Тіршілік таралған аймақта тірі ағзалар мен өлі табиғат элементтерінің толық өзара әрекеті мен өзара байланысын В.Н. Сукачевтің биогеоценоз тұжырымдамасы көрсете алады.
Биогеоценоз — бұл үнемі атмосфера, гидросфера және литосфера компоненттерімен ұдайы байланыста болатын өсімдік, жануар және микроағзалардың динамикалық тұрақты қауымдастығы. Үздіксіз зат айналымымен байланысқан, энергетикалық және зат ретінде ашық жүйе — биогеоценоз биотикалық (биоценоз) және абиотикалық (экотоп) бөліктерден тұрады.
Биогеоценоздарға Күн сәулесі, топырақтың минерал заттары, атмосфера газдары, су түседі. Биогеоценоз жылу, оттек, көмір қышқыл газ, биогендік заттар, шіріген заттар өндіреді.
Биогеоценоздың негізгі қызметі — біржақты бағытталған энергия ағысы мен заттар айналымы. Кез келген биогеоценоз құрамы мына компоненттерден тұрады: — абиотикалық бейорганикалық ортаның заттары; — аутотрофты ағзалар-биотикалық органикалық заттардың продуценттері; — гетеротрофты ағзалар — бірінші (өсімдікпен қоректенетін жануарлар) және одан кейінгі қатардағы (ет жейтін жануарлар) дайын органикалық заттарды тұтынушылар (консументтер). — өліктерді тұтынатын ағза бұзушылар (деструкторлар), яғни органикалық заттарды ыдыратушылар.
Аталған биогеоценоз компоненттері биосферада қоректенудің екі түріне жататын — аутотрофтар мен гетеротрофтардың негізгі қоректік (трофиктік) байланысына жатады. Аутотрофтар тіршілікке қажет химиялық заттарды қоршаған ортадан алады және Күн энергиясының көмегімен оларды органикалық заттарға айналдырады.
Гетеротрофтар органикалық заттарды көмір қышқыл газына, суға, минерал тұздарға дейін ыдыратып және оларды қоршаған ортаға қайтарады. Сөйтіп тіршілік барысында өмір сүру жағдайына қажет заттар айналымы қамтамасыз етіледі. Мұнда Күн жарығының энергиясы тірі ағзалардың көмегімен энергияның басқа формалары — химиялық, механикалық, жылуға айналады.
Биогеоценоз экономикасында маңызды рөл трофиктік құрылымды қоректену тізбегіне тиеді, сол құрылым арқылы энергия тасымалданады және зат айналымы жүреді.
Қоректік тізбек трофиктік дәрежелер қатарынан тұрады, ал қатар жүйесі энергия ағысының бағытына сәйкес болады. Энергияның біріншілік көзі Күн сәулесі, оның энергиясы 4,6-1026Дж/с (1Д1026кал/с) тең. Жер бетіне осы энергия мөлшерінің 1/2000000 бөлігі жетеді және тек оның 1-2%-ы ғана өсімдіктерге ықпал береді. Бұл энергияның 30%-дан 70%-ға дейінгісін өсімдіктер өздерінің тіршілігін қамтамасыз ету және органикалық заттар синтездеу үшін пайдаланады.
Өсімдіктер биомассасында жинақталған энергия таза биоценоздың алғашқы өнімін құрайды. Өсімдік биомассасының бірінші қатар тұтынушылары — өсімдікпен қоректенуші жануарларға энергия алу көзі және қоректену тізбегі бойынша биомасса түзу үшін материал ретінде пайдаланылады.
Тіршілікті қолдауға жұмсалатын энергия мөлшерінің өсуіне қарай келесі дәрежелерде өнім шығымы кемиді. Қоректік тізбекте келесі дәреженің өнім шығымы әдетте алғашқының тек 5-20%-ын ғана құрайды. Сондықтан планетада өсімдіктер мен жануарлардан туындаған биомасса қатынасы, тек жануарлар биомассасы үлесіне 1-3%-ы ғана келетінін көрсетеді. Адамдар үлесіне тиетін тірі заттардың массасы шамамен 0,0002% ғана, планетадағы барлық тірі заттар массасының қосындысымен есептегенде.
Қоректік тізбектегі ассимиляцияланған энергияның төмендеуін экологиялық пирамида құрылымы көрсете алады. Қоректік тізбек — бұл биосферада эволюция барысында тірі ағзаларда пайда болған, жүйелі түрде бастапқы қоректік заттардан материалдар мен энергияны алушы өзара байланыстағы түрлердің тұрақты тізбектері. Ол биогеоценоздың трофиктік құрылымын құрайды, ол құрылым энергия тасымалдап, заттар айналымын қамтамасыз етеді.
Қоректік тізбекте алғашқы энергия көзі болып Күн энергиясы табылады. Алғашқы трофиктік дәреже (саты) — продуценттер (жасыл өсімдіктер) Күн энергиясын фотосинтез барысында жұмсайды, сөйтіп кез келген биоценоздың алғашқы өнімін түзеді. Бұнда тек Күн энергиясының 0,1%-ы ғана фотосинтез үдерісінде жұмсалады. Күн энергиясының жасыл өсімдіктерді өзгерту тиімділігі біріншілік продукт шығымымен бағаланады. Фотосинтезде байланысқа түскен энергияның жартысынан көбі өсімдіктердің тыныс алуында шығындалады.
Энергияның қалған бөлігі қоректік тізбекпен әрі қарай беріледі.
Бұнда ең маңызды қолдану тиімділігі мен қоректену үдерісінде энергияның өзгеру заңдылықтары сақталады. Оның мәні мынада: қоректену тізбегінде өзінің тіршілігін қолдауға жұмсалған энергия мөлшері бір трофикалық дәрежеден басқаға ауысқанда артады, ал өнімнің шығымы кемиді.
Фитомасса екінші трофиктік дэреже — бірінші қатар тұтынушылары — шөп жейтін жануарлардың энергия алу және ағзалар биомасса түзу үшін алынатын материалдар көзі болып табылады. Әдетте екінші трофиктік дәреже өнімі алдыңғы дәрежедегі өнімнің 5-20%-ын (-10%) ғана құрайды. Бұл көрініс өсімдік және жануарлар биомассасының қатынастарында орын алады.
Таза алғашқы, сол сияқты таза екінші өнімдердің әрбір трофиктік дәрежеде түзілу және жұмсалу жылдамдығы әр түрлі. Бірақ экожүйеге алғашқы және екінші өнімдердің белгілі мөлшерлік қатынастары тән. Әрқашан негізгі қоректік тізбектің негізі болып табылатын өсімдік заттарының мөлшері оны жеп қоректенетін жануарлардың жалпы массасынан көп (-10 есе) болады, ал қоректік тізбектегі әрбір келесі буынның массасы пропорционалды түрде өзгереді.
Әрбір трофиктік дәреженің қолайлы энергия мөлшерінің төмендеуі даралардың биомассасы мен санының төмендеуіне әкеледі. Осы биоценоз үшін ағзаның биомассасы мен санының пирамидасы жалпы алғанда өнім пирамидасының сұлбасын қайталайды.
Графика түрінде экологиялық пирамиданы бірдей биіктіктегі, бірақ ұзындықтары әр түрлі бірнеше тік бұрыш түрінде көрсетеді. Тік бұрыштардың ұзындықтары төменнен жоғарыға қарай кішірейеді, соған сәйкес трофиктік дәрежедегі өнім де азаяды. Төменгі тік бұрыштың ұзындығы үлкен — ол бірінші трофиктік дәреже — продуценттер, шамамен 10 есе кіші трофиктік дәреже -шөп жейтін жануарлар, бірінші қатардағы тұтынушыларға екінші трофиктік дәреже сәйкес.
Органикалық заттардың түзілу жылдамдығы оның қорының қосындысын, яғни ағзалардың әрбір трофиктік дәрежедегі биомассасын анықтамайды.
Көптеген жер бетіндегі экожүйелерде биомасса ережесі сақталады, яғни өсімдіктер биомассасының қосындылары барлық шөп жейтіндердің биомассасынан көп болады, ал шөп жейтіндердің массасы барлық жыртқыштардың массасынан артық болады.
Өнімділік мөлшері, оның ішінде өсімдіктердің жылдық өсімі мен биомассаны ажырата білу керек. Биоценоздың алғашқы өнімі мен биомасса арасындағы айырмашылық өсімдік массасының желініп кеткен мөлшерін анықтайды.
Энергияның берілуі «жыртқыш-құрбан» байланысы арқылы жүретін трофиктік тізбектерде даралардың сандық пирамидалары жиі байқалады: қоректік тізбекке қатысушы даралардың жалпы саны әрбір буында азаяды. Әрі бұл жыртқыштардың өз қүрбандарынан ірі болуына байланысты. Кішкене жыртқыштар ірі малдарды топталып аулауына байланысты сандық пирамида ережесіне бағынбайды. Мұнда өнімділік пирамидасы эмбебап сипат алса, ал биомасса мен сандық пирамидасы белгілі трофиктік құрылымды қауымдастықта байқалады.
Экожүйенің өнімділік заңдарын білу, энергия ағысының мөлшерін есептеу мүмкіндігінің тәжірибелік мәні зор. Агроценоздардың алғашқы өнімі және табиғи қауымдастықты қанау -адам үшін негізгі қорек көзі. Өнеркәсіптерден және жануарлар ақуызының көзі болатын ауыл шаруашылығынан алынатын екіншілік биоценоз өнімдерінің де маңызы зор. Энергияның бөліну заңдылықтарының мәнін, биоценоздағы заттар мен энергия ағысын, өсімдіктер мен жануарлардың өнім беру заңдылықтарын, жаратылыс жүйесінен өсімдік пен жануарлар биомассасын алу шегін түсіну «қоғам-табиғат» жүйесінде дұрыс қатынас құруға мүмкіндік береді.
Биогеоценоздардың мөлшері әр түрлі. Жер планетасында энергия мен зат алмасуында жаһандық мәні бар биогеоценоз-дардың жинағы басты табиғи экожүйені түзеді, оның құрамына кіретіндер: — тропикалық ормандар; — орташа климатты зонаның ормандары; — дала (саванна, тундра, шөпті ландшафттар); — шөл және шөлейт; — шалшық, өзендер, атыраулар; — таулар; — аралдар; — мұхиттар.
Биоценозда даралардың әр түрі болады. Олар өзара және шексіз орта кеңістігінде белгілі қатынастарымен сипатталады. Биоценоздың түрлік әртүрлілігі ағзалардың сол жергілікті жерде кездесуімен анықталады. Биоценоздар түрге бай және кедей болып келеді. Жылу өте жетіспейтін, сусыз ыстық шөлдердегі, сарқынды сулармен қатты ластанған суаттарда, яғни ортаның бір немесе бірнеше факторлары өзінің оптималды дәрежесінен ауытқыған биоценозда қауымдастық өте кедейленген. Апат әсеріне (өзеннің тасуы, жер қозғалысы) ұшыраған биоценоздарда да түрлердің әртүрлілігі шамалы болады. Көптеген экологиялық факторлары бойынша ортаның жағдайы оптималға жуық болғанда қауымдастық түрлерінің әртүрлілігі болады (тропикалық ормандарда, маржанды жағалауда).
Биоценоз құрамының түрлілігі олардың өмір сүру ұзақтығына да байланысты. Бұрыннан қалыптасқан биоценозға қарағанда, әдетте жас, енді қалыптасқан биоценоздардың түрлері аз болады.
Биоценоздардың түр құрамының әртүрлілігі абиотикалық факторлармен қалай қалыптасса, сол сияқты тірі ағзалардың өзімен қалыптасады. Әр түр өздерімен тропиктік және тропиктік байланыстагы басқа түрлердің биоценозға бекуіне жағдай жасайды. Мысалы, жаңа мекенді игерген суырлар әдетте өздері олжасына айналатын жыртқыштарды, сол сияқты 50-ге жуық өздерінің паразиттерімен індес бірге тұратындарын ала келеді. Ортаның қосымша әртүрлілігі жануарларды өсімдікпен қамтамасыз етеді. Олар әр түрлі және күшті дамыган сайын, биоценоздағы микроклиматтың жагдайы көп түрлі болған сайын, ондағы жануарлар түрі де көбейе береді.
Биоценоздың ең маңызды сипаты — түрлердің сандық қатынастары. Биоценоз құрамына кіретін түрлер әрқашан саны бойынша ерекшеленеді. Биоценозда үстем түр «түрдің ядросын» құрайды. Бірақ барлық үстем түрлер биоценозға бірдей әсер етпейді. Олардың ішінде барлық қауымдастыққа өмір сүру үшін орта жасайтын және оларсыз басқа түрлердің өмір сүруі мүмкін болмайтын түрлер ерешеленеді. Әдетте ондай түрлердің биоценоздан аластауы ортаның өзгеруіне, яғни биотоп микроклиматының өзгеруіне әкеледі. Мысалы, Жер бетіндегі биоценоздардың мұндай түрі ретінде мына өсімдіктерді атауға болады: шырша ормандарында — шырша, қарағай ормандарында — қарағай, егістікте — дақылдар.
Биоценоздың өмірі үшін сирек және аз мөлшерлі түрлердің маңызы зор; оның түрлерінің әртүрлілігін құрайды, биоценотикалық байланыстардың санын өсіреді, басым түрлердің басымдылыгы болады, яғни биоценоздың тұрақтылығын сақтайды.
Пайдаланылған әдебиеттер: Рыскиева Г.Ә., Өнеркісіп экологиясы – Алматы: Экономика, 2011. -262 бет.