Пәннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Биогеография» 5В011600 – «География» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары

Бірінші рет «Биосфера» түсінігі ұлы француз натуралисті Жан Батиста Ламарктің (1744-1829) жұмыстарында кездеседі. Биосфераны тіршілік иелерінің мекен ету сферасы нсмесе тіршілік орын алған сфера ретінде түсінуді 1875 жьшы австриялық ғалым Э.Зюсс ұсынды, бірақ бұл түсінік кейін ұмытылып кетті. Биосфера туралы жалпы ілімді жасаған (тарихта үшінші рет) белгілі орыс (совет) геолог-ғалымы В.И. Вернадский (1863-1945) болды. Ілімнің негіздері оның «Биосфера» кітабыңда (1926) баяндалған.

«Биосфера» термині бірнеше мағынада қолданылады. В.И. Вернадский биосфераға жер қыртысының беткі бөлігін де жатқызған граниит қабатын қосқан.

Жиі биосфера деп организмдердің белсенді тіршілік ететін ортасын айтады. Ол атмосфераның төменгі бөлігін, гдросфера мен литосфераның жоғарғы бөлігін қамтиды, яғни геосфералардың белсенді қарым-қатынас аймағы.

Тіршіліктің таралу шекарасы.Биосфера деп географиялық қабықта тіршілік ететін тірі организмдердің жиынтығы.

Тіршілік жердің беткі қабатында қалыңдығы бірнеше метрге дейін шоғырланған. Алайда шашыранды түрде (бактерия түрінде) жер қыртысының 3км тереңдікке дейін жетеді (мұхит түбінен 0,5-1км тереңдікте) және бүкіл тропосфераны қамтиды. өсімдіктер мен жануарлардың көп түрі жер бетінде тіршілік етеді.

Жердегі органикалық дүниенің үздіксіз дамуы 3млрд жылдан артық уақыт аралығында жер бетінде термодинамикалық жағдайдың тұрақтылығын дәлелдейді.

Организмдердің типтері мен олардың функциясы. Жердегі органикалық дүние 4 патшалыққа бөлінеді: дробянки(прокариоты). Оған бактериялар мен көкжасыл балдырлар жатады; саңырауқұлақтар, өсімдіктер мен жануарлар. Бұл организмдердің клеткалық құрылысына және эволюциялық даму заңдылығы негізінде бөлінген.

Тірі организмдерді зат пен энергиялық алмасуына қарап та жіктеуге болады. Ол автотрофты және гетеротрофты организмдер. Автотрофтыға жасыл өсімдіктер мен кейбір прокориоттарды (бактериялар, балдырлар) жатқызуға болады. Олар күн радиациясын энергия көзі ретінде пайдаланып органикалық еместен органикалық зат түзеді.

Гетеротрофты организмдер – жануарлар, саңырауқұлақтар,

бактерияның көп бөлігі дайын органикалық затпен қоректенеді,

саңырауқұлақтармен бактериялар органикалық қалдықтарды пайдаланады.

Организмдердің экологиялық қасиеті. Тірі организмдердің маңызды ерекшелігі – түрлі жағдайға бейімделу және соған байланысты түрлердің өзгеруі. Организмдердің бір бірімен қарым қатынасы мен ортасын экология ғылымын зерттейді.

Үлкен экологиялық әртүрлікпен бактериялар ерекшеленеді. Олар ауада озон қабатына дейін, суда (мұхиттың бүкіл тереңдігінде), топырақта, үгілу қабатында (грунт суының жоғарғы қабатында басым), жер қыртысының кейбір пайдалы қазбалардың кен орындарында (мұнай, газ, және т.б.) таралған.

Спецификалық экологиялық функцияны қыналар атқарады. Олар табиғи жағдайға жақсы бейімделген (бірақ жарықты жақсы көреді). Сондықтан олар өсімдіктердің пионерлері болып табылады: Олар тау жыныстарында және басқа өсімдіктер тіршілік ете алмайтын жерлерде өседі.

Ылғалға байланысты өсімдіктерді былай бөледі:

1. 
   ксерофиттер-құрғақ жерде өсетін өсімдіктер (жусан, бетеге және т.б.)
   
2. 
   мезофиттер-ылғалдығы көп жерде өсетін өсімдіктер (өзен жайылмасының төменгі учаскілерде, батпақта). Кейбір өсімдіктер суда өседі. Оны гидрофиттер деп атайды.
   

Фотосинтез есебінен атмосферада оттегі жиналады. Жердің дамуының ертедегі кезеңдерінде атмосферада басқа газдар басым болды: сутегі, метан, аммиак, көмірқышқыл газы.

Тірі ағзалар биосферада маңызды биогенді элементтердің зат айналымын жүзеге асырады. Олар кезектесіп тірі заттан бейорганикалық материяға өтіп отырады. Бұл циклдер екі негізгі топқа бөлінеді: газдардың айналымы және шөгінді заттар айналымы. Біріншісінде элементтердің негізгі көзі — атмосфера, көміртегі, оттегі, азот), екіншісінде — таулы шөгінді жыныстар (фосфор, күкірт және т.б.) болып табылады.

Көміртегінің айналымы. Фотосинтез үшін көміртегінің көзі атмосферадағы немесе суда еріген көмірқышқыл газы болып табылады. Өсімдіктер түзген органикалық затгың құрамында көміртегі қоректену тізбегі бойынша тірі не өлі өсімдік ұлпалары арқылы өтіп, тыныс алу, ашу немесе отынның жануы нәтижесінде көмірқышқыл газы түрінде атмосфераға қайтады. Көміртегі циклының ұзақтығы үш-төрт жүз жылдыққа тең.

Азот айналымы. Өсімдіктер азотты ыдыраған өлі органикалық заттан алады. Бактериялар ақуыздардың азотын өсімдіктер сіңіре алатын түрге өткізеді. Атмосферадағы бос азотты өсімдіктер тікелей сіңіре алмайды. Бактериялар мен көк жасыл балдырлар атмосфералық азотты байланыстырьп, топыраққа өткізеді. Көптеген өсімдіктер олардың тамырларында түйнектер түзетін азот — фиксациялаушы бактериялармен симбиоз түзеді. Өлген өсімдіктерден немесе жануарлардың өлекселерінен бактериялардың баси топтарының іс-әрекеті нәтижесінде бос түрге өтеді де қайтадан атмосфераға қайтады.

Фосфор мен кукірттің зат айналымы. Фосфор мен күкірт тау жыныстарында болады. Тау жыныстарының бұзылуы мен эрозиясының әсерінен топыраққа өтеді де, оларды өсімдіктер пайдаланады. Редуцент-ағзалардың тіршілік қызметі нәтижесінде олар қайтадан топыраққа қайтады. Азот пен фосфор қосылыстарының бір бөлігін жауын сулары өзендерге, одан теңіз бен мұхитқа қарай шайып, оны балдырлар қолданады. Ең сонында өлі органикалық заттың құрамында олар су түбіне шөгіп, қайтадан тау жыныстарына кіреді.

Оттегінің циклі. Жердегі оттегінің циклі шамамен 2000 жылда, судың - шамамен 2 млн. жылда жүріп өтеді. Бұл заттардың атомдары Жер шарында әр түрлі тірі зат арқылы өткен.

Биосфера ұзақ даму кезеңін басынан өткізді. Бұл процесс тіршілік формасын өзгертіп, судан құрлыққа шығып, зат айналымның жүйесін өзгертті.

Атмосферадағы оттегінің мөлшері біртіндеп артты Соңғы 600 млн. жылда зат айналымдардың жылдамдығы мен сипаты қазіргі кездегі деңгейіне жақындады. Биосфера үлкен, үйлесімді экожүйе ретінде жұмыс істейді. Ондағы ағзалар тек қоршаған ортаға бейімделіп қана қоймай, өздері де тіршілікке қолайлы жағдайларды жасайды.

1. Тірі органнзмдердің рөлі.

2. «Тірі заттар» туралы және оның кызметі.

3. Биосферадағы әлемдік процестерге сипаттама (фотосинтез, хомосинтез, тыныс алу және т.б.).

4. Биогенді элементтердің айналымы. экожүйедегі су және микротлементтер айналымы.

Ұсынылатын әдебиеттер: 1,2,3,4,5
№ тақырып Экожүйелер жүйелердің құрылымы

Мақсаты: Экожүйе құрылымы және функцияларымен танысу

Жоспар:

1. Экожүйе концепциясы.

2. Экожүйе құрылымы.

3. Биосфера ғаламдық экожүйе.

Кез келген тірі нәрсенің тіршілігі басқаларының тіршілік етуінсіз мүмкін емес. Түрлі ағзалар арасындағы байланыстарды биотикалық деп атайды.

Биотикалық байланыс - бұл тірі нәрселердің бір-біріне әсер ету формалары, ағзалардың озара байланысы - популяцияның, биоценоздардың болуының негізі.

Экожүелер күрделі жүйелерге жатады, сондықтан оларды зерттегенде жүйелік анализдін әдістері қолданылады. Экожүйелер кеңістіктік масштаб бойынша әр түрлі деңгейдегі (рангтағы) мына экожүйелерді қарастырады: микрожуйелер, мезоэкожүйелер, макроэкожүйелер және үлкен экожүйелер. Микроэкожүйеге мысал ретінде кішігірім су қоймасын, өліп қалған жануардың ішін мекендеген организмдерді немесе биологиялық ыдырау үстіндегі құлап жатқан ағашты, ішінде тірі организмдер бар тұрып қалған аквариумдағы суды келтіруге болады. Мезоэкожүйелерге - орман, су тоғаны, өзен және т.б. жатады. Макроэкожүйелер үлкен кеңістіктік географиялық масштабтармен байланысты (мұхит, континент және т.б.). Экожүйенің ең үлкен сатысына (рангісіне) Жер биосферасы жатады.

Экожуйелердің жіктелінуі. Экологиялық жүйелер функңионалдық және құрылымдық белгілері бойынша ерекшеленеді.

Функңионалдық жіктелу экожүйеге келіп түсетін энергия көзі, мөлшері және сапасына негізделген.

Экожүйелердің құрылымдық жіктелуі өсімдіктер типіне және ландшафттың нгізгі белгілеріне негізделген. Құрлық экожүиелері (биомдар) өсімдіктердің табиғи белгілері, ал су экожүйелері — геологиялық және физикалық белгілері бойынша ерекшеленеді.

Кең қолданылып жүрген құрылымдық жіктелу бойынша ғаламшарды төмендегі экожүйелерге бөледі:

1. 
   құрлық экожүйелері — тундра, тайга, орманды дала, дала, шөлейт, шөл, тропиктер, тау;
   
2. 
   тұщы су — ағынсыз су (көл, тоған және ағынды су (өзен, бұлақ, жылға), батпақтар мен батпақты ормандар экожүйелері;
   
3. 
   теңіз экожүйелері – теңіздер мен ашық мұхит.
   

Биосфераның жоғарғы шекарасы озон қалқасы немесе озоносфера -атмосфераның стратосфера шегіндегі 22-26 км биіктікте (орта шамамен) озонның ең көп тығыздығына ие қабаты болып табылады. Озоносферадан жоғары жақта Күннің күшті ультракүлгін сәулесілің әсерінен арнайы қорғану шараларынсыз тіршіліктің болуы мүмкін емес.

Биосфераға бүкіл гидросфера да жатады. Гидросфера — бұл мұхиттардың, теңіздердің, көлдердің, өзендердің, тоғандардын, ми батпақтың, жер асты суларының жиынтығын қүрайтын Жердің сулы қабаты.

Су - маңызды табиғат ресурстарының бірі, сутегі мен оттегінің химиялық қосылысы. Су буының қарапайым формуласы — Н₂0. Сұйық судың молекуласы негізінен екі жай молекуланың қосылуынан туады (Н₂0)₂.

Гидросфера - өлі материяның бір құраушысы, алайда Жердегі тіршілік онымен тығыз байланысты. Су бар жерде тіршілік те бар. Су - кез келген тірі жасушаның маңызды құрамдас бөлігі. Биохимиялық реакциялар суда өтеді, себебі биологиялык көп түріліліктің органикалық қосылыстарының көпшілігі суда ериді. Тіршіліктің пайда болу таңында ұшпа органикалық қосылыстар атмосферада таралып, ыдырады. Суда ерімегендері терендерге шөкті, судың өзінде суда еритін заттар басым болып қалды, олар тіршіліктің ары қарайғы эволюциясына ат салысты.

Литосфераның үстіңгі қабаттарын (2-4 км-ге дейін) — литобиосфера, ал ең үстінгі қабатын - топырақ деп атайды. Жердің тереңіне тірі ағзалар аз ғана тереңдікте енеді. Жер қабаты жыныстарының бактериялар табылған ең үлкен тереңдігі - 4 км, ал мұхитта 11 км-ге дейінгі тереңдікте бактерияларды кездестіруге болады.

Топырақ жер бетінің экожуйелерінің биотикалық жәнс абиотикалық құрауыштарының арасындағы ең маңызды байланыстырушы түйін болып табылады. Топырақтың биосферадағы еркше рөлі осында жатыр. Топырақтың түзілу үрдісі топырақтың түзілуі деп аталады. Топырақ туралы ғылымдар топырақтану деп аталады.

Өмір сүру ортасына байланысты құрлықтық жене сулы экожүйелерді қарастырады.

Экологиялык факторлар. Экологиялық факторлар экожүйедегі тірі организмдер қаумдастығы мен жалпы экожүйеге тікелей немесе жанама әсер ететін коршаған ортаның маңызды факторлары. Экологиялық факторлар үш топқа бөлінеді: биотикалық (тірі табиғаттың факторлары), абиотикалық (өлі табиғаттық факторлары) және адамзаттың іс-әрекеті негіндегі антропогенді факторлар.

Абиотикалык факторларды тірі организмдерге тікелей немесе жанама әсер ететін өлі бейорганикалық табиғаттың компоненттері мен құбылыстары құрайды. Негізгі әсер етушілерге климаттық (күн радиациясы, жарықтық режим, температура, ылғалдылық, жауын-шашын, жел, ауа қысымы және т.б.), сонымен бірге әр түрлі организмдер тіршілік ететін топырактық немесе эдафостық және сулы орта факторлары жатады.

Биотикалык факторлар. Организмдердің тіршілік әрекетінің баска организмдер тіршілігіне және өздерінің қоршаған өмір сүру орта компоненттеріне тигізетін әсері биотикалық факторлар кешенін құрайды. Экожүйедегі жәндіктердің, өсімдіктер мен микрорганизмдердің бір бірімен әр түрлі әрекеттесу қарым қатынастары тікелей және жанама болып бөлінеді. Мысалы, жаңғақ пен кейбір ағаштар өздерінен бөлінетін шырыштар арқылы айналасындағы өсімдіктердің өсуіне тежеу жасайды. Жалпы алғанда кез келген өсімдіктер кауымдастықтары қоршаған ортаның абиотикті сипаттарына (өлшемдеріне) әсер етеді.

Антропогенді экологиялық факторлар. Экологиялық факторлардың маңызды тобын антропогенді факторлар кұрады. Олар адамның іс-әрекетінің тек тірі организмдерге ғана емес, сондай-ақ қоршаған ортаның абиоттік факторларына да әсерін көрсетеді. Антропогенді факторлар адамның мақсатты бағытталған немесе кездейсоқ іс-әрекеттерінің нәтижесінде болатын және экожүйенің құрамы мен дамуына, биосфераның дағдарысына әсер ететін экологиялық факторлардың жиынтығы. Антропогенді факторларға өндірістік іс-әрекет нәтижесінде судың, топырақтың, ауаның радиациялық немесе химиялық заттармен ластануын келтіруге болады. Қоршаған ортаның ластануы табиғи экожүйенін өзгеруіне әкеледі.

Өзін-өзі тексеру үшін сұрақтар:

1. Экожүйе концепциясы

2. Экожүйе құрылымы

3. Биосфера ғаламдық экожүйе

1. Абиотикалық фикторлар (жарық, температура, ылғал, ауа райы, қысым, және т.б.

2. Гидрологиялық факторлар (тығыздық, қысым, тұз және су режимдері, судың тұнықтылығы).

3. Эдафикалык факторлар (топырактын физикалық, химиялык және механикалы құрамы).

4. Организмдердің экологиялық топтары, тіршілік формалары және биотикалық қарым-қатынастары. Антропогендік факгорлардың тірі организмдерге он және теріс әсері.
№4 дәрістің қысқаша конспектісі

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

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

Экологиялық фактор ретінде жарыққа қатысты өсімдіктердің төмендегі топтарын бөліп көрсетуге болады: гелиофиттер (грек тілінен аударғанда һеlіоs - күн, рһуtоn - өсімдік), сциофиттер (грек тілінен аударғанда sкіа -көлеңке) және көлеңкеге төзімді өсімдіктер (факультативті гелиофиттер).

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

Көлеңкеге төзімді ағаштар мен шөптесін өсімдіктер жапырақтарының мозаикалы орналасуымен ерекшеленеді.

Кеңістікті бағдарлау құралы ретінде жарықтың жануарлар өміріндегі маңызы зор. Қарапайым жануарлардың өзінде жарық сезгіш органеллалар 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.

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 бағытталган.

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

Көптеген шөл өсімдіктерінде ақшыл-түкті жабыны болады. Бұл бейімделушілік күн сәулелерін шағылыстырың, өсімдікті шектен тыс қызып кетуден қорғайды (құм қарағайы).

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

Су режиміне байланысты өсімдіктер мен жануарлардың мынадай экологиялық топтарын: ылғалды сүйетін, құрғақшылықты сүйгіш және орташа ылғалдылықты сүйгіш деп бөліп көрсетуге болады.

Солтүстік Қазақстанда салыстырмалы түрде қысы салқын, жазы жылылығымен сипатталатын континенталды климат. Бұл орманды-дала аймағының тармағы, Батыс-Сібір жазығының ландшафтына ұқсас. Орталық Қазақстанда — құрғақ даланың күрт континенталды климаты. Оңтүстік Қазақстанда — өте құрғақ және ыстық күрт континенталды шөл мен шөлейттердің климаты.

Қазақстанның оңтүстігі мен оңтүстік-шығысының климаты жердің орографиясына да байланысты. Тянь-Шань, Жоңғар Алатауы мен Кенді Алтай тауларында атмосфералық жауын-шашын мөлшері жоғарылайды және біртіндеп ауаның температурасы төмендейді. Климаты ыстық және құрғақтан қоңыржай жылы, қоңыржай салқын және ылғалды, ең соңында өте салқын жоғары таулы ауа райына дейін өзгереді.

Мезоклимат — бұл орманның, егіс даласының, шалғындық және тау беткейлерінің жергілікті климаты. Ол макроклиматқа барлық уақытта сәйкес бола бермейді. Орманда күндіз даламен салыстырғанда ардайым салқындау және ылғалдырақ.

Микроклимат — бұл ағзаның деңгейндегі климат +24°С температурада күндегі жапырақтардың температурасы қоршаған ортамен салыстырғанда 9°С-ға жоғары, ал көлеңкеде — 4°С-ға төмен.

Құстардың ұясында және жануарлардың ініндегі температура қыста жылырақ, ал жазда салқынырақ болады. Егер шөлді жерде топырақ беті +70⁰-С ға дейін қызса, ал 5 см терендіктің өзінде ол +40⁰ С-ға дейін төмендейді.

Эдафиттік факторлар дегеніміз экологиялық фактор ретіндегі топырақтың қасиеттері. Топырақ структурасымен, белгілі бір суөткізгіштігімен және аэрациялануымен сипатталады. Топырақтың жоғары қабатында өсімдіктердің қоректенуіне қажетті элементтер фосфор, азот, кальций, калий және т.б. шоғырланған. Топырақтағы суда газдар, ерігіш тұздар, қоректік заттар мен тірі ағзалар үшін улы заттар да болады. Топырақ ертіндісі қышқыл, нейтралды немесе сілтілі болуы мүмкін. Топырақ ағзалардың тіршілік әрекетімен тығыз байланысты болғандықтан, оған бірқатар биологиялық ерекшеліктер тән. Өсімдіктердің тамырлары өсу, өлу және ыдырау барысында топырақ қопсытады, да белгілі бір структураны құрайды. Сонымен қатар олар басқа ағзалардың тіршілік етуіне жағдай жасайды.

Өзін-өзі тексеру үшін сұрақтар:

1. Абиотикалық фикторлар (жарық, температура, ылғал, ауа райы, қысым, және т.б.

2. Гидрологиялық факторлар (тығыздық, қысым, тұз және су режимдері, судың тұнықтылығы).

3. Эдафикалық факторлар (топырактын физикалық, химиялык және механикалық құрамы).

4. Антропогендік факгорлардың тірі организмдерге он және теріс әсері.

Ұсынылатын әдебиеттер: 1,2,3,4,5
№5 тақырып Биоценоз, биота, биогеоценоз, фация.
Мақсаты: Биогеоценоз, биота, биоценоз, фация түсініктерін қарастыру.

Жоспар:

1. 
   Биоценоз, оның құрылымы қазіргі жағдайы туралы жана көзкарастар. Биоценоздын экологиялык кұрылымы.
   
2. 
   Биоценоздағы организмдердің карым-катынастары. Биоценоздағы популяциялардың санының реттелуі.
   
3. 
   Тіршілік формалары. Популяция туралы түсінік.
   

Құрлықтың экожуйесі эволюциялық даму нәтижесіңде пайда болған биогеографиялық сала деңгейіндегі табиғи белдеулерден тұратын ірі экожуйелерге бөлінеді, ал олар болса, өз кезегінде ландшафт провинцияларынан - биомдардан (орташа белдеудегі ормандар, тундра, далалар, саванналар және т.б.) тұрады.

Биогеоценоз табиғаты әр турлі күрделі екі қауымдастықтан тұрады: биоценоз бен биотоптан. Схемалық түрінде бұны былайша корсетеміз: