінің ең әлсіз звеносына байланыстылығын байқады. Ғалым астықтың өнімін көп мөлшерде қажет ететін заттар тежеп ғана қоймай, сонымен бірге аз мөлшерде керек және топырақта жеткіліксіз болатын (мысалы,бор) заттар да тежейтінін дәлелдеді. Қазіргі кезде Либих ережесі шектеуші факторлар заңы немесе Либихтің минимум заңы деп аталады.

Экологиялық факторлар жиынтығында қай фактор төзімділік шегіне жақын тұрса, сол фактордың ықпалы күштірек болады.

Мысалы: Ақ теңізде былқылдақденелілер үшін шектеуші фактор - температура. Олардың саны осы температураға тәуелді. Бірақ, шектеуші факторлардың ауысуы да мүмкін. 1966 жылы жел Карск теңізіндегі мұзды Ақ теңізге апарды. Нәтижесінде Ақ теңіздің суының тұздылығы кеміп, ол жаңа шектеуші факторға айналады. Кейіннен минимум заңы тек өсімдіктер үшін ғана емес, басқа да организмдердің осындай экологиялық факторлардың әсерінен өзгеріске ұшырауын «шектеуші фактор» деп атап кеткен. Шектеуші фактор тек жетіспеушіліктен ғана емес, сонымен бірге артық болған жағдайда да болатынын анықталды. Бұл экологиялық максимумның экологиялық минимум әсерімен теңдес шектеуші әсері туралы түсінікті 1913 жылы Шелфорд тұжырымдады. «Шелфордтың толеранттылық немесе төзімділік заңы» бойынша:

Дамудың тежеуші факторы болып экологиялық факторлардың минимумымен қатар максимумы бола алады, ал олардың аралығы – диапазоны факторға организмнің төзімділігін, толеранттылық шамасын (tolerantia – шыдамдылық, төзімділік) анықтайды.

Сонымен, әрбір тірі организмнің экологиялық факторларға төзімділік шегі бар, оның ең жоғары шегі (максимум) және ең төменгі шегі (минимум) аталып, осы екі шектің арасында организмнің өсіп - өнуіне, көбеюіне қолайлы шек (оптимум) жатады.

Өсімдіктерге сыртқы ортаның әрекетіне жауап реакциясы ретінде болатын, арнайы қозғалыс түрлері тән.

Тропизм - (грекше - бағыт, бұрылыс) қоректік заттарды, жарықты, жылуды қарқынды пайдалануға бейімделу қолайсыз факторлар әсерінен қашу. Өсімдіктерде кеңінен таралған құбылыс - фото және геотропизм.

Өсімдіктердегі жауап реакциясының екінші түрі - настия. Фотонастия - жарық қарқынының өзгерісіне, никтонастия-түн мен күн кезегіне, термонастия - температура өзгерісіне жауап беруі.

Әртүрлі түрлердің өзіне тән бейімделушілігі олардың әртүрлі дәрежедегі төзімділігі арқылы көрінеді. Әрбір фактор мөлшерінің оптимумнан шамалы ғана ауытқуларына төзе алатын түрлер –стенобионтты, ал фактордың едәуір көп өзгерісіне төтеп бере алатын түрлер - эврибионтты түрлер деп аталады. Стено - және эврибионтты түрлермен бірге организмдердің әртүрлі жағдайларға бейімделуі кездеседі. Мысалы, тұздылыққа қатысты стено - және эвригалды, температураға қатысты – стено - және эвритермді, ылғалдылыққа қатысты – стено және эвригигробионтты, тіршілік мекеніне қатысты стено - және эвриойкті, жарыққа қатысты – стено – және эврифотты, қорекке қатысты – стено - және эврифагты түрлер ажыратылады.

Эврибионттылық - түрлердің кең таралуға қабілеттілігі, көптеген қарапайымдар, саңырауқұлақтар барлық жерде таралған. Стенобионттылық - ареалды шектейді. Сол сияқты балықтар арасында, мысалы, форель – стенотермді түр, ал алабұға – эвритермді түр, өйткені алабұға оңай бейімделетін температураның ауытқуларына форель қабілетсіз.

Бақылау сұрақтары:

1.Ағзаның тіршілік ету жағдайлары қандай?

2. Экологиялық фаткорлар дегеніміз не?

3. Экологиялық фаткорлардың жіктелуін көрсетіңіз.

4. Қандай факторлар шектеуші фактор деп аталады?

5. Антропогенді факторларға мысал келтіріңіз. Адамның ағзаларға және қоршаған ортаға тигізетін жағымды және жағымсыз әсерлері қандай?

6.Қандай ағзалар стенобионтты, ал қандай ағзалар эврибионтты деп аталады?

Пайдаланылған әдебиеттер

Негізгі әдебиеттер:

1.Бродский А.К. Жалпы экологияның қысқаша курсы. Оқу құралы. Алматы,«Ғылым», 1997, қаз.ауд. Көшкімбаев Қ.С.

2.Ақбасова А.Ж., Саинова Г.Ә. Экология. Алматы:Бастау,2003

3.Бейсенова Р.Р. экология және тұрақты даму пәнінен дәрістер жинағы Оқу құралы. Астана 2010 жыл.

Қосымша әдебиеттер:

1.Жамалбеков Е.Ү., Білдебаева Р.М. Жалпы топырақтану және топырақ географиясы мен экологиясы. Алматы, «қазақ университеті», 2000.

2.Шилов И. А. Экология. М.: Высшая школа, 1997.

3.Христофорова Н.К. Основы экологии. Владивосток: Дальнаука, 1999.

4.Бродский А.К. Краткий курс экологии. СПб.: Изд-во С-Петербургского университета, 2000.

ДӘРІС № 4

Тақырып: Популяция экологиясы-демэкология.

Мақсаты: Студенттерге популяция түсінігі, популяцияның статикалық сипаттамалары, популяцияның динамикалық сипаттамасы туралы түсінік беру

Жоспары:

1. Популяция туралы жалпы мағлұмат.

2. Популяцияның құрылымы мен түрлері.

3. Популяцияның статистикалық және динамикалық сипаттамалары.

4. Популяциялық гомеостаз – популяцияның санын реттеу.

5.Өткендегі, қазіргі және болашақтағы демографиялық жағдайлар.

Негізгі түсініктер: популяция, динамика, статика, тығыздық, өсу қарқындылығы, логистикалық қисық, экспоненциалды өсім, демография, биомасса.

1. Популяциялық тіршілік деңгейі.

Егер экожүйе биосфераның элементтері болса, популяция табиғатта жеке түрінде кездеспейді.

Популяция дегеніміз белгілі ареалда ұзақ мекендейтін, өзара еркін будандаса алатын, информация бере алатын, бір түрге жататын особьтар тобы.

Популяция деңгейінде негізгі адаптациялар, табиғи сұрыпталу және эволюциялық процестер жүреді. Популяцияның көп түрлілігі, оның ортаны меңгеру, икемделу қабілеттілігін арттырады, тіршілік үшін күресу мүмкіншілігін арттырады.

Популяция құрылымы

өлімі

особьтар

саны ареалы жастық жыныстық туылымы

құрамы құрамы өсу темпі

тығыздығы

2. Популяцияның құрылымы мен түрлері.

Популяцияның түрлері:

Қалыпты популяцияда - барлық жастағылар тең болуы қажет. Егер популяцияда кәрі особьтар көп болса, онда олар көбеюі функциясын бұзады. Мұндай популяциялар регрессивтік популяция немесе өліп бара жатқан популяция деп аталады. Популяцияда жас особьтар көп болса жаңартатын немесе инвазивтік деп аталады. Популяцияның өмір жастары қорқыныш туғызбайды, бірақ особьтардың саны өте көп болып кетуі мүмкін, себебі мұндай популяцияда трофикалық байланыстар қалыптаспаған. Популяцияның басқа да классификациясы бар. Популяцияны көбею түріне, өмір сүру ұзақтығына, генетикалық дәрежесіне байланысты да жіктейді. Популяцияның орналасқан территориясына және особьтар арасындағы қарым-қатынас дәрежесіне байланысты элементарлы, экологиялық, географиялық деп бөледі.

Э лементарлы популяция толық пнмиксиямен сипатталатын особьтардың қарапайым топтары. Панмиксия –популяция ішінде немесе қандай да бір басқа түрішілік топтарда особьтардың еркін будандасуы. Панмиксия терминін 1885 жылы Вейсман енгізген.

Экологиялық популяция –кеңістіктегі біріккен элементарлы популяциялардың жиынтығы.

Географиялық популяция кеңістіктегі біріккен экологиялық популяциялардың жиынтығы.

Өздігінен пайда болу және эволюциялық түр түзілу процестері жүру қабілетіне байланысты перманентті-тұрақты, және темпоральды-уақытша деп бөлінеді.

Перманентті попцляция –кеңістікте уақыт бойынша салыстырмалы түрде тұрақты, ұзақ уақыт бойы шексіз ұзақ уақыт бойы өздігінен қалыптасуға қабілетті эволюцияның элементарлы бірлігі.

Темпоральды популяция кеңістікте өмір сүруі тұрақсыз, өздігінен ұзақ уақыт қалыптасуға қабілетсіз популяция. Ол жағдайлар өзгерсе перманентті популяцияға айналады немесе мүлде жойылып кетеді.

Көбею тәсіліне байланысты популяцияны панмиктикалық, клональды, клональды-панмиктикалық деп бөледі.

Панмиктикалық популяция- жыныстық жолмен көбейетін особьтардан тұрады.

Клональды популяция – тек қана жыныссыз жолмен көбею қасиеті тәне особьтардан тұрады.

Клональды-панмиктикалық популяция- жыныстық және жыныссыз жолмен көбеюі ауысып отыратын особьтардан тұрады.

3. Популяцияның статикалық және динамикалық сипаттамалары.

Популяцияның маңызды қасиетінің біріне оның динамикасы жатады. Ол особьтар санының ауытқуы жағымсыз салдарды туғызады. Соған байланысты популяцияның адаптациялық механиздері пайда болады.

Популяцияның статикалық көрсеткіштері

Статикалық көрсеткіштер уақыттың осы кезеңіндегі популяцияның күйін, жағдайын сипаттайды.

Дата добавления: 2014-11-25