А. С. Шарипханова

ӘОЖ 581.5 (075.8)

КБЖ 28.58.я 729

Ш 27

ISBN 978-601-80142-2-2

«Өсімдіктер экологиясы» атты оқу құралының мазмұны Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі мақұлдаған типтік бағдарламасы бойынша өсімдіктер экологиясының ғылым ретінде даму тарихы мен экологиялық факторлар, олардың классификациясы, негізгі түсініктер, ұғымдар мен экологиялық мәселелер қарастырылған. Қазіргі экологиялық жағдайлар мен антропогендік факторлардың табиғатқа, өсімдіктер жамылғысына әсері жайлы деректерге талдау жасалған.

Оқу құралы жаратылыстану ғылымдары мамандықтарының студенттеріне, магистранттар мен оқытушыларға, сонымен қатар экологиялық жағдайларға қызығушылық танытатын оқырманға арналады.

КБЖ 28.58.я 729

© С. Аманжолов атындағы ШҚМУ баспасы, 2011

Алғы сөз

Оқырманға ұсынылып отырған оқулықтың негізгі мақсаты мәтінінің мазмұнымен таныстыру арқылы студенттердің өсімдіктер жайлы алған білімдерін өсімдіктердің экологиясымен толықтырып, білімдерін көтеру мен қоршаған ортаның даму заңдылықтарына деген көзқарастарын қалыптасыру болып табылады.

Оқулықта экология мен өсімдіктер экологиясына әсер ететін факторларға тоқталып, олардың жүйелену негізі, жеке факторлардың өсімдіктердің дамуы мен бейімделу ерекшеліктеріне назар аударылған.

Жалпы өсімдіктер экологиясына қатысты тақырып материалдарының орналастырылуы мен берілу жүйесі студенттердің қоршаған орта мен табиғатта, әсіресе өсімдіктер ағзасында өтіп жатқан құбылыстар мен үрдістердің біртұтастығын, заңдылықтарымен өзара байланыста қарап, ғылыми көзқарастарын қалыптастыру мақсатына бағытталған.

Кең байтақ қазақ жері, қазақ елінің көрекеюі мен құлпыруы болашақ жастардың қатысуымен ғылыми тұрғыда жүретініне біз сенімдіміз. Сондықтан да, жас мамандар қоршаған ортаның гүлденіп жайнауына ат салысу барысында өсімдіктердің экологиясына да баса назар аударса деген тілек білдіре отырып, аталған оқулық патриоттық сезімдерін оятып, ғылымға деген талпыныстарына қанат береді деп үміттенеміз!

1 ТАРАУ ӨСІМДІК ЭКОЛОГИЯСЫНЫҢ ДАМУ ТАРИХЫ

Өсімдіктердің белгілі тіршілік ортасына, ортаға деген қатынасы жайлы білімдер адамзатта ертерек практика жүзінде: жабайы өсімдіктерді жинап, оларды өсіре бастаған кезден қалыптаса бастаған. Қазіргі кездегі кейбір халықтардың тілдерінде өсімдіктер топтарының атауларын кездестіруге болады, ол атаулар тек бақылау түрінде емес, бірақ экологиялық классификацияның бастауының дәлелі болып табылады (ылғалды жер өсімдіктері, құрғақ жер өсімдіктері, таулы және жазықты өсімдіктер және т.б.)

1. 
   ХХ ҒАСЫРҒА ДЕЙІНГІ ӨСІМДІКТЕР ЭКОЛОГИЯСЫНЫҢ ДАМУ ТАРИХЫ
   

Өсімдіктердің экологиялық жағдайлары жайлы хабарламалар өте ертеден белгілі болған. «Ботаниканың әкесі» атанған және оның жеке ғылым екендігінің негізін қалаушы Аристотельдің оқушысы Теофраст (немесе Феофраст, б.э.д. 371-286), өз еңбектерінде өсімдіктердің практикалық қолданудағы маңызы мен қатар олардың құрылысы, физиологиясы, географиялық таралуына аса мән берген. Ол Александр Македонский мен саяхатқа шыға отыра, әртүрлі елдердегі өсімдіктерге топырақ пен климаттың әсерін сипаттап және салыстыруға мүмкіншілігі болды. Теофрастың бізге жеткен екі үлкен еңбектерінде – «Өсімдіктердің табиғи тарихы» (10 том) және «Өсімдіктердің себептері жайлы» (8 том) - өсімдіктердің сыртқы түрлерінің өзгерістері және өсу түрлерінің жағдайларға байланысты болатындығы жайлы көптеген бақылаулары көрсетілген. Мысалы, тауда өсетін ағаштардың діңдерінің бұтақтары төмен, ал оны жайылымға еккен кезде өте әдемі және ірі болатындығын атап өткен. Ол жүзім түрлерінің әртүрлі топырақта өсіру барысындағы өзгерістерін сипаттаған. Алғашқы өсімдіктерді тіршілік түрлеріне бөлуді де Теофраст (терминдерді қолданбай) жасаған деп атауға болады: ағаш, бұта, жартылай бұта және шөптер.

Ертедегі ортағасыр жүзжылдықтарында өсімдіктер жайлы білім дамымады деп айтуға болады. Ботаникалық білімдер негізінен монастырларда қалыптасты, себебі онда дәрілік шөптер өсірілді. Ортағасырлардың соңында (ХII-ХIIIғғ.) сауда және саяхат байланыстарының дамуы, университеттер мен мектептердің ашылуы ботаникалық ғылымның дамуына ықпал етті. Ірі оқымысты-схоласт Ұлы Альберт (Альберт Великий) өз еңбектерінде (1193-1280) өсімдіктердің «қыстық ұйқы» себептерін, топырақ сапасының өсімдік тіршілігіне әсерін зерттеген. Бірақ көптеген теориялық көзқарастар жағынан өз уақытынан асып шығып кетпеді: Аристотельдің жалғастырушысы болып есептелетін ол өсімдіктерде «жан» бар деп есептеп, топырақ өзгерістеріне байланысты түрлердің өзара ауысуларын сипаттады.

Ұлы географиялық жаңалықтардың ашылу дәуірі (ХV-XVIғғ.) жаңа ашылған елдердегі өсімдіктер әлемі жайлы жаңалықтармен ботаниктердің білімін кеңейтіп және ол елдерден әкеліп ауылшаруашылығында өңделетін жемісті және әдемілік өсімдіктердің қасиеттері жайлы мағлұматтармен толықтырды. Ғылым академиясы құрған ботаникалық бақтарды тек қана дәрілік шөптерді ғана емес, әртүрлі елдерден әкелінген өсімдіктерді, олардың коллекциясын жасап танысу мақсатында өсіре бастады.

Жаңару дәуірінен XIX ғ. дейін жаратылыстану ғылымдарының негізгі тенденциясы – материалдарды жинау және толықтыру, тірі табиғатты «инвентаризациялау» болып табылады. Бір уақытта әртүрлі елдердің фаунасы мен флорасының климат жағдайларына байланысты өзгерістері жайлы дәлелді фактілердің саны арта түсті. Сыртқы орта факторларының жағдайларына байланысты ағзалардың өзгергіштігі жайлы түсініктер қалыптаса бастайды. Сол кездегі ірі жаратылыстанушылардың еңбектерінде экологиялық заңдылықтар жөнінде сипатталып және қорытындыланады. К.Вильдановтың 1792 жылы шыққан «Шөптану негіздері» («Основы травоведения») еңбегінде тау және жота өсімдіктеріне салыстырмалы сипаттама берілген, сулы ортаның ерекшеліктеріне, өсімдіктердің таралуындағы климаттық заңдылықтарын атап көрсеткен.
1.2 ӨСІМДІК ЭКОЛОГИЯСЫНЫҢ ҚАЗІРГІ ДАМУ КЕЗЕҢДЕРІ МЕН ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ
Экология ғылымының даму тарихы өте күрделі. Бұл күрделілік адамзат дамуының алғашқы қадамынан бастап, табиғатпен тығыз байланысынан көрінеді. Адам қоғамы әрқашан өсімдіктер мен жануарлар әлемімен және олардың қорларымен тығыз тәуелділікте және аңдар, құстар мен балықтардың тіршілігі мен таралу ерекшеліктерімен күнделікті есептесуге мәжбүр болды.

Қазіргі ғалымдардың дүниетанымына ежелгі грек ғалымдарының ықпалы зор. Мысалы, Аристотель (б.э.д. 348-322ж.) «жануарлар тарихы» еңбегінде су және құрлық жануарларын, жүзетін, ұшатын, жорғалаушыларды айырып жазды. Бұл ерекшеліктер тірі ағзаларды қоршаған ортаның жағдайларына бейімделу нәтижесінде туатынын сипаттайды.

Сол сияқты, ағзалардың құрылысы мен тіршілігі туралы сұрақтар анти философтары мен ойшылдары Теофраст (б.э.д. 371-280ж.) пен үлкен Плиней еңбектерінде қарастырылған. Ғалымдар өсімдіктердің сыртқы және ішкі құрылыстарын суреттеп қана қоймай, олардың өсу жағдайларына тәуелділігі туралы жазды. Жануарларды зерттеу олардың мінез-құлқы, іс-әрекеттері, тіршілік орыны сияқты хабарлармен толықтырылды.

Белгілі ағылшын химигі Роберт Бойль (1627-1691) ең бірінші экологиялық эксперимент жасады. Ол әртүрлі жануарларға төменгі атмосфералық қысымның әсерін бақылап, нәтижесін жариялады.

Швед ғалымы К. Линней (1707-1778) мен француз табиғат зерттеушісі Ж. Бюффон (1707-1778) еңбектерінде климаттық факторға ерекше мән беріледі. К. Линнейдің «Табиғат экономиясы» және «Табиғаттың қоғамдық құрылысы» еңбектері бар. «Табиғат экономиясында» К. Линней барлық табиғи денелердің қарым-қатынасын түсіндіріп, белгілі заңдармен өмір сүретін табиғатты адам қоғамымен салыстырады.

Экологияның дамуына әсерін тигізетін маңызды бақылауларды ХХ ғасырдың 2-жартысында орыс академиясы ғылымдары ғалымдарының экспедициялық зерттеулерімен толықтырылды. Мұндай экспедицияларды ұйымдастырушылар мен қатысушылар арасынан С.П. Крашенинниковты, И.И. Лепехинді, П.С. Палласты және т.б. атап өтуге болады.

Француз ғалымы Ж.Б. Ламарк (1744-1829) өсімдіктер мен жануарлар эволюциясында, ағзалардың өзгерістерге бейімделуінің маңызды себебі сыртқы ортаның әсері деп есептеген. Мәскеу университетінің профессоры К.Ф. Рулье (1814-1858) өзінің еңбектері мен дәрістерінде тірі ағза эволюциясын оқу және жануарлардың дамуын, құрылысы мен тіршілігін түсіндіруде қоршаған ортаның өзгерістеріне байланысын атап көрсеткен. Экологияның дамуына белгілі орыс зоологы Н.А. Северцовтың (1827-1885) да қосқан үлесі өте қомақты.

Экологиялық ойлардың дамуында ұлы ағылшын ғалымы, органикалық әлемнің эволюциясы туралы ілімнің негізін қалаушы Ч. Дарвиннің (1809-1882) де еңбегі зор. Ч. Дарвиннің тіршілік үшін күресу туралы қорытындысы экологияның өзекті мәселелерінің біріне жатады.

Экология ғылымы ғасырдың басында өз алдына ғылым болып қалыптаса бастады. ХХ ғасырда экологияның дамуына әлемдік белгілі ғалымдар К.А. Тимирязев (1843-1920), В.В. Докучаев (1846-1903), Ф.Клементс (1874-1945). В.Н.Сукачев (1880-1967) және т.б. қосқан еңбектерін де айтуға болады.

ХХ ғасырдағы көрнекті орыс ғалымы В.И. Вернадский (1868-1945) биосфера туралы ғылымды дамытты. Ол біздің планетамыздағы геохимиялық үрдістерде тірі ағзалардың атқаратын рөлін атап көрсетті.

Қазіргі экологияның қысқаша даму тарихында бірнеше негізгі кезеңдерді бөлуге болады.

1-кезең: экологияны әртүрлі ағзалардың бір-бірімен және қоршаған ортамен байланыстарын биологиялық зерттеу деп түсінген кезең.

2-кезең: 20-шы жылдардың ортасына қарай «Экология» термині ағзалар бірлестігін (қоректік байланыс, экологиялық пирамида және т.б.) зерттеуге қолдана бастаған кезең.

3-кезең: 50 жылдардағы ғылымға ғылыми зерттеулердің негізгі бірлігі ретінде қарастырылатын «биоценоз» және «экожүйе» түсініктері енгізілген кезең.

4-кезең: 70 жылдардағы әртүрлі экожүйелер түйісінде болатын облыстар аймақ болып саналатын, ал маңызды экожүйе – биосфераның жете зерттелген кезеңі.

5-кезең: биосфераның құрылуындағы адамның ерекше рөлі және оның жауапкершілігі көрінетін соңғы кезең.

Қазіргі кездегі экологияның келесідей негізгі бағыттары белгілі:

1. Классикалық экология – биологиялық жүйелердің қоршаған ортамен байланыстарын зерттейді.

2. 
   Ауқымды (глобальды) экология – биосфераның бірлігін және тұтастығын зерттейді.
   
3. 
   Қоғамдық экология – қоғам мен қоршаған орта жүйесіндегі байланыс пен тәуелділікті қарастырады.
   
4. 
   Геоэкология - әртүрлі деңгейдегі геожүйелерді және оларға антропогендік өзгерістердің әсерін зерттейді.
   
5. 
   Адам экологиясы – адамның табиғи мәнін, оның тіршілік ортасының денсаулығының экологиялық факторларын зерттейді.
   
6. 
   Қолданбалы экология – агрожүйе байланыстарын, қала экожүйесін, техносфераның қоршаған ортамен байланысын зерттейді.
   
7. 
   Экологиялық мониторинг – бұл қоршаған орта жағдайын болжау, бағалау, талдау мен бақылау жүйесі.
   

Қазіргі экология жан-жақты, күшті дамыған, біздің планетамыздағы барлық тұрғындар үшін практикалық маңызы үлкен, кешенді ғылым. Экология ғылымы – келешектің ғылымы және адамзаттың пайда болуы осы ғылымның прогресіне тәуелді болуы мүмкін.

Түрлі дәрежелі биологиялық жүйелердің деңгейінде қалыптасатын байланыстардың көп алуандығы экологиялық зерттеулер әдістерінің сан алуандылығына алып келеді. Қазіргі жағдайларда олар теориялық та, аса маңызды практикалық мәселелерді шешуде де маңызды рөл атқаруда. Ағзалар санының динамикасы, мезгілдік дамуы, пайдалы және зиянкес түрлердің жаңа жерлерге қоныстанып, соған бейімделуі, көбеюі мен таралуының болжамдары және т.б. – міне, экологиялық мәселелердің шешімін табуда кеңінен биологиялық зерттеулер әдістерінің де өсімдіктер экологиясында қолданылуының маңызы зор болып табылатыны анық.

Өсімдіктер экологиясында зерттеу жұмыстарын жүргізу зерттеу материалдарын әзірлеу, өзара бірін-бірі толықтыруға және бақылауға тиіс далалық, зертханалық және тәжірибелік зерттеулердің орынды үйлесімділігін талап етеді.

Экологияның бірнеше негізі - экожүйелік, қауымдастықтарды зерттеу, популяциялық, мекен орнын сараптау, эволюциялық және тарихи әдістерінің барлығы да өсімдіктер экологиясында кеңінен қолданылады.

Экожүйелік әдіс: бар назары экосфераның биотикалық және абиотикалық құрауыштарының арасындағы энергия ағыны мен заттардың айналымына шоғырланатын әдіс; қорек тізбегі тәрізді функционалдық байланыстарды айқындауға мүмкіндік береді. Бұл әдістің ішінде гомеостаз тұжырымдамасы (өзін-өзі реттеу) көңіл аудартады; тәсілдің ауыл шаруашылығын жүргізудің ғылыми негізделген практикасын жасауда маңызы үлкен.

Қауымдастықтарды зерттеу: әдіс экожүйенің биотикалық құрауыштарына ерекше көңіл бөледі: түрлерді анықтау мен сипаттауға, олардың таралуын шектейтін факторларды зерттеуге көңіл аударады, бұл табиғи ресурстарды орынды пайдалану мәселелерін шешу үшін өте маңызды.

Популяциялық әдіс: аутэкологиялық мәселелермен шұғылданады; түрлердің өсуінің, өзін-өзі қолдауының және санының кемуінің математикалық үлгілері қолданылады; түрдің тууы, тірі қалуы, өлім-жітімі, ауытқымалы саны қарастырылады, ол қорықтарды ұйымдастыруда, аңшылық шаруашылықты жүргізуде өте маңызды.

Мекен ету орнын зерттеу әдісі: ортаның физикалық факторларының жануарлардың және өсімдіктердің тіршіліктерімен байланысын зерттейтін әдіс; экологиялық қуыс тұжырымдамасын жасауда өте қолайлы.

Математикалық статистика әдістерін қолдану белгілі бір, дарақтарды едәуір кездейсоқ сұрыптау нәтижелерінің (қалыптан ауытқу деңгейі, олар кездейсоқ па, әлде заңды ма) дәлдігін анықтауға мүмкіндік береді. Алайда, биологиялық жүйелердің өзін-өзі реттеуге қабілеттілігі бар екндігі анықталған соң ықтималдық теориясымен, сандар теориясымен, матрицалық алгебрамен және т.б. тікелей байланысты кибернетика мен ақпарат теорияларының әдістерін қолдану қажеттілігі туындағаны белгілі.

Соңғы кездері биологиялық құбылыстарды үлгілеу (моделдеу) кеңінен таралуда.

Экологиялық жүйелер мен үрдістердің үлгілеріне тоқтала келе, биологиялық үлгілеу әдісінің мәні түпнұсқамен бірге, яғни зерттелуші шынайы жүйемен немесе үрдіспен қоса олардың жасанды ұқсастығы – үлгіде зерттелетіндігінде жатыр.