1. Ekotizim haqida tushuncha Moddalar va energiya almashinuvi Asosiy tushunchalar

Energiya
Fotosintez
Xemosintez
Materiya va energiya
Trofik munosabatlar
Ekotizimlardagi moddalar va energiya oqimi ularning ishlashi uchun zarur bo'lgan almashinuv uchun muhimdir. Ekotizimlar mavjud bo'lishi uchun oqadigan va moddaning o'zgarishini ta'minlaydigan energiya bo'lishi kerak.
Chunki produtsentlar ekotizimdagi barcha organizmlarni taʼminlaydi; ekotizim boʻylab energiyaning harakatini va ekotizim qanday turdagi va qancha miqdordagi organizmlarni oʻzida saqlashini aniqlashda produtsentlarning moʻl-koʻlligi, biomassa (quruq vazn) va energiya ushlab qolinishi qiymati asosiy omillardan hisoblanadi.
Birlamchi mahsuldorlik
Ekologiyada mahsuldorlik bu organizm tanasiga qancha miqdordagi energiyaning biomassa sifatida qoʻshilishi darajasini bildiradi. Biomassa deb, oddiygina qilib, organizmlar guruhi tanasida zaxiralangan modda miqdoriga aytiladi. Mahsuldorlik har qanday trofik daraja yoki boshqa organizm guruhlari uchun moslab taʼriflanishi mumkin va u oʻz ichiga energiya va biomassa birliklarini oladi. Mahsuldorlikning ikkita asosiy turi mavjud: yalpi mahsuldorlik va sof mahsuldorlik.
Farqni aniqlashtirish uchun, keling, birlamchi mahsuldorlikni (ekotizimning produtsent organizmlari mahsuldorligini) koʻrib chiqamiz.
Birlamchi yalpi mahsuldorlik (BYM) bu fotosintez (energiyaning maydon birligi va vaqt birligiga nisbatan ushlab qolinishi) jarayonida quyosh energiyasining qand molekulalari bogʻlarida ushlanib qolishi darajasi hisoblanadi. Produtsentlar, masalan, oʻsimliklar bu energiyaning maʼlum qismidan metabolizm va nafas olish jarayonlarida va organizm oʻsishi (toʻqima qurilishida) foydalanadi.
Birlamchi sof mahsuldorlik yoki BSM birlamchi yalpi mahsuldorlikdan metabolizm va hayot tarzi uchun sarflangan energiya ayirmasiga teng. Boshqacha qilib aytganda, bu energiyaning oʻsimliklar va produtsentlar tomonidan biomassa sifatida zaxiralanishi va ekotizimdagi boshqa konsumentlar uchun foydalanishga yaroqli qilinishi darajasi hisoblanadi.

Ekotizimlar - bu atrof-muhit bilan materiya va energiya almashinadigan va natijada uni o'zgartiradigan murakkab tizimlar. Ekotizimlarning dinamikasini va ular qanday ishlashini tushunish uchun energiya oqimi va moddalar aylanishi o'rtasidagi aloqalarni o'rnatish juda muhimdir.

Erdagi barcha jarayonlar energiya oqimlari va uning quyi tizimlari ichida va ular orasidagi moddalar aylanishining natijasidir.
Ekotizim (yoki ekologik tizim) — barcha organizmlar va ular oʻzaro taʼsir qiladigan muhitdan iborat. Ushbu biotik va abiotik komponentlar oziq moddalar aylanishlari hamda energiya oqimlari orqali bir-biriga bogʻlangan. Energiya fotosintez orqali tizimga kiradi va oʻsimlik toʻqimalariga kiritiladi. Hayvonlar oʻsimliklar va bir-biri bilan oziqlanib, materiya va energiyaning tizim boʻylab harakatlanishida muhim rol oʻynaydi. Ular, shuningdek, mavjud oʻsimlik va mikrobial biomassa miqdoriga taʼsir qiladi. Oʻlik organik moddalarni parchalash orqali parchalanuvchilar uglerodni atmosferaga qaytarib yuboradi va oʻlik biomassada saqlanadigan ozuqa moddalarini oʻsimliklar hamda mikroblar tomonidan osonlikcha qayta ishlash mumkin boʻlgan shaklga aylantirish orqali ozuqa moddalarining aylanishini osonlashtiradi. Ekotizimlar dinamik obyektlardir — ular davriy buzilishlarga duchor boʻladilar va har doim oʻtmishdagi buzilishlardan keyin tiklanish jarayoni amalga oshadi. Ekotizimning muvozanat holatiga yaqin boʻlish tendentsiyasi, bu buzilishlarga qaramay, uning qarshiligi deb ataladi. Tizimning oʻzgarishlarni boshdan kechirayotganda bir xil funktsiyani, tuzilishni, oʻziga xosligini va qayta aloqalarini saqlab qolish uchun buzilishlarni qabul qilish va qayta tashkil etish qobiliyati uning ekologik chidamliligi deb ataladi. Ekotizimlarni turli yondashuvlar orqali oʻrganish mumkin — nazariy tadqiqotlar, muayyan ekotizimlarni uzoq vaqt davomida kuzatadigan tadqiqotlar, ular qanday ishlashini tushuntirish uchun ekotizimlar oʻrtasidagi farqlarni koʻrib chiqadigan va toʻgʻridan-toʻgʻri manipulyatsiya eksperimentlari.

Ekotizimlar odamlar bogʻliq boʻlgan turli xil tovarlar va xizmatlarni taqdim etadi. Ekotizim tovarlariga suv, oziq-ovqat, yoqilgʻi, qurilish materiallari va dorivor oʻsimliklar kabi ekotizim jarayonlarining „moddiy mahsulotlari“ kiradi. Boshqa tomondan, ekotizim xizmatlari odatda „qiymatli narsalarning holati yoki joylashuvini yaxshilash“dir. Bularga gidrologik tsikllarni saqlash, havo va suvni tozalash, atmosferada kislorodni saqlash, ekinlarni changlatish va hatto goʻzallik, ilhom va tadqiqot imkoniyatlari kabi narsalar kiradi. Koʻpgina ekotizimlar inson taʼsirida, masalan, tuproq yoʻqolishi, havo va suvning ifloslanishi, yashash joylarining boʻlinishi, suvni oʻzgartirish, yongʻinni oʻchirish natijasida buziladi. Ushbu tahdidlar ekotizimning keskin oʻzgarishiga yoki biotik jarayonlarning bosqichma-bosqich buzilishiga va ekotizimning abiotik sharoitlarining buzilishiga olib kelishi mumkin. Dastlabki ekotizim oʻzining belgilovchi xususiyatlarini yoʻqotgandan soʻng, u „qulab tushgan“ hisoblanadi. Ekotizimni tiklash barqaror rivojlanish maqsadlariga erishishga hissa qoʻshishi mumkin.

"Ekotizim" atamasi birinchi marta 1935-yilda ingliz ekologi Artur Tanslining maqolasida ishlatilgan. Tansli kontseptsiyani organizmlar va ularning atrof-muhit oʻrtasida materiallar oʻtkazish muhimligiga eʼtibor qaratish uchun ishlab chiqdi[4]. Keyinchalik u bu atamani yanada takomillashtirib, uni „Butun sistema, … shu jumladan, nafaqat organizm-kompleks, balki biz atrof-muhit deb ataydigan narsani tashkil etuvchi fizik omillarning butun majmuasi“ deb taʼriflagan[1]. Tansli ekotizimlarni shunchaki tabiiy birliklar sifatida emas, balki „aqliy izolyatsiya“ sifatida koʻrgan[1]. Keyinchalik Tansli „ekotop“ atamasi yordamida ekotizimlarning fazoviy darajasini aniqladi.

Tanslining zamondoshi boʻlgan limnolog G. Evelin Xatchinson Charlz Eltonning trofik ekologiya haqidagi gʻoyalarini rus geokimyogari Vladimir Vernadskiy gʻoyalari bilan birlashtirdi. Bu, oʻz navbatida, suv oʻtlari bilan oziqlanadigan hayvonlarning turlarini cheklaydi. Raymond Lindeman koʻl orqali energiya oqimi ekotizimning asosiy harakatlantiruvchisi ekanligini koʻrsatish uchun bu gʻoyalarni davom ettirdi. Xatchinsonning shogirdlari, aka-uka Xovard T. Odum va Eugene P. Odum, ekotizimlarni oʻrganishda „tizimli yondashuv“ni yanada rivojlantirdi. Bu ularga energiya va materiallar oqimini ekologik tizimlar orqali oʻrganish imkonini berdi

Moddalar almashinuvi yoki metabolizm — tirik organizmlarning oʻsishi, hayot faoliyati, koʻpayishi, tashqi muhit bilan munosabatlarini doimiy taʼminlaydigan kimyoviy oʻzgarishlar majmui. Moddalar almashinuvi tufayli xujayra tarkibiga kiradigan molekulalar parchalanadi va sintezlanadi, hujayra strukturalari va hujayralararo moddalar hosil boʻladi, yemiriladi va yangilanadi. Mas, odamda barcha toʻqima oqsillarining yarmisi taxminan 80 sutkada parchalanib, yangidan hosil boʻladi; jigar va qon zardobidagi oqsillarning yarmi har 10 kunda, muskul oqsillari 180 kunda, ayrim jigar fermentlari har 2—4 soatda yangilanib turadi. Moddalar almashinuvi energiya almashinuvi bilan chambarchas bogʻlangan boʻlib, ularni bir-biridan ajratib boʻlmaydi. Hujayralarda sodir boʻladigan Moddalar almashinuvi bilan energiya almashinuvi biologik katalizatorlar — fermentlar ishtirokida amalga oshadi. Energiya almashinuvida murakkab organik molekulalardagi kimyoviy bogʻlar shaklida mavjud boʻladigan potensial energiya kimyoviy oʻzgarishlar tufayli hujayra strukturasi va funksiyasini, tana haroratini saqlab turish, ish bajarish va boshqa jarayonlar uchun sarf boʻladigan energiyaga aylanadi. Moddalar almashinuvi hujayrada bir vaqtning oʻzida kechadigan va oʻzaro bogʻliq boʻlgan ikki jarayon — anabolizm va katabolizmaan iborat. Katabolik jarayonlarda murakkab molekulalar oddiy molekulalarga parchalanib, koʻp miqdorda energiya ajraladi. Bu energiya maxsus kimyoviy energiyaga boy makroergik bogʻlar, asosan, adenozintrifosfat kislota (ATF) va boshqa molekulalar shaklida jamgʻariladi. Katabolik oʻzgarishlar, odatda, gidrolitik va oksidlanish reak-siyalari natijasida amalga oshadi. Bu reaksiyalar kislorodsiz (anaerob yoʻl — glikoliz, bijgʻish) hamda kislorod ishtirokida (aerob yoʻl — nafas olish) sodir boʻladi. Ikkinchi yoʻl evo-lyusion nuqtai nazardan ancha yosh va energetik jihatdan ancha samarali boʻlib, unda organik moddalar SO2 va suvgacha toʻliq parchalanadi.

Hujayrada katabolizm va anabolizm reaksiyalari bir vaqtda kechadi; katabolik oʻzgarishlarning oxirgi bosqichi anabolizmning boshlangʻich reaksiyalari hisoblanadi. Birok, Moddalar almashinuvining anabolitik va katabolitik yoʻllari oʻzaro mos kelmaydi. Mas, glikogenning laktat kislotagacha parchalanishida 12 ta ferment ishtirok etib, ularning har biri bu jarayonning alohida bosqichini katalizlaydi. Glikogenning laktat kislotadan hosil boʻlishi jarayoni esa 9 ta fermentativ reaksiyalardan iborat boʻlib, ular tegishli katabolik reaksiyalarning aksi hisoblanadi. Xuddi shunga oʻxshash oqsillar bilan aminokislotalar yoki yogʻlar bilan faollashgan atsetat kislota oʻrtasida kechadigan anabolik va katabolik re-aksiyalar ham oʻzaro mos kelmaydi. Moddalar almashinuvining reaksiyalari hujayraning maʼlum qismlari — kompartamentlarda amalga oshadi. Mas, glikoliz jarayoni hujayra sitoplazmasida, gidrolitik parchalanish reaksiyalari — lizosomalarda, lipidlarning hosil boʻlishi silliq endoplazmatik toʻrda, oqsillar biosintezi ribosomalarda roʻy beradi. Moddalar almashinuvining umumiy bosqichlari bir-biri bilan doimo bogʻlangan boʻladi. Moddalar almashinuvining asosiy oraliq moddasi piruvat kislota uglevodlar, lipidlar va oqsillar almashinuvi reaksiyalarini oʻzaro bogʻlab turadi.

Barcha tirik organizmlar uchun xos boʻlgan hujayra darajasidagi Moddalar almashinuvi, asosan, bir xil usulda boshqariladi. Bunda biokimyoviy jarayonlarning jadalligi va yoʻnaltirilganligi fer-mentlar faolligiga taʼsir koʻrsatish, ularning hosil boʻlishi yoki parchalanishini boshqarish orqali amalga oshadi. Yuksak darajada rivojlangan organizmlarda Moddalar almashinuvi qoʻshimcha boshqaruv mexanizmlariga ega. Moddalar almashinuvi nerv sistemasi orqali va gormonal yoʻl bilan ham boshqarib turiladi (yana q. Assimilyasiya, Dissimilyasiya)

Ekotizimlar tashqi va ichki omillar bilan boshqariladi. Iqlim, tuproq va topografiyani tashkil etuvchi asosiy material kabi tashqi omillar ekotizimning umumiy tuzilishini boshqaradi, lekin ekotizimning oʻzi taʼsir qilmaydi. Ichki omillar, masalan, parchalanish, ildiz raqobati, soyalanish, buzilish, ketma-ketlik va mavjud turlar bilan boshqariladi. Resurs kiritishlari odatda tashqi jarayonlar tomonidan boshqarilsada, ekotizimda bu resurslarning mavjudligi ichki omillar bilan boshqariladi.

Energiya
Energiya - bu moddaning ishlash qobiliyati, bu holda hayotiy funktsiyalarini saqlab qolish uchun ishlash.

Boshqacha qilib aytganda, biror narsa qizdirilganda, soviganida yoki uning tabiati o'zgarganda, u qandaydir tarzda so'rilib yoki ajralib chiqadigan energiya mavjud.

Ekologiyada ikki asosiy energiya turi kimyoviy va quyosh energiyasidir. Birinchisi, kimyoviy o'zgarish bilan ajralib chiqadigan yoki so'rilgan energiya, ikkinchisi - quyosh chiqaradigan energiya.

Fotosintez

Fotosintez - bu o'simliklar quyosh energiyasini xlorofill bilan olish va uni organik moddaga aylantirish jarayoni.

Xemosintez

Quyosh nuri tushmaydigan joylarda (dengiz tubi, g'orlar) vodorod sulfid oksidlanishidan energiya oladigan va uni o'simliklar kabi organik moddalarga aylantiradigan organizmlar mavjud.

Materiya va energiya

Ekotizim - bu hayotiy jarayonlar bir-biri bilan bog'liq bo'lgan tirik mavjudotlar birlashmasi. Energiya nuqtai nazaridan bu energiya oqimi va moddaning aylanishi dinamik muvozanatda bo'lgan maydon.
Energiya yo'li va moddaning aylanishi oziq zanjiri (trofik) orqali o'rnatilishi mumkin.

Trofik munosabatlar

Trofik aloqalar - bu organizmlar o'zlarining energiya (oziq-ovqat) olish joylariga nisbatan ma'lum bir pozitsiyani egallashidir.

Birinchi o'rinni har doim avtotrof organizm (quyosh orqali organik moddalarni hosil qiluvchi organizm), ya'ni ishlab chiqaruvchi egallaydi.

Geterotroflar - energiyani ishlab chiqaruvchilardan yoki ishlab chiqaruvchilarni iste'mol qilgan boshqa hayvonlardan oladiganlar, ya'ni ular iste'molchilar va zanjirda ikkinchi o'rinni egallaydi.

Ikkinchisi ishlab chiqaruvchilarga yaqinligiga qarab tasniflanadi. Shunday qilib, to'g'ridan-to'g'ri ishlab chiqaruvchilar bilan oziqlanadigan o'txo'rlar asosiy deb nomlanadi; o'txo'r hayvonlarni iste'mol qiladigan yirtqich hayvonlar ikkilamchi, kam yirtqich hayvonlarni iste'mol qiladigan yirik yirtqichlar uchinchi darajali iste'molchilar va boshqalar deyiladi.

Uchinchi o'rinni parchalovchilar, boshqa tirik mavjudotlardan modda va energiya oladigan va uni noorganik mineral moddalarga aylantiradigan organizmlar egallaydi, keyinchalik ularni organik moddalarga aylantirish uchun ishlab chiqaruvchilar foydalanishi mumkin.


XULOSA
Energiya va materiya oqimisiz ekotizimlar mavjud bo'lmaydi. Energiya ularga quyoshdan keladi, ishlab chiqaruvchilar bu energiyani organik moddalarga aylantiradi. Ushbu o'zgargan energiya keyinchalik oziq-ovqat zanjiri bo'ylab iste'molchilar va parchalanuvchilarga uzatiladi.

Adabiyotlar

POFF, N. L., ALLAN, J. D., BAIN, M. B., KARR, J. R., PRESTEGAARD, K. L., RICHTER, B. D., ... & STROMBERG, J. C. (1997). Tabiiy oqim rejimi. BioScience, 47 (11), 769-784.
PAUL, E. A. (2014). Tuproq mikrobiologiyasi, ekologiya va biokimyo. Akademik matbuot.
NEBEL, B. J., & WRIGHT, R. T. (1999). Ekologik fanlar: ekologiya va barqaror rivojlanish. Pearson ta'limi.
OLSON, J. S. (1963). Energiyani saqlash va ekologik tizimdagi ishlab chiqaruvchilar va parchalanuvchilar muvozanati. Ekologiya, 44 (2), 322-331
ODUM, E. P. (1992). Ekologiya: yangi paradigmaning ilmiy asoslari (№ 574.5 O36Y). Ko'rasiz.