Стенобионттық және эврибионттық организмдер

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

 

 

 

 

 

СӨЖ

Тақырыбы: 1. Стенобионттық және эврибионттық организмдер. 2. Негізгі абиотикалық факторлардың – жарықтың, температураның, ылғалдылықтың, тұздылықтың және т.с.с. экологиялық мәні. 3 Абиотикалық факторлардың сигналдық мәні.

 

 

 

 

                                                                                                                                        

                                                                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жоспар:

1. Стенобионттық және  эврибионттық организмдер.

2. Негізгі абиотикалық  факторлардың – жарықтың, температураның, ылғалдылықтың, тұздылықтың және  т.с.с. экологиялық мәні.

3. Абиотикалық факторлардың  сигналдық мәні.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мекен ету ортасына тірі ағзаға әсер ететін экологиялық факторлардың көптүрлілігіне қарамай, олардың ағзаға әсер ету сипаты мен тірі ағзалардың жауап ретінде беретін реакциялары бойынша бірқатар жалпы заңдылықтарды көрсетуге болады. Тірі ағзаларға экологиялық фактор әсерінің қолайлы немесе қолайсыз болуы, ең алдымен оның әсер ету күшіне байланысты. Фактордың жетіспеуі немесе шектен тыс көп болуы ағзалардың тіршілігіне қолайсыз әсер етеді.

Ағзаның тіршілігі үшін анағұрлым қолайлы болатын экологиялық фактордың интенсивтілігін оптимум деп атайды. Көптеген түрлердің гүлденуі, көбеюі үшін оптималды температуралар белгілі.

Түрлердің мекен ету ортасының факторларының қандай да бір ауытқу диапазонына бейімделуге қабілетін экологиялық валенттілік деп атайды.

Әр түрдің өкілдері оптимум шамасына және экологиялық валенттілігіне қарай ерекшеленеді. Фактордың бір әсері ету шамасы бір түр үшін оптималды, екіншісі үшін зиянды, ал үшіншісі үшін төзімділік шектен тыс болуы мүмкін.

Экологиялық валенттілігі төмен түрлерді стенобионтты (грек тілінен аударғанда stenos – тар), ал төзімділігі жоғары түрлер – эврибионтты (грек тілінен аударғанда eyros – кең) деп атайды. Стенобионттылық пен эврибионттылық ағзада өзінің тіршілігін сақтауда пайда болатын әр түрлі бейімделу типтерін сипаттайды. Мысалы, температураға қатысты эври және стенотермді ағзалар; тұздардың концентрациясына байланысты эври және стеногалилі, жарыққа – эври және стенофотты, тамақ түріне байланысты эври және стенофагты ағзаларды бөліп көрсетуге болады.

Эврибионттылық түрдің кең таралуына жағдай жасайды. Көптеген қарапайымдылар, саңырауқұлақтар эврибионттарға жатады да олар барлық мекен ету орталарында таралған.

1840 жылы Ю. Либих (1803 – 1873) ағзалардың төзімділігі оның  экологиялық қажеттіліктерінің  тізбегіндегі ең әлсіз звеносымен  анықталатынын дәлелдеді. Ол ауыл  шаруашылық дақылдарының өнімділігін  анықтауда қоректік заттарға  деген сұранысын зерттеуге бағытталған  тәжірибелер жүргізді. Ю. Либих бидайдың  өнімділігін оған көп мөлшерде  қажет жеткілікті мөлшерде бар  қоректік заттарға емес, оған  аз мөлшерде қажет және топырақта жеткіліксіз болатын (мысалы, бор) заттарға тәуелді екенін анықтайды.

Қазір Либих ережесі шектеуші факторлар заңы немесе Либихтің минимум заңы деп аталады. Бұл заңды былай тұжырымдауға болады: экологиялық факторлар жиынтығында төзімділік шегіне ең жақын фактор күшті әсер етеді.

Экологиялық фактордың тек жетіспеуі (минимум) ғана емес, оның артық мөлшері де (максимум) шектеуші әсер ете алады.

Минимуммен қатар максимумның да шектеуші әсері туралы түсінікті дамытқан 1913 жылы В. Шелфорд болды. Шелфордтың толеранттылық заңы:

Экологиялық фактордың минимумы ғана емес, оның максимумы да шектеуші фактор бола алады, ал олардың арасындағы ауытқу диапазоны толеранттылық шамасын (латын тілінен аударғанда tolerantia – шыдау, төзім), яғни ағзаның белгілі бір факторға төзімділігін анықтайды.

Салыстырмалы түрде тұрақты жағдайда ұзақ уақыт тіршілік еткен түрлер өзінің экологиялық серпімділігін жоғалтып, қоршаған ортаға стенобионттық қалыптасады. Ал, орта факторларының айтарлықтай ауытқымалы жағдайында тіршілік еткен ағзалардың экологиялық серпімділігі жоғары болады да олар эврибионтты болады.

Тірі ағзалардың жеке дамуында, олардың қоршаған орта факторларының өзгеруіне сезімталдығы жоғары болатын кезеңдері белгілі. Мұндай кезеңдер қауіпті кезеңдер деп атайды. Бұл кезеңдер көбіне көбею кезеңдеріне және онтогенездің бастапқы кезеңіне сай келеді. Бұл кезде қоршаған ортаның көптеген факторлары шектеуші болып табылады. Ересек крабтар мен көптеген теңіз жануарлары тұздылығы төмен немесе тұщы суда да тіршілік ете алады, ал олардың дернәсілдері үшін міндетті түрде тек өз тұзды су қажет.

Негізгі абиотикалық факторларға жарық, температура және ылғалдылық жатады.

Жарық. Белгілі француз астрономы К. Фламмарион (1842 – 1925): «Біздің планетамызда жүрген, қозғалған, өмір сүретін нәрселердің барлығы күннен жаралған» – деді. Биосферадағы ең маңызды процесс – фотосинтез тек жарықта ғана жүзеге асырылады. Жасыл өсімдіктерде (жоғары сатыдағы өсімдіктер мен балдырлар) электрондардың доноры су (оттегі) болып табылады. Бактерияларда электрондардың доноры күкірт – сутек (күкірт), органикалық заттар болып табылады.

Тірі ағзалардың жарыққа қатынасын екі жақты қарастыруға болады: бір жағынан жарықтың тікелей жасуша протоплазмасына әсері ағзаны жойып жіберуі мүмкін, ал екінші жағынан – жарық тіршілікке қажетті энергияның бірінші ретті көзі.

Көрінетін жарық ағзаларға әр түрлі әсер етеді: қызыл сәулелер – жылулық, көк және күлгін – биохимиялық реакциялардың жылдамдығы мен бағытын өзгертеді. Жалпы алғанда жарық өсімдіктердің даму жылдамдығына, фотосинтездің интенсивтілігіне, жануарлардың белсенділігіне, қоршаған ортаның ылғалдылығы мен температурасының өзгеруіне әсер етеді, тәуліктік және маусымдық циклдерді қамтамасыз ететін маңызды фактор болып табылады. Әрбір мекен ету ортасы жарық күшімен, мөлшерімен және сапасымен анықталатын белгілі бар жарық режимімен сипатталады.

Бұл факторға рельефтің ерекшеліктері күшті әсер етеді. Ең интенсивті жарық тікелей жарық, бірақ өсімдіктер таралған жарықты толығырақ пайдаланады.

Жарықтың мөлшері радиация жиынтығымен анықталады. Полюстерден экваторға қарай жарықтың мөлшері артады. Жарық режимін анықтау үшін шағылысқан жарық мөлшерін де, яғни альбедо (латын тілінен аударғанда albus – ақ) есепке алу қажет.

Альбедо дегеніміз – әр түрлі денелердің бетінің шағылыстыруға қабілеті. Ол радиацияның жалпы мөлшерінен пайызбен шыққандығы мөлшері. Альбедо жарық сәулесінің түсу бұрышына және беттің шағылыстыру қасиетіне байланысты болады. Мысалы: таза қардың альбедосы – 85%, лас қар – 40 – 50%, қаршірікті топырақ – 5 – 14%, ашық түсті құм – 35 – 45%, орман – 10 – 18%, үйеңкінің жасыл жапырағы – 10%, күзгі сары жапырақтар – 28%.

Экологиялық фактор ретінде жарыққа қатысы өсімдіктердің төмендегі топтарын бөліп көрсетуге болады; гелиофиттер (грек тілінен аударғанда helios – күн, photon – өсімдік), сциофиттер (грек тілінен аударғанда skia – көлеңке) және көлеңкеге төзімді өсімдіктер (факультативті гелиофиттер).

Жарық сүйгеш түрлер (гелиофиттер) – жарық жақсы түсетін ашық жерлерде өседі. Фотосинтез процесінің тыныс алудан басымдылығы тек жоғары жарықтың жағдайында ғана орын алады (бидай, қарағай, майқарағай).

Күнбағыс, итошаған, жолжелкен тәрізді жарық сүйгіш өсімдіктердің гүлдері жарыққа қарай күн бағытымен бұрылып отырады.

Көлеңке сүйгіш өсімдіктер (сциофиттер) – күшті жарықты көтере алмайды, үнемі көлеңкеде орманның көлеңкесінде өседі (орманның көптеген өсімдіктері, шалғындық өсімдіктері, орман шөптері мен бұталары).

Көлеңкеге төзімді ағаштар мен шөптесін өсімдіктер жапырақтарының мозаикалы орналасуымен ерекшеленеді.

Ағаштардың жарық және көлеңкелі жапырақтары (ағаштың сыртында және ішкі жағында орналасады) – жарық жақсы түсетін және көлеңкедегі – анатомиялық жағынан бір – бірінен ерекшеленеді. Жарықтағы жапырақтар қалың, дөрекілеу, кейде жылтыр болуы жарықты шағылыстыруды қамтамасыз етеді. Көлеңкедегі жапырақтар жұқа, кутикуласы өте нәзік немесе болмайды.

Ормандарда көлеңкеге төзімді ағаштар қалың, бірігіп өседі. Олардың көлеңкесінде анағұрлым көлеңкеге төзімді ағаштар мен бұталар, ал төменгі белдеуінде – көлеңке сүйгіш бұталар мен шөптесін өсімдіктер өседі.

Кеңістіктігі бағдарлау құралы ретінде жарықтың жануарлар өміріндегі маңызы зор. Қарапайым жануарлардың өзінде жарық сезгіш органнеллалар пайда болады. Жасыл эвглена жарық сезгіш «көзшенің» көмегімен ортаның жарық дәрежесіне жауап береді. Ішекқуыстылардан бастап, барлық жануарларда жарық сезгіш мүшелер – құрылысы әр түрлі көздері дамиды.

Жануарлар күндізгі, түнгі және қас қарайғанда тіршілік ететін жануарлар болып бөлінеді. Сонымен қатар жарық күнді көтере алмайтын, тек қараңғыда тіршілік ететін (топырақ жануарлары, үңгірлер мен терең жерлерде мекендейтін) жануарлар, жануарлар мен өсімдіктердің ішкі паразиттері де бар.

Биолюминесценция дегеніміз тір ағзалардың жарық шығаруға қабілеттілігі. Бұл қоршаған ортадан түсетін тітіркендірулерге жауап ретінде катализатордың әсерінен күрделі органикалық заттардың тотығуы нәтижесінде болады.

Балықтар, басаяқты былқылдақденелілер және басқа да гидробионттықтар, сондай – ақ кейбір жер – ауа ортасында тіршілік ететін ағзалардың шығаратын жарықтың сигналдары (мысалы, шілделік тұқымдасының қоңыздары) қарама – қарсы жыныс дарасының назарын аудару, жемтігін аулау немесе жыртқыштардан қорғану, кеңістікті бағдарлау үшін қажет.

Температура. Тірі ағзалардың жер бетінде таралуын анықтайтын факторлардың бірі – температура. Жылудың тек абсолюттік мөлшері ғана емес, сондай – ақ оның, уақыт бойынша таралуы, яғни жылулық режим маңызды болып табылады. Өсімдіктердің денесінің өзіндік температурасы болмайды. Олардың жылу реттеуінің анатомо – морфологиялық және физиологиялық механизмдері ағзаны қолайсыз температуралардан қорғауға бағытталған.

Ылғалдылық жетіспейтін жоғары температуралы белдеулерде тарихи даму барысында жапырақ бетінің ауданы кіші немесе жапырақтары болмайтын өсімдіктердің морфологиялық типі қалыптасқан.

Көптеген шөл өсімдіктерінде ақшыл – түкті жабыны болады. Бұл бейімделушілік күн сәулелерін шағылыстырып, өсімдікті шектен тыс қызып кетуден қорғайды.

Қолайсыз температуралардың зиянды әсерінен қорғауға бағытталған өсімдіктердің физиологиялық бейімдеушіліктеріне төмендегі мысалдарды келтіруге болады: буланудың интенсивтілігі – транспирация (латын тілінен аударғанда trans – арқылы, spiro – тыныс алу, шығару), плазманың ұю температурасын өзгертетін жасушадағы тұздардың жиналуы, хлорофиллдің күн сәулелерінің енуіне қарсылық қасиеті.

Жануарларда ағзаны қолайсыз температуралардың әсерінен қорғауға бағытталған морфологиялық бейімделулер қалыптасқан.

Бергман ережесі (1847 ж.) бойынша түрдің немесе біртекті жақын түрлердің тобында дене мөлшері ірі жылы қанды жануарлар анағұрлым салқын аудандарда таралған.

Термодинамика тұрғысынан ағзаның жылуды жоғалтуы оның салмағына емес, бетінің ауданына тура пропорционал болады.

Неғұрлым жануар ірі және денесі шағын болған сайын оған тұрақты температураны ұстап тұру жеңіл. Ал неғұрлым жануар ұсақ болса, оның салыстырмалы ауданы жоғары және жылу жоғалтуы да, зат алмасу деңгейі де, энергия жоғалтуы да жоғары.

Аллен ережесі (1877) бойынша дене температурасы тұрақты жануарлардың салқын климаттық белдеулерде денесінің шығыңқы бөліктері кішірейеді.

Мысалы, экологиялық жағынан бір – бірте жақын мына түрлердің құлақтарының мөлшерін салыстырсақ тундрада мекендейтін кәдімгі түлкінің құлағы орташа, Африка шөлдерінде мекендейтін фенектің құлағы өте үлкен.

Жануарлардың жылу режиміне бейімделуі денесінің жеке мүшелерінің қатынасының өзгеруінен де көрінеді. Мысалы, солтүстік аудандарда мекендейтін ақкістің жылы жерде мекендейтін осындай жануарлармен салыстырғанда жүрегі, бүйрегі, бауыры үлкен болады.

Жылу алмасу түріне байланысты жануарлардың экологиялық екі типін бөліп көрсетеді: пойкилотермді (салқын қанды) және гомойотермді (жылы қанды).

Пойкилотермді ағзалардың (грек тілінен аударғанда poikilos – алуан түрлі) зат алмасу деңгейі тұрақсыз, денесініңи температурасы тұрақсыз, жылу реттеу механизмдері жоқ дерлік. Олардың денесінің температурасы қоршаған ортанын температурасына тәуелді болады. Пойкилотермді жануарларға омыртқасыздар, балықтар, қосмекенділер жатады.

Гомойотермді ағзаларға (грек тілінен аударғанда homoios – бірдей) – зат алмасу деңгейі жоғары және тұрақты, зат алмасу нәтижесінде жылу реттелуі жүзеге асырылады. Мұның өзі олардың дене температурасының салыстырмалы түрде тұрақты болуын қамтамасыз етеді.

Пойкилотермді жануарлардың өзін салыстырмалы түрде кең ауқымды температура ауытқуында белсенді тіршілік ететін эвритермді және температураның айтарлықтай ауытқуын көтере алмайтын стенотермді деп бөлуге болады.

Жылу реттелуінің механизмдері химиялық және физикалық болып бөлінеді. Химиялық механизмді ағзадағы реакциялардың интенсивтілігі қамтамасыз етеді де, рефлекторлық жолмен жүзеге асады.

Жылу реттелуінің физикалық механизмін жылу сақтау жабыны (қауырсындар, жүн, май қабаты), тері бездерінің қызметі тыныс алу кезіндегі ылғалдың булануы, қан айналудың қан тамырлық реттелуі қамтамасыз етеді.

Салқын қанды жануарлардың зат алмасуының жылдамдығы сыртқы ортаның температурасына тура пропорционал, ал жылы қанды жануарларды керісінше, температура төмендегенде жылу бөліну артады, яғни зат алмасу процестері жылдамдығының артуы жылу өндірудің артуына әкеледі.