Негізгі биогеохимиялык циклдері. Табиғаттағы түрлі заттың айналымының жылдамдығы.

Биогеохимиялық цикл (Биогеохимический цикл) — химиялық элементтердің айналымы: бейорганикалық табиғаттан өсімдіктер мен жануарлар организмдері арқылы қайтадан бейорганикалыққа оралу. Күн энергиясы және химиялық реакциялар энергиялары арқылы жүзеге асады.

Биогеохимиялық айналымдар.организмдер тіршілігінің барысында биосфераның әртүрлі құрылымдық бөлімдері арасында жүретін энергиямен зат айналымын яғни химиялық элементтердің тірі организмдердің қатысуымен қозғалуын және өзгеруін беогеохимиялық айналымдар деп атайдыы.Химимялық элементтер биосферада биологиялық айналымның әртүрлі жолдарымен тірі затпен жұтылып энергиямен қамтамасыз етіледі де сосын тірі затты тастап жиналған энергияны сыртқы ортаға беріп үздіксіз айналымда болады.Осындай үлкенді-кішілі тұйық жолды Вернадскийдің беогеохимиялық айналымдар деп атады.Бұл айналымды екі типке бөлуге блады:1)газ тәрізді заттардың атмосферадағы немесе гидросферадағы айналымы 2. Жер қыртысындағы шөгінділер.

Көміртегінің айналымы.фотосинтез үшін көміртегінің көзі атмосферадағы немесе суда еріген көмірқышқыл газы болып табылады.Өсімдіктер түзген органикалық заттың құрамында көміртегі қоректену тізбегі бойынша тірі не өлі өсімдік ұлпалары арқылы өтіп,тыныс алу,ашу немесе отынның жануы нәтижесінде көмірқышқыл газы түрінде атмосфераға қайтады Көміртегі циклының ұзақтығы үш-төрт жүз-жылдаққа тең.Азот айналымы.Өсімдіктер азотты ыдыраған өлі органикалық заттан алады.Бактериялар ақуыздардың азотын өсімдіктер сіңіре алатын түрге өткізеді.Атмосферадағы бос азотты өсімдіктер тікелей сіңіре алмайды.Бактериялар мен көк жасыл балдырлар атмосфералық азотты байланыстырып,топыраққа өткізеді.Көптеген өсімдіктер оладың тамырларында түйнектер түзетін азот-фиксациялаушы бактериялармен симбиоз түзеді.Өлген өсімдіктерден немесе жануарлардың өлекселерінен бактериялардың басқа топтарының іс-әрекеті нәтижесінде бос түрге өтеді де қайтадан атмосфераға қайтады.

Фосфор мен күкірттің зат айналымы.Фосфор мен күкірт тау жыныстарында болады.Тау жыныстарының бұзылуы мен эрозиясының әсерінен топыраққа өтеді де,оларды өсімдіктер пайдаланады.Редуцент-ағзалардың тіршілік қызметі нәтижесінде олар қайтадан топыпаққа қайтады.Азот пен фосфор қосылыстарының бі бөлігін жауын сулары өзендерге,одан теңіз бен мұхитқа қарай шайып,оны балдырлар қолданады.Оттегінің циклі Жердегі оттегінің циклі шамамен 2000жылда,судың* шамамен 2млн.жылда жүріп өтеді.Бұл заттардың атомдары Жер шарында әр түрлі тірі зат арқылы өткенАтмосферадағы оттегінің мөлшері біртіндеп артты.Соңғы600млн.жылда зат айналымдардың жылдамдығы мен сипаты қазіргі кездегі деңгейіне жақындады.

Азот айналымы.Органикалық қосылыстардың азотының басты көзі – атмосфера құрамындағы молекулалық азот. Тірі ағзаларға пайдалы түріне айналудың әртүрлі жолдары бар. Мысалы, найзағайдың әсерінен азот оксидтері түзіліп, жаңбырмен шайылып, топыраққа жетеді.

Азот сіңіруінің маңыздылау түрі болып келетіні – күрделі протеидтер түзетін азоттоқтатушы микроағзалар қызметі. Өлу нәтижесінде бұлар топырақты азотпен байытып отырады. Сонымен азот айналымында ең үлкен қызмет атқарушылар – микроағзалар: азоттоқтатушылар, нитрификаторлар, денитрофикаторлар. Атмосфераға азот топырақ құрамындағы шіріктерден бөлінген газдармен қайтады.

Оттегі айналымында тірі заттың белсенді геохимиялық қызметі айқын байқалады. Ғаламшардың жасыл өсімдіктері жылына 300∙10⁹ т оттегін өндіріп отырады екен. Осының 25% ғана құрғақтың өсімдіктері бөледі, қалғанын фотосинтезге қатысатын Әлемдік мұхиттың ағзалары бөліп отырады.

Оттегі жану үрдісінде, тірі ағзалардың тыныс алуына, микроағзалардың тотығу реакцияларын жүргізуіне пайдаланылады.

Биосферадағы Ле Шательенің кағидасының әрекеті. К. Бэрдің сақталу (үнемділік) заңы. Заттың биоткалык айналымы - биосферадағы тірі затгьщ әрекет жасау негізі.

Ле Шателье-Браун принципі, Ле Шателье — Браун принципі, тепе-теңдіктің ығысу принципі — жүйені термодинамикалық тепе-теңдік күйден ауытқытатын сыртқы әсердің салдарынан сол жүйедегі тепе-теңдік осы әсерді әлсірететін (немесе оған қарсы әсер ететін) реакция бағытына қарай ығысатындығын тұжырымдайтын принцип.Жүйедегі тепе-теңдіктің ығысуына реагенттер мен өнімдердің концентрацияларының, қысымның (газдар үшін) және температураның өзгеруі әсер етеді. Мысалы, аммиакты синтездеу реакциясы: N2+3H22NH3, DHӘ=–46кДж/моль.

Тепе-теңдік күйге келген жүйеде тура және кері реакциялардың жылдамдықтары бірдей болады. Жүйедегі азот немесе сутектің концентрациясын арттырғанда Ле Шателье принципі бойынша тепе-теңдік олардың концентрациясын кемітетін, яғни аммиак түзілетін бағытқа қарай ығысады. Керісінше, жүйедегі аммиак концентрациясын арттырғанда тепе-теңдік аммиактың концентрациясын азайтатын, яғни сутек пен азот түзілетін реакция бағытына қарай ығысады. Тура реакция жылу бөле жүретін болғандықтан жүйенің температурасын жоғарылатқанда тепе-теңдік Ле Шателье принципі бойынша сол әсерді бәсеңдететін, яғни жылу сіңіре жүретін реакция бағытына, яғни сутек пен азоттың түзілу реакциясы бағытына қарай ығысады. Керісінше жүйенің температурасын төмендеткенде тепе-теңдік жылу бөле жүретін реакция бағытына қарай ығысады.

Қысымның тепе-теңдікке әсерін болжау үшін реакция теңдеуінің сол және оң жақтарындағы молекулалар сандарын салыстыру керек. Қысымды ұлғайтқанда Ле Шателье принципі бойынша тепе-теңдік молекулалар саны азаятын, яғни аммиак түзілу реакциясы бағытына қарай ығысады. Керісінше қысымды кеміткенде тепе-теңдік молекулалар саны көбейетін жаққа ығысады. Егер қайтымды реакция теңдеуінің оң және сол жақтарындағы молекулалар саны бірдей болса, онда қысымның өзгеруі тепе-теңдіктің ығысуына әсер етпейді. Ле Шателье принциін 1885 ж. А. Ле Шателье (1850 — 1936) тұжырымдап, ал теорилық тұрғыдан 1887 ж. К.Ф. Браун (1850 — 1918) негіздеген.

Лекция 10: Негізгі биогеохимиялык циклдері.

Қарастырылатын сұрақтар:

1.Негізгі биогеохимиялык циклдері.

2.Табиғаттағы түрлі заттың айналымының жылдамдығы.

3.В.И. Вернадский ілімінің эмпиризмдік жинакталуы.