Кіріспе
Экологияның ғылымдағы алатын орны.
Экология ғылымының қазіргі кездегі мазмұны өте күрделі. Дара организм (особь ) мен орта, бейімделу, популяциялар арасындағы қарым қатынастар, биоценоз, биоценоз, биоценологиялық зерттеулер биология ғылымымен ұштасып жатса, табиғи ортаның өзгерістері, жылу белдеулері мен географиялық белдеулері, топырақ құрамы, абиотикалық факторларға байланысты организмдердің бейімделуі географиялық зерттеулерге ұласады.
Экология – организмдердің арасында болатын қарым- қатынастарды айнала қоршаған табиғи ортамен байланыстырады, табиғи заңдылықтарды биосфера шегіндегі ғаламдық ауытқуларды адамның іс әрекетімен үйлестіре отырып зерттейтін ғылымдар жиынтығы. Адам, қоғам, табиғат арасындағы қарым қатынастарды үйлестіре отырып, табиғат ресурстарын тиімді пайдалануды адамый нооэкологиялық тұрғыдан негіздеу.
Экологилық жүйе тіршілікке қажетті жанды және жансыз табиғаттан тұратын болғандықтан ол табиғаттың құрамының негізі блып есептеледі де, барлық ғылыми зерттеулер экологиялық жүйеден басталады.
Экологиялық жүйе энергиясы.
Экологиялық жүйедегі процестер.
Экологиялық жүйеде өтіп жататын табиғи процестер негізінен 4 құрамнан тұрады. Олар бірге өмір сүретін түрлі организмдер тобы, қозғаушы күш болып табылатын энергияның үздіксіз болуы, заттар айналымы және жиналған энергия қорын қайта пайдалану.
Экологиялық жүйеде өсетін өсімдіктер не жасыл белдеулер ғылым тілінде гетеротрофтар деп аталады. Жануарлар мен жәндіктер ғылым тілінде гетеротрофтар деп аталады.
Автотрофтар қатарына күн сәулесін сіңіріп, органикалық емес оңай қосындыларды пайдаланып органикалық күрделі заттар шығаратын, олардан қажетті қорлар жасайтын өсімдіктер жатады. Күн сәулесін органикалық затқа айналдырып, басқаларға қорек өндіретін өсімдіктерді автотрофтар дейді.
Гетеротрофтар басқа организмдермен, органикалық заттар қалдықтарымен қоректенетінжануарлар.
Гетеротрофтар екіге бөлінеді. Биофагтарға- тірі организмдерді жеп күн көретіндерге және сапрофагтарға — өлі органикалық қалдықтармен қоректенетін.
Экологиялық жүйелердіңбәрінде де, биосфераның өзі де, ашық жүйелер болып саналады. Оларға шеттен энергия мен заттар, тірі организмдер келіп кетіп жатады.
Экологиялық жүйедегі заттар айналымы.
Экологтар организмдер тобын, олардың табиғи ортамен байланыстарын ғана зерттемейді. Сонымен қатар
өлі табиғаттың қасиеттерін, организмдермен байланысын зерттейді. Табиғатта болатын 90 – нан астам химиялық элементтердің 30 – 40 тірі организмдерге қажет. Олардың ішінде көміртек, оттек, азот, сутек сияқты элементтер көп қажет болса, қалғандары аз мөлшерде керек.
Биосферадағы химиялық элементтер табиғи ортадан организмдерге, олардан қайта ортаға үнемі айналып жүріп отырады. Қажетті элементтер мен органикалық емес қосындылардың ортадан организмге, организмнен ортага айналуын қоректік элементтер айналымы деп атайды.
Биосферада болатын заттар айналымын екіге бөлуге болады. Бірінші — газ тәрізді заттар айналымы. Оған көміртек, оттек, азот сияқты газдар қтынасып, шығын болған газдың орнын ауадағы немесе мұхиттағы сақтаулы қорлар толтырып отырады.
Екінші — шөгінді заттар айналымы. Мысалы, фосфор, не темір тез бұзылатындықтан айналымнан ұзақ уақытқа шығып қалады, оларды өайтадан заттар айналымына қосу үшін биологиялық процестер жүргізу қажет.
Табиғатты қорғаудағы негізгі мақсат ондағы қалыптасқан заттар айналымын сақтау, заттарды табиғи айналым процесіне қайтарып отыру керек.
Аса маңызды заттар айналымына биологиялық, су , химиялық элементтер және энергия айналымдарын жатқызуға болады.
Биологиялық айналым өсімдіктердің өсіп өнуінен,жануарлардың оларды қорек етіп күн көруінен жыртқыштардың жануарларды жеп өмір сүруінен, өсімдіктер мен жануарлар қалдықтары өлі органикалық заттарға айналып, қайтадан өсімдіктердің қоректік тізбегіне кіруінен тұрады.
Күн сәулесін сіңіріп, тірі заттар өндіретін өсімдіктер продуценттер(өндірушілер) олармен қоректенетін жануарларды консументтер(тұтынушылар), органикалық заттар олардың қалдықтарын бөлшектеп, айналымын қайта бастауға әзірлейтін өте ұсақ организмдерді редуценттер(қайта қалпына келтірушілер) деп атайды.
Консументтер екіге бөлінеді. Біріншісі шөп жейтін жануарлар, екіншілері жануарлармен қоректенетін жыртқыштар.
Гетеротрофтар өздері қоректенетін органикалық заттарды соңына дейін пайдаланып көмір қышқыл газға, суға т.б. минералды заттарға айналдыра алмайды. Әрқайсысы органикалық заттардағы энергияның бір бөлігін ғана алып ыдыратады. Қалғандарын басқа гетеротрофтар өорек етіп, солар ыдыратып бітіреді.
Су айналымы. Биосферада ең көп тараған – cу. Су айналымының « қозғаушы күші » — күн сәулесінің энергиясы. Теңіз, мұхит, көл беттерінен су буға айналып, жоғары көтеріледі де, делмен құрлық атмосферасына жетіп қайтадан суға айналып жаңбыр, қар түрінде жер беріне түседі. Бір бөлігі өзен суларымен теңізге қайта оралады. Екінші бөлігі топыраққа сіңіп, өсімдіктердің тамырлары арқылы жапыраққа көтеріліп, күн көзінің қызуының буға айналып аспанға қайта оралады. Үшінші бөлігі топырақтардан өтіп жер асты суларының қорын толықтырады. Жер бетінің өсімдіктерден тұратын жамылғылары зайған санын топыраққа су аз жиналып, жауын – шашын аз түседі. Судың бір қалыпты айналуына жер бетіндегі қсімдіктердің маңызы зор.
Оттек айналымы. Жер атмосферасындағы оттек хлорофильді организмдермен қатар пайда болған. Оттек газы ультракүлгін күн сәулесінің әсерімен озонға айналып, озон қабатын құрады. Озон қабаты ультра күлгін күн сәулесінің жер бетіне түгелдей өтуіне кедергі болған соң хлорофильді организмдер, су қабатындағы фитоплактондар өсіп, көбейіп, олардан бөлінген оттек жер бетіне жинала бастайды.
Оттек газының негізгі қорлары темір тотықтарында, көмір қышқыл тұздарында, т.б. органикалық заттарда сақталады, ал атмосферадағы ауадағы ауада олардың жиырмадан бір бөлігі орналасқан.
Оттек айналымында жасыл өсімдіктер атмосфераға оттек берушілер болса, көміртек айналымында ауадағы көмір қышқыл газды жинап пайдаланушылар болып табылады.
Азот айналымы. Топыраққа азот бірнеше жолдармен келеді. Көбінесе аспанда найзағай ойнағанда жаңбыр суымен келіп қосылады. Ауадағы және топырақтағы бос азотты өсімдіктер пайдалана алмайды. Оны кейбір өте ұсақ организмдер, өсімдік тамырларында өмір сүретін бактериялар, судағы жасыл көк балдырлар ғана байлап, өсімдіктер пайдаланатын түрге келтіріп отырады. Органикалық қалдықтар шірігендеондағы азот нитрат түріне ауысып топыраққа сіңеді.
Организмдер өліп, қалдықтарын ұсақ организмдер мен бактериялар шіріткен соң азоттың бір бөлігі тұзға айналып топырақта қалса , екінші бөлігі молекула түріінде атмосфераға оралады.
Азоттың негізгі өзгерістері мен айналымы, топырақта өтіп жатады.
Организмдер өмір сүру үшін қажетті, бірақ өте аз мөлшерде жұмсалатын элементтер мен қосындыларын микроэлементтер деп атайды. Қоршаған ортада олардың қоры көп болмайды. Өсімдіктер үшін 10 түрлі микроэлементтер қажет.
Жануарлар үшін 15-16 микроэлементтер қажет. Олар темір, марганец, хлор, қорғасын, молибден, кобальт, мыс, фтор, йод.
Өсімдіктер өсіп, өнім бергенде ауадан, судан, топырақтан химиялық элементтерді алып пайдаланады. Олардың орнын толтыру үшін адамдар минералды тыңайтқыштар, қи, шым тезек қоланады. Кейде шөптерді жерге көміп кеміген заттардың орнын толтыруда бар.
Табиғи ресурстарды ысыраптау.
Адамдар ерте заманнан табиғат ресурстарын өздерінің керегіне жаратып келеді.Ол кезде табиғат байлықтары мол, оны жұмсау аз болғандықтан адамдар олардың орнын толтыру, қалпына келтіру сияқты мәселелерге көңіл бөлмейтін. Кесілген ағаш орнына бірнеше жылдан соң басқа ағаш өсіп, ауланған балық орнын уылдырықтан өскен басқа балықтар толтырып, лайланған сулар өзен, көл, теңіз суларымен араласып тазарып жататын. Табиғи ортаны бұзудың, бүлдірудің мөлшері өте үлкен болғандықтан жасалған зиянды табиғат өз күшімен жоя алмайтын, өздігімен бұрынғы қалпына келе алмайтын күйге түсті.
15-20 жылда табиғат ресурстарын пайдалану екі есе өсіп отырады. Ал табиғат байлықтары мұндай қысқа мерзім ішінде қалпына келмейді, орны толмайды.
Табиғат байлықтарын пайдалануға көз қарастың қателігінен қазбалы кендер мен тұщы сулар қорлары, өсімдіктер мен жануарлар дүниесі азайып, таусылып біту қаупі күшейе түсуде.
Қайталанбайтын (толмайтын) табиғи ресурстар тобына минералды шикі заттардың барлық түрлері кіреді. Олар ұзақ геологиялық мерзімде, миллиондаған жылдарда пайда болған. Сондықтан орны толмайтын ресурстарды кең қазғанда түгел алуға, шашып төкпеуге, құрамындағы пайдалы заттардың бәрін пайдалануға тырысу керек.
Қара және түсті металдарда қазғанда 15-20% жер қойнауында, тас көмірдің 40% шахтада, мұнайдың 56%, калий тұздары мен слюданың 80% жер астында қалып қояды.
Қайталанатын ( толатын) табиғи ресурстар тобына негізінен биологиялық ресурстар кіреді. Олар жануарлар, өсімдіктер, кейбір өздігінен тұнатын тұздар, құнарлы топырақ өзен сулары. Белгілі бір шаралар қолданып бұл ресурстарды қайталап өсіріп, орнын толтырып отыруға болады. Мысалы, өзен сулары бір жылда 32 рет қайталанып, орны толады. Құнарлы топырақ қайталанатын табиғи ресурстар қатарына қосылғанымен, ол қайта қалпына келу үшін өте көп уақыт керек. Қалыңдығы 2 см құнарлы топырақ(қарашірік) пайда болу үшін әртүрлі географиялық белдеулерде 300 ден 1000 жылға дейін уақыт кетеді.
Таусылмайтын ресурстар тобына түрлі энергия қуаттарын беретін жер қойнауының жылуы, жер асты ыстық сулар, күн сәулесі теңіз суының жағаға соғып кері серпілуі термоядролық реакция және ауа мен су қорлары кіреді. Бұлар үнемі қайталанып отыратындықтан олардың қоры мол. Таусылмайтын ресурстар болып саналады. Ауыл шаруашылығына жарамды жерлердің 70 % тен астамы іске қосылды.
Табиғаттың шектеуші факторлары.
1840 жылдан бастап Ю. Либихт өсімдіктердің өсіп өнуіне табиғаттың түрлі факторларының ықпалын зерттеумен айналысты. Зерттеу нәтижесінде мынадай қорытындыға келді; өнімнің көп немесе аз болуы өсімдіктердің көп мөлшерде пайдаланатын заттарына, көміртек пен суға байланысты болмай. Олардың өте аз пайдаланатын заттарының топырақта жеткіліксіз болуына байланысты.
Өсімдіктердің өсуі қоректік тізбектегі ең аз пайдаланатын, табиғатта аз кездесетін элементтерге байланысты. Бұл заңдылық ғылымда Либихта ең аз шама заңы деп атанды .
Заттар аз болса шектеуші фактор пайда болады деу дұрыс емес. Олар көп болғанда шектеуші фаторға айналуы да мүмкін. Мысалы: күн сәулесі, жылу, су көп болса да өсімдіктер нашар өседі, сөйтіп шектеуші фактор болады.
Тірі организмдер әрдайым экологиялық ең аз шама мен экологиялық ең көп шама аралығында өмір сүреді.
,
Климаттың шектеуші факторлары.
Климаттың шектеуші фактор болатыны ондағы өзгерістер мен құбылыстар адамдардың еркімен жүрмейді, тек тбиғат заңдарына ғана бағынады.
Климаттың шектеуші факторына ауаның температурасы, күн сәулесі, жылу ағын, жел және атмосфералық қысым жатады. Климаттағы өзгерістер мен құбылыстар табиғи жолмен және адамдрдың іс- әрекеттері нәтижесінде болып жатады. Жоғары және орта ендіктерде күн жылы болған. Үшінші дәуірде солтүстік және оңтүстік ендіктерде температура төмендеп, біртіндеп мұз, алғашында өте жұқа пайда бола бастайды.
Құрлықтағы климат мұхитардың орналасуына, теңіз суының шағылдырғыштық қасиетіне, жылылық алмасуына, ағындарға , жаға мен су бедеріне байланысты екені белгілі.
Климаттың өзгеруіне ауаның тазалығы да әсер етеді. Мысалы үлкен орт болғанда, не жанар тау атқылағанда аспанға күл, шаң- тозаң, бу қосылып оны ластайды. Бұл кезде күн сәулесі жер бетіне аз түсіп ауа салқындай бастайды. Адамдардың іс әрекетіне дүние жүзі климатына мынадай етеді:
Жағылуына байланысты ауаға қосылатын көмір қышқыл газы 4-5 % өсуде. Ауада көмір қышқыл газының көбеюі «парниктің әсері» деп аталатын құбылысқа әкеліп соғады. Өйткені бұл жылынып, азайғанда салқындайды.
Ғалымдардың болжауы бойынша атмосферасындағы көмір қышқыл газының үлес салмағы 0,04%, 2030 жылы – 0,05 -0,07% ке жетіп, өндіріс дәуіріне дейінгі мөлшерден екі есе көп болады.
Егер дүниежүзілік температура 1, 5 — 4 C – қа көтерілсе көп жылдық мұздар жазда еріп, бір жылдық мұзға айналып, солтүстік мұзды мұхит жаз айларында мұздан таза болады.
Бұрын дүние жүзі ауасының температурасы бірнеше мың жылда 0,1 С – қа көтерілетін болса, қазір отын мен энергетика қорларын шектен тыс жатқызуға байланысты бар болғаны 30 — 40 жылда 1 С – қа көтеріледі.
Атмосфералық ауаны сақтау
Жер шарын қоршап тұрған, шаң- тозаң, бу мен газдан құралған атмосфера ауасы күн сәулесін жер бетіне жеткенше ұсақ бөлшектерге бөліп, жан-жаққа шашаратып жатады.
Атмосферада ауа болмаса күн адамның көзін шағылыстарын жарық сауле шашып, жер беті кеуіп қызаа түсер еді. Жер бетіндегі температура күндіз +100 С тан астам ыстық, түнде -100 С қа дейін төмендеп қақаған аяз болар еді.
Атмосфералық ауа тым жеңіл, 1мз де 1300 грамм ауа болады. Жердің ең алғашқы ауасы сутектен, метаннан, аммияктан, су буларынан басқалармен қосылмайтын гелий, неон сияқты газдардан тұрған. Ауа газдары құрамының өзгеруі, ауада оттектің көбеюі жер бетіндегі тіршіліктің өсімдіктер мен жануарлар болып екіге бөлінуіне себепші болады.
Атмосфералық ауадағы газдар құрамы биосфераның көп жылдар бойы дамуының нәтижесі. Тірі организмдер осы құрамға әбден үйренген, ол өзгере қалса тіршіліктің осы күні қалыптасқан жағдайы да түріде өзгеруі мүмкін. Ауадағы қалыптасқан мөлшерде болатын шаң тозаң атмосферада өтіп жататын процестер үшін қажет. Олар бұларды сұйық түрге айналдыруға, күн сәулесін азайтып жерді өте ысып кетуден сақтауға, жер бетіндегі жылудың әлемге тарап кетпеуіне жауын шашын әкелетін бұлттарды жинауға қатынасады.
Жер бетінен көтерілген жылы шаң тозаң ауаның араласуына әсерін тигізеді. Ең төменгі жер бетіне жақын атмосфераның қабатын тропосфера деп аиайды. Мұнда атмосферада бар ауаның 84% жиналған. Бұлт пен тұман, жел мен дауыл, жаңбыр мен қар, ауадағы барлық құбылыстар осы қабатта өтіп жатады.
Озонның тез бұзылып, жоғалуына адамдар кінәлі. Халық шаруашылық салаларында түрлі аэрозольді шашуға, бояуларды сұйылтуға сырдын жылтыр түрін кетіруге қолданылатын хлорофтор метандар атмосфераға зиянсыз газ ретінде қосылады да, 30км биіктікке көтерілгеннен кейін күннің ультракүлгін түстес сәулесінің әсерімен хлорға, фторға, бөлініп, екеуі де озонды бұзуға тікелей қатынасады.
