Экологиялық жүйелер туралы ұғымға алғаш рет 30-ы жылдары А. Тенсли (1935) түсініктеме жазды. Ресейде осыған жақын биогеоценоз туралы ұғымға 1944 жылы Н. Сукачев (1880-1967) түсініктеме берді. Қазіргі кезде экологиялық жүйелер туралы ұғымға белгілі бір аумақтағы тірі және өлі элементтердің жиынтығы жатады. Экологиялық жүйелер тірі организмдерден (биоценоздардан) және тіршілік ортасы — жанама (атмосфера) және биожанамадан (топырақ, су айдыны және т.б.) құралады. Экологиялық жүйелер кейде бір-бірінен жеке болса, кейде екі экологиялық жүйенің арасы бір-бірімен байланысып жатады. Экологиялық жүйенің мысалына көлдер, орман алқаптары және т.б. жатады. Экожүйелерден биомаларды ажырата білу керек, биомалар жоғарыда айтып кеткендей, белгілі бір географиялық аудандарындағы ауа райы және топырақ белдемдерінде кездесетін организмдердің едеуір ауқымды бірлестігі.

Экологиялық жүйелер биосфераның ең қарапайым өлшем бірлігі болып саналады. Сонымен қатар олар биосферада болатын биогеохимиялық белсенділіктің де қарапайым өлшем бірлігі. Кез келген экологиялық жүйеде күн сәулесінің энергиясын қабылдайтын энергетикалық тетік болады. Экожүйенің қабылдағыш тетігі арқылы түскен жарық энергиясы энтропияның көтерілмеуін қадағалайтын экожүйеде белгілі бір реттілікті жүзеге асырады.

Энтропияның төмендеуі

Экологиялық жүйені көлдің мысалында қарастыруға болады. Кез келген экологиялық жүйе сияқты, көл де абиотикалық және биотикалық бөліктерден құралады. Экожүйенің абиотикалық (өлі) бөлігі ауадан, топырақтан, судан, суда еріген оттектен, көміртектің қос тотығынан, бейорганикалық тұздардан (фосфаттар және хлорлы натрии, калийден және кальцииден) және органикалық қосылыстардан тұрады. Абиотикалық бөліктерге температура, жарық, жел және гравитациялар да жатады, олар тірі бөліктерге әсер етеді.

Көлдің биотикалық (тірі) бөлігіне өндіруші организмдер (продуценттер), тұтынушы организмдер (коксументтер) және ыдыратушы организмдер (редуценттер) жатады. Өндіруші организмдерге, яғни автотрофтылар — көл жағалауындағы өсімдіктер, көп клеткалы және бір клеткалы қалқып жүрген су өсімдіктері (фитопланктон), жарық түсетін су тереңіндегі өсімдіктер жатады. Өндіруші организмдер қабылдағыш тетіктен өткен энергия арқылы фотосинтез үрдісі кезінде судан органикалық заттар мен көмірқышқыл газын түзеді. Экожүйелердің қуатының көрсеткішіне олардың өнімділігі, яғни организмдер-продуценттер денесінде кездесетін органикалық заттардың салмағы жатады. Экожүйелердің өнімділігі жарықтың мөлшеріне, судың, топырақтың құрамына немесе судағы органикалық және минеральдық қосылыстардың мөлшеріне байланысты болады.



Экологиялық жүйелер

Органикалық заттарды пайдаланушы-организмдерге (коксументтер) гетеротрофтар жатады, оларды бірінші және екінші қатардағы пайдаланушылар деп бөледі. Бірінші қатардағы пайдаланушыларға шөп қоректі жануарлар, екіншісіне — ет қоректілер жатады, ол бірінші қатардағымен де қоректенеді. Құртушы-организмдер -бактерия және саңырауқұлақтар, олар өндіруші-организмдердің өлген клеткаларының «өлі» протоплазмасын ыдыратады (органикалық қоспалар) және пайдаланушы-организмдерді төменгі молекулалы органикалық және бейорганикалық қоспаға дейін ыдыратады. Органикалық қоспаларды кейінен құртушы-организмдер пайдаланады, ал бейорганикалық қоспаларды өсімдіктер пайдаланады. Сонымен экологиялық жүйелер барысында заттардың және энергияның алмасуы жүреді.

Біз, экологиялық жүйе есебінде адамды есептемей табиғи жүйені (көлді) қарастырдық. Бірақ көптеген экологиялық жүйелер адамның қатысуымен жүреді. Сондықтан экологияда адамның жеке дарасы және олардың бірлестіктері (қауымдастығы) деп бөледі. Кейбір жеке даралардың экологиясының қасиеттері өзгеріп жатқан тіршілік ортасына, әрбір жеке дара өздерінің ішкі физиологиясына, тіршілік ортасының өзгеріп тұратын жағдайларына «бейімдеу» керек. Жеке дара қорекпен бірге энергия алады және оны өзінің физикалық және интелектуальдық қажетіне, организмде өтіп жатқан зат алмасу үрдістеріне, өсуіне және т.б. жұмсайды. Жеке дара организміндегі нейрогуморальды реттеушіліктің нәтижесінде өз денесінде температураның түрақты болуы, қажетті су мөлшерінің, оттектің, сутектің, NaCI, угдеводтардың, белоктардың және басқа да қосылыстардың қажетті мөлшері сақталады. Жек дара организмге патогенді факторлар енуіне қарсы адамның терісі, антиденелері, фагоциттері және басқа да қорғаныш факторлары кедергі жасайды. Сезім мүшелері, жүйке жүйесі, тірек-қимыл мүшелері жеке дараның қорегін, өз топтарын табуға, жауларынан қорғануға мүмкіндік беріп, өздеріне қажетті қолайлы жағдайларды қамтамасыз етеді. Әрбір жеке дара өзгеріп тұратын ауа-райына бейімделе алады. Осының барлығы жеке дараның ішкі физиологиясы мен қоршаған тіршілік ортасы арасындағы динамикалық эквилибриумнің болуына жағдай жасайды.

Бірақ адамдар да бірлестік құрамына кіреді. Осы бірлестіктер құрамына адамға қажетті өсімдіктер мен жануарлар жатады, себебі олар қажетті қорек болады және басқа да қажеттерін өтейді. Олай болса, экологиялық жүйелердің абиотикалық факторларын ескере отырып, сол ортада тіршілік ететін адамдар бірлестігі мен тіршілік ортасы да жатады. Экологиялық жүйелерде адам басты орын алады, ол жүйелер көлемі және құрылымы жағынан алуан түрлі, сондықтан оны жіктеу қиынға соғады. Соған қарамастан ауыл, қала және басқа да елді мекендер адамдардың экологиялық жүйелерінің орталығы болып саналады.

Экологиялық жүйенің барлық элементтері бір құрылымды бір жиынтықты құрайды және олар бір-бірімен қоректік тізбек арқылы байланысқан, яғни тұтынушы-организмдер бастапқы қорекке қажетті энергия көзін (Күн) өндіруші-организмдер арқылы (көптеген қоректік тізбектің соңы адамға келіп тіреледі) ыдыратушы-организмдерге береді.

Қоректің тізбектің өзіне тән ерекшіліктері бар. Олардың саны әрбір экожүйеде есептеулі, себебі әрбір қорек тізбегінің жеке бөлімдерінде өткізу кезінде белгілі бір мөлшерде энергия жоғалады. Соның нәтижесінде өнімнің мөлшері әрбір тізбеде азайып отырады. Мысалы, 10 000 кг балдыр 1000 кг су буынаяқтыларына қажетті заттар жинауға, ал 10 кг балық — адамға қажетті 1 кг зат жинауға жетеді. Сонымен қоректік тізбек пирамида сияқты, ол бірнеше трофикалық деңгейден тұрады. Бұлардың бастапқы кезінде фотосинтезге қатысатын бактериялар тұр, олар келесі деңгейлерге, ал осы организмдер одан жоғарыдағы келесі деңгейлерге және т.б. қорек болады.