Ekoloģija, salīdzinot ar botāniku, zooloģiju vai anatomiju, ir salīdzinoši jauna bioloģiskā disciplīna, kas radās 19. gadsimta vidū. Tajā aplūkotas dzīvo objektu un to kopienu saiknes starp pašiem un fizisko vidi. Viena no tās sadaļām - sinekoloģija - pēta ekoloģiju un tās dzīvos organismus, kas ietilpst biogeocenozēs: augus, kukaiņus, sēnes, dzīvniekus savstarpējā mijiedarbībā. Pati zinātne rodas tādu zinātnieku darbos kā L. Dollo, O. Ābels, D. N. Kaškarovs, V. N. Sukačovs.
Šajā rakstā iepazīsimies ar šīs ekoloģijas sadaļas pamatjēdzieniem un uzzināsim ekoloģisko sistēmu uzbūvi un funkcionēšanas mehānismus.
Biogeocenozes kā biosfēras sastāvdaļas
Dažādu bioloģisko sugu indivīdu kopumi - populācijas - nedzīvo atsevišķi. Tās apvienojušās lielākās kopienās – biocenozēs. Turklāt starp indivīdiem noteiktā ietvarosekosistēmas, rodas dažāda veida attiecības, piemēram, piemēram, alelopātija, parazītisms, savstarpējās attiecības, konkurence, trofocenotiskās saiknes. Sinekoloģija pēta attiecības starp organismiem, kas ir daļa no biogeocenozes, kā arī pēta augu un dzīvnieku apakšsistēmu savstarpējo attiecību specifiku, kas veido dzīvo kopienu.
Ko nozīmē ekoloģiskā sistēma
Šobrīd vides zinātnē aktīvi tiek lietots ne tikai termins "biogeocenoze", bet arī tāds jēdziens kā A. Tanslija ieviestais "ekosistēma". Abi vārdi tiek lietoti, lai apzīmētu dabiskos kompleksus un to sastāvdaļas: fitokopienas un dzīvnieku populācijas, kuras sinekoloģijā pēta, pamatojoties uz koncepciju par visu dzīvo organismu saistību ar vidi. Jāņem vērā, ka starp abiem terminiem nav nepieciešams likt vienādības zīmi. V. Sukačova dotā "biogeocenozes" definīcija nes lielu semantisko slodzi, jo tā uzskata dabiskos kompleksus, ņemot vērā vielu apriti un tajos notiekošās enerģijas plūsmas. Bet "ekosistēmas" jēdziens, kas ir kļuvis plaši izplatīts, jo īpaši populārzinātniskajā literatūrā, pateicoties tā racionālajam raksturam, tagad tiek izmantots, lai raksturotu visdažādākos gan dabiskos, gan mākslīgos biokompleksus.
V. N. Sukačeva biogeocenozes teorija
Zinātnieka uzskati veidojās ievērojamu krievu biologu ietekmē: V. Dokučajevs, kurš nodarbojās ar augsnes zinātni, un V. Vernadskis, biosfēras doktrīnas pamatlicējs. Apvienojot zināšanas ģeoķīmijā, mežsaimniecībā, ģeobotānikā, V. Sukačovs radīja jaunu disciplīnu -bioģeocenoloģija. Tā, tāpat kā sinekoloģija, ir ekoloģijas nozare, kas pēta dzīvo organismu attiecības biomā, ņem vērā fito- un zoocenozēm piederošo indivīdu starpsugu un populācijas attiecību modeļus. Balstoties uz zinātnieka priekšstatiem, visi biosfēras slāņi ir piesātināti ar dzīvību, tajos notiek biomasas un enerģijas savstarpējās konversijas procesi. To pamatā ir barības ķēdes.
Tie ietver ražotājus - autotrofiskus organismus, galvenokārt augus. Tam seko pirmās, otrās, trešās kārtas patērētāji, kas ir heterotrofi.
Trofisko ķēžu pēdējais posms ir mirušo organisko vielu izmantotāji – sadalītāji. Tie ietver augsnes baktērijas, saprotrofiskās sēnes un dažus kukaiņus. Visi biogeocenozē iekļautie nedzīvās dabas faktori, piemēram, augsne, ūdens, atmosfēra, tiek saukti par biotopiem.
Sinekoloģiskās izpētes metodes
Zinātnes veidošanās sākumā zinātnieki eksperimentālo materiālu saņēma ar pētījumu – ekspedīciju palīdzību. 20. gadsimta vidū dominēja tādas metodes kā stacionāri visu gadu eksperimenti, marķētu atomu metode un radio izsekošana. 21. gadsimtā sāka aktīvi izmantot dzīvnieku populāciju kustības izsekošanu ar mākslīgo Zemes pavadoņu palīdzību. Piemēram, lieli artiodaktili, kas apzīmēti ar radioshēmām. Ņemot vērā to, ka sinekoloģija ir ekoloģijas nozare, kas pēta daudzu organismu savstarpējās attiecības, zinātnieki izmanto gan matemātisko analīzi, gan kibernētiku. Pēdējo izmanto, lai modelētu un prognozētu sastāvdaļas, kas veido dabiskās sistēmas.
Ko pēta funkcionālā fitocenoloģija
Augi ir vissvarīgākie ekosistēmu dzīves dalībnieki. Fotosintēzes rezultātā tās visas pārējās dzīvās būtnes nodrošina ar barību, kas nodrošina noteiktu enerģijas rezervi. Sinekoloģija pēta attiecības starp fitocenozes komponentiem un heterotrofo organismu populācijām: kukaiņiem, zālēdājiem un plēsējiem.
Augu sabiedrību floristiskais sastāvs lielākajā daļā biocenožu ir diezgan sarežģīts un tiek saukts par sugu piesātinājumu. Augu organismi ekosistēmās ir pārstāvēti līmeņu veidā, kam ir liela nozīme dažādu ekoloģisko nišu veidošanā. Augu horizontālo neviendabīgumu sauc par mozaīku, un atšķirībā no slāņošanās tā maz ir atkarīga no dienasgaismas stundu ilguma. Bet tas ir tieši saistīts ar attiecību veidiem, piemēram, alelopātiju un konkurenci. Fitocenozes mainās, to dinamiku nosaka diennakts ritmi un sukcesijas, piemēram, mežu izciršana, ģeokataklizmas, meža ugunsgrēki.
Dzīvnieku populācijas dinamikas cēloņi
Tādi slaveni zinātnieki kā S. A. Severtsovs, N. V. Turkins, C. L. Eltons pētīja īpatņu skaita izmaiņas starpsugu kopienās. Un C. Hewitt ieviesa terminu "dzīves viļņi". Tie rodas dabiskos kompleksos un kopā ar trofocenotiskajiem procesiem ir indikatoriekosistēmas biotiskais potenciāls. Indivīdu kvantitatīvās dinamikas izpētei ir liela praktiska nozīme pretepidēmijas pasākumos, kas kontrolē grauzēju diennakts vairošanās ritmus, kas izplata tādas zoonozes kā mēris un tularēmija. Sinekoloģija pēta arī cilvēka darbības ietekmi uz zoocenožu stāvokli, jo īpaši reto un apdraudēto sugu populāciju samazināšanos, vērtīgo medījamo dzīvnieku skaita samazināšanos sabiedrībās.
Attiecību veidi starp organismiem biomās
Atgādiniet, ka sinekoloģija ir ekoloģijas nozare, kas pēta attiecības starp floras un faunas indivīdiem. Tie ietver savstarpējo attieksmi, konkurenci, alelopātiju. Piemēram, fitocenoloģijā jau sen ir zināms par dažu augu nesaderību savā starpā: melnais valrieksts izdala sēklām un kauleņkokiem toksiskas vielas, kavē to augšanu un augšanu, kā arī izraisa augu bojāeju.
Savstarpējs prāts ir dažādu bioloģisko sugu populāciju līdzāspastāvēšanas forma, no kuras organismi gūst savstarpēju labumu (krabis vientuļnieks un jūras anemons, karogdziedzeri, kas dzīvo kukaiņu zarnās un palīdz tiem sadalīt šķiedrvielas).
Enerģijas apmaiņa biosfērā
Biogeocenozes, kas veido Zemes dzīvo čaulu, veic gan biomasas, gan enerģijas transformāciju un ir atvērtas sistēmas. Šiem dabiskajiem kompleksiem ir nepieciešams gaismas enerģijas pieplūdums. Fototrofi to izmanto organisko vielu, ATP molekulu sintēzei unNADPxN2. Sinekoloģija ir zinātne, kas pēta biomasas un enerģijas savstarpējās pārvērtības.
Tie izskatās kā ekoloģiska piramīda un tās barības ķēdes. Enerģijas dinamika no zemākā līdz augstākajam trofiskajam līmenim pakļaujas vispārējiem fizikāliem likumiem, turklāt kaimiņu līmeņu enerģijas potenciālu starpība ir 10-20%, bet pārējā enerģija tiek izkliedēta siltuma veidā. Šajā darbā iepazināmies ar ekoloģijas sadaļu - sinekoloģiju un noskaidrojām tās izpētes metodes, kā arī nozīmi biosfēras dzīvības nodrošināšanā.
