Биосфера

Жоспар:

1. Негізгі функциясы және құрлымы

2. В.И.Вернадскийдің Биосфера туралы ілімі

3. Ноосфера биосфераның жоғарғы даму кезеңі

4. Биосферадағы заттар айналымы мен энергия ағыны

Негізгі ұғымдар:Биосфера, тірі зат, ноосфера

1.Негізгі функциясы және құрлымы Жер планетасының биосферасы – адам және басқа барлық тірі организмдердің тіршілік ету ортасы. Бұл – планетадағы тірі заттардың тіршілік аймағы. Биосфераның құрлымы, құрлысы және энергетикасы онда тіршілік ететін тірі организмдердің тіршілік процестерінің жиынтығымен анықталады. Планета түгелдей биосфера емес. Оның жоғарғы шегі теңіз деңгейінен озон қабаты, 20-25км дейін, ал құрлықта 2-3км мұхит түбіне дейінгі аралықта алып жатыр.Жер планетасында мекендейтін халық саны соңғы жылдары өте жоғары қарқынмен өсуде. Бұл адамзат қоғамы үшін жаңа проблемалар туғызары анық.Өте ертедегі тарихи кезеңдерден бастап өткен ғасырдың басына дейін халық саны аштық пен әртүрлі эпидемиялар әсерінен біресе азайып, біресе көбейіп, бірнеше жүз млн. арасында ауытқып отырады. Алайда соңғы 20 жылда халықтың өсу қарқыны біршама төмендеп кетті. Осыған қарамастан, 2000 жылдардан кейін халық саны 12 млрд асуы мүмкін деген болжам бар. Бірақ бұл болжам ғана, шын мәнінде біздің биосферадағы осынша халықтың тіршілігіне зиянды әсерін тигізбей қоймайтын экологиялық проблемалар ескерілмей отыр. Өйткені, климаттың өзгірістері, табиғи ресурстардың сарқылуы сияқты жағдайлар, сөз жоқ, халық санының өсуіне де өз әсерін тигізеді.

Биосфераның құрлымы. Биосфераның ең төменгі шегарасы құрлық бетінен 3км тереңдікте және теңіз түбінен 0.5 төменгі қабатта орналасқан деп есептелінеді. Жоғарғы шегарасы трофеспераны және жер бетінен 25км биіктікке дейінгі стратосфераның төменгі қабатын алып жатыр. Олай болса, биосфераның вертикаль кесіндісіне заттардың үш ярустағы фазалары болады, олар: қатты (литосфера), сұйық (гидросфера) және газ (атмосфера). Биосфераның массасы шамамен алғанда, Жер массасының 0,05%, ал көмегі атмосфераны қоса алғанда 0,4% болады.Биосфераның төменгі жағында метаморфозды жыныстар мен гранит қабықшасы, яғни өткен дәуірлердегі биосфераның аймағы алып жатыр. Жоғары жағынан биосфера стратосфера қабатымен және иносферамен шектеседі. Озоносфера (озон экраны) – биосфераның жоғарғы қабатын 20км 35км дейінгі аралықты алып жатыр, ол биосферадағы бүкіл тірі организмдерге зиянды әсер ететін ультракүлгін сәулелерді ұстап қалады, озон тірі организмдердің тіршілік әрекеті нәтижесінде түзілетін оттектің аллотропиялық түр өзгерісі. Қазіргі заманғы түсініктер бойынша, биосфера – барлық тірі организмдерді және осы тірі организмдердегі үздіксіз өзгерістерге ұшырап отыратын планета заттарын жинақтаған Жердің ерекше қабаты.Айта кету керек, кейбір шетелдік басылымдарда биосфераны атмосфера, литосфера, гидросферадан тыс тек қана бүкіл тірі организмдердің жиынтыгы ретінде қарастырады.

2.В.И.Вернадскийдің Биосфера туралы ілімі. «Биосфера – біздің тіршілік ететін ортамыз, бізді қоршаған табиғат. Адам баласы, ең алдымен, өзінің тыныс алуы, тіршілік ету іс-әрекеті арқылы осы табиғатпен тығыз байланысты ». В.И.Вернадский Биосфера – негізгі тірі және өлі заттардың бір-бірімен өзара әсері болып табылатын тіршілік аймағы. Ол тірі организмдер биосфераның функциясы және онымен материалдық-энергетикалық жағынан тығыз байланысты, әрі оны анықтаушы үлкен геологиялық күш болып табылады. Организмдер дегеніміз – тірі заттар, яғни белгілі сан арқылы берілген химиялық құрамы, салмағы, энергиясы бар барлық тірі организмдердің жиынтығы болып табылады. Академик В. И. Вернадскийдің биосфера жөніндегі негізгі идеялары ХХ ғасырдың басында қалыптаса бастады. Алғаш рет 1926 жылы оның «Биосфера» атты еңбегі жарыққа шықты. В.И. Вернадский, биосфера-табиғаттың негізгі тірі және өлі заттарының бір-бірімен өзара әсері болып табылатын тіршілік аймағы деп қарастырады. Ол, тірі организмдер – биосфераның функциясы және онымен материалдық-энергетикалық жағынан тығыз байланысты, әрі оны анықтаушы үлкен геологиялық күш болып табылады деп жазды. Организмдер дегеніміз – тірі заттар, яғни белгілі сан арқылы берілген химиялық құрамы, салмағы, энергиясы бар барлық тірі организмдердің жиынтығы болып табылады. Бұл тірі зат қоршаған ортамен өзінің тыныс алуы, қоректенуі, көбеюі арқылы тығыз байланыста болады деп түсіндірді. Осылайша, В.И.Вернадский: биосфераның негізгі ерекшелігі – Күн сәулесі энергиясы әсерінен болатын химиялық элементтер атомдарының миграциясы нәтижесінде жүретін организмдердің көбею, өсу және зат алмасу процестері болып табылады деп түсіндірді. Академик В.И.Вернадский биологияда жаңа бағыт – биогеохимияның негізгін сала отырып, табиғат пен тіршіліктің өзара тығыз байланысы мен бір-біріне тәуелділігінің заңдылықтарын ашып беретін биосфера туралы комплексті ілімді жасап берді. В.И.Вернадский ілімінің негізі болып саналатын түсінік бойынша, биосфера – тірі организмдер мекендеген және планетадағы тірі заттар әсерінен сапалы өзгерістерге ұшыраған Жердің қабықшасы. В.И.Вернадский: «Жердегі тірі зат – биосферадағы ең қуатты күш, ол биосфераның функцияларын материалдық және энергетикалық жағынан анықтаушы. Жердегі тірі, өлі заттардың үздіксіз алмасуы әсерінен биосферадағы организмдер де, олар тіршілік ететін орта да өзгеріске ұшырайды. Тау жыныстары, су, ауа биосферадағы тірі заттар әсерінен жаңа заңдылықтары пайда болады» - деп жазды. В. И. Вернадский: ноосфера-биосфераның жоғары даму кезеңі, бұл кезеңде адамның іс-әрекеті биосфера дамуының негізгі анықтаушы факторы болып табылады.

3.Ноосфера биосфераның жоғарғы даму кезеңі. Соңғы кездерде орта жағдайына болжам жасайтын ғылыми орталықтардың пайда болуы, қалыптасқан экологиялық мәселелерге бақылау жасау, баға беру және толық кешенді болжам жасауға мүмкіндік беріп отыр. Кезіндегі "Ноосфера" үғымы бүгінгі күні "нооэкология" үғымына айналды. Ноэкологияны грек тілінен аударсак "Ноо - ақыл ой, адамның рухани байлығы, күші" деген мағынаны білдіреді. Ал, литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера деген бірін-бірі толықтырушы, күрделі байланыстағы - географиялық орта -табиғаттың бүкіл калыптасуы осы ортада жүреді. Аталған табиғи ор-таны адамның ақыл-ойы арқылы басқаруын В. И. Вернадский -"ноосфера" деп, терминді түжырымдаған болатын. Кейінгі экология ғылыммының қалыптасуына, дамуына байланысты ноосфера - нооэко логия деп орынды аталып жүр.

4.Биосферадағы заттар айналымы мен энергия ағыны . Биосферадағы зат айналымы деп – табиғаттағы циклді түрде қайталанып тұратын заттардың өзгерістері мен айналымы процестерін айтады. Бұл процестер кезінде үнемі түзілген заттардың саны мен құрамы өзгеріп отырады.

Оттек айналымы. Оттегі-қалыпты жағдайда түсі, иісі, дәмі жоқ газ. Ол жер бетіндегі ең көп таралған элементтердің бірі. Байланысқан күйде оттек жердің су қабаттының6-7массасын алады. Гидросферадағы оттектің массасы 85,82. Бос күйдегі оттектің биохимиалық және физиологиялық процецтердегі ролі ерекше. Тек ғана кей бір микроорганизмдерде- анаэробтардан басқа барлық жануарлармен өсімдіктер өздерінің тіршілігіне қажетті энергианы әр түрлі қосылыстардың оттекпен биологиалық тотығу нәтижесінде қабылдайды. Жердегі барлық бос оттек массасы құрлықта және бүкіл әлемдік мұхиттағы жасыл өсімдіктердегі фотосинтез процесі кезінде түзіледі және сақталады. Қалыпты жағдайда оттегі малекуласы екі атомды, электір разядтарында үш аттомды оттек-озон түзіледі. Табиғаттағы бос оттек айналымы деп-оттектің өсімдіктерде фотосинтез нәтижесінде түзіліп, оның организмдердің тыныс алуына, тотығу реакцияларына, оның ішінде оттектің жаныу, т.с.с. химиялық реакцияларға жүмсалуын айтамыз.

Көміртек айналымы. Көміртек-тірі зат түзіліу процестерінде маңызды роль атқаратын негізгі биогенді элемент болып саналады.Көміртек айналымы деп- көмір қышқыл газдың түзіліуі және оның байланысуы айтылады. Бұл айналым екі циклмен өтеді, олар: мұхит арқылы және құрлықтық сулар арқылы.

Азот айналымы. Азот – қалыпты жағдайда түсіз, исіз, газ. Бос күйінде инерті, қосылыстар түрінде активті химиялық элемент. Азот - оттек сияқты жер бетінде көп таралған оның негізгі массасы 4x10¹⁵ тонна мөлшерінде, атмосферада бос күйінде ауаның 78,9% көлемін алады. Азот тірі организмдердің тіршілігі үшін маңызды роль атқарады, тірі клетканың маңызды қосылыстар – белоктар мен нуклейн қышқылдарының құрамына кіреді. Бірақ организмде азот мөлшері аз ғана, шамамен құрғақ заттың 13% ған болады. Атмосферадағы молекулақ озотты тек қан кейбір организмдермен көкжасыл балдырлар сіңіріп азотты қосылыстарға айналдырады. Азот биосферадағы заттардың биотикалық айналымына екі түрлі жолмен келіп түседі:

· Азот оксидтерінің жаңбыр суына еріп, топырақ, су, мұхитарға түсуі;

· Молекулалық азоттың түйнекті бактериялары, азотфиксациялаушы және басқа да микроорганизмдер әсерінен биологиялық фиксациялануы арқылы.

Күкірт айналымы.Күкірт – табиғатта кең таралған элементтердің бірі, ол бос күйінде де, түрлі қосылыстар сульфиттер, сульфидтер, сульфаттар түрінде де көп кездеседі. Теңіздер мен мұхит суларында Na, K, Ca сульфаттары (Na₂SO₄, K₂SO₄, CaSO₄) кездеседі. Биосферада күкірттің 150 аса минералдары бар. Табиғата сульфиттердің сульфатарға дейін тотықсыздану процесі үнемі жүріп отырады. Бұл процестер белгілі бір топ микроорганизмдері әсерінен жүреді. Күкірт топырақтың қарашірігінде, көмірде, мұнайда, теңіздер мен мұхит суларында, жер асты суларында, көл суларының құрамында кездеседі. Күкірт жануарлар органикалық қосылыстар құрамынан сіңіреді. Автотрофты организмдер клеткаларқұрамындағы минаралдық түрдегі, негізінен сульфаттар түріндегі барлық күкіртті қабылдайды. Күкірт автотрофты жолмен сіңіру қабілеті жоғарғы сатыдағы өсімдіктерге, балдырларға, саңырауқұлақтар мен бактерияларға тән.Табиғаттағы күкірт айналымында микроорганизмдер – десульфирлеуші бактериялар мен күкіртті бактериялар ерекше роль атқарады. Сондықтан, адам баласы Жер бетіндегі тіршіліктің көп түрлерінің сақтай отырып, қоршаған ортаның күкірт оксидтерінен өздігінен тазаруына жағдай жасайды. Өйткені олар адамдардың тұрмыс іс-әрекетінде қолданылатын өнімдер және табиғаттағы заттар айналымына қатыстын тіршілікке қажетті биогенді элементтерді жасайтын экожүйелердің табиғи компоненттері болып саналады.

Табиғаттағы фосфор және биогенді катиондар айналымы.Табиғатта фосфор көпткеген тау жыныстарынның құрамында кездеседі, бұл жыныстардың бұзылуы нәтижесінде фосфор құрлықтық экожүйелерге немесе жауын-шашынмен шайылып, ең соңында гидросфераға түседі. Бұл кезде фосфор қоректік тізбектерге қатысады. Көп жағдайда организм – редуценттер құрамында фосфоры бар органикалық қосылыстарды өсімдіктер пайдаланатын органикалық фосфаттарға минералдайды. Фосфор осылай табиғаттағы заттар айналымына қатысады. Мұхиттарда органикалық қалдықтар құрамындағы фосфаттардың бір бөлігі су түбіндегі тұнбаларға шөгіп, заттар айналымынан шығып қалып отырады. Қазіргі кезде фосфордың табиғи айналымы ауыл шаруашылығында фосфорлы тыңайтқыштарды пайдалануға байланысты болып отыр. Тірі организмдердің метаболизм процестерінде түрлі катиондар қатысады. Олардың кейбір түрлері өте көп мөлшерде кездеседі. Биогенді катиондардың құрлықтағы көзі – топырақ. Тау жыныстарының бұзылуы нәтижесінде бұл катиондар топыраққа түседі. Олар тамыр системалары арқылы өсімдіктерге жетеді, өсімдіктер тканьберінің құрамында организмдер мен қоректік тізбектердің жоғарғы сатыларына жетеді.

Лекция