Жердегі тіршілік пайда болған алғашқы орта

Жердегі тіршілік пайда болған алғашқы орта – су болып табылады. Тарихи даму барысында көптеген ағзалар  ауа-жер ортасына тарала бастады. Нәтижесінде эволюция барысында  жаңа тіршілік ету жағдайларына бейімделген құрлық өсімдіктері мен жануарлары пайда болды.

Тірі ағзалардың тіршілік әрекетінің нәтижесінде құрлықта литосфераның жоғарғы қабаттары біртіндеп топыраққа айналады. В.И.Вернадский оны планетаның биокостық денесі деп атады. Ол тірі ағзалардың мекен ету ортасымен бірлескен әрекеттесуі  нәтижесінде пайда болды. Биокостық денелер – бұл өсімдіктер мен жануарлардың тіршілік әрекетіне баqланысты қайта өңделген табиғи, минералдық қосылыстар.

Топырақта су және құрлық ағзалары таралып, оның өзіне тән комплексі түзілді. Қазір жердегі тірішіліктің 4 ортасын бөліп көрсетуге болады: су, жер-ауа, топырақ жәнке тірі ағзалар.

Су – тіршілік ортасы. Гидросфера жер бетінің жалпы ауданының 71%-ға дейінгі бөлігін алып жатыр. Сулы ортада мекендейтін ағзаларды гидробионттар деп атайды. Қазіргі кездегі гидросфера тек қазіргі кездегі тірі заттың ғана емес, ертедегі геологиялық дәуірлердің тірі затының тіршілік әрекетінің өнімі болып табылады. Ғалымдардың есептеуі бойынша бүкіл гидросферадағы судың (теңіз, мұхит, өзен, көлдер) биологиялық айналымы 2 млн. жылда аяқталады. Яғни су планетаның бүкіл тірі заты арқылы айналып өтеді. Әлемдік мұхиттың сулары шамамен 3000 жылда өзендердің суы әр 12 күн сайын жаңарып отырады.

Тіршілік ортасы ретінде  суға тән қасиет – оның қозғалғыштығы. Эволюция процесінде суда тіршілік ететін ағзалар судың қозғалғыштығына бейімделген. Мысалы, жасыл және диатомды балдырлар, су мүктері су түбіндегі тастарға бекінеді. Жануарларда да сулы ортаның қозғалғыштығына бейімделушіліктері қалыптасқан. Ағысы қатты өзендерде мекендейтін балықтардың көлденең кесінділері дөңгелек, бұл гидродинамика тұрғысынан ең тиімді пішін болып табылады. Ағынды су қоймаларында тіршілік ететін омыртқасыздар әдетте су түбінде мекендейді, денесі жалпақ, көпшілігінің құрсақ жағында су астындағы заттарға бекінетін әр түрлі мүшелері болады.

Қоңыржай ендіктердің  суларында мекендейтін су ағзаларының өмірінде ағынсыз су қоймасындағы судың вертикальды қозғалысы маңызды рөл атқарады. Су 3 қабатқа бөлінеді: жоғары қабатында температуцраның маусымдық ауытқуы үлкен, ортаңғы қабаты – термоклин деп аталады, ол температурасының күрт өзгерістерімен сипратталады, ал төменгі қабатта температураның жылдық ауытқуы болма йды деуге болады.

Жаз кезінде судың ең жылы қабаттары судың бетінде, ал салқын су – түбінде болады. Ал қыс кезінде  керісінше.

Су ортасының температуралық режимі. Әлемдік мұхиттағы су температурасының ауытқуы үлкен емес: -2°С-дан +36°С-ға дейін. Ішкі, тұщы суқймаларының қоңыржай белдеудегі ауытқуы -0,9°С-дан +25°С-ға дейін. Термалдық бұлақтарда, жылы, ыстық және қайнап жатқан сулардың температурасы +100°С-ға дейін жетеді.

Өте жоғары температурада  ақуыздар ұйып тіршілік үшін қауіп  тудырса, ал төменгі температуда  ферменттердің жұмыс істеуі тоқтайды. Температураның өте үлкен ауытқуларына төзімді ағзаларға прокариоттар жатады. (бактериялар, көкжасыл балдырлар)

Судың тұтқырлығы мен тығыздығы. Судың тығыздығы ауаның тығыздығынан 800 есе жоғары. Сондықтан су өсімдіктерінде өсімдіктің беріктік қасиетін қамтамасыз ететін механикалық ұлпасы нашар  дамыған немесе болмайды.

Көптеген су өсімдіктеріне  джүзгіштік және су қабатында қалықтап тұруға қабілеттілік тән. Олар су бетіне көтеріле және төменге бата алады. Көптеген су жануарларының жабыны кілегеймен қапталған. Ол қозғалыс кезіндегі үйкелісті  кеміитеді, ал олардың дене пішіні сүйірленіп келген.

Әр түрлі тереңдікте жануарларға  әр түрлі қысым әсер етеді. Орташа алғанда әр 10 метрге тереңдеген сайын  қысым 1 атм.-ге артады. Су түбінде мекендейтін  ағзалар өте жоғары қысымға (1000 атм.-ге дейін) бейімделген.

Судың мөлдірлігі мен жарық  режимі. Аталған факторларға әсіресе  фотосинтездеуші өсімдіктер өте  сезімтал. Судың лайлануы ондағы көптеген ұсақ минералдық заттар мен ұсақ ағзаладың  санымен анықталады.

Олар күн сәулелерінің енуіне кедергі келтіреді. Сонымен  қатар жарық режимі жарықтың тереңдікке байланысты заңды түрде кемуіне  де тәуелді. Толқын ұзындығы әр түрлі  болатын жарық сәулелерінің сіңірілуі  де бірдей емес: қызыл сәулелер ең алдымен  сіңіріледі, ал көк жасыл сәулелер үлкен тереңдікке ене алады. Судың  тереңдігіне байланысты ортаның  түсі де өзгереді. Біртіндеп жасылдау түстен жасыл, көгілдір, көк, көк күлгін, содан соң қараңғы. Осыған сәйкес тереңдеген сайын жасыл балдырлар  қоңыр және қызыл балдырларға орын береді. Қоңыр және қызыл балдырлардың пигменттері қысқа толқынды күн  сәулелерін сіңіруге бейімделген.

Судың тұздылығы. Әлемдік мұхиттың суының құрамында жерде белгілі элементтердің барлығы дерлік кездеседі. 1 л суда еріген минералдық заттардың массасы судың тұздылығы деп аталады. Тұздылықтың өлшем бірлігі промилле (‰)– 1 л судағы 1 г минералдық заттар ерігенін көрсетеді.

Теңіздердің тұздылығы жоғары (40-45‰ дейін), ағңыс пен жауын-шашын  буланудан жоғары болған жерлерде тұздылық төмен (3-5‰) немесе тұщы болады. Тұздардың  концентрациясы 270‰ болатын жер  асты суларында тіршілік болмайды. Судың орташа тұздылығы 35‰ – 1 л  суда шамамен 35 г тұздар, негізінен  хлоридтер, сульфаттар мен карбонаттар  болады.

Ерітінділердің тұздылығымен осмос құбылысы байланысты. Осмос (грек тілінен аударғанда osmos - қысым) –  жасушаның жартылай өткізгіш мембранасы арқылы суда еріген заттардың бір  жақты диффузиясы. Жасушалардың мембраналары арқылы су оңай өте алады да, ал жасуша шырынында еріген заттарды өткізбейді.

Дененің ішкі жағы мен сыртындағы осмос қысымыныңі айырмашылықтарына  байланысты ағза,ға үнемі су енеді, сондықтан тұщы суларжың гидробионттары суды сыртқа шығарып отыруы керек. Осыған байланысты оларда осмос реттеу процестері жақсы дамыған.

Теңіз ағзаларының ұлраларындағы  тұздардың концентрациясы қоршаған ортадағы тұздар ерітіндісінің концентрациясына тең. Сондықтан тұщы су ағзаларымен  салыстырғанда бұлардың осмос реттеу қызметі дамымаған. Сондықтан олар тұщы суларда мекен ете алмайды.

Судағы оттегі. Су ортасына оттегі екі жолмен енеді: атмосферадан және жасыл өсімдіктердің фотосинтезі  нәтижесінде. Әр түрлі жануарлардың оттегіне деген сұранысы да алуан  түрлі. Мысалы, форель оттегінің жетіспеуіне  өте сезімтал болғандықтан, тек ағысы  күшті, салқын және жақсы араласатын суларда мекендейді. Раутан, табанбалықтың  оттегіне деген қажеттілігі жоғары емес, ал азқылтанды құрттар, түтікшелер оттегі болмайтын ең терең жерлерде де тіршілік ете алады. Температура  төмендеген сайын оттегінің де ерігіштігі артады.

Судағы көмірқышқыл газы. Көмірқышқыл газы суда оттегімен  салыстырғада 35 есе жақсы ериді (0°С-да). Судағы оның мөлшері атмосферадаг 700 есе артық. Көмірқышқылының басым бөлігі сулы ортада сілтілік және сілтілік-жер металдарының карбонаттары мен гидрокарбонаттары түрінде болады. Көмір қышқыл газы су өсімдіктерінің фотосинтезін қамтамасыз етеді және омыртқасыз жануарлвардың қаңқалық түзілістерінің қалыптасуына қатысады.

Судың қышқылдығы (рН). Сутектік көрсеткіш – судың қышқылдығын  сипаттайтын шама. Ол 22°С судың ішіндегі С + сутегі иондарының концентрациясының  теріс ондық логарифмі түрінде  анықталады (литрдегі моль санымен  өлшенеді):

рН = -lgC+

Су қышқыл (рН<7), сілтілі (рН>7) болады.

Тереңдеген сайын судың  қышқылдығы артады (рН кемиді). Тұщы су балықтарының көпшілігі қышқылдығы 5-тен 9-ға дейінгі көрсеткіштеріне  төзе алады. рН=10 болса, онда барлық балықтар және көптеген жануарлар өледі.

Гидробионттардың экологиялық  жіктелуі. Гидробионттар – су ортасын  мсекендейтін ағзалар. Суда тіршілік ететін ағзалар нектон, планктон және бентос болып бөлінеді.

Нектон (грек тілінен аударғанда nektos - жүзетін) – су түбімен тікелей  байланысы жоқ, еркін орын ауыстыратын, жүзіп жүретін ағзалардың жиынтығы. Бұл жануарлар өте үлкен арақашықтыққа  орын ауыстыруға қабілетті және қатты ағыстарға төзімді болып келеді. Олардың дене пішіні сүйірленіп келген және қозғалу мүшелері жақсы дамыған.

Нектонды ағзаларға балықтар, кальмарлар, ескекаяқтылар, киттер жатады. Тұщы суларда балықтардан басқа, нектонға қосмекенділер мен белсенді орын ауыстыратын бунақденелілер жатады.

Планктон (грек тілінен аударғанда planktos - қалықтаушы) – негізінен су ағысының көмегімен қозғалатын, жүзетін  ағзалардың жиынтығы. Олар жылдам және белсенді орын ауыстыруға қабілетсіз. Негізінен бұлар ұсақ жануарлар  – зоопланктон және өсімдіктер –  фитопланктон. Планктонды ағзалар су бетінде, терең жерлерде, тіпті су түбінде де таралады. Плейстон (грек тілінен аударғанда plein – кемеде жүзу) – денесінің бір бөлігі суда, екінші бөлігі судың бетінде  жүретін ағзалар (фезалия, сифонофора). Нейстон (грек тілінен аударғанда neusteon –жүзуге қабілетті  - су бетінде  жүзіп жүретін ағзалар (бактериялар, қарапайымдылар, су қандаласы, балдырлар).

Фитопланктон – су қабатында  тіршілік ететін және су ағыстарының  әсерімен қозғалатын негізінен балдырлардан құралған микроскоптық өсімдіктердің  жиынтығы (диатомды және жасыл балдырлар, өсімдіктекті талшықтытар және т.б.)

Зоопланктон мен бактериялар  барлық тереңдітерде кездеседі. Теңіз  зоопланктонында ұсақ шаянтәрізділер, қарапайымдылар, медизалар, жүзетін  гребневиктер, сальпылар, кейбір құрттар  басым. Тұщы суларда ірі шаянтрізділер, коловтаркалар мен қарапаймдылар  таралған.

Бентос (грек тілінен аударғанда benthos - тереңдік) – су қоймаларының түбінде (грунтта) мекендейтін ағзалардың жиынтығы. Ол фитобентос, зообентос және бактериобентосқа бөлінеді. Теңіздердің фитобентосы  негізінен бактериялар мен балдырлардан (диатомды, жасыл, қоңыр, қызыл) құралған. Әсіресе су түбінің жартасты, тасты  бөліктері фитобентосқа бай.

Тұщы сулардың фитобентосы  бактериялардан, диатомды және жасыл  балдырлардан тұрады. Зообентос негізінен  бекінген немесе баяу қозғалатын, грунтты  қазып тіршілік ететін жануарлардан тұрады.

Су ағзаларының экологиялық  жағынан бейімделушілік қабілеті құрлық аңзаларына қарағанда төмен. Себебі, су – анағұрлым тұрақты орта, оның абиотикалық факторлары салыстырмалы түрде аз өзгереді.

Су ортасының тағы бір  ерекшелігі – онда детриттің (латын  тілінен аударғанда detritus – бөлшектенген)  көп болуы. Детрит дегеніміз –  өлген өсімдіктер мен жануарлардың қалдықтарынан түзілген ұсақ органикалық  заттың бөлшектері. Детрит көптеген су ағазалы ұшін қорек болып табылады. Арнайы микропоралы құрылымдардың  көмегімен суды сүзіп қоректенетін жануарларды биофильтраторлар деп  атайды. Биофильтраторларға қосжақтаулы  былқылдақденелілер, отырықшы тікентерілілер, асцидиялар, планктонды шаянтәрізділер жатады.

Жер-ауа тіршілік ортасы. Жер бетінде тіршлік ететін ағзалар  газтәріздес ортамен қоршалып жатыр. Бұл ортаның өзіне тән ерекшеліктері: ылғалдылығының төмен болуы, тығыздығы  мен қысымының төмен болуы, оттегінің  мөлшерінің жоғары болуы.Жер-ауаның тіршілік ортасында әсер ететін экологиялық  факторларының бірқатар ерекше белгілеріне  мыналар жатады: жарықтың әсер ету  интенсивтілігі жоғары, температураның ауытқуы күшті, географиялық жағдайына, маусым мен тәулікке байланысты ылғалдылық өзгеріп отырады. Аталған факторлардың әсері ауа массаларының қозғалысы  – желмен тығыз байланысты.

Эволюция барысында жер-ауаның тіршілік ортасында мекендейтін  ағзаладың арнаулы анатомиялық, морфологиялық, физиологиялық,  мінез-құлықтық және т.б. бейімделушіліктері қалыптасқан. Оларда тыныс алу процесінде атмосфералық ауаны сіңіруді қамтамасыз ететін мүшелер (өсімдіктердің лептесіктері, жануарлардың трахеялары мен өкпесі); қаңқасының ерекшеліктері, тығыздығы төмен  ортада денені ұстап тұруға бейімделген (өсімдіктердің механикалық және тіректік ұлпалары, жануарлардың қаңқасы); қолайсыз факторлардан қорғау үшін күрделі  бейімделулер қалыптасқан (тіршілік циклдерінің кезеңділігі мен ырғақтылығы, жабының күрделі құрылысы, жылу реттеу механизмдері және т.б.); топырақпен тығыз байланыстың орнауы (өсімдіктердің тамыры, жануарлардың қорегін табуда қозғалғыштығының артуы).

Жер-ауаның тіршілік ортасындағы  негізгі абиотикалық факторлардың әсер ету ерекшеліктеріне тоқталайық.

Ауа. Құрғақ ауаның құрамы (көлем  бойынша): 78% азот, 21% оттегі, 0,03% көмірқышқыл  газы, 1% инертті газдар.

Оттегі көптеген ағзалардың тыныс алуына қажет. Көмірқышқыл  газын өсімдіктер фотосинтез процесінде пайдаланады.

Жел. Ауаның температурасы  мен ылғалдылығын өзгертеді, ағзаларға  механикалық әсер етеді. Жел өсімдіктердің  транспирациясын өзгертеді. Сонымен  қатар желмен тозаңданатын өсімдіктердің (анемофилдердің) тозаңдануына әсер етеді. Ауа массасының қозғалуы көптеген бунақденелілердің  миграциясының бағытына да әсер етеді.

Атмосфералық жауын-шашындар қар, жаңбыр, бұршақ түрінде болады. Олар ауа, мен топырақтың ылғалдылығын өзгерте отырып, өсімдіктер мен жануарларды сумен қамтамасыз етеді. Су режиміне жаңбырдың жауу уақыты, жиілігі мен ұзақығы әсер етеді. Сонымен қатар жаңбырдың сипатын есепке алу қажет.

Қар түріндегі жауын-шашын  қыс кезінде ағзаларға қолайлы  әсер етеді. Қар топырақ пен өсімдіктерді үсіпкетуден қорғайды, ұсақ жануарлар  үшін қорғаныштық баспана болып  табылады. Қатты аяздарда шіл, құрлар қар астына тығылады. Бірақ қардың шектен тыс көп түсуі көптеген жануарлардың қозғалуы мен қорегін  тауып жеуі үшін қолайсыз (жабайы қабандар, еліктер).