Тірі ағзалардың көптүрлілігі. Биосфера, экожүйе, популяция

Оқулықтық тірек

• Очкур Е.А., Құрманғалиева Ж.Ж., Үсіпбек Б.А., Инкарбекова Д.К. «Биология. 7 сынып», 7-сынып, Мектеп, 2025, б. 40–45
• Соловьева А.Р., Ибраимова Б.Т. «Биология. 8 сынып», 8-сынып, Атамұра, 2018, б. 218–220, 224–225, 227–233
• Асанов Н.Г., Соловьева А.Р., Ибраимова Б.Т. «Биология. 9 сынып», 9-сынып, Атамұра, 2019, б. 12–30, 41–44
• Ковшарь А.Ф., Асанов Н.Ғ., Соловьева А.Р., Ибраимова Б.Т., Куприй С.А. «Биология. 11-сынып», 2-бөлім, 11-сынып, 2020, б. 123–126

Негізгі ұғымдар

• Систематика – ағзаларды сипаттау, атау беру және жіктеу бөлімі; негізгі бірлік – түр (К. Линней, 1707–1778).
• Бинарлы номенклатура – түрдің екі сөзді латын атауы: 1-сөз – туыс, 2-сөз – түр белгісі (Homo sapiens).
• Популяция – белгілі ареалда оқшау тіршілік ететін бір түр даралары; түрдің құрылымдық бірлігі.
• Экожүйе – тірі ағзалар (биотикалық бөлік) мен жансыз табиғаттың (абиотикалық бөлік) зат пен энергия алмасу арқылы байланысқан тұрақты бірлестігі.
• 10% ережесі (Р. Линдеман, 1942) – келесі трофикалық деңгейге энергияның орта есеппен 10%-ы өтеді.

Теория

Тірі табиғаттың патшалықтары (7-сынып оқулығы бойынша бесеу): вирустар (жасушасыз, тек тірі жасушада көбейеді), бактериялар (прокариоттар, ядросы жоқ), саңырауқұлақтар (эукариоттар; ашытқы, зең – біржасушалы), өсімдіктер (фотосинтез, оттек бөледі), жануарлар. Жануарларда ірі таксон – тип, өсімдіктерде – бөлім.

Түр – құрылысы, тіршілік ортасы ұқсас, еркін шағылысып, ұрпақ бере алатын даралар жиынтығы. Иттің тұқымдары алуан түрлі болса да – бір түр. Түрлік атау тіршілік ортасынан («дала»), ғалым атынан (Tulipa greigii – Грейг қызғалдағы), құрылыс ерекшелігінен («жатаған сарғалдақ») шығуы мүмкін.

Экожүйенің құрылымы: ағза → популяция → бірлестік (биоценоз) + өлі табиғат → экожүйе. Трофикалық деңгейлер:

Деңгей	Кім	Рөлі
Продуценттер (1)	жасыл өсімдіктер	Күн энергиясын органикалық зат энергиясына айналдырады
1-реттік консументтер (2)	шөпқоректілер	өсімдікпен қоректенеді
2-, 3-реттік консументтер	жыртқыштар	жануармен қоректенеді (түлкіні жейтін бүркіт – 3-реттік)
Редуценттер	бактериялар, саңырауқұлақтар	өлі қалдықты ыдыратып, элементтерді табиғатқа қайтарады

Экологиялық пирамидалар (Ч. Элтон, 1927): сандар, биомасса, энергия.

• Сандар пирамидасы төңкерілуі мүмкін: бір емен → мыңдаған құрт → паразиттер.
• Биомасса пирамидасы құрлықта түзу, мұхитта төңкерілуі мүмкін (зоопланктон биомассасы фитопланктоннан көп, себебі фитопланктон тез көбейеді).
• Энергия пирамидасы әрқашан түзу. 90% энергия тыныс алуға, жылуға, экскрементке, өлі қалдыққа кетеді, сондықтан тізбек 4–5 буыннан аспайды.

Популяция көрсеткіштері: саны, тығыздығы (дара/аудан, суда – көлем), туу, өлім, өсім = туу − өлім, жастық және жыныстық құрамы, генофонд (барлық гендер мен аллельдер жиынтығы). Популяцияны демэкология зерттейді. Жастар басым – популяция өседі, қарттар басым – қысқарады.

Өсу қисықтары:

• J-тәрізді (экспоненциалды) – сан геометриялық прогрессиямен өседі, кейін күрт төмендейді; r-стратегия (бактерия, шегіртке, планктон).
• S-тәрізді (сигмоидты) – өсім ортаның қарсыласуынан баяулап, тұрақты «үстірт» фазаға шығады; K-стратегия.

Ағзалар қарым-қатынасы:

• жағымды: кооперация (түйнек бактериялары мен бұршақ), мутуализм (қына = саңырауқұлақ + балдыр), комменсализм (акула мен ұшқыш балық), пәтерлестік (сайқымазақ балық пен актиния);
• жағымсыз: жыртқыштық, паразитизм, бәсекелестік;
• бейтараптық: тиін мен бұлан.

Зат айналымы. Көміртек: фотосинтезде CO₂ сіңіріледі → қорек тізбегі → тыныс алу, шіру, жану арқылы CO₂ қайтады; маржан, ұлу CaCO₃ түрінде бекітеді. Азот: өсімдік N₂-ні тікелей сіңірмейді, нитраттарды алады; азотты түйнек бактериялары мен цианобактериялар бекітеді (N₂ → NH₃), нитрификациялаушы бактериялар NO₃⁻ түзеді, денитрификациялаушылар N₂-ні атмосфераға қайтарады.

Адам әсері – жылыжай эффектісі. CO₂, метан, азот оксиді, ХФК жер қайтарған жылуды ұстайды. Басты себеп – отын жағу, өнеркәсіп, малшаруашылығы. Салдары – мұздықтардың еруі, құрлықтың қысқаруы, ағзалардың жойылуы.

Формулалар

• Популяция өсімі: $\Delta N = \text{туу} - \text{өлім}$; тығыздық $= \dfrac{N}{S}$.
• Энергия берілу тиімділігі: $\eta = \dfrac{m_{\text{жинақталған}}}{m_{\text{желінген}}} \cdot 100\%$.
• 10% ережесі: $E_{n+1} \approx 0{,}1 \cdot E_n$.

Мысалдар

1. Есеп. Тұяқтылар 240 кг шөп жеп, 30 кг салмақ қосты. Тиімділік? $\dfrac{30}{240}\cdot 100\% = 12{,}5\%$ – орташа 10%-дан сәл жоғары.
2. Есеп. Өсімдіктер 1000 кДж энергия жинады. 3-реттік консументке қанша жетеді? 1000 → 100 (шөпқоректі) → 10 (1-жыртқыш) → 1 кДж.
3. Сұрақ. Қай пирамида ешқашан төңкерілмейді? – Энергия пирамидасы.
4. Сұрақ. Қына қарым-қатынасының түрі? – Мутуализм: серіктер бір-бірінсіз өмір сүре алмайды.

ҰБТ-дағы жиі қателер

• Бинарлы атаудағы бірінші сөзді түр деп ойлау: бірінші – туыс, екінші – түрлік белгі.
• Кооперация мен мутуализмді шатастыру: кооперацияда серіктер бөлек те тіршілік ете алады.
• Биомасса пирамидасы «әрқашан түзу» деу: мұхитта төңкерілуі мүмкін; әрқашан түзу – тек энергия пирамидасы.
• Азотты өсімдік ауадан тікелей алады деу: тек нитрат түрінде, бактериялар арқылы.
• Редуценттерді консументке жатқызу: олар – жеке деңгей, минералдануды жүргізеді.

Өзіңді тексер

1. Систематиканың негізгі бірлігін кім енгізді? – Карл Линней; бірлік – түр.
2. Популяцияны зерттейтін экология бөлімі? – Демэкология.
3. S-тәрізді қисық қандай стратегияға тән? – K-стратегия.
4. Неге қоректік тізбек 4–5 буыннан аспайды? – Әр деңгейде энергияның ~90%-ы жоғалады.
5. Атмосфераға азотты N₂ түрінде қайтаратын бактериялар? – Денитрификациялаушы бактериялар.