Биогеоценоздың негізгі компоненттерінің ерекшеліктері. Экотоп, мекендеу ортасы, биотоп.
Тіршілік ортасы – қазіргі тіршілік етіп жатқан ағзалар негізінде пайда болған табиғи күштер мен құбылыстар. Тіршілік ортасы деп белгілі бір ағза (түрдің) дамуының барлық кезеңдеріне қажетті табиғи орта факторлар жиынтығын айтады.
Тірі ағзалар тіршілік ететін табиғи орталар жиынтығын экологияда экотоп деп атайды. Бұл абиотикалық факторлар жиынтығы деген ұғыммен мағыналас. Оны кейде биотоп (грекше «bios» – тіршілік, «topos» – орын) деп те атайды. Белгілі бір экотопта тіршілік ететін барлық тірі ағзалар жиынтығын биоценоз (грекше «koinos» – жалпы) деп, белгілі бір аумақта тіршілік ететін барлық тірі ағзалар мен орта жағдайларының жиынтығын қосып биогеоценоз (грекше «bios» – тіршілік, «ge» – Жер,»koinos» – жалпы) деп атайды.
Биотоп (био… жəне грек. tpos – орын) – Жер бетінің (құрлықтың немесе суқойманың) биоценоз мекендейтін орта жағдайлары біртектес өңірі (телімі). Екі мағынада: 1) нақтылы, экологиялық жағдаймен сипатталатын, нақтылы биоценоз түрлері мекендейтін аймақ; 2) нақтылы ағзалардың немесе олардың қауымдарының тіршілік етуіне барынша ыңғайлы қоршаған орта факторларының жиынтығы. Биоценоздың жер бедері, климаттық жағдайы шамамен біркелкі болып келетін құрлықтағы немесе судағы алатын орны. Биотоп өзінің табиғи жəне тарихи қалыптасқан географиялық орны мен фауна, флора жəне абиотикалық фактор жиынтығымен ерекшеленеді. Биотоп экожүйелердің немесе биогеоценоздардың анорганикалық құрылымдарынан тұрады. Биотоп – биоценоз бө-
лінбейтін құрамдас бөлігі. Биотоп пен биоценоз бірігіп, ірі бірлестік – биогеоценоз құрайды. 1-суретте экожүйелер байланыстары берілген.
1-сурет. Экожүйелер байланыстары
Экологиялық пирамидалар – экожүйедегі продуценттер, консументтер (бірінші жəне екінші реттік) жəне редуценттер арасындағы олардың массасымен өрнектелген арақатынас (санмен өрнектелуі – Элтон сандарының пирамидасы, құрамындағы энергияға қатысты – энергиялар пирамидасы). Сандар пирамидасы немесе дарақтарды қоректік деңгейлер бойынша бөлінуі мынадай факторларға байланысты: 1) кез келген экожүйеде ұсақ жануарлар саны жағынан ірі жануарлардан басым болады жəне тезірек көбейеді; 2) жыртқыштардың əртүріне оңтайлы көлемді жемтіктер азық болады. Жер беті биоценоздарының қоректену тізбегі берілген.
Биомасса пирамидасы экожүйедегі қоректік қарым-қатынасты сипаттайды. Бұл пирамиданың нысаны сан пирамидасының нысанына ұқсас үш бұрышты болады. Тұтынушылардың биомассасы продуценттердің биомассасына қарағанда екі еседей аз. Биомасса пирамидасы биомассалардың азаюын, ал энергия пирамидасы фитобиомассалардың азаюына байланысты энергияның төмендеуін көрсетеді. Продуценттер фотосинтез процесінің нəтижесінде жалпы биоөнімнің – фитомассаның негізгі мөлшерін жасайды. Өсімдіктердің өзінде заттек алмасу процесіне, яғни метаболизмге бастапқы түзілген фитомассаның 40%-ы жұмсалады. Өсімдіктерді қоректік заттек ретінде бірінші қоректік деңгейдегі өсімдік коректі жануарлар фитофагтар немесе тұтынушылар пайдаланады. Фитофагтарды əрі қарай жыртқыштар пайдаланады.
Биосфераның жағдайлары біркелкі, яғни тіршілік жағдайы біртектес орташа тіршілік ететін өсімдіктер мен жануарлар дүниесін биоценоз деп атайды. Биоценоз əр уақытта белгілі бір аумақта дамып, оның өзіне тəн топырағы, микроклиматы, т.б. қасиеттері болады. Оны биотоп деп атайды. Биотоп – белгілі бір ағзалар тіршілік ететін орта. Мысалы, тропик орманы, шөл құмы, тұщы сулы суат, теңіздің, көлдің түбі, батпақ, шөл, тоғай, т.б. Биоценоз биотоппен қосылып биогеоценоз немесе фацияны құрайды.
В. Н. Сукачевтің анықтамасы бойынша биогеоценоз – атмосферасы, гидросфера, су режимі, геологиялық құрылысы жəне топырағы біркелкі жердегі өсімдіктер мен жануарлар дүниесі. Осы айтылған қосындылар бірімен-бірі тығыз байланыста болады, əрі тұтас кешенді түзеді.
Фация – қарапайым, тіпті, бөлінбейтін кешен, оның өзінің кеңістігінде бірдей литологиясы, біркелкі жер бедері болады да, бірдей мөлшерде жылылық пен ылғалдылық (яғни біркелкі гидротермиялық жағдайда болады) алады. Мұндай жағдайда фацияға біркелкі микроклимат тəн болады да, соның нəтижесінде топырақтың бір ғана түрі қалыптасады əрі биоценоздың бір ғана түрі орналасады.
Сонымен биогеоценоз бен фацияның анықтамасын салыстырған кезде бұл түсініктердің арасында айтарлықтай айырмашылық болмайтынын байқауға болады. Фация – географиялық, биогеоценоз – биологиялық ұғым болып саналады. Мəселен, Қазақстанның құрғақ далалар белдеуін алып жататын саздық жəне құмақ қоңыр топырақтарда кездесетін бетегелі дала, альпілік биік белдеуде, тау беткейлерінде кездесетін тас қорымдар (қорымдар – таулардың етегі мен беткейлерінде тау жыныстарының үгілуінен жəне бұзылуынан пайда болатын кесек тастар жиынтығы), т.б.
Экожүйе биогеоценозға қарағанда, əлдеқайда ірі масштабтағы, көлемі де шексіз түсінік болып табылады.
Ұқсас биогеоценоздар бір-бірімен тығыз байланыста дамып, қоршаған ортадан бөлінетін өзіне тəн табиғаты, сипаты бар ерекше аумақ құрайды. Биогеоценоздар (фациялар) жəне аумақтар ландшафттың морфологиялық бөлігі болып саналады. Өзіндік топырағы, ортасы бір ғана тау жыныстарынан қалыптасқан жер бедері белгілі бір элементін ландшафт деп атайды.
С. В. Колесниктің анықтамасы бойынша, ланшафт жердің географиялық қабығының бірсыпыра кеңістігенде адамның ісəрекетінің жəне органикалық дүниенің, топырақ, климат, геологиялық құрылысының қайталауындағы жер бедерінің үйлесімділігінің диа лектикалық тұтастығы болып табылады.
Геохимия тұрғысынан қарағанда, ландшафт – күн энергиясының əсерінен литосферадағы, гидросферадағы, атмосферадағы химиялық элементтер тасымалданатын жер бетінің бөлігі. Күрделі жəне қарапайым аумақтар биогеоценоздардан немесе фациялардан құралады.
Ағзалар мен биогеоценоздардың жер бетінде таралуы орта жағдаймен анықталады. Орта дегеніміз – ағзалар мен биогеоценозды қоршап жатқан сыртқы жағдайлар. Ағзалардың өсуіне, дамуына, ұрпақ қалдыруына тікелей əсер етуші ортаның əсерлерінің жиынтығын экологиялық факторлар дейді. Бұл терминді алғаш рет 1869 жылы неміс ғалымы Э. Геккель ұсынған болатын. Ағзаның тіршілік етуі жəне өсуі үшін қажетті факторлардың жиынтығын тіршіліктік жағдайлар деп атайды (оттегі аэробты ағзалар үшін тіршіліктік қажет). Əртүрлі ағзаларда тіршілік ету жағдайлары түрліше, ол тіпті бір ағзаның əртүрлі даму сатысында түрліше болады.
Экологиялық факторлар əрбір ағзада үш түрлі əсер етеді: факторлар əсерінің минимальды нүктесі (минимум) – бұл кезде экологиялық факторлардың əсерлері төмендейді де ағзаның тіршілік процесі тоқталады; максималды нүктеде (максимум) факторлар əсері шамадан тыс жоғарылайды да ағзаның тіршілік процесіне керісінше əсер етіп, оның тоқталуына себепші болады. Оптималды нүкте (оптимум) – бұл жағдайда экологиялық факторлар ағзалардың өсуіне, дамуына қолайлы жағдайлар тудырып, ағзалар өседі, дамиды, көбейеді.
Тіршілік жағдайларының əртүрлі факторларына сəйкес тіршілік етуіне қарай ағзалар эвритермиялық, эвригигробионттық болып бөлінеді. Мысалы: эвритермиялық түрлер жоғары температурада өмір сүрсе, эвригигробионттық түрлер ылғалдылықтың күшті өзгеретін аймақтарында тіршілік етеді.
Əртүрлі экологиялық факторлар жағдайында тіршілік ете алатын ағзаларды эврибионттар деп атайды. Мұндай ағзалардың экологиялық амплитудасы барынша кең болады. Егер ағзалар ортаның барлық факторларының азғантай ғана ауытқып, тіршілік жағдайлары шамалы ғана өзгеруінде тіршілік ете алатын болса, ондай ағзаларды стенобионттар деп атайды.
Ағзалар ортаның əртүрлі қолайсыз жағдайларына түрліше бейімделуі мүмкін. Бейімделудің бірінші типі ағзалардың тез қозға ла алатындығына байланысты, ол əсіресе, жануарларға тəн: құстардың қайтуы, жануарларды ауа райының қолайсыздығынан қорғану үшін ін қазып, ұя салуы, оларды тəуелділік жəне маусымдық өріс алмастыруы, т.б. барлығына ортаның қолайсыз əсерінен қорғанудың жолдары болып табылады. Өсімдіктерде мұндай бейімдеушілік өте сирек кездеседі, өйткені олар қозғала алмайды. Əйткенмен, кейбір өсімдіктер жауын-шашын кезінде гүлін жауып, ал ұялшақ мимоза сияқты өсімдіктердің бөгде зат шамалы жанасып өткеннің өзінде жапырағын жиырып алу арқылы жауап қайтаратыны баршаға мəлім.
Бейімделушіліктің екінші типі экологиялық амплитуданың күшеюімен байланысты: жасушаның химиялық құрамының өзгеруіне байланысты аязға төзімділігін арттыруы, жапырақтарды түсуі сияқты бейімдеушіліктің жолдары. Бұл тек қана қозғалмайтын өсімдіктерге тəн.
Бейімделушіліктің үшінші типіне ағзалардың ортаның қолайсыз жағдай кезінде даму циклін өзгертуі, яғни қолайсыз жағдай кезінде тыныштық күйге көшуі жатады. Мұндай бейімдеушілікке жануарлардың жазғы жəне қысқы ұйқыға кетуі, өсімдіктерден эфемерлер мен эфемериодтар мысал бола алады.
Бейімделушіліктің төртінші типіне ағзалар өздерінің ұлпаларында сыртқы ортаның қолайсыз əсеріне қарсы тұра алатындай ішкі орта жасайды. Сүтқоректілер мен құстардың жылы қанды болуы (сыртқы ортаға байланыссыз дененің тұрақты жоғары температурасын сақтауы), өсімдіктер орта жағдайларына траспирация процесі арқылы жауап беруі, т.б.
Ортаның барлық факторларын бірнеше топтарға біріктіруге болады:
І. Абиотикалық факторлар (абиогендер): 1) Климаттық – жарық, жылу, ылғалдылық, су, ауа; 2) Эдафикалық – жер бетінде тіршілік ететін ағзалар үшін – топырақ, ал су ағзалары үшін – су; 3) Жер бедер факторлары;
ІІ. Биотикалық факторлар (биогендер): 1) Өсімдіктердің өсімдіктерге əсері; 2) Жануарлардың өсімдікке əсері;
ІІІ. Антропогендік факторлар (адамның биоценоздарға əсері).
Орта факторлары əрқайсысы жеке-жеке əсер етпей, барлығы қосылып бірлікте əсер етеді. Сондықтан қандай болмасын бір фактордың əсері екінші фактордың əсер ету дəрежесіне байланысты болады. Орта факторларының ішінен биоценоздар мен ағзалардың жер бетіне таралуына үлкен əсет ететіні əрі негізгі фактор климаттық – жарық, температуралық режим жəне жауын-шашын режимі (ылғалдылық).
Жарық. Жарық ағзалардың тіршілігінде, əсіресе, өсімдіктер үшін үлкен орны бар. Өйткені жарық органикалық заттар түзілу процесіне (фотосинтезге) қажет.
Жер бетіне жарықтың түсу мөлшері жыл маусымдарына, географиялық ендіктерге, жер бедеріне, жер бетінің теңіз деңгейінен биіктігіне, т.б. жағдайларға байланысты өзгеріп отырады. Сол сияқты жарықтың полюстерден экваторға, солтүстіктен оңтүстікке қарай өзгереді. Мəселен, Арктикада өсімдіктің болмауы жарықтың жетіспегендігінен емес, жылудың жетіспегендігінен туындайды. Сол сияқты күн энергиясының сапасы да өзгереді. Мəселен, экватор мен оңтүстік ендіктерде ультракүлгін сəулелер көп болады, өйткені олар бұл аймақтарда тез сіңіріледі. Ал қоңыржай ендіктерде күн энергиясы – шашыранды жарықтың мөлшері экватордағы мөлшеріне қарағанда артып кетеді.
Жарықты қажет етуіне қарай ағзалар үш топқа бөлінеді: жарық сүйгіш ағзалар олар тек қана жарық жақсы түсетін жерлерде тіршілік етеді. Көлеңке сүйгіш ағзалар жарық нашар түсетін жерлерде тіршілік етеді, қараңғыға төзімділер бұлар жарықта жақсы өсіп, қараңғыға төзе алатын ағзалар.
Ағзалардың дамуына күн мен түннің ұзақтығының арақатынасы да əсер етеді. Ендік жоғарылаған сайын жаз кезінде түсетін жарықтың ұзақтығы да арта түседі. Қозғалмайтын өсімдіктер жарықтың белгілі бір мөлшеріне бейімделуге тура келетін болса, жануарлар тіршілік ететін жерін таңдап алуына жəне тəуелділік белсенділігін өзгертуіне тура келеді.
Белгілі бір географиялық ендіктердегі өсімдіктердің жарықтың белгілі ұзақтығына бейімделуін фотопериодтық адаптация деп атайды. Жарықтың ұзақтығына, қатынасына қарай өсімдіктерді 2 топқа бөледі:
1. Қысқа күн өсімдіктері. Бұл тропик жəне субтропик өсімдіктері: тары, бұршақ, соя, жүгері, күріш, темекі, мақта, қияр, сора (оңтүстік ендік өсімдіктер);
2. Ұзақ күн өсімдіктері – жоғары ендік өсімдіктері: үрме бұршақ, пияз, қызылша, капуста, шомыр, беде, жоңышқа, көкнəр.
Фотопериодтық бейімделу тұқым қуалайды. Оны алғаш сатысында жарықтың мөлшерін реттеу арқылы өзгертуге болады. Оған сəйкес тұқым қуалаушылық негізі де өзгеретін болады. Оңтүстікте өсетін өсімдіктерді солтүстікке қарай жылжытудағы И. В. Мичурин əдістері осы негізге сүйенеді.
Жануарлар да жарықтың белгілі мөлшеріне бейімделу арқылы өзінің тəуліктік белсенділігін өзгертеді. Жануарлардың ішінде кейбір түрлері күндізгі белсенділігімен сипатталса, басқа бір түрлері түнде немесе іңір қараңғысындағы белсенділігімен сипатталады.
Жарық жануарларға кеңістікті бағдарлау үшін қажет, сондықтан олардың кейбіреулері түнде, кейбіреулері күндіз тіршілік етеді. Нағыз күндізгі жануарларға құстар мен бунақденелілер, ал түнгіге – көптеген сүтқоректілер жатады.
Жарық өсімдіктерінің сыртқы пішіні мен ішкі құрылысына да əсерін тигізеді. Жарық жетіспеген жағдайда өсімдіктердің түсі солғын, буын аралықтары ұзарып өсіп, жапырақтары ұсақтап кетеді (этиолданады). Жарық жеткілікті жерде өскен өсімдіктердің түсі ашық, қою жасыл, сабақтары жуан, жапырақ алақандары кең болады. Сол сияқты жарық сүйгіш өсімдіктердің жапырағының бағаналы, ұлпалары биік бір немесе бірнеше қабаттан тұрады.
Өсімдіктерде жарыққа жауап ретінде фототропизм реакциясы жүреді. Егер өсімдік жарыққа қарай иілсе – дұрыс фототропизм, ал жарыққа қарсы иілсе – бұрыс фототропизм болғаны. Кейбір өсімдіктер жапырағын күйдіріп алмау үшін өзінің жапырақ тақтасын, жапырағын күн сəулесіне параллель орналастырады (эвкалипт, астық тұқымдастардың жапырағы вертикальды орналасады). Ал кейбір өсімдіктер жарық сəулесімен бірге айналып тұрады.
Жарық əсерінен жануарлар да қозғалысқа келеді, яғни оларда фототаксис құбылысы байқалады. Жарыққа жақындаса дұрыс, жарықтан қашықтаса бұрыс таксис екенін аңғартады.
Терең су жануарлары үшін жарық бұрыс фототаксис болып саналады, өйткені жарық мұндай жануарлар үшін жыртқыш, жарық шығаратын жануарлар екенін аңғартады, ол көптеген іңір жануарларының дұрыс фототаксис болады.
Теңіз түбіне өткен сайын жарықтың күші нашарлап, оның құрамы өзгереді, өйткені спектрдің қызыл сəулелерін су сіңіреді де, көкшілкүлгін сəулелерін жақсы өткізеді. Бұл мұхиттағы өсімдіктердің алмасуына əсерін тигізеді: тереңге қарай (теңіз түбіне қарай) жасыл жəне қоңыр балдырлар қызыл балдырлармен алмасады да, одан əрі тереңдеген сайын фотосинтездейтін өсімдіктер биоценозда мүлде кездеспейді.
Жылу. Биосфераның əр жеріндегі температураның мөлшері əртүрлі. Температуралық фактордың конценрациясы бірдей болғанның өзінде де, ол жануарлар мен өсімдіктердің əрбір түріне түрліше əсер етеді. Жай қараған кезде жылудың ағзалар үшін қаншалықты тиімді болатыны, яғни қалай əсер ететінін білу қиын. Сонымен қатар жылуды өз алдына жеке фактор ретінде қарастыруға болмайды, өйткені ол басқа факторлармен тығыз байланыста əсер етеді.
Жер шарында температура біркелкі таралмаған. Климаттық факторлардың ішінде температураның таралу сипатына əсер ететін су мен құрлық. Құрлыққа қарағанда, теңіздер мен мұхиттар өте баяу жылынады да, бірақ одан да баяу суынады. Дүниежүзілік мұхит біздің ғаламшарымыздың 3/4 бөлігін алып жатыр. Сондықтан күн сəулесінің көп мөлшері (жылу) дүниежүзілік мұхиттарда сіңіріледі, өйткені судың жылу сыйымдылығы өте зор. Күн сəулесінің жер бетіне келетін мөлшері барлық ендіктерге бірдей, бірақ су құрлыққа қарағанда жылуды 20-25% көп сіңіреді.
Атмосфераның күн энергиясын жинай алатын қабілеті жоқ. Өйткені көктемде жəне жазда қабылдаған жылуын суық кездерде жұмсап үлгереді. Атмосферада аздап та болса құрлықтан бөлінген жылудың, көбінесе дүниежүзілік мұхиттарда келетін жылудың əсерінен жылынады. Сөйтіп судың жылдық орташа температурасы ауаның температурасынан жоғары болады. Сондықтан үлкен су қоймаларына жақын жатқан құрлықтың климаты жылы болуымен қатар тəуліктік жəне жылдық амплитудасы кенет өзгеріп отыратын болады.
Егер жер шары бойынша жылдық температураға талдау жасасақ, мынадай жағдайлар көреміз:
• тропиктік жақтардан полюстерге жақындаған сайын жылдық орташа температура біртіндеп əрі заңдылықпен төмендейді. Əрбір географиялық ендіктің градусы (105 шақырым) солтүстікке қарай 71´ параллельге дейін жылдық орташа температура 0,5-0,6º-қа дейін төмендейді. Бұл горизанталь немесе ендік градиент (градиенткеңістіктегі белгілі бір көлемнің өзгерісін сан жағынан сипаттау);
• оңтүстік жарты шарда жылудың азаюы тездетеді де, 60º жақындағанда тіпті артады;
• оңтүстік жарты шардағы бірдей ендіктерде солтүстікке қа-рағанда, шамамен 1,5-2º С салқындау.
Жалпы жылылықты 5 белдеуге бөлуге болады:
1.Тропиктік. Орташа жылдық минимальды температура > +16º. Температураның тəуліктік жəне жылдық ауытқулары өте аз.
2.Субтропиктік. 1-4 айларда, температураның төмендегені байқалады. Температурада біршама ауытқулар болады.
3. Қоңыржай-жылы. Минималды орташа жылдық температура >+16º, бірақ 0ºС жоғары. Қыста температура төмендеп, жазда көтерілетін кездері байқалады.
4. Қоңыржай-салқын. Жылдық орташа температура 0ºС төмен болатыны жиі кездеседі. Суық кездерде вегетация дəуірі тоқтап қалады.
5. Суық полярлық белдеу тундра мен арктика. Вегетациялық дəуірі өте қысқа болады. Өсімдіктердің өсіп, дамуы үшін қолайлы температураны оптимальды температура деп атайды.
Əдетте өсімдіктер əртүрлі температураға (0-100ºС) бейімделгіш келеді. Кейбір төменгі сатыдағы өсімдіктер температура<0º тіршілігін жалғастыра береді (Арктиканың теңіздерінде кездесетін балдырлар).
Кейбір өсімдіктер тыныштық дəуірінде өз тіршілігін темпера- тура 0ºС-тан төмен болғанда ғана сақтай алады. Жануарлардың төменгі температураларға төзімділігі де түрліше болады: орманның жирен құмырсқасы – 1,5ºС температураға 3,5 сағат, ересек аралар – 5ºС 24 сағат шыдай алса, қара тарақан – 5ºС-та 1 сағаттан соң қырылып қалады, ал қарапайым жəндіктер – 15ºС-ге дейін төзе алады.
Жануарлар мен өсімдіктердің тіршілігіне температура түрліше əсер етеді. Олардың жеке даму қарқыны, өмірінің ұзақтығы, өсімталдығы көбінесе температура жағдайына байланысты болады.
Ағзалардың дамуына қолайлы əсер ететін температура мен қоршаған ортаның сəйкестігін экологиялық оптимум деп атайды.
Бірақ өсімдіктің əрбір физиологиялық əрекетіне тəн өзіндік оптимальдық температурасы болады. Сондықтан экологиялық оптимум физиологиялық оптимуммен əрқашанда сəйкес келе бер- мейді. Физиологиялық оптимум өсімдіктің жасына, жыл маусымына, тіпті, тəуліктің ішінде өзгере береді. Əдетте физиологиялық оптимум өсімдіктердің өне бастағаннан бастап жеміс бергенге дейін арта түседі. Соның нəтижесінде өсімдіктер мен жануарлар да тарихи даму процесінде тіршіліктеріне зиянды, температураның қолай сыз əсерінен сақтап қалуға əсер ететін арнайы бейімделушілік- тер пайда болады. Бейімделушіліктер температураның өте жоғары жəне өте төмен болып, өсімдіктерге тигізетін зиянды əсерін бəсеңдетіп, реттеп отырады. Мысалы, өсімдіктер жоғары температураға төмендегіше бейімделеді: 1) транспирация процесінің артуы; 2) хлорофилдердің барынша ыстық сəулелерді сіңірмеуі; 3) жасушада тұздардың жиналып, плазманы ұйыту температураны арттыруы; 4) альпілік жəне арктикалық өсімдіктердің формалары температураның жиі өзгеруіне төзетіндей жастық тəріздес болуы; 5) кейбір құрғақ аудандарда өсімдіктердің сабағы түкті, жапырақтары жылтыр болып, суды аз буландыруы; 6) кейбір өсімдіктердің қант, майлы заттар жəне антоциан заттарының жиналуы нəтижесінде жасуша сөліндегі осмостық қысымының артуы.
Көптеген өсімдіктер, əсіресе, шөл, шөлейт өсімдіктері жылдың қолайсыз кездерін анабиоз күйінде өткізеді. Бұл кезде олардың ағзасындағы зат алмасу процесі өте төмендейді. Сөйтіп, биосфераның əр жерінде температура түрліше болады. Температураның шамасы бірдей болғанның өзінде, ол жануарлар мен өсімдіктердің əр түріне түрліше əсер етеді. Мысалы, теңіздерде тіршілік ететін омыртқасыздардың кейбір түрлері +30оС-қа дейін төзе алады. Сүт қоректілердің барлығы дерлік температура +42оС-тан асқаннан кейін тіршілік ете алмайды. Тек қана ыстық қайнарларда тіршілік ететін кейбір балықтар ғана +50оС-тан жоғары температураға шыдай алатыны белгілі.
Төменгі температура да ағзаларға əртүрлі əсер етеді. Мəселен, өсімдіктерге топырақтан судың келуі азаяды, су қатып қалып мұз кристалдары жасушаларды жарақаттайды, т.б.
Төменгі температураға жануарлар да əртүрлі əсер етеді:
• кейбір жануарлар белгілі бір даму сатысында қысқы ұйқыға кетеді. Бұл кезде олардың ағзаларындағы зат алмасу қарқынды төмендейді;
• кейбір сүт қоректілер күзге қарай түлеп, оның орнына қалың, ұзын түк жəне түбіт өседі;
• құстар мамықтары жетіледі;
• ал қыс бойы белсенді тіршілік ететін жануарлар өз тамағын тауып жеуге қабілетті болады (қасқырлар) немесе қысқа қарай азық қорын дайындайды (тиіндер);
• құстардың көпшілігі жылы жақтарға ұшып кетеді де, отырықшылары бүкіл жыл бойы мекен еткен жерін ауыстырып, қорек бар жерге өріс алмастырып отырады.
Су ағзалардың тіршілігіне қажетті маңызды фактор.
Өсімдіктер үшін қар суының да маңызы зор. Көктемде қар еріген кезде топырақтағы ылғал қоры молаяды. Көктемгі қар суынан топырақ біркелкі ылғалдана алмайды. Оны болдырмау үшін қар тоқтату шаралары (қорғаныш қалқандар жасау, жүгерінің, күнбағыстың сабақтарын қысқа қалдыру, ағаштар отырғызу, т.б.) жүзеге асырылады. Өсімдіктердің тамыр жүйесіне келетін ылғал мен жауған жауын-шашын мөлшерінің арасында үлкен айырмашылық болады. Əдетте өсімдіктер экологиясында жауыншашын өсімдіктердің пайдалануына кеткен мөлшері ғана саналады.
Өсімдіктер суды қажет етулеріне қарай: 1) гидрофиттер, 2) ксерофиттер, 3) мезофиттер болып экологиялық үш топқа бөлінеді
Гидрофиттер – су мол жерлерде, ылғалды ортада тіршілік етуге бейімделген өсімдіктер. Бұлардың бойлары биік, жапырақ алақандары кең. Тамыр жүйесі нашар болады да, жер бетіне таяу орналасады. Гидрофиттердің дене көлемінің 70 %-ға дейінгі бөлігін ауа қуыстары алып жатады. Жапырақтарында устьица аппараттары жиі орналасады. Су өсімдіктерінің жапырақтарының астыңғы беттерінде устьицалар болмайды да, осмос қысымы төмен болады. Гидрофиттердің өзін: нағыз гидрофиттер жəне жарық гидрофиттері деп екі экологиялық топқа бөледі
Нағыз гидрофиттер – бұлар атмосферасы ылғалды, жылы тропиктік ормандарының көлеңкелерінде өсетін өсімдіктер. Сондықтан бұларды көлеңке гидрофиттері деп те атайды. Мысалы, папортниктер. Біздің суық қоңыржай, континентальды климатымызда өсетін гидрофиттерден саумалдық, қоғажай, т.б. өсімдіктер жатады.
Жарық гидрофиттері – бұлар суы мол немесе су жауып тұратын топырақтарда таралған. Мысалы: күріш, тропиктік Африканың батпақтарындағы батпақ пальмасы. Суық қоңыржай, континент алды климатты жерлерде: шықшылдық, суот, қызыл бояу, т.б. өсімдіктер өседі.
Ксерофиттер – тіршілік ететін орта жағдайы гидрофиттерге керісінше, құрғақ орта тіршілігін ұзақ уақыт белсенді түрде жалғастыра алатын өсімдіктер тобы. Ксерофиттер жер шарының ыстық климатты құрғақ аймақтарына тəн. Бұлар Еуропа мен Азияның далалары мен шөлдерінде, Қырымның оңтүстігінде, Жерорта теңізі жағалауында, Африканың, Аустралияның, солтүстік жəне оңтүстік Американың далалары мен шөлдерінде кеңінен тараған.
Ксерофиттер орта жағдайының құрғақшылығына əртүрлі бейімделеді. Осы бейімдеушіліктеріне қарай ксерофиттер: суккуленттер жəне склерофиттер болып екі топқа бөлінеді
Суккуленттер – шырынды, етті, көпшілігі көп жылдық өсімдік- тер. Бұлардың негізгі ерекшеліктеріне сабақтарында, жапырақтарында жақсы жетілген су жинағыш паренхималық ұлпаларының болуы. Ол ұлпалар гидрэнхима деп аталады. Суккуленттерге кактус тұқымдасының опунсия, эхинокактус (шар тəрізді), амараллис тұқымдасынан агава, лалагүлділер тұқымдасынан алоэ жəне кейбір сүттігендер жатады. Суккуленттер жапырақты жəне сабақты деп бөлінеді. Жапырақты суккуленттерге алоэ, агавалар жатады. Су буларының жапырағында жиналған. Ал кактустар сабақты суккуленттерге жатады. Су буларының жапырағында жиналған. Сабақтары етті, əртүрлі пішінді болып келеді де, (шар, цилиндр, күлше, т.б.) жапырақтары сояға айналған.
Суккуленттер Оңтүстік Африканың, Американың жəне Мексиканың шөлдерінді кең таралған. Біздің флорасында суккуленттер өте аз кездеседі (сары салма, қоян от). Олардың өздеріне тəн физиологиялық ерекшеліктері болады. Суккуленттер дің күндіз устьица аппараттары жабық келеді, осыған байланысты күндіз транспирация жүрмейді, хлорофилл дəндеріне фотосинтез процесіне қажетті СО2 енбейді. Устьица түнде ашылып, СО2 енеді, бірақ фотосинтез жарықта ғана жүреді. Түнде тыныс алған кезінде көміртегінің ыдырауы толығынан жүріп үлгермейді, органикалық қышқылдар түзіледі. Күндіз органикалық қышқылдардың ыдырауы аяғына дейін жүріп, СО2 бөлінеді. Сонымен суккуленттер фотосинтез
5-1176
процесіне қажетті СО2 аз мөлшерде түнде устьица ашылған жəне органикалық қышқылдар ыдыраған кезде қабылдайды. Осыған байланысты суккуленттерде фотосинтез қарқындылығы жəне өсу процессі өте баяу жүреді.
Суккуленттердің жасуша шарының осмостық қысымы төмен болғандықтан, топырақтан атмосфералық жауын суларын ғана сорып ала алады. Сондықтан қоңыржай белдеудің климаты құрғақ, ыстық шөлдерінің тұзды топырақтарында суккуленттер кездеспейді. Бізде өсетін ксерофиттердің көпшілігінің сабағы, жапырағы суккуленттерге ұқсас етті болып келеді (сораң шөп, күйреуік).
Склерофиттер – бұлар сыртқы пішіні жағынан суккуленттерге қарағанда, етті болмай, құрғақ, қатты болып келетін өсімдіктер. Су мол кезеңдердің өзінде склерофиттердің денелері құрғақ, суы аз болады, су қорын жинамайды, денесіндегі суының 25%-ын жоғалтса да тіршілік процесіне ешқандай зиян келмейді. Бұлардың жасуша шырынының осмостық қысымы жоғары 40-60-100 атм. дейін болады. Склерофиттердің тамыр жүйесі жақсы жетілген, суды тез сіңіреді, олар əртүрлі орналасады да кейбір түрлерінде жер бетінде таяу орналасып, кең таралып келе атмосфералық ылғалды да сіңіреді. Кейбір түрлерінде кіндік тамыры бірнеше метр тереңдікке кетіп, ылғалды жерасты суларынан алады. Склерофиттерге: жүзгін, қоянсүйек, сексеуіл, т.б. өсімдіктерді жатқызуға болады.
Климаты суық физиологиялық құрғақшылықта өсетін ксерофиттерді психрофиттер деп, құрғақ климаты суық аймақтарда өсетін өсімдіктерді криофиттер деп атайды. Екеуінің арасында айтарлықтай айырмашылық жоқ. Екеуіне де ксероморфтық сипат тəн. Бұларға биік тау шалғындарында, тундрада, батпақты шымтезекті аймақтарда өсетін өсімдіктер жатады. Бұлардың бойы аласа, бұтақталуы жиі, көлемі жастық пішінді болып келеді.
Мезофиттер – гидрофиттер мен ксерофиттердің аралық формасы. Бұлардың біразы гигрофиттерге, ал біразы ксерофиттерге ұқсас болады. Əртүрлі климаттық жағдайларда таралған мезофитт ерді бірнеше топқа біріктіруге болады:
1. Мəңгі жасыл ылғалды тропиктік орманның мезофиттері. Негізінен ағаштар мен бұталар (ариод тұқымдастары);
2. Қыста жасыл болатын, ағаш тұқымдас мезофиттер. Тропик пен субтропиктің континентальды бөліктерінде таралған. Жаздың құрғақшылық кездерінде жапырақтарын түсіріп, тіршілігін тыныштық күйде өткізеді. Мысалы: Африканың құрғақ тропигінде өсетін баобабтар;
3. Жазда жасыл болатын ағаш тұқымдас мезофиттер – бұларға қоңыржай суық белдеуде, жылдың суық кездерінде жапырағын түсіретін ағаштар мен бұталар жатады;
4. Жазда жасыл болатын көпжылдық шөптесін мезофиттер – бұларға жер бетіндегі бөліктері тіршілігін жойып, жерастындағы мүшелері ғана қыстап шығатын шалғындар мен даланың көпжылдық шөптесін өсімдіктері жатады;
5. Эфемерлер мен эфемероидтар.
Эфемерлер – вегетациялық дəуірі өте қысқа бір жылдық шөптесін өсімдіктер. Бұлар ерте көктемде қар суының ылғалын пайдаланып, вегетациясын бастайды да 1-1,5 ай ішінде гүлдеп, тұқым беріп үлгереді. Бұлар шөлді даланы ерте көктемде өте əсем етіп көрсетеді. Эфемерлерге: доңыз өлең, бір жылдық арпабас, ботакөз, қазтамақ, дала қоғажайы, үш жапырақты бөдене шөп, көктемгі бөдене шөп т.б. топтасады.
Эфемериодтар – көп жылдық өсімдік, вегетациялық дамуын көктемде бастайды, ол қысқа мерзімде аяқталады. Құрғақшылық түсе бастағанда жер бетіндегі бөлігі вегетациясын аяқтап, дер асты бөлігіне қор заттарын жинайды, тыныштық қалпына өтеді. Күздің ылғалды кезеңдеріндегі жерастындағы бөліктері арқылы өркен беріп, өсуін жалғастырады. Эфемероидтарға жау қияқ немесе раң қияқ, қоға қияқ, баданалы қоңырбас жатады.
Эфемероидтардың жер астындағы мүшелері жаздың құрғақ кезінде тіршілігін сақтап қалуға түрліше бейімделген. Тамырларының сырты қасаңданады. Екіншіден, жерастындағы түйнектері, жуашықтары қабыршақтармен жабылады. Эфемероидтардың жерасты мүшелерінің құрғақшылыққа төзімділігі сонша, оларды гербарийде 2-3 жыл кептіріп ұстағанынан кейін сулап отырғызса, тіршілігін жалғастыра береді.
Судың химиялық құрамы биосфераның əрбір телімінде көп өзгеріске ұшыраған. Мұны əртүрлі су қоймаларының тұз режимін мысалға алып дəлелдеуге болады. Сфагнум өсетін бастапқы шағын көлдерінің тұзы 0,001%-дан аспайды. Тұщы су қоймаларының тұздылығы 0,02-0,05% болады. Континенттік тұзды көлдердің суларында тұз мөлшері түрліше 0,5%-34,7%-ға дейін болады.
Көлдерде тіршілік ететін ағзалардың құрамы көбінесе, судың тұздылық дəрежесіне байланысты. Су қоймаларындағы тұздың концентрациясы артқан сайын оларда тіршілік ететін жануарлардың түрлік құрамы азая түседі.
Ылғалдылықтың құрлықта тіршілік ететін жануарлар үшін де маңызы зор. Эвригигробионтты ағзалар – ылғалдылықтың əртүрлі ауытқуында тіршілік ете алады (сүтқоректілер, құстар, насекомдар).
Стеногигробионтты ағзалар – ылғалдылықтың белгі бір мөлшерінде ғана тіршілік ете алады (түйе – шөлге төзімді, қосмекенділер – ылғал сүйгіш, т.б.).
Жануарлардың денесінде өсімдіктер сияқты суды аз буландыратын əртүрлі бейімділіктерді байқауға болады.
Ауа. Химиялық құрамын көңіл аударса, ауа күрделі қоспа екендігін аңғару қиын емес. Өйткені оның құрамында 21% — оттегі, 1% шамасында инертті газдар, 0,03% көмір қышқыл газы бар. Бұлардың ішінде өсімдіктердің тіршілігі үшін көмір қышқыл газы мен оттегінің маңызы зор. Оттегі өсімдіктердің тыныс алуы үшін қажет болса, көмір қышқыл газы фотосинтезге қатысып, органикалық емес заттардан органикалық зат жасау үшін қажет. Өсімдіктердің тыныс алу кезінде жұмсалған оттегі, фотосинтез процесінде бөлінген оттегімен толықтырылып отырылады. Ал көмір қышқыл газы өсімдіктер мен жануарлар, адам баласы дем шығарғанда, топырақтағы микроағзалар өсімдіктер мен жануарлардың қалдықтарын ыдыратып, минералдық заттарға айналдыру процесі кезінде бөлініп, ауадағы мөлшерін толықтырып отырады.
Жылы жəне суық ауа массаларының араласуынан (қозғалуынан) жел пайда болады. Желдің өсімдіктер үшін пайдалы жəне зиянды жақтары бар. Пайдасы – көптеген өсімдіктердің тозаңдануына, споралары мен тұқымдарының, жемістерінің бір жерден екінші бір жерлерге таралуына мүмкіндік туғызады. Зиянды əсерлері:
• Аңызақ желдің əсерінен траспирация күшейіп, өсімдіктердің денесіндегі су балансы бұзылады;
• Желдің ұзақ тұруынан ағаш тұқымдас өсімдіктердің жел жақтағы жапырақтары солып, бұтақтары қурап қалады;
• Қатты желдің əсерінен ағаш тұқымдас өсімдіктер механика- лық зақымданады (сынуы, тамырымен қопарылып кетуі);
• Желдің əрекеті құмда айқын байқалады. Құмның жылжуынан жер бедерінің ерекше формалары: дəндер, шағылдар (құм төбелер) пайда болып, өсімдіктерді басып қалады, екінші бір жерлерінде, керісінше, кейбір өсімдіктердің тамыр жүйесі ашылып қалады.
Өсімдіктер үшін өнеркəсіптік қалалар мен аудандардың ауасындағы əртүрлі улы қоспалар өте зиянды. Ауадағы күкіртті қышқыл (H2CO3) болуы фотосинтез, тыныс алу заттардың қозғалу процестерін бұзып, көпшілік жағдайда өсімдіктердің жойылып кетуіне əкеліп соғады.
Табиғаттың қолайсыздығы сол маңдағы жануарлардың өздігінен сұрыпталуына себепші болады. Мəселен, нашар ұшатындары жойылып кетеді де, мүлде ұша алмайтындары мен өте жақсы ұша алатындары сақталады.
Эдафикалық факторлар – эдафикалық факторларға топырақ жəне оны құраушы тау жыныстары жатады.
Өсімдіктер мен жануарлар үшін топырақтың физикалық (механикалық құрамы, ылғалдылығы, аэрациясы) жəне химиялық (сутегі иондары, қоректік заттардың құрамы, тұздылығы, қышқылдығы т.б.) қасиеттерінің маңызы зор.
Топырақ – өсімдіктердің бекінетін ортасы, кейбіреуі бекінбей де тіршілік етеді. Мысалы, су өсімдіктері, эпифиттер мен эпифиллдер, сапрофиттер мен паразиттер.
Шөл жəне шөлейт аймақтарда топырақ құмды болғандықтан субстрат жылжымалы болады. мұндай жағдайда өсімдіктер əртүрлі бейімделеді:
• Шөл өсімдіктерінің көпшілігі тамыр сабақты болады. Тамыр сабақтарының буын аралықтары қашық, ұштарлы үшкір болып келеді. Тамыр сабақтарының буындарынан қосалқы тамырлар өсіп шығып, осылар арқылы субстратына бекініп, жер бетіндегі бөліктерін сумен қамтамасыз ете алады;
• Ағаш тұқымдас өсімдіктер мен бұталар діңінің топырақпен жанасқан жерлерінен қосалқы тамырлар өсіп шығады;
• Жемістерінің көпшілігі қанатты бола да, сырты бұтақталған қалың түктермен қапталады. Түктердің бұтақталып кетуі жеміске шар тəрізді пішін береді. Шар тəрізді пішін мен қанат жеміс ұшуын тездетіп, құмның басып қалуынан сақтайды. Жүзгіннің қосалқы тамырларының ұзындығы 80м-ге дейін жетеді. Сол сияқты қоян сүйек пен сексеуілдің де қосалқы тамырлары ұзын болып келеді.
Жоғарыда айтылғандай бейімделушіліктері бер құмда өсетін өсімдіктерді псаммофиттер деп атайды.
Топырақта көптеген химиялық элементтер кездеседі. Мысалы, балық қоты, қырықбуынның күлдерінде алтынның, плаунның күлінде алюминийдің болатыны анықталған. Осындай жерас тындағы кендерді анықтауға жəрдемдесетін өсімдіктерді индикаторлар деп атайды. Бұлардың геологиялық барлау үшін зор маңызы бар. Индикатор өсімдіктерді бірнеше топқа бөледі:
а) эвтрофты өсімдіктер құнарлы топырақтарда өседі; ə) олиготрофты өсімдіктер қоректік заттарға кедей топырақтың көрсеткіштері. Бұлар күлгін топырақтарда, батпақтардың жоғарғы бөлігінде өседі. Минералдық тұздарға кедей атмосфералық сулармен ғана қоректенеді; б) нитратты өсімдіктер – азот қоспаларына бай топырақтың өсімдіктері; в) кальцийдің индикаторлары – Еуропа балқарағайы, шетен, дала қошқар гүлі, т.б. – бұлар кальций мол топырақта жақсы өседі. Бұларды кальцийфильдік өсімдіктер деп атайды. Бұған керісінше, мүк, інжугүл, т.б. кальцийлі топырақта өсе алмайды. Бұларды кальцийфобты өсімдіктер деп атайды.
Тұзды топырақтарда өсетін өсімдіктер галофиттер деп аталады. Бұлар сорлар мен сортаңдарда өседі. Галофиттердің өздеріне тəн ерекшеліктері болады:
• сырт құрылысы суккуленттердегі сияқты еті шырынды; жасушаларында тұздардың концентрациясының жоғары болуына байланысты, жасуша сұйықтығының осмостық қысымы жоғары болады, топырақтан ерітінділерді сорып ала алады;
• жапырақ алақандарының көлемі кіші болады, сондықтан суды аз буландырады, мысалы, сортаң шөптің жапырақтары цилиндр тəрізді, сабақтармен жалғасып кеткен;
• денесіндегі артық тұзды сыртқы ортаға бөліп шығарып отырады, сондықтан галофиттердің жапырақтары күнге шағылысып жылтырап тұрады.
Құмға тіршілік ететін жануарлар, оның ішінде бауырымен жорғалаушылардың өкілдерінде тіршіліктік ортаның қолайсыздығынан, жауларынан қорғану үшін құмға тез кіріп кететін, ал кейбір түрлерінің саусақтарында ін қазуына көмектесетін бейімделушіліктер болады.
Сонымен климаттық факторлар ағзалардың жер бетіне кеңінен таралуын, эдафикалық факторлар одан аз көлемде таралуын анықтайды.
Жер бедер факторлары. Ағзалар мен биценоздардың таралуында жер бедерінің маңызы зор. Жер бедері алып жатқан көлеміне қарай:
макрорельеф, мезорельеф, микрорельеф болып үшке бөлінеді.