Экологиялық факторлар

Өмір сүру ортасы-тірі ағзаны қоршайтын және ол тікелей өзара әрекеттесетін табиғаттың бөлігі. Ортаның құрамдас бөліктері мен қасиеттері әртүрлі және өзгермелі. Кез келген тірі тіршілік қиын, өзгермелі әлемде өмір сүреді, оған үнемі бейімделіп және оның өзгерістеріне сәйкес өзінің өміршеңдігін реттей отырып.

Организмдерге әсер ететін ортаның жекелеген қасиеттері немесе элементтері экологиялық факторлар деп аталады. Орта факторлары әртүрлі. Олар қажет болуы мүмкін немесе, керісінше, тірі өмір сүру үшін зиянды, өмір сүру мен көбеюге ықпал ету немесе кедергі. Экологиялық факторлар әртүрлі табиғатқа және әсер ету ерекшелігіне ие. Олардың арасында абиотикалық және биотикалық, антропогендік бөлінеді.

Абиотикалық факторлар-температура, жарық, радиоактивтік сәулелену, қысым, ауа ылғалдылығы, судың тұздық құрамы, жел, ағыстар, жер бедері – тірі организмдерге тікелей немесе жанама әсер ететін жансыз табиғаттың барлық қасиеттері.

Биотикалық факторлар-бұл тірі өмірдің бір-біріне әсер ету формалары. Әрбір организм үнемі өзіне тікелей немесе жанама әсер етеді, өсімдіктермен, жануарлармен, микроорганизмдермен, өз түрінің өкілдерімен байланыста болады, оларға байланысты және оларға өзі әсер етеді. Қоршаған органикалық әлем-әрбір тірі тіршілік ортасының құрамдас бөлігі.

Организмдердің өзара байланысы – биоценоздар мен популяциялардың өмір сүруінің негізі; оларды қарау син‑экология саласына жатады.

Антропогендік факторлар-бұл басқа түрлердің тіршілік ету ортасы ретінде табиғаттың өзгеруіне әкелетін немесе олардың өміріне тікелей әсер ететін адам қоғамы қызметінің нысандары. Адамзат тарихы барысында алдымен аң аулау, содан кейін ауыл шаруашылығы, өнеркәсіп, көлік дамуы біздің ғаламшарымыздың табиғатын қатты өзгертті. Жердің бүкіл тірі әлеміне антропогендік әсерлердің мәні қарқынды өсіп келеді.

Адам тірі табиғатқа абиотикалық факторлар мен түрлердің биотикалық байланыстарының өзгеруі арқылы әсер етсе де, планетадағы адамдардың қызметін осы жіктеме шеңберіне салмайтын ерекше күшке бөлу керек. Қазіргі уақытта жердің тірі жамылғысының, организмдердің барлық түрлерінің тағдыры адам қоғамының қолында, табиғатқа антропогендік әсерге байланысты.

Ортаның бір факторы әр түрлі тіршілік ететін организмдердің өмірінде әртүрлі мәнге ие. Мысалы, қыста қатты жел ашық мекендейтін ірі жануарлар үшін қолайсыз, бірақ қарда немесе қар астында жабылатын ұсақ жануарларға әсер етпейді. Топырақтың тұздық құрамы өсімдіктерді қоректендіруге маңызды, бірақ жер бетіндегі жануарлардың көпшілігіне немқұрайды және т. б.

Ортаның кейбір қасиеттері түрлердің эволюциясында ұзақ уақыт бойы салыстырмалы түрде тұрақты болып қалады. Бұл тартылыс күші, күн тұрақты, мұхиттың тұз құрамы, атмосфераның қасиеттері. Экологиялық факторлардың көпшілігі-температура, ылғалдылық, жел, жауын – шашын, паналардың, тамақтың болуы, жыртқыштар, паразиттер, бәсекелестер және т.б. — кеңістік пен уақыт өте өзгеріп отырады. Осы факторлардың әрқайсысының өзгергіштік дәрежесі өмір сүру ортасының ерекшеліктеріне байланысты. Мысалы, температура құрлықтың бетінде қатты өзгереді, бірақ мұхит түбінде немесе үңгірдің тереңінде тұрақты. Сүтқоректілердің паразиттері артық тамақ жағдайында өмір сүреді, ал еркін өсіретін жыртқыштар үшін оның қорлары барлық уақытта құрбандар санының өзгеруінен кейін өзгереді.

Уақыт бойынша орта факторларының өзгеруі: 1) тәулік уақытына немесе жыл маусымына, немесе мұхитқа құйылу мен төгілу ырғағына байланысты әсер ету күшін өзгертетін жүйелі‑кезеңдік; 2) тұрақты емес, нақты кезеңділікпен, мысалы, әртүрлі жылдардағы ауа – райының өзгеруі, апатты сипаттағы құбылыстар-боран, нөсер, опырылу және т. б.; 3) белгілі, кейде ұзақ уақыт аралығында, мысалы, климаттың салқындауы немесе жылынуы, су айдындарының өсуі, су айдындарының өсуі, бір учаскеде тұрақты мал жаю және т. б.

Орта факторларының арасында ресурстар мен жағдайлар бөлінеді. Қоршаған орта ресурстары ағзаларды пайдаланады, тұтынады, сол арқылы олардың санын азайтады. Ресурстарға тамақ, су тапшылығы кезінде, баспана, көбею үшін қолайлы орындар және т. б. жатады. Ортаның бір факторы бір ресурс және басқа түрлер үшін шарт болуы мүмкін. Мысалы, жарық-өсімдіктер үшін өмірлік қажетті энергетикалық ресурс, ал көру қабілеті бар жануарлар үшін-көру бағдарының шарты. Көптеген ағзалар үшін су өмірдің шарты және ресурс болуы мүмкін.

Құрал-жабдықтар организмдердің ортаға киеді атауы бейімдеу. Ағзалардың құрылымы мен функцияларындағы кез келген өзгерістер бейімделу деп түсініледі, олардың өмір сүру мүмкіндігін арттырады.

Бейімделу қабілеті-өмірдің негізгі қасиеттерінің бірі, өйткені оның өмір сүру мүмкіндігін, ағзалардың өмір сүру және көбеюін қамтамасыз етеді. Бейімделу әртүрлі деңгейлерде көрінеді: жасушалар биохимиясынан және жекелеген ағзалардың мінез-құлқынан бастап қоғамдастықтар мен экологиялық жүйелердің құрылысы мен жұмыс істеуіне дейін. Бейімделу түрлердің эволюциясы барысында пайда болады және дамиды.

Ағза деңгейіндегі бейімделудің негізгі тетіктері: 1) биохимиялық – жасушаішілік процестерде, мысалы, ферменттер жұмысының өзгеруі немесе олардың санының өзгеруі сияқты көрінеді; 2) физиологиялық – мысалы, бірқатар түрлердегі температураның жоғарылауы кезінде тер бөлінуінің күшеюі; 3) морфо‑анатомиялық – өмір салтына байланысты дене құрылымы мен формасының ерекшеліктері; 4) мінез – құлық-құлық-мысалы, жануарлардың қолайлы мекендеу орындарын іздестіруі, нор, ұя құруы және т. б.; 5) онтогенетикалық-жағдайдың өзгеруі кезінде өмір сүруге ықпал ететін жеке дамуды жеделдету немесе бәсеңдету.

Ортаның экологиялық факторлары тірі организмдерге әртүрлі әсер етеді, яғни физиологиялық және биохимиялық функциялардың бейімделгіш өзгерістерін тудыратын тітіркендіргіш ретінде әсер етуі мүмкін; осы жағдайларда өмір сүрудің мүмкін еместігін тудыратын шектегіш ретінде; организмдердің морфологиялық және анатомиялық өзгерістерін тудыратын модификаторлар ретінде; ортаның басқа факторларының өзгеруін куәландыратын сигналдар ретінде.

Әрбір фактор ағзаға оң әсер етудің белгілі бір шектеріне ие (күріш. 1). Айнымалы фактор әрекетінің нәтижесі, ең алдымен, оның пайда болу күшіне байланысты. Фактордың жеткіліксіз және артық әсері дарақтардың өміріне теріс әсер етеді. Әсер етудің қолайлы күші экологиялық фактордың Оптимум аймағы немесе осы түрдегі ағзалар үшін жай Оптимум деп аталады. Оптимумнан ауытқулар күштірек болған сайын, осы фактордың ағзаға (пессимум аймағы) әсер етуі соғұрлым көп болады. Фактордың максималды және минималды ауыспалы мәндері-бұл сыни нүктелер, олардан тыс болуы мүмкін емес, өлім туындайды. Сыни нүктелер арасындағы төзімділік шектері ортаның нақты факторына қатысты тірі адамдардың экологиялық валенттілігі деп аталады.

Сур. 1. Тірі организмдерге орта факторларының әсер ету схемасы

Әртүрлі түрлердің өкілдері оптимумның жағдайы бойынша да, экологиялық валенттілік бойынша да бір-бірінен ерекшеленеді. Мысалы, тундрадағы құмдар 80 °C (+30-дан -55 °C дейін) астам диапазонда ауа температурасының ауытқуын тудыруы мүмкін, ал Copilia mirabilis жылу өткізгіш раковкасы 6 °C (+23-тен +29 °C дейін) артық емес интервалда су температурасының өзгеруіне шыдайды. Фактордың көрінуінің бір күші бір түр үшін оңтайлы болуы мүмкін, пессималдық – екіншісі үшін және үшінші түр үшін төзімділік шегінен шығуы мүмкін (сурет. 2).

Ортаның абиотикалық факторларына қатысты түрдің кең экологиялық валенттілігі «эври»қосымшасы факторының атауына қосу арқылы белгіленеді. Эвритермді түрлер – температураның едәуір тербелісін шығаратын, эврибатты – қысымның кең диапазоны, эвригалинді – ортаның тұздануының әртүрлі дәрежесі.

Сур. 2. Әртүрлі түрлерге арналған температуралық шкалада қисық оптимумның жағдайы:

1, 2 – стенотермиялық түрлері, криофилдер;

3-7-эвритерм түрлері;

8, 9 – стенотермиялық түрлері, термофилдер

Қабілетсіздігі тасымалдауға айтарлықтай ауытқуы фактор, немесе жіңішке экологиялық валентность сипатталады. praefixus — «стено» – стенотермные, стенобатные, стеногалинные түрлері және т. б. кең мағынада түрлері, өмір сүруі үшін олардың қажетті қатаң белгіленген экологиялық жағдайлар деп атайды стенобионтными, ал қабілетті приспосабливаться әр түрлі экологиялық жағдай, – эврибионтными.

Бір немесе бірден бірнеше факторларға сыни нүктелерге жақындатылған шарттар экстремалды деп аталады.

Фактордың градиентіндегі Оптимум мен сыни нүктелердің орналасуы орта жағдайларының әсерімен белгілі бір шектерде жылжытылуы мүмкін. Бұл жыл мезгілдерін ауыстыру кезінде көптеген түрлерде жиі орын алады. Қыста, мысалы, воробия қатты аязды ұстайды, ал жазда нөлден сәл төмен температурада салқындатудан өледі. Қандай да бір факторға қатысты оптимумның жылжу құбылысы акклимация деп аталады. Температураға қатысты бұл ағзаның жылу шыңдалуының белгілі процесі. Температуралық жерсіндіру үшін маңызды уақыт кезеңі қажет. Механизм жасушаларда бірдей реакцияларды катализдейтін ферменттердің ауысуы, бірақ әр түрлі температураларда (изоферменттер деп аталады). Әрбір фермент өз генімен кодталады, демек, бір гендерді өшіру және басқаларды белсендіру, транскрипция, трансляция, жаңа ақуыздың жеткілікті мөлшерін жинау және т. б.қажет. Акклимация, немесе шыңдау – ағзалардың маңызды бейімделуі, біртіндеп қолайсыз жағдайларда немесе басқа климаты бар аумаққа түскен кезде болады. Бұл жағдайларда жалпы жерсіндіру процесінің құрамдас бөлігі болып табылады.

2. Түсініксіздіктер қолданылу фактордың әр түрлі функциялары.

Әр фактор ағзаның әртүрлі функцияларына әсер етеді (сурет. 3). Бір процестер үшін Оптимум басқалардың пессимумы болуы мүмкін. Сонымен, суық қанды жануарларда ауа температурасы +40-тан + 45 °C-қа дейін ағзадағы алмасу процестерінің жылдамдығын арттырады, бірақ қозғалыс белсенділігін тежейді және жануарлар жылу қоршауына түседі. Көптеген балықтар үшін су температурасы, жыныстық өнімдердің жетілуі үшін оңтайлы, басқа температура интервалында болатын уылдырық үшін қолайсыз.

Сур. 3. Фотосинтездің және өсімдіктің тыныс алу температурасына тәуелділік схемасы (В. Лархер бойынша, 1978): tмин, toпт, tмакс – өсімдіктердің өсуі үшін температуралық минимум, оптимум және максимум (сызылған аймақ))

Белгілі бір кезеңдерде организм көбінесе сол немесе басқа функцияларды (тамақтану, өсу, көбею, қоныстандыру және т.б.) жүзеге асыратын өмірлік цикл әрқашан орта факторлары кешенінің маусымдық өзгерістерімен келісілген. Жылжымалы ағзалар өзінің барлық өмірлік функцияларын табысты жүзеге асыру үшін мекендеу орындарын да өзгерте алады.

3. Орта факторларына жеке реакциялардың әртүрлілігі. Шыдамдылық дәрежесі, сыни нүктелер, жеке индивидуумдардың оңтайлы және пессималды аймақтары сәйкес келмейді. Бұл өзгергіштік дарақтардың тұқым қуалайтын қасиеттерімен де, жыныстық, жас және физиологиялық айырмашылықтармен де анықталады. Мысалы, диірмендік оттың көбелегінде-ұн және астық өнімдерінің зиянкестерінің бірі-шынжыр табандары үшін ең аз температура -7 °C, ересектер үшін -22 °C, ал жұмыртқа үшін -27 °C. Демек, түрдің экологиялық валенттілігі әр жеке адамның экологиялық валенттілігі әрқашан кең.

4. Ағзалардың әртүрлі факторларға бейімделуінің салыстырмалы тәуелсіздігі. Қандай да бір факторға төзімділік дәрежесі басқа факторларға қатысты түрдің тиісті экологиялық валенттілігін білдірмейді‑ Мысалы, температураның кең өзгерістерін тасымалдайтын түрлер, сондай-ақ ылғалдылықтың немесе тұз режимінің кең тербелісіне бейімделген болуы міндетті емес. Эвритерм түрлері стеногалин, стенобатты немесе керісінше болуы мүмкін. Түрлі факторларға қатысты түрдің экологиялық валенттілігі өте әртүрлі болуы мүмкін. Бұл табиғатта өте алуан бейімделу жасайды. Қоршаған ортаның әртүрлі факторларына қатысты экологиялық валенттіктер жиынтығы түрдің экологиялық спектрін құрайды.

5. Жекелеген түрлердің экологиялық спектрлерінің сәйкес келмеуі. Әрбір түрі өзінің экологиялық мүмкіндіктеріне тән. Тіпті жақындардың да түрлердің ортасына бейімделу тәсілдері бойынша қандай да бір жеке факторларға қатысты айырмашылықтар бар.

Сур. 4. Ылғалдануына байланысты өсімдіктердің жекелеген түрлерінің шалғынды Шөпке қатысуының өзгеруі (Л. Г. Раменский және т. б. бойынша, 1956): 1 – луговой беде; 2 – кәдімгі мыңжапырақ; 3 – мөлтек; 4 – луговой мятлик; 5 – типчак; 6 – нағыз маренник; 7 – ерте Көктерек; 8 – кәдімгі таволга; 9 – холмовая герань; 10 – дала қыртысы; 11 – қысқа көлемді ешкі бауыры; 12-қыртысы

Түрлердің экологиялық жеке ережесі орыс ботанигі Л. Г. Раменский (1924) өсімдіктерге қатысты (сурет. 4), содан кейін ол зоологиялық зерттеулермен де кеңінен расталды.

6. Факторлардың өзара әрекеттесуі. Қоршаған ортаның қандай да бір факторына қатысты ағзалардың төзімділігінің оңтайлы аймағы мен шектері қандай күшпен және бір мезгілде басқа факторлардың қандай үйлесімділігімен әсер ететініне байланысты ауыса алады (сурет. 5). Бұл заңдылық факторлардың өзара әрекеттесуінің атауын алды. Мысалы, ыстық ылғалды ауада емес, құрғақ ауада оңай. Мұз қату қаупі желсіз ауа райына қарағанда қатты желмен аязда айтарлықтай жоғары. Осылайша, басқалармен бірге бір фактор бірдей емес экологиялық әсер етеді. Керісінше, бір экологиялық нәтиже әртүрлі жолдармен алынуы мүмкін. Мысалы, өсімдіктердің ағуын топырақтағы ылғалдың мөлшерін арттыру, сондай-ақ булануды азайтатын ауа температурасын төмендету арқылы тоқтатуға болады. Факторларды ішінара өзара алмастыру әсері пайда болады.

Сур. 5. Dendrolimus pini қарағай жібек құртының жұмыртқаларының өлім-жітімі әртүрлі температура мен ылғалдылықта

Сонымен қатар, орта факторларының іс-қимылының өзара өтемақысы белгілі бір шектерге ие және олардың бірін басқаларымен толық ауыстыруға болмайды. Судың толық болмауы немесе минералды қоректендірудің негізгі элементтерінің бірі басқа жағдайлардың ең қолайлы үйлесімділігіне қарамастан, өсімдіктің өмірін мүмкін емес етеді. Полярлық шөлдерде жылудың аса тапшылығын ылғал молымен де, тәулік бойы жарықпен да толтыруға болмайды.

Ауыл шаруашылығы тәжірибесінде экологиялық факторлардың өзара іс-қимыл заңдылықтарын ескере отырып, мәдени өсімдіктер мен үй жануарларының өмір сүруінің оңтайлы жағдайларын шебер қолдауға болады.

7. Шектеуші факторлар ережесі. Ағзалардың өмір сүру мүмкіндіктері ең алдымен оптимумнан ең алып тасталатын ортаның факторларын шектейді. Егер экологиялық факторлардың ең болмағанда біреуі сыни шамалардың шегінен жақындап немесе шығып кетсе, онда қалған жағдайлардың оңтайлы үйлесімділігіне қарамастан, дарақтардың өлу қаупі төніп тұр. Кез келген оптимумнан жалтарған факторлар нақты уақыт кезеңінде түрдің немесе оның жекелеген өкілдерінің өмірінде бірінші дәрежелі мәнге ие болады.

Ортаның шектеуші факторлары түрдің географиялық таралу аймағын анықтайды. Бұл факторлардың табиғаты әртүрлі болуы мүмкін (күріш. 6). Мәселен, түрдің солтүстікке жылжуы жылудың жетіспеушілігімен шектелуі мүмкін, аридті аудандарда – ылғалдың жетіспеушілігімен немесе тым жоғары температурамен шектелуі мүмкін. Таралуын шектейтін фактор биотикалық қатынастар да, мысалы аумақтың жұмыспен қамтылуы неғұрлым күшті бәсекелес немесе өсімдіктер үшін тозаңдатқыштар жетіспеуі болуы мүмкін. Сонымен, інжір тозаңы жәндіктердің жалғыз түріне байланысты — blastophaga psenes осі. Бұл ағаштың отаны-Жерорта теңізі. Калифорнияға әкелінген інжір ол жерге тозаңдатқыштар әкелгенге дейін жеміс бермеді. Арктикада бұршақтардың таралуы тозаңдататын құлмақ бөлумен шектеледі. Диксон аралында құлмақ жоқ, бұршақтар да кездеседі,бірақ температура жағдайлары бойынша бұл өсімдіктердің болуы мүмкін.