Популяциялар экологиясы туралы реферат
ТАҚЫРЫБЫ: ПОПУЛЯЦИЯЛАР ЭКОЛОГИЯСЫ
Популяция және оның құрылымы
Популяция дегеніміз — белгілі бір географиялық аумақта тіршілік етуге бейімделген, генетикалық шығу тегі бір, бір түрге жататын особьтар жиынтығы. Популяция латынның «попилус» — «халық, топ» деген мағынаны білдіреді.
Әрбір жеке түрдің езіне тән таралу аймағы болады. Олардың сол аймақтағы тобы, сан мөлшері әр түрлі болуы мүмкін. Популяцияның сай мөлшерінің аз немесе көп болуы түрдің шығу тегіне, тарихына, ареалдың көлеміне т.б. көптеген себептерге байланысты.
Организмдердің популяцияларын жан-жақты зерттеуші экологтар С.С. Шварц, А.М.Гиляров, А.В. Яблоков, т.б. өздерінің еңбектерінде популяцияға қазіргі тұрғыдан анықтама береді. Мәселен, С.С. Шварц (1969) популяция дегеніміз «Орта жағдайларының өзгерісіне ұзақ уақыт бойы өзінің тұрақты санын ұстап тұратын бір түрге жататын организмдердің элементар топтар» деп анықтама береді. Ал, А. В. Яблоков өзінің еңбегінде «белгілі бір аумақты мекендейтін бір түрге жататын организмдердің эволюциялық даму жолы ұқсас топтары» дейді. А. М. Гиляров өзінің әріптестерінің идеяларын дамыта келіп, популяцияға біршама жаңа көзқарасты анықтама беруте тырысты.
Популяция — белгілі бір аумақты мекендейтін шығу тегі бір, ұзақ жылдар бойы табиғаттағы санын түрақты үстап келе жатқан бір түрге жататын организмдер жиынтығы. Популяция ішінде үнемі тіршілік үшін күрес, басқа туыстық топтармен мүмкіндігінше шектелген формалар тіршілік етеді. Олар бір-бірінен — жергілікті, экологиялық, географиялық популяциялар деп бөлінеді. Популяцияларды осылайша жіктеу Н.П. Наумов жүйесіне негізделеді.
Популяция — биологиялық бірлік ретінде өзінің белгілі құрылымы, қасиеті және атқаратын функциялары арқылы ерекшеленеді. Популяция құрылымы ондағы особьтар санымен және кеңістікте таралуымен сипатталады. Ал, популяцияның функциясы басқа биологиялық жүйелермен ұқсас келеді. Популяцияға тән қасиеттерге өсу, даму, көбею, орта жағдайларының өзгерісіне бейімділігі, генетикалық шызғу тегі, экологиялық жағдайлары жатады.
Элементар (жергілікті) популяция — табиғаты бірдей кішігірім аумақтарды мекендейтін бір түрге жататын особьтар жиынтығы. Элементар популяциялардың табиғаттағы саны, даму эволюциясы мен ұзақтығы биоценоздың күрделі немесе қарапайымдылығына, бірегейлігіне байланысты болады.
Табиғатта жергілікті популяциялардың араласып кетуі бір-бірінің арасындағы шекараны жойып, түрлердің ұсақтап кетуіне әкеліп соғады.
Экологиялық популяция — жергілікті популяциялардың жиынтығы негізінде қалыптасады. Олар негізінде түр ішіндегі топтар болғандықтан белгілі бір биоценозда тіршілік етуге бейімделген. Мәселен, кәдімгі ақ тиін көптеген ормандарда кең таралған. Сондықтан олардың «қарағайлық», «шыршалық» немесе т.б. экологиялық популяциялары көптеп кездеседі. Олар бір-бірімен жиі араласатындықтан генетикалык алмасулар элементар популяцияларға қарағанда баяу жүреді.
Географиялық популяция — географиялық жағдайлары бірдей аумақты қамтитын, особьтар топтарын құрайтын экологиялық популяциялардан түрады. Географиялық популяциялар салыстырмалы түр де бір-бірімен нақты шектелген әрі өсімталдығы, особьтар формасы экологиялық қатарлары, физиологиялық мінез-құлқы және басқа да қасиеттері арқылы ерекшеленеді. Популяциялардың осылайша ұзақ жылдар бойы жекеленуі бірте-бірте географиялық раса немесе жаңа түр формаларын дүниеге алып келуі мүмкін. Ондай түрлерді географиялық түр тармағы, раса немесе сол түрдің синонимі ретінде қарастырады. Мәселен, кәдімгі ақ тиіннің 20-дан астам географиялық популяциясы бар. Табиғатта популяцияның шекарасы мен дене тұрқы оның қандай аумақты мекендейтіндігінде емес популяцияның өзінің жеке қасиеттерімен сипатталады. Н.П. Наумовтың зерттеулері бойынша популяциялардың ұсақ аумаққа таралуы олардың көп түрлілігін және генефонын байытады деп тұжырымдайды. Осыған байланысты табиғатта абсолютті популяция болмайды. Өйткені, әрбір түр өзінің даму эволюциясы барысында уақыт пен кеңістікке қатысты миграция (орын ауыстыру) кезінде бір-бірімен араласып отырады. Ал, өсімдіктер болса тозаңдары жел арқылы немесе өсімдіктер арқылы кең таралып жатады. Нәтижесінде, түр шегіндегі популяциялардың әр түрлі формалары қалыптасып отырады. Сондықтан популяцияға экологиялық тұрғыда толық анықтама берілген жоқ. Осы бағытта С.С. Шварцтың көзқарасы қолдауға тұрарлық бағыт. Онда: «Популяция дегеніміз жеке түрдің сандық жән есапалық параметрлерімен сипатталатын түр ішіндегі тіршілік формалары ұқсас асобътардың топтары» деп анықтама беріледі.
Популяцияны сипаттайтын негізгі қасиеттер
Полулялияның тадиғаттағы саны мен тығыздығы. Популяцияның саны ментығыздығы оның қасиеттерін сипаттайтын негізгі көрсеткіш болып саналады. гыімчлі.ігы опі.ін қаспеттерім сллатталтыл леғізғі кчірссі кіш болым салаларды.
Популяцияның тығыздығы белгілі бір көлемдегі немесе кеңістіктегі особьтардың саны мен биомассасының салмағымен өлшенеді. Мәселен, гектар шыршалардың саны 150 немесе 1м3 көлемдегі су дафниялардың биомассасы 0,5 г.
Кездейсоқ тарау – тек бірегей ортаға тән құбылыс. Мәселен, егістіктерде зиянкес жәндіктердің таралуы алғашында кездейсоқ болғанымен бірте-бірте көбейе түсіп, топтану немесе шашыранды тарау сипатын алады.
Организмдердің топтанып таралуы жиі кездеседі, әрі кездейсоқ та болуы мүмкін. Мысалы, ормандарда ағаштар алғашында топтанып кездессе, бірте-бірте көбейе түсіп, топтану немесе шашыранды таралу сипатын алады.
Организмдердің топтанып таралуы жиі кездеседі, әрі кездейсоқ та болуы мүмкін. Мысалы, ормандарда ағаштар алғашында топтанып кездессе, бірте-бірте өсе бастайды. Өсімдіктердің таралуы спора, тұқым, жеміс арқылы жүзеге асады. Ал, жануарлардың таралуы активті немесе поссивті болуы мүмкін. Мәселен, активті таралу көбінесе баяу қозғалатын жануарларға тән. Активті таралатын организмдерде айқын байқалатын шекаралық ареалдар жиі кездеседі. Оларды біз қос мекенділер, бауырмен жорғалаушылар, маллюскалар тіршілігнен көреміз.
Популяциялардың ареалының кең немесе тар болуы организмдердің дене мөлшері, қозғалу активтілігі, қорек қорына, т.б. көптеген абиотикалық факторларға байланысты болады. Мәселен, кәдімгі шөптесін жерлерде насекомдардың саны мыңдаған особқа жетуі мүмкін. Ал, керісінше ірі хайуанаттар мен үлкен ағаштардың популяцияларын саны мен тығыздығының тұрақты болмауы адамның іс-әрекетіне де тығыз байланысты. Сол сияқты қоректік факторлардың да ролі ерекше. Оны біз ақ тиін, қоян, кекілік, қырғауыл, т.б. организмдердің табиғаттағы саны қорек аз болған жылдары күрт азайып кететінен байқаймыз. Сондықтан, табиғатта популяциялардың саны ешқашанда тұрақты болмайтыны заңды құбылыс. Бірақ, кейбір жағдайларда популяциялардың саны бір бағытта күрт көбейіп немесе азайып кетуі мүмкін. Бұл процестер табиғатта жиі кездеседі. Оның себептері көп. Оларға – түрдің генетикалық шығу тегі, орта факторлары, өсу жылдамдығы, бәсекелестік, қоректің мол болуы, т.б. жатады.
Популяцияның табиғаттағы санын өзін-өзі реттеу мүмкіндігі бар. Әрбір түрдің көбеюінің жоғарғы және төменгі шегі болады. Одан әрі түр көбейе алмайды. Сондықтан кез келген популяция өзінің мөлшерін оптимальды (қалыпты) жағдайда ұстап тұруға тырысады. Оргализмдердің табиғаттағы санының ауытқуының тәуліктік және маусымдық кезеңдерін байқауға болады. Мәселен, ұсақ сут қоректілер, кеміргіштер, кейбір құстар мен насекомдардың өсу, көбею потенциялы өте жоғары болады. Кеміргіштер бір маусым ішінде 300-500 есе, ал кейбір насекомдар 1300-1500 есе көбейетіні ғылымға мәлім. Мұндай құбылыстар, әсіресе, шегірткелерде, жұқпалы аурулардың қоздырғыштарында, вирустар мен бактериялар өмірінде жиі кездесіп, ауыл шаруашылығына немесе адам өміріне үлкен қауіп төндіруде.
Полуляциялардың табиғаттағы санының күрт азайып кетуі де қалыпты жағдай емес. Кей жағдайда популяциялар сирен, бірте-бірте құрып кетуі мүмкін.
Популяциялардың табиғаттағы санының қайталанбайтын, тұрақты сирек қайталанатын, ырғақты қайталанатын, тұрақтықайталанатын жағдайларын кездестіруге болады. Мәселен тұрақты қайталанбайтын ауытқулар тарихта бірнеше мысалдар арқылы көрініс берген. Американдық шабақ балықтарды аулау 1900 жылдан бастап жыл санын 2000 т болған. Одан соң оны аулау бірнеше жыл бірден 98 % кеміп кеткен. Ал, 1944 жылдан бастап тағы да жылына 2500 т шабақ аулана бастаған.
Табиғатта кездесетін мұндай құбылыстарға XIX ғасыр мен XX ғасырлар аралығында Ресей жеріндегі жжұпсыз түн көбелегінің. Австралия жеріндегі қоян мен Гавая аралындағы опунцля кактусының. Еуразияға кең таралған колорада қоңызы мен амброзия арамшөбін мысалға келтіруге болады. Организмдерде кездесетін мұндай құбылыстар көбінесе олардың жаңа ортаға түсуімен байланысты екені көңіл аударалық жағдайлар. Оның бірден бір басты себебі, жаңа ортаға кездейсоқ жолдармен келген организмдердің көбінесе тұқымы, жемісі, жұмыртқасы немесе ересегінің келіп түсуі. Нәтижесінде, организмнің бұрынғы мекенінде оның ғасырлар бойы бейімделген табиғи жаулары, паразиттер, ауруларын туғызушылар, бәсекелестері, т.б. реттеушілерінің қалып қоюында екенін ғалымдар дәлелдеді.
Популяциялардың өсімталдығы, өлім-жітімі (шығымы) және таралуы мен орын ауыстыруы олардың табиғаттағы сан мөлшерінің ауытқуына тәуелді болып келеді.
Организмдердің табиғаттағы сан мөлшері олардың шығынына да көп байланысты. Популяцияның шығыны (өлім-жітімі) дегеніміз — белгілі бір уақыт аралығындағы өлген особьтрының саны. Организмдердің шығыны орта жағдайларына, қорекке, ауруларға, популяцияның жас ерекшеліктері мен т.б. көптеген факторларға тәуелді болып келеді. Кейбір организмдердің шығыны жас кезінде жоғары болса, ал біразы ересек кездерінде көбірек өледі.
Организмдердің жалпы шығынын үш түпке жіктеп қарастыруға болады. Яғни, организмдердің тірі қалу мүмкіндігінің үш типі бар.
Тірі қалу мүмкіндігінің бірінші типі көбінесе насекомдарға, ірі сүтқоректілерге, ағаштарға, адамдарға тән. Бұл жағдайда организмдердің өмір ұзақтығы біркелкі дами келе ең соңғы жылдары (кәрілік кезеңі) қысқа уақыт аралығында шығын күрт көбейіп кетеді. Әрине, бірінші тип әрбір организмнің шығу тегіне, жасының ұзақтығына, жыныс ерекшеліктеріне қарай әр түрлі болады.
Екінші типке жататын организмдердің өлім-жітімі өмірінің ұзына бойында тұрақты болатын түрлерге тән. Бұларға тұшы суларда тіршілік ететін ішек қуыстылар жатады, әрі бұл сирек кездесетін құбылыс.
Үшінші тип те көптеген организмдердің өкілдерін қамтиды. Оларға той белгілер — организмдердің өмірінің бастапқы кезеңінде особьтардың шығынының өте көп болуы. Мәселен, балықтар, құстар, омыртқасыз жануарлар шексіз көп ұрпақ береді. Өсімдіктер өте көп тұқым мен ұрпақ беруге ұмтылғанымен олардың өлім-жітімі керісінше 90-95 %-ке жетеді. Организмдердің тірі қалу мүмкіндігін білу популяциялардың пайдалы немесе зиянды түрлеріне теориялық зерттеулер мен тәжерибелер жүргізгенде маңызы зор.
Организмдердің өсімталдығы және шығынымен қатар олардың кеңістікте шаруалар (миграция) да табиғаттағы саны немесе тығыздығы тікелей әсер етеді. Популяция өзінің бар мүмкіндігінше ареалындағына байланысты. Бірақ та, плпуляциялар өзінің ареалын шексіз кеңейте алмайды. Өйткені, жаңа жерлерде немесе жаңа орта олардың бұрынғы мекеніндей қолайлы болмайды, әрі шектеулі факторлар кедергі келтіреді.
Популяциялардың тұрақты, өсімтал және өте сирек кездесетін типтерін ажыратуға болады. Тұрақты популяцияларда организмдедің тууы мен шығыны тепе-теңдік сақтап кезектесіп келіп отырады. Сол сияқты популяцияның тұрақты болуы генетикалық-тарихи, биологиялық жағдайларға да байланысты. Табиғағы популяциялардың тұрақты болуы особьтардың тууы мен иммиграциясына және шығыны мсн эмиграция жағдайына да байланысты. Иммпграция ксзін; с организмдер особьтері популяция құрамына қосылып отырса, ал эмиграция бойынша кеміп азайып отырады. Аталған факторлар үйлесімді әрі кезектесіп отырған жағдайда популяция өзінің тұрақтылығын ұзақ уакытқа сақтауы мүмкін. Сонда ғана біз популяцияны тұрақты дей аламыз.
Табиғатта сирек болса да популяциялардың кейбір түрлерінің өсу немесс өлім-жітімі шектен тыс көбейіп кету жәйі кездеседі. Егерде популяция күрт кебейіп кетсе, оны өсімталдығы жоғары типке жатқызамыз. Ондай популяцияларды көбінесе усақ организмдердің өкілдері құрайды.
Дүниежүзілік тәжірибелерде мұндай фактілер жиі кездеседі. Мәселен, Қазақстан жағдайында Америка материгінің Колорадо штаты жерінен кездейсоқ жолмен Еуропа, Орта Азияға енген колорадо қоңызы, американдық ак көбелек, Италия жерінен енген ала торғай, шегіртке, өсімдіктерден американдық амброзия арам шөбі, жабайы кунбағыс, шырышты арам шөп, т.б. көптеген түрлері өлкеміздің ауыл шаруашылығының қауіпті зиянкестеріне айналып отыр. Кейбір популяциялардың көбею потенциалы тұрақты емес. Кейбіреулері ырғақты қайталану заңдылығына байланысты дүркін-дүркін 10, 20, 35, 40 жылдарда бір рет қайталанып, ал кейбіреулері күрт көбеюін тоқтата бастайды. Бұл жағдайда шектеуші фактор іске қосылады. Осылайша популяцйяның өзіндік реттелу жүйесі үздіксіз жұмыс істейді.
Популяцияның күрт азаюы кейде абиотикалық факторларға да байланысты. Мысалы соңғы жылдары Қазақстанда ондатр аңының азайып кету фактісі тіркелді. Оның басты себебі тіршілік ортасының бузылуы мен ластануы болып отыр. Нсгізіндс популяцняның елім-жітімі басым болғап жаідайда түр азайып, бірте-бірте құрып кетуі мүмкін. Түрлердің қурып кетуіне соңғы ғасырда абиотикалық факторлармен қатар антропогендік жағдайлар тікелей немесе жанама әсерін тигізуде. Мәселсн, Қазақстанның ксң жазиралы тың жсрлерінси 1960-65 жылдары оны игсру кезінде дала дуадағы, безгелдек, байбақ, зорман, батыс аймақтардан құндыз, сусар, бетпақ дала өңіріндегі құлан, жабайы жылқы, кабыландардың біржола жойылып кетуін айтуға болады. Бірақ та, зерттеулер нәтижесі популяциялардың құрып кетуі өте сирек жағдайда жүзеге асатынын және оның бірте-бірте кайта калпына келу фактілерін де жоққа шығармайды. Тіптен, мұндай популяциялардың қалпына келіп көбейіп кету тәжірибелері де бар.
Жалпы, популяциялардың көбеюінің екі типі бар: экспонециальды және догистикалық. Экспонециальды көбею логарифмді жолмен өседі. Өсу жолын математикалық формуламен өрнектеген А. Лотки (1920). Популяциянын экспонециальды өсуі табиғатта онын тіршілік ортасының тұрақтылығы мен шектеуші факторлары жоқ болған жағдайда ғана біраз уакытқа созылады. Аталған өсу жолы кебіне ұзаққа бармайды. Өйткені, шектеуші факторлар әсер етіп өсу жылдамдығын, тұрақты көбеюде керісінше бәсеңдеп, одан қайта кетеріліп 8 — тәрізді алмасып отырады (4.2-сурст).
Суретте көрсетілғендей популяцияның өсуі тұрақты болған жағдайда оның табиғаттағы саны мен тығыздығы бір бағытта өсіп отырса, ал ортаның қарсыласуы нәтижесінде оның бағыты ауытқи отырып ауысатынын көреміз. Популяциялардың осылайша алма кезек ырғақты қайталану заңдылығын мұхиттардың тұрақты толысу және қайтуы толқындарына теңеуге болады. Бұл заңдылық жер бетіндегі барлық түрлерге тән қасиеттер болып саналады.
Популяцияларды сипаттайтын қасиеттердің бірі — оның жастық қурылысы. Жалпы, популяциялардың өсімталдығы мен шығыны олардың жас ерекшеліктеріне тәуелді болады. Көптеген популяциялар жас және жыныстық жағынан біркелкі болмайды. Организмдердің жас ерекшеліктері, олардын ұзақтығы минуттардан басталып ұзақ жылдарға газылады. Популяцияларға қатысты организмдердің предпродуктивті, репродуктивті және пострепродутивті экологиялық топтарын ажыратады. Жастық құрылымы аз немесе көп болуы әрбір особьтің өмірінің ұзактығына байланысты. Кейбір бір күндіктер деп аталған насекомдардың личинкаларының жасы бірнеше жылға созылса, ал ересектері бірнеше күн ғана өмір сүреді. Бұған жататын организмдер өзінің табиғаттағы сан мөлшерін тез арада қалпына келтіреді. Табиғатта популяциялардың санының азаю процесі ондағы жас особьтардің азайып, ересектерінің кебейгендігін көрсетеді. Негізінен жас особь-тардың көп болуы популяцияның сандық жәнс сапалық құрамын жаңартып, әрі тұрақты ұстап тұруға тікелей әсер етеді.
