Кіріспе

Экологиялық қоғамдастықтардағы түрлер мен гендердің әртүрлілігі осы қоғамдастықтардың қызмет етуіне әсер етеді. Биологиялық әртүрліліктің осы экологиялық әсерлері, өз кезегінде, парниктік газдардың, аэрозольдердің артуы және жер жабынының төмендеуі арқылы климаттың өзгеруімен және биологиялық әртүрліліктің өзімен байланысты. Бұл биологиялық әртүрліліктің жылдам жоғалуына және түрлер мен жергілікті популяциялардың жойылуына алып келеді. Қазіргі жойылу қарқыны кейде жаппай жойылу деп есептеледі, өйткені қазіргі түрлердің жойылу деңгейі бұрынғыдан 100-1000 есе жоғары. Биологиялық әртүрліліктің экожүйелік функцияларға әсерін зерттеген екі негізгі сала – әртүрлілік пен өнімділік арасындағы және әртүрлілік пен қоғамдастықтың тұрақтылығы арасындағы байланыс. Биологиялық әртүрлілігі жоғары қоғамдастықтар биомасса өндірісі тұрғысынан қарағанда өнімдірек болып көрінеді, сондай-ақ, сыртқы факторларға төтеп беруде тұрақтырақ болып көрінеді. Аймақты мекендейтін жануарлар да климаттық факторларға ұқсас жағдайлар арқылы тіршілік ету ортасын өзгерте алады.

Анықтамалар

Биологиялық әртүрліліктегі өзгерістердің экожүйелердің жұмыс істеуіне тигізер әсерін түсіну үшін, кейбір терминдерді анықтау маңызды. Биологиялық әртүрлілікті анықтау оңай емес, бірақ оны белгілі бір аймақтағы гендердің, түрлердің және экожүйелердің саны және/немесе теңдігі деп қарастыруға болады. Бұл анықтамаға генетикалық әртүрлілік, яғни бір түр ішіндегі гендердің әртүрлілігі, түрлердің әртүрлілігі, яғни тіршілік ортасы немесе аймақ ішіндегі түрлердің әртүрлілігі, және экожүйелердің әртүрлілігі, яғни аймақ ішіндегі тіршілік орталарының әртүрлілігі кіреді. Әртүрліліктің өзгеруіне қатысты ең көп өлшенетін екі нәрсе – өнімділік және тұрақтылық. Өнімділік – экожүйе жұмысының көрсеткіші. Ол әдетте белгілі бір аумақтағы барлық өсімдіктердің жер үсті биомассасын өлшеу арқылы анықталады. Көптеген адамдар оны экожүйе функциясының жалпы көрсеткіші ретінде пайдалануға болады деп санайды, сондай-ақ жалпы ресурстарды қолдану және экожүйе функциясының басқа да көрсеткіштері өнімділікпен байланысты. Тұрақтылықты анықтау әлдеқайда қиын, бірақ оны екі тұрғыдан қарастыруға болады. Бір түрдегі тұрақтылық – бұл популяцияның жойылу қаупі аз болғанда тұрақтылығы жоғары болады деген пікірге негізделген өлшем. Осы тұрғыдан тұрақтылықты жалпы биомасса сияқты қоғамдық қасиеттердің уақыт өте қалай өзгеретінін өлшеу арқылы бағалауға болады. Тұрақтылықтың екінші анықтамасы – төзімділік және қарсылық деңгейін өлшеу, яғни бұзылғаннан кейін тез қалпына келіп, тепе-теңдікке оралатын немесе жаңа түрлердің енуіне қарсы тұра алатын экожүйе, оған қарсы тұра алмайтындарға қарағанда тұрақтырақ деп есептеледі.

Өнімділік пен тұрақтылық - экожүйенің денсаулығының көрсеткіштері

Қоғамдық экологиядағы тұрақтылықтың маңызы айқын. Тұрақсыз экожүйе түрлерді жоғалтуға бейім болады. Сондықтан, егер әртүрлілік пен тұрақтылық арасында байланыс болса, әртүрліліктің жоғалуы өзіне-өзі кері байланысқа түсіп, түрлердің одан да көп жоғалуына себеп болуы мүмкін. Ал өнімділіктің қоғамдық экологиядағы маңызы осылай анық емес. Егістік жерлер сияқты басқарылатын аумақтарда, сондай-ақ жануарлар өсірілетін немесе ауланатын жерлерде өнімділікті арттыру, аймақтың экономикалық сәттілігін арттырады және аймақтың тиімдірек болғанын көрсетеді, бұл ұзақ мерзімді ресурстардың сақталуына мүмкіндік береді. Табиғи экожүйелерде өнімділіктің маңыздылығын анықтау қиын. Биоәртүрліліктің экожүйе процестерін реттеу және тұрақтандырудағы құндылығынан өзге, белгілі бір экожүйелерде және жалпы әлемде әртүрліліктің жоғалуының тікелей экономикалық салдары бар. Түрлерді жоғалту – потенциалды азық-түлік, дәрі-дәрмек, өнеркәсіптік өнімдер және туризмді жоғалту дегеніміз, олардың барлығы адамдардың өміріне тікелей экономикалық әсер етеді.

Қоғамдық өнімділікке әсері

Өсімдік түрлерінің бір-бірімен бірге өмір сүруі нишаның бөлінуі, яғни түрлер арасындағы ресурстарға қажеттіліктердің айырмашылығының нәтижесі деп есептеледі. Толықтыру арқылы, әртүрлі өсімдік қауымдастығы ресурстарды толыққанды пайдалана алады, демек, өнімділігі жоғары болады. Бұл механизм нишалық дифференциация деп те аталады және ол функционалдық топтық тәсілдің негізгі қағидасы болып табылады, ол түрлердің әртүрлілігін функционалдық компоненттерге жіктеуге мүмкіндік береді. Қолдау көрсету (Фасилитация) Қолдау көрсету – бұл белгілі бір түрлердің қоршаған ортаны өзгерту арқылы басқа түрлердің өсуіне көмектесуі немесе мүмкіндік жасауы, бұл өзгеріс басқа түрлерге қолайлы жағдай тудырады. Өсімдіктер азот, су, температура, кеңістік сияқты делдалдық факторлар арқылы немесе басқаларымен, мысалы, арамшөптермен немесе өсімдіктерді жейтін жануарлармен өзара әрекеттесе алады. Қолдау көрсетудің мысалдары: үлкен шөлдік көпжылдық өсімдіктер аналық өсімдіктер ретінде әрекет етеді, су және температуралық стресті азайту арқылы басқа түрлердің жас өсімдіктерінің орналасуына көмектеседі, сондай-ақ бұршақтар сияқты азотты бекітушілер арқылы қоректік заттармен байытады. Іріктеу эффектісі (The Sampling Effect) Түрліліктің іріктеу эффектісі – әртүрлілігі жоғары учаскеде ең жоғары өнімділікке ие түрдің кездесу ықтималдығының артуы ретінде қарастырылады. Бұл өнімділікке әсер ететін құрамына байланысты эффектіні қамтамасыз етеді, ал түрлілік тікелей себеп болмайды. Дегенмен, іріктеу эффектісі әртүрлі эффектілердің жиынтығы болуы мүмкін. Іріктеу эффектісін 1) белгілі бір жер жағдайларына жақсы бейімделген немесе 2) табиғи өнімділігі жоғары түрді таңдау ықтималдығының артуы ретінде қарастыруға болады. Сонымен қатар, іріктеу эффектісіне 3) бір-бірін толықтыратын түрлер жұбын немесе 4) қоғамдастықтың басқа мүшелеріне үлкен қолдау көрсету эффектісі бар белгілі бір түрді қосу ықтималдығын да қосуға болады.

Деректерді қарау

Далалық тәжірибелер әртүрліліктің қоғамдық өнімділікке тигізетін әсерін анықтау мақсатымен жүргізілді, бірақ нәтижелері әртүрлі болды. Алайда, шөптесін экожүйелеріндегі көптеген ұзақ мерзімді зерттеулер әртүрліліктің экожүйелердің өнімділігін арттыратынын көрсетті. Бұл қатынастың куәлігі шөптесін микрокосмостарында да табылды. Зерттеулердің әртүрлі нәтижелеріне себеп, олардың қоршаған ортада кездесетін түрлердің әртүрлілігін емес, тең түрлердің әртүрлілігіне негіделген сынамаларды қолдануы болуы мүмкін. 2006 жылы шөптесін сынамаларында түрлер құрамының нақты айырмашылықтарын пайдаланған тәжірибеде, әртүрліліктің жоғарылауы мен өндірістің өсуі арасындағы оң байланыс анықталды. Басқа зерттеулер бұзылудан кейінгі уақыт және ортаның сыйымдылығы түрлі қатынастарға әкелуі мүмкін екенін көрсетті. Әр экологиялық жағдай әртүрлі қатынасты ғана емес, сонымен қатар әртүрлілік пен құрамға байланысты қатынасқа әртүрлі үлес қосуы керек. Қазіргі ағымдағы пікірге сәйкес, түрлердің белгілі бір комбинациялары қоғамдық өнімділікті арттырады.

Болашақтағы зерттеулер

Әртүрліліктің өнімділікке және басқа да экожүйелік процестерге тигізетін әсерін дұрыс анықтау үшін көптеген жағдайлар орындалуы керек. Біріншіден, ғалымдар бір ғана байланысты іздеуді тоқтатуы қажет. Модельдер, деректер және теориялар көрсеткендей, әртүрліліктің өнімділікке тигізетін жалғыз, басым әсер жоқ. Ғалымдар құрамына байланысты әсер мен әртүрлілік әсері арасындағы айырмашылықты анықтауға тырысуы керек, себебі көптеген тәжірибелер түпкілікті жүзеге асырылған түрлердің әртүрлілігін анықтамайды (тек отырғызылған тұқымдардың санын есептейді) және фасилитаторлардың (құрамына байланысты фактор) үлгі алу әсерін әртүрлілік әсерімен шатастырады. Абсолютті шамадан гөрі салыстырмалы түрде артық өнімділік (басқа түрлермен бірге өсірілгенде өсімдіктің монокультурадағы өсуінен қанша артық болатыны) пайдаланылуы керек, себебі салыстырмалы артық өнімділік әртүрліліктің өнімділікке тигізетін механизм туралы ақпарат бере алады. Бірақ тәжірибелік хаттамалар толық болмаса, тәжірибеде толықтыратын немесе жеңілдететін әсердің бар екенін көрсетуге болады, бірақ оның себебін анықтау мүмкін болмайды. Тәжірибе жүргізушілер өз тәжірибесінің мақсатын – табиғи немесе басқарылатын экожүйелер туралы ақпарат беруге бағытталғандығын білуі керек, себебі үлгі алу әсері тек табиғи экожүйелердегі әртүрліліктің нақты әсері болуы мүмкін (басқарылатын экожүйелер түрлер санына қарамастан, толықтыру мен жеңілдетуді барынша арттыру үшін құрастырылады). Осыны білген соң, олар тәжірибе үшін орындық және уақыттық масштабтарды дұрыс таңдай алады. Сонымен қатар, әртүрліліктің функциясы туралы дауды шешу үшін кеңістіктік және ресурстық гетерогенділік, сондай-ақ уақыт бойынша қоршаған ортаның өзгеруімен тәжірибелер жүргізу ұсынылады, себебі мұндай тәжірибелер әртүрліліктің функциясы арасындағы байланысты анықтауға көмектеседі. Бұл әсер бәсекелестік нәтижесінде туындайды, себебі жоғары бәсекелестікке ұшыраған түрлер теріс корреляцияны көрсетеді. Сақтандыру әсері Экожүйеде түрлер саны көп болса, онда тұрақтандыратын түрлердің артық болу ықтималдығы жоғары болады және әртүрлі бұзылуларға әртүрлі жауап беретін түрлердің саны көп болады. Бұл экожүйенің бұзылуларға төзімділігін арттырады. Инвазияға қарсы тұру Әртүрлі қауымдастықтар толықтыру әсеріне байланысты қарапайым қауымдастықтарға қарағанда ресурстарды толық пайдалана алады. Сондықтан, басқыншылар әртүрлі экожүйелерде сәттілікке жете алмайды немесе басқыншы түр әртүрлі экожүйеге жаңа қасиеттерді немесе процестерді енгізу ықтималдығы төмендейді. Ауруларға төзімділік Бәсекелес өсімдік түрлерінің санының азаюы басқа түрлердің көбеюіне мүмкіндік береді, бұл осы түрлердің ауруларының таралуын жеңілдетеді.

Уақытша тұрақтылық деректерін қарау

Модельдер қоғамдық өнімділіктің уақыт бойынша өзгеруі мен түрлердің әртүрлілігі арасындағы эмпирикалық байланыстардың шынайы екенін, тіпті олардың болуы заңды екенін болжады. Кейбір уақытша тұрақтылық туралы деректердің көп бөлігін деректерді тексеру үшін нөлдік модельдерді құру арқылы орташалау әсерімен түсіндіруге болады. Түрлердің әртүрлілігі мен ауру арасындағы байланыс та сенімсіз, бірақ теория мен деректер оны қолдайтын сияқты.

Тамақ желілерін зерттеудің теориялық және алдын ала әсерлері

Әртүрліліктің өнімділігі және тұрақтылығы туралы осы уақытқа дейін талқыланған мәселелердің бірі – екеуі де тек бір трофикалық деңгейдегі өзара әрекеттесулерге назар аударады. Яғни, олар тамақ тізбегінің бір деңгейіне ғана, атап айтқанда өсімдіктерге қатысты. Әртүрліліктің әсерін зертпеген басқа зерттеулер экожүйелерге жоғарыдан төменге қарай күшті әсер ететінін көрсетті (негізгі түрлерді қараңыз). Әртүрлі тамақ тізбектерінің әсері туралы нақты деректер өте аз, бірақ теория осы салада көмектеседі. Біріншіден, егер экожүйедегі тамақ тізбегінде түрлер арасында көптеген әлсіз өзара әрекеттесулер болса, онда оның тұрақты популяциясы болады және қоғамдық құрылым тұтастай алғанда тұрақтырақ болады. Соңында, жақында тұтынушылардың өсімдіктерге ғана байланысты биологиялық әртүрліліктің өнімділік және тұрақтылық арақатынастарын күрт өзгерте алатыны көрсетілді. Осылайша, болашақта биологиялық әртүрліліктің әсерін зерттеуде тамақ тізбегі теориясын қосу маңызды болады. Бұған қоса, биологиялық әртүрлілікті басқару жоспарларын жобалау кезінде осы күрделілікті ескеру қажет.