Популяциялар экологиясы – демэкология

Дәріс № 3  Популяциялар экологиясы – демэкология

Дәріс  мақсаты: Популяция ұғымы туралы, популяцияның  негізгі  қасиеттері және оның  құрылымын ұғындыру.

Негізгі сұрақтар және қысқаша мазмұны:

Популяция туралы түсінік. Популяцияның статикалық сипаттамалары: популяцияның саны (тығыздығы) және биомассасы, жастық және жыныстық құрамы. Организмдердің кеңістікте орналасу, орналасудың негізгі типтері: кездейсоқ, біркелкі, топтасып орналасу. Олли принципі. Популяцияның динамикалық сипаттамалары: туылымы, өлім-жітімі, тірі қалу қисық сызықтары, өсуі жылдамдығы. Популяция санының экспотенциалдық және логистикалық өсуі. Популяция санының реттелуі. Популяция тығыздығына тәуелді және тәуелсіз факторлар.

Популяция туралы түсінік. Экологияда популяция дегеніміз – бір бірімен өзара қарым-қатынаста және үлкен территорияда бірігіп тіршілік ететін бір түрге жататын даралар тобы. С.С.Шварцтың берген анықтамасы бойынша: популяция – бұл қоршаған ортаның үнемі өзгеріп отыратын жағдайында санын тұрақты ұстап тұруға қажетті жағдайлармен қамтамасыз етілген белгілі бір түрдің ағзаларының элементарлық тобы.

Популяция ұғымын латын тілінен аударғанда populus – халық, тұрғындар деген мағынаны береді. Популяцияларға өсу, даму, үнемі өзгеріп отыратын жағдайда тіршілігін сақтауға қабілеттілік тән. Яғни популяциялардың белгілі бір генетикалық және экологиялық сипаттамасы болады.

Популяцияның статикалық сипаттамалары: популяцияның саны (тығыздығы) және биомассасы, жастық және жыныстық құрамы.

Популяциялар саны берілген территория немесе көлем бірлігіндегі даралардың жалпы саны. Ол еш уақытта тұрақты болмайды және ол көбею (өнімділік) мен өнімнің  интенсивтілігінің қатынасына байланысты. Көбею процесінде популяцияның өсуі жүреді де, өлім оның санының кемуіне әкеледі.

Популяцияның тығыздығы популяция алып жатқан аудан немесе көлем бірлігіне шаққандағы даралар санымен немесе биомассамен анықталады. Мысалы, ағаштың 150 түбінің 1 гектарда өсуі осы популяцияның тығыздығын сипаттайды.

Жыныстық құрылым популяциядағы жыныстардың қатынасын көрсетеді. Бұл көрсеткіштің негізінен жыныстық көбеюі басым түрлер үшін маңызы зор. Аталықтар мен аналықтардың жасы және жыныстық жетілу жағдайлары популяция санын ұстап тұруға әсер етеді. Аталықтар мен аналықтардың қоректенуі, өмір ырғағы және мінез-құлқы әр түрлі болуы мүмкін. Мысалы, көптеген масалардан байқағанымыздай, кенелердің аналықтары – қансорғыштар, аталықтары  гүлдің тозаңымен қоректенеді немесе сусардың аталығы аналығымен салыстырғанда барлық азық-түлік түрімен де қоректене береді, ал аталығы негізінен тиінмен, ірі құстармен қоректенеді.

Популяцияның жастық құрылымы тек жасы мен әр түрлі топтардың қатынасын ғана емес, бұл қатынастың жыл маусымдағы биогеоценоздардың ауысуы кезіндегі өзгерісінің, популяцияның жаңару жылдамдығын жастық топтардың қоршаған ортамен өзара әсерін көрсетеді: жаңадан туылған; жас - өсіп келе жатқан даралар, жыныстық жетілмеген;

жартылай ересек – жыныстық жетілуге жақын;

1. ересек- жыныстық жетілген жануарлар, көбейетін немесе физиологиялық жағынан көбеюге қабілетті жануарлар;
2. қартайған – көбеюге қабілеті жоқ даралар.

Әдетте популяцияда барлық жастық топтар болады. Олар біртіндеп бір – біріне өтіп отырады және үнемі жаңарып отыруы популяцияның оптималды санын ұстап тұруды қамтамасыз етеді. Кей жағдайда бұл қатынас бұзылуы да мүмкін: қандай да бір жастық топтың санының кемуі популяцияның деграциясына немесе керісінше, шектен тыс артуына әкеліп соқтыруы мүмкін. Жастық топтардың сандық қатынасы популяция күінің және оның биогеоценоздың болашағының көрсеткіші болып табылады. Жастық пирамидалардың негізгі типтерінің мысалы  3.1-суретте көрсетілген.

артып келеді. 1950 жылы ол жалпы алғанда 50 жас болса, 1990 жылы 63 жас болғаны.

Әр түрлі жастық топтардағы даралардың салыстырмалы саны (%)

а) жас даралардың санының көп болуы (балықтар);

ә) жас даралар санының орташа болуы (бұғы);

б) жас даралардың санының аз болуы (піл).

 Адам популяциясын  да жыныстық-жастық құрылыммен сипаттауға болады. Неғұрлым жыныстық-жастық құрылым күрделі болса, соғұрлым популяцияның бейімделушілік мүмкіндіктері жоғары болады.

Ғалымдар түр ретінде адамға тән өмірінің орташа ұзақтығы 110-120 жас деп есептейді. Ертедегі Рим мен Грецияда орташа жас, бар болғаны 25 жас ғана болғаны туралы дерек бар. Орта ғасырларда  ол 30 жасқа дейін көтерілді. Қазір өркениеттің дамуына байланысты дүние жүзіндегі орташа жас көрсеткіші.

Организмдердің кеңістікте орналасу, орналасудың негізгі типтері: кездейсоқ, біркелкі, топтасып орналасу. Олли принципі. Популяциялардың күйі мен тіршілігі популяцияның жалпы санына және олардың кеңістікте орналасуына байланысты болады.

Популяцияны құрайтын даралардың кеңістікте таралуы әр түрлі болуы мүмкін. Ол даралардың қолайлы және қолайсыз физикалық жағдайларға немесе бәсекелестік қатынастарға реакциясын көрсетеді. Даралар мен олардың топтарының таралуы кездейсоқ, біркелкі және топтық болып бөлінеді. Ағзалардың таралу типін білудің популяцияның тығыздығын іріктеп алу әдісімен бағалаудың маңызы зор.

Іріктеп алу деп популяция тығыздығын бағалауға арналған эксперименттер қатарын атаймыз.

Іріктеу санын n белгілейміз. Егер әр іріктеудегі даралардың оташа санын m деп белгілесек, онда даралардың кеңістікте таралу сипатын көрсететін s² дисперсияны мына формула бойынша анықтайды.

s²=∑(m-x)²/(n-1)

мұндағы s² - таралу шамасы;

х – шамасының орташа m ауытқуы (дисперсия);

n - әр эксперименттегі даралар саны.

Біркелкі таралу жағдайында s² нөлге тең болады. Себебі әр іріктеудегі даралар саны тұрақты және орташаға тең.

Даралардың біркелкі таралуы табиғатта өте сирек кездеседі. Ол көбінесе әр түрлі даралар арасында бәсекелестікке байланысты болады. Мұндай таралу типі жыртқыш балықтар мен территориялық инстинкті анық байқалатын балықтарда болады. Бірқалыпты таралуға мысал ретінде Ла- Манш құмды жағалауларында тіршілік ететін тақта желбезек былқылдақденелілер де мысал бола алады.

Кездейсоқ таралу тек біртекті ортада және жиналуға қабілеті жоқ түрлерде байқалады. Мысалы, ұн құртының ұнның ішінде таралуы кездейсоқ болады.

Топтасып таралу – табиғатта жиі кездеседі. Топтардың өзі кездейсоқ немесе жиналып таралуы мүмкін. Әсіресе ағаштардың орман кеңістігіндегі таралуы жататын бастапқыда олар әдетте жинақталып топтанып таралады да, уақыт өте келе олардың таралуы бірқалыпты бола бастайды. Ал орманның калыңдығы түрішілік бәсекелестік нәтижесінде кемиді. Аралас өсімдіктер бірлестігінде басылатын түрлер әдетте топтанып, ал доминатты түрлер бірқалыпты таралады.

Көптеген бунақденелердің топта жеке тіршілік етуге қарағанда зат алмасуы, өсуі мен дамуы жылдам жүреді.

Көптеген жануарлардың түрлері тек үлкен топқа біріккенде ғана қалыпты дамиды. Мысалы, Африка пілдерінің өмір сүруі үшін үйірде 25 дарадан кем болмауы керек, ал сол түстік бұғыларының өнімділігі жоғары үйірлері 300-400 дарадан кем емес. Топтанып өмір сүру жануарлардың азығын іздеуі мен табуын, жауларынан қорғануын оңайлатады. Қасқырлар үйірі ірі жануарларға шабуыл жасайды, ал даралар мұны жасай алмайды. Бірқазандардың үйіріне балықтарды таяз суға айдап ұстау оңай.

Бірігіп тіршілік ету кезінде өмір сүру қабілетінің артуына әкелетін физилогиялық процестердің тиімділігін «топтық эффект» деп атайды. Ол жеке дараның өзінің түріне жататын дараның қасында болуына психо-физиологиялық реакциясы түрінде көрінеді. Мысалы, қой жеке болса тамыр соғуы, тыныс алуы жиілейді, ал жақындап келе жатқан үйірді көргенде бұл процестер қалпына келеді. Жалғыз қыстайтын жарқанаттардың зат алмасу деңгейі колониямен салытырғанда жоғары болады. Бұл энергияны көп жоғалтуға, нәтижеде өліммен де аяқталуы мүмкін. Көптеген жануарлардың топтан тыс өнімділігі іске аспайды. Көгершіндердің кейбір түрлері егер басқа құстарды көрмесе жұмыртқа салмайды.

Топтық эффект жеке тіршілік ететін түрлерде байқалмайды. Егер мұндай жануарларды бірге тұруға мәжбүр етсе, олардың көптеген көрсеткіштері қалыпты шамадан ауытқиды. Мысалы, құлақты кірпілерді топта ұстаса жеке кірпімен салыстырғанда 134% -ға отттегіні көп пайдаланады.

Даралар санының шектен тыс артуы мен популяция тығыздығының артуы арқылы массалық  эффект қоршаған ортаны өзгертеді. Масса эффектісі өнімділік, өсу жылдамдығы жануарлардың өмір сүру жасына кері әсер етеді. Мысалы, ұндағы ұн құртының популяциясының дамуы барасында эксперименттер, түрлеу өнімдері жиналып, ұнның мекен ету ортасы ретіндегі қасиетін нашарлатады. Бұл осы бунақденелілер популяциясындағы өнімділіктің төмендеуі мен өлімнің артуына әкеледі.

Табиғатта топтық эффект пен массалық эффект бір уақытта байқалып отырады.

Әрбір жануардың түр бойынша түрдің оптималды мөлшері мен популяцияның оптималды тығыздығы болады  (Олли принципі).

Популяцияның динамикалық сипаттамалары: туылымы, өлім-жітімі, тірі қалу қисық сызықтары, өсуі жылдамдығы.

Популяцияның саны негізінен бір-біріне қарама-қарсы екі құбылыспен анықталады – туу және өлім.  

      Туылу – көбею нәтижесінде уақыт бірлігінде пайда болған жаңа даралар саны. Тірі ағзаларға көбеюге деген мүмкіндік берілген. Бактериялар әрбір 20 минут сайын бөлінеді.   Мұндай жылдамдықпен көбейгенде бір жасуша 36 сағатта бүкіл планета бетін жауып шығатын ұрпақ бере алады. Бір бақ-бақ өсімдігінің барлық тұқымдары өнетін болса 10 жылда өзінің ұрпақтарымен бүкіл дүние жүзін алып кетер еді. Іс жүзінде үлкен өнімділік еш уақытта жүзеге аспайды.

Өлім – белгілі бір кезеңде өлген даралардың саны. Өлімнің үш типін бөліп көрсетуге болады. І барлық жастағы өлімді сипаттайды (гидра); ІІ дралрдың дамуының ең ерте кезеңде өлімінің жоғары болуымен (айқұлақ); ІІІ ересек (қарт) даралардың өлімінің жоғары болуымен сипатталады (адам).

Популяцияның өсімі – туылу мен өлімінің арасындағы айырма; өсім оң немесе теріс болуы мүмкін.

Өсу жылдамдығы – уақыт бірлігінде орташа өсім.

Егер R0 арқылы берілген түрдің бір дарасының өмірідегі беретін ұрпақтарының орташа санын белгілесек (таза көбею жылдамдығы), онда:

R0>1 –популяция өседі (ұсақ жануарларға тән);

R0 =1 – популяция саны тұрақты;

R0 <1 – кеміп бара жатқан популяция (кәсіптік жануарлар).

Популяция санының экспотенциалдық және логистикалық өсуі . Популяцияның жалпы саны маусымдық, көп жылдық периодты емес (мысалы, зиянкестердің санының шектен тыс күрт артуы) өзгерістерге ұшырап отырады.

Популяция санының осындай өзгерістері оның санының динамикасы болып табылады.

Популяция санының ауытқуының төмендегі шартты себептерін атап көрсетуге болады:

1) азық мөлшерінің жеткілікті болуы популяция санының  артуына  әкеледі, бірақ  өсудің  максималды  шамасында  азық  шектеуші  фактор   болады. Азық қорының жетіспеуі популяция санының  кемуіне әкеледі;

2) популяция санының артуы мен кемуі  мекен ету онтасы үшін бірнеше  популяциялардың  бәсекелесу процесінде байқалуы мүмкін;

3) жыртқышпен, жемтік паразиттен  иесі арасындағы күрделі өзара  қатынастар  популяция санының  ауытқуының бір себебі бола алады;

4) абиотикалық  факторлар  (температура, ылғалдылық, ортаның  химиялық  құрамы және т.б.)популяциялар санына  көп  әсер етеді және  олардың едәуір ауытқуларын туғызады.

Популяциядағы даралар санының көбею процесі теориялық жағынан алғанда шексіз өсуге қабілетті – биотикалық потециалдық (экспоненциалдық қисық) (А), бірақ қоршаған орта жағдайлары бұл өсуді шектейді, ісжүзіндегі өсу логистикалық қисықпен (Б) сипатталады. Теориялық және іс жүзіндегі өсудің арасындағы айырмашылық ортаның қарсылығын сипаттайды.

Популяция санының реттелуі. Популяция тығыздығына тәуелді және тәуелсіз факторлар. Популяция тығыздығының  белгілі бір  оптимумы  болады. Осы оптимумнан ауытқу пайда болғанда оны  реттеудің  популяция   ішілік  механизмдері іске қосылады.

Популяция тығыздығының өсуі  көптеген бунақ денелердің  дараларының  мөлшерінің кішіреюімен,  өнімділігінің  төмендеуімен, дернәсілдері  мен  қуыршақтардың  өлімінің артуымен, даму жылдамдығының  өзгеруі, жыныстық қатынастың  өзгеруіне әкеледі де, популяцияның белсенді бөлігін  кемітеді.

Популяция  тығыздығының  шектен   тыс  артып кетуі  каннибализм (француз  тілінен аударғанда cannibale – адам жегіш) құбылысын  туғызуы мүмкін. Мысалы, ұн  құрттарының өздерінің  жұмыртқасын жеуі. Каннибализм  кейбір балықтарда, қосмекенділерде  және т.б. жануарларда байқалады.

Популяция  ішілік реттеуші  механизмге  эмиграция  жатады. Эмиграция- берілген  ареалдың  қолайсыздау бөліктеріне  популяцияның бір бөлігінің орнын ауыстыруы. Тіләннің кейбір түрлерінде популяция тығыздығының артуы қанатты даралардың пайда болуына әкеледі де, олар басқа территорияға орын ауыстыра алады. Тығыздық артып кеткен жағдайда бірқатар сүтқоректілер (әсіресе тышқан тәрізді кемірушілер) мен құстарда да эмиграция байқалады.

Популяция тығыздығы оптималды деңгейден төмендеген жағдайда олардың көбеюі кезіндегі өнімділігі артып, ерте жыныстық жетілуге әкеледі.

Популяция санын реттеудің кейбір механизмдері түрішілік бәсекелестілікті болдырмау мүмкін. Мысалы, егер құстар өзінің ұясын әнімен белгілйтін болса,басқа жұп жерге ұя салады. Көптеген сүтқоректілердің салған белгілері әр дануардың аң аулайтын территориясын белгілейді. Бұл құбылыстардың барлығы түрішілік бәсекені жойып, популяцияның тығыздығының шектен тыс артып кетуіне кедергі   жасайды.

Ива́н Ива́нович Шмальга́узен (1884-1963) барлық биологиялық жүйелер белгілі бір дәрежеде өздігінен реттелуге, яғни гомеостазға қабілетті болады дейді.

Гомеостаз – тірі жүйелердің, соның ішінде популяциялардың қоршаған ортаның өзгермелі жағдайында тұрақты динамикалық тепе-теңдікті ұстап тұруға қабілетті.  Динамикалық тепе-теңдік дегеніміз – популяцияның белгілі бір орташа шама шекрасында ауытқуы. Гомеостаз терминін 1929 жылы ғылымға енгізген Кеннон Уолтер (1871–1945) американдық физиолог.

Ең алдымен әрбір жеке дара, содан соң ғана популяция гомеостатикалық жүйе болып табылады. Популяция санын реттеудің маңызды механизміне стресс-реакциялар жатады.

Бақылау сұрақтары:

1.Популяцияның  тығыздығы туралы не білесің?

2. Популяцияның  статикалық сипаттамалары қандай?

3. Популяция  тығыздығына тәуелді және тәуелсіз  факторларды атаңыз?

4. Популяция  қалай реттеледі?

5. Олли  принципі қандай?

Ұсынылған  әдебиеттер:

1.Оспанова  Г.С.,Бозшатаева Г.Т. «Экология» Алматы  2002ж 64 - 81 беттер.

2.Ә.С. Бейсенова, Ж.Б.Шілдебаев, Г.З.Сауытбаева «Экология»  Алматы, Ғылым-2001 ж.

Дәріс №4. Қауымдастықтар экологиясы– синэкология

Дәріс  мақсаты: Бірлестіктер  экологиясы, экожүйенің  ұйымдастыру  заңдары, олардың  жіктелінуі, негізгі  типтері туралы  ұғындыру.

Негізгі сұрақтар және қысқаша мазмұны:

Биоценоз, биогеоценоз, экожүйе туралы түсінік. Экожүйедегі түр аралық байланыстардың негізгі формалары (нейтрализм, комменсализм, протокооперация, мутуализм, жыртқыштық, паразитизм). Түр аралық бәсекелестік – қауымдастықтың тірлік құрылымын сақтаушы негізгі механизмдердің бірі. Г.Ф. Гаузенің бәсекелестік арқылы жою принципі. Экологиялық қуыс: потенциалдық және іске асырылған экологиялық қуыс. Экожүйедегі энергия ағыны және химиялық элементтердің айналымы. Термодинамиканың бірінші және екінші бастамалары. Линдеманның энергия тасымалының 1% ж.не 10% ережелері. Биоценоздың трофикалық құрылымы (продуценттер, консументтер, редуценттер). Қоректік тізбектер және трофикалық деңгейлер, қоректік торлар. Экологиялық пирамидалар (сандар, биомасса, энергия пирамидасы). Экожүйелердің өнімділігі (бастапқы және туындаушы өнім). Экожүйелердің табиғи дамуы: бастапқы және қайталанған сукцессиялар. Экожүйелердің біртұтастығы және тұрақтылығы, экожүйелердің тұрақтылық механизмдері. Табиғи экожүйелердің тұрақтылық критерийлері және тұрақтылығының негізгі көрсеткіштері.

Биоценоз, биогеоценоз, экожүйе туралы түсінік.Тірі организмдер өзара және тіршілік ортасының абиотикалық жағдайларында белгілі қатынастарда экологиялық жүйені құрады.

Белгілі-бір территорияда өмір сүретін әртүрлі түрлердің жиынтығын – биоценоз деп атайды. «Биоценоз» ұғымын 1877 жылы неміс зоологы К. Мебиус (1825-1908) ұсынды.

Биоценоздың өсімдік компонентін фитоценоз деп, жануарлар әлемін – зооценоз, микробты- микробеценоз деп атайды. Биоценозда қозғалғыш күш өсімдік болып табылады.

Биоценоз құрылымы түрлік, кеңістікті және экологиялық болып бөлінеді.

Түрлік құрылым биоценозды құрайтын түрлер саны және олардың салмағы қатынасы.

Яғни, биоценоздың бұл түрі түрлердің саны қатынасы немесе олардың өзара салмағы мен әртүрлілігімен анықталады. Түрлер әртүрлілігі сол қауымдастағы түрлер саны. Биоценоздың бай және кедей түрлері кездеседі. Түрлік әртүрлілік  қауымдастық жасына байланысты және негізгі экологиялық факторлардың-температураның, ылғалдылықтың, тамақ ресурстарының тиімді болуына байланысты болады.

Кеңістікті құрылым кеңістіктегі әртүрлі түрдегі организмдердің таралуын айтады. Кеңістікті құрылым биоценоздың өсімдікті бөлігі арқылы құрылады.

Экологиялық құрылым - әртүрлі экологиялық топтар организмдерінің қатынасы. Ұқсас экологиялық құрылымды биоценоздарда әртүрлі құрылымда болуы мүмкін. Бұл кейбір экологиялық түрлер тұқымдас болмағанымен экология бойынша ұқсас болуы мүмкін.

Ешқандай биоценоз қоршаған ортадан тәуелсіз, не одан тыс өздігінен дами алмайды. Нәтижесінде жеке бөліктерінің күрделі өзара әсерлері қалыптасқан, тірі және өлі компонетттерінің жиынтығынан тұратын белгілі бір комплекстер түзіледі.

Белгілі бір дәрежеде біртекті жағдайлармен сипатталатын, ағзалардың белгілі бір бірлестігімен (биоценоз) қоныстандырылған кеңістік – биотоп деп аталады. Егер биотопты биоценоз өмір сүретін орын ретінде сипаттасақ, онда биоценозды белгіл бір нақты биотопқа тән, тарихи қалыптасқан ағзалар комплексі деп қарастыруға болады.

Кез келген биоценоз биотоппен бірігіп одан да жоғары деңгейдегі биологиялық жүйе – биогеноценозды түзеді. «Биогеоценоз» ұғымын 1940 жылы В. Н. Сукачев ұсынған.

В.Н.Сукачев (1880-1967) биогеоценозға мынадай анықтама берген – «жер бетінің белгілі бір бөлігінде табиғи жағдайлары біртекті (атмосфера, тау жыныстары, өсімдіктер, жануарлар әлемі, микроорганизмдер дүниесі, топырақ және гидрологиялық жағдайлар) бірлестік, ол өзін құрайтын компонеттердің өзара әсерлесу ерекшеліктерімен, белгілі бір зат және энергия алмасуымен, басқа да табиғат құбылыстарымен, ішкі қарама – қайшылықты біртұтастықпен сипатталатын, үнемі қозғаыста, дамуда болатын жиынтық». «Биогеоценоз» ұғымы шет елдерде кеңінен таралған, 1935 жылы А. Тенсли ұсынған «Экожүйе» ұғымына жақын. Экожүйе дегеніміз – зат, энергия және ақпараттар алмасу нәтижесінде біртұтас ретінде тіршілік ететін кез келген өзара әрекетттесуші тірі ағзалар мен қоршаған орта жағдайларының жиынтығы (4.1-сурет).

Кейбір зерттеушілер тірі жүйелердің ұйымдасуын бағалау үшін ақпараттық математикалық ілім әрпін қолдануға талпынған. Бірақ, академик В.А. Энгельгарт атап көрсеткендей, ақпараттар ілімінің математикалық аспектілері тіршілік құбылыстарының элементарлық негіздерін анализдеуге әлі де болса сәйкес келмейді.

Экологиялық жүйелер функционалдық және құрылымдық белгілері бойынша ерекшеленеді.

Функционалдық жіктелу экожүйеге келіп түсетін энергия көзі, мөлшері және сапасына негізделген.

Экожүйелердің құрылымдық жікелуі өсімдіктер типіне және ландшафттың негізгі белгілеріне негізделген. Құрлық экожүйелері (биомдар) өсімдіктердің табиғи белгілері, ал су экожүйелері – геологиялық және физикалық белгілері бойынша ерекшеленеді.

Кең қолданылып жүрген құрылымдық жіктелу бойынша ғаламшарды төмендегі экожүйелерге бөледі:

1)құрлық экожүйелері  – тундра, тайга, орманды дала, дала, шөлейт, шөл, тропиктер, тал;

2)тұщы су – ағынсыз  су (көл, тоған) және ағынды су (өзен, бұлақ, жылға), батпақтар мен батпақты  ормандар экожүйелері;

3)теңіз экожүйелері –  теңіздер мен ашық мұхит.

Экожүйедегі түр аралық байланыстардың негізгі формалары (нейтрализм, комменсализм, протокооперация, мутуализм, жыртқыштық, паразитизм). Түр аралық қарым-қатынастар биоценоздардағы ағзалар санының динамикасында зор роль атқарады. Жыртқышты жемтіктерін жоя отырып, олардың санына әсер етеді. Паразиттердің де әсері осындай, иесін әлсірете отырып, олардың көбеюін тежейді, тіпті өліміне де әкеліп соқтыруы мүмкін.

Бәсекелестік қатынастарды, жыртқыштық пен паразитизм құбылыстарына ертеден экологтар назар аударып келген. Солардың ішінен А. Лотканың (1923-1925) жұмыстары ерекше орын алады. Ол алғаш рет жануарлардың паразит-иесі жүйесіндегі өзара қатынастардың математикалық үлгісін ұсынды.

А. Лотканың жасаған тұжырымы: паразиттердің өздерінің иелерін жоюы тек паразиттердің санына ғана емес, иеснінің санына да тәуелді болады. Иесінің белгілі бір санына сәйкес келеді және иесінің популяциясының тығыздығының артуына байланысты паразит популяциясының тығыздығы артады. Паразит санының артуы иесінің санының кемуіне әкеледі де, соңғысы қайтадан паразиттер санының кемуіне әкеледі. Осылайша толқынды түрде иесі мен паразиттердің популяцияларының саны периодты түрде ауытқып отырады.

Мұнда динамикалық өзін-өзі реттеуші жүйе жұмыс істейді. Паразиттің санының арту толқынынан соң, иесінің санының арту толқыны кездесіп келіп отырады. Паразит-иесі жүйесіндегі популяциялардың өзара әсерлесу үлгісі жыртқыш пен оның жемтігінің өзара әсерге толық сәйкес келеді.

Өзінің зерттеулер негізінде В. Вольтерр 3 заңды тұжырымдайды:

перидтық цикл заңы. Екі түрдің санының ауытқулары периодты болады. Жыртқыш пен жемтігінің популяцияларының өсу коэффициенті мен бастапқы салыстырмалы санына байланысты болады;

орташа шамалардың сақталу заңы. Екі түрдің популяцияларының ораташа саны бастапқы санына тәуелсіз, популяцияның үлкеюі мен кішіреюі, жыртқыштардың көбею интенсивтілігі тұрақты болғанда, тұрақты болып қалады;

  3) орташа шамалардың бұзылу заңы. Егер екі түрдің даралары олардың популяцияларының тығыздығына пропорционалды түрде жойылса, онда жемтігінің популяциясының орташа саны артады, ал жыртқыш популяциясында кемиді.

Бір түрдің басқа түрге деген қарым-қатынасы пайдалы, зиянды және зиянсыз болуы мүмкін.

Нейтрализм деп бір аймақта екі түрдің бірігіп өмір сүруі.

Комменсализм- кейбір түрлер басқа түрмен өмір сүріп, оның пайдасын көрседі, ал екіншісіне бәрі-бір болады. Мысалы, гендер жолбарыстың тапқан тамығының қалдықтарымен өмір сүреді.

Мутализм –басқа бір түрсіз өмір сүре алмайтындай түрлердің өзара пайдалы өмір сүруі. Бір ағза екіншісінің есебімен тіршілік етеді, оған ешқандай зиян келтірмейді. Комменсализм царазитизмге қарағанда симбиозға жақындау. Мысалы, жабысқақ-балық ірі балыққа бекініп алады да онымен бірге қозғалады және оның тамағынан қалған заттармен қоректенеді.

Жер бетінде мекендейтін (қиқоңыз, өлексе қоңызы, және т.б.) гамазды кенелердің қозғалғыш дернәсілдері кездеседі. Осындай әдіспен олар таралады.

Симбиоз (селбесу) дегеніміз - әр түрге жататын даралардың екі жақты пайдалы бірігіп тіршілік етуі. Жануарлардағы симбиозға мысал – шаян мен актинияның бірігіп тіршілік етуі жатады. Актиния шаянның арқасына бекініп оны атпа жасушаларының көмегімен қорғайды, ал актиния шаяннан қалған тамақ қалдықтарымен қоректенеді және оны қозғалыс құралы ретінде пайдаланады. Жоғары дәрежеде дамыған симбиозға термидтер мысал бола алады. Олардың ас қорыту жолдарында талшықтылар мекендейді. Термидтер целлюлозаның гидролиздеуші ферменттерінің болмауына қарамай ағашпен қоректенуге қабілетті. Мұны олардың орнына талшықтылар жүзеге асырады. Ал нәтижеде түзілетін қантты термиттер пайдаланады. Термиттер осы ішек фаунасынсыз тіршілік ете алмайды. 

Өсімдіктердің арасындағы симбиозға жақсы мысал – қыналар. Қыналар балдырлар мен саңырауқұлақтардың селбесіп тіршілік етуі нәтижесінде түзіледі.

Әріптестік бірігіп тіршілік ету. Екі популяция бірлестік түзеді. Бірақ бұл бірлестік міндетті емес. Әр түр бөлек тіршілік ете алады, бірақ бірігіп тіршілік ету екеуіне де пайдалы. Мысалы, құстардың бірнеше түрінің бірігіп ұя салуы, тырна мен крачка, олардың бірігіп өмір сүруі жауларынан қорғануды жеңілдетеді.

  Экожүйедегі энергия ағыны және химиялық элементтердің айналымы.Тірі жүйелердің маңызды термодинамикалық сипаттапмасы олардың ішкі реттілігінің жоғары дәрежеде болуы. Ол энтропиямен сипатталады және S әрпімен белгіленеді. Ішкі реттілігі мен ұйымдасуы жоғары жүйелердің энтропиясы төмен, ал керісінше тепе-теңдіктегі жүйелердің энтропия шамасы жоғары болады.

Термодинамикалық тұрғыдан экожүйелер қоршаған ортамен үнемі зат және энергиямен алмасып отыратын және осы арқылы ішкі энтропиясын төмендетіп, сыртқы энергиясын арттыратын ашық, тепе-теңдігі жоқ жүйе болып табылады.

1935 жылы атақты биолог  Э. Бауэр былай деді: «Тірі жүйелер  еш уақытта тепе-теңдікте болмайды  және өзінің бос энергиясы  есебінен үнемі сыртқы орта  жағдайларына сай физика мен  химия заңдары талап ететін  тепе-теңдікке қарсы жұмыс жасайды. Бұл принципті тірі жүйелердің тұрақты теңсіздік принципі деп атайды. Бұл принцип тірі ағзалардың ашық теңсіздіктегі жүйе екендігін көрсетеді. Олардың өлі жүйелерден ерекшелігі, олар энтропияның төмендеуі бағытында дамиды.

Термодинамиканың бірінші және екінші бастамалары. Линдеманның энергия тасымалының 1% және 10% ережелері

        Энергия – материяның барлық түрлерінің өзараа әсері мен қозғалысының жалпы сандық  өлшемі. Ол табиғат құбылыстарын біріктіреді. Жүйедегі энергияның өзгеруі жұмыс орындалған кезде жүреді.

Термодинамиканың бірінші заңы – энергияның сақталу заңы – табиғатттағы энергия жоқтан пайда болмайды, жоғалып кетпейді. Ол тек бір түрден екінші түрге айналады. Ал энергия мөлшері тұрақты болып қалады. Бұл заңға табиғатта белгілі барлық процестер бағынады.

Термодинамиканың екінші заңы бойынша энергияның өзгерістерімен байланысты процестер тек энергия концентрленген түрден таралған күйге өткенде ғана өздігінен жүре алады (мысалы, ыстық заттың жылуы суық ортада өздігінен таралады). Энергияның қандай да бір бөлігі пайдалануға болмайтын түрде таралғандықтан энергияның өздігінен өзгеруінің тиімділігі барлық уақытта 100%-дан кем болады.

        Сонымен термодинамиканың  бірінші заңын мынадай формула  арқылы жазуға болады. А = Б + В. Мұнда  А – күн сәулесі, шашыраған  энергия түрі, Б – жылу, өсімдіктер  пайдаланбай қоршаған ортаға  шашырап кеткен энергия,  В - өнім, (жапырақ) өндіруге жұмсалған энергия (жинақталған түрі).

        Термодинамиканың  екінші заңы мынадай формуламен  жазылады А > В. Басқаша айтқанда, жинақталған энергия (В) әрқашан  күн сәулесінен шашыраған энергиядан (А) аз болады.

        Экологиялық  жүйедегі энергияның негізгі  көзі - күн сәулесі. Минут сайын 1см  жер бетіне 2 калориялық күші бар  күн сәулесі бағытталады. Жаздың  бұлтсыз ашық күндері түс мезгілінде  аспандағы ауадан өтіп жер  бетіне 1,34 калориясы жетеді, ал бұлттан, судан өткен сәуленің қуаты 0,4-0,5 калория болады.