Атмосфера - биосфераның негізгі құрамды бөлігі

       Атмосфераны ластаушы заттар. Атмосфераға шығарылатын химиялық заттардың ішінен  бірінші орында  көмірқышқыл газы тұр. Бұл қосылыс ұзақ

 

 

 

 өмір сүреді және  атмосферада жиналуға қабілетті.

       Көміртегі  (ІІ) оксидінің көп мөлшері өте  қауіпті бірақ ол тұрақсыз және жылдам СО2 мен басқада қосылыстарға айналады.

       Химиялық  белсенділігінің жоғарғы және  тұрақты көп мөлшерде 150 – 200 млн.  т (жылына) шығарылуына байланысты күкірт диоксиді (SО2) немесе күкіртті ангидридтің қауіптілігі зор. Ол өткір иісі бар, түссіз газ. Оның сумен қосылыстары адам мен жануарлардың тыныс алу жолдарын тітіркендіріп, зақымдайды. Ұзақ уақытқа созылған улану қан айналымның бұзылуы мен өлімге әкеліп соқтыруы мүмкін.

       Күкіртті  газ әсіресе өсімдіктер үшін  қауіпті. Олар жануарлар мен  адамға қарағанда бұл газға  өте сезімтал. Өсімдіктер газдың  олардың бетіне құрғақ қону  немесе қышқыл жауын-шашынмен  келіп түсуі нәтижесінде зақымданады.

       Бұл газ қазіргі кездегі қоршаған ортаның әр түрлі элементтері мен биотасына әсіресе байланысты бірінші орында тұран әледік ластаушы.

       Күкіртті  ангидридтен басқа атмоссфераға  күкіртті басқа да зиянды қосылыстары  келіп түседі. Оларға күкіртсутек  (Н2S) жатады. Бұл газдың жоғарғы концентрацияларымен улану өкпенің ісінуіне, тыныс алу параличіне және өлімге әкеліп соқтырады. Табиғатта ол көбінесе су қоймаларында, шайынды суларда, ақуыздыдардың бактериалды ластану өнімі ретінде минералдық бұлақтарда кездеседі.

       Күкірткөміртек  СS2 – улы қосылыс, түссіз оңай жанатын сұйық. Ауамен жарылғыш қоспа түзеді. Вискоздық жібек, целлофан мен инсектицидтер алу үшін шикізат ретінде қолданылады. Адам ағзасына тыныс алу жолдары мен тамақпенбірге түседі. Орталық жүйке жүйесінің қызметінің нашарлауын туғызады, есірткілік әсері бар.

      Күкірт пен оның қосылыстары атмосфераға табиғи және антропогенді әсер нәтижесінде шығарылады. Күкірт пен оның қосылыстарының атмосфераға табиғи жолмен шығарылуының 3 негізгі көзі бар:

   1)  сульфаттардан  оттегінің анаэробты сульфатредукциялаушы                                                    микроорганизмдердің көмегімен  бөлініп шығуы нәтижесінде. Күкірт  бос күйінде, не күкіртсутекке  тотықсызданған күйде болады;

   2)  вулкандардың қызметінің нәтижесінде. Бұл кезде күкіртті ангидрид, күкіртсутек немесе бос күйде бөлініп шығады;

   3)  мұхиттардың  бетінен су тамшыларының булануы  нәтижесінде. Бұл кезде күкірт  негізінен салыстырмалы түрде  зиянсыз сульфаттар түрінде болады.

       Атмосфераға антропогенді күкірттің келіп түсуі отынды жағумен байланысты. Қоңыр көмірде SО2 өте көп (10 – 15%-ға дейін), жоғары каллориялы көмірде кем, мұнай мен табиғи газда одан да кем.

       Күкіртті  газдың   біраз   мөлшері   атмосфераға  күкіртті кендерді өңдеу

нәтижесінде шығарылады (темір, никель, мыс және т.б.). Мысалы,  ФРГ-де

 

 

күкіртті ангидридтің 63%-ға  жуығы қоршаған ортаға энергетикадан, 23%-ы - өнеркәсіптен, 10%-ы – тұрмыстық және ұсақ тұтынушылар қалдығы, шамамен 5%-ы – транспорт есебінен шығарылады.

       Атмосфераның  басқа ластаушыларының ішінен  азот тотықтарының, көмірсулардың, бензо(а)цирен, хлор, фтор және басқа қосылыстардың маңызы зор. Бұлардың көпшілігі жылу балансының өзгеруі (көміртегі қос оксиді, азот тотықиары, метан, фреондар және т.б.) немесе азонның бұзылуы (фреон, азот тотықтары) арқылы әсер етеді.

       «Парниктік» немесе «жылулық» эффект мәселесі. Парниктік газдардың әсерінен жылулық баланстың өзгеруі нәтижесінде мүмкін болатын жер шарының температурасының ғаламдық артуын – парниктік эффект деп атайды. Негізгі парниктік газ көмірқышқыл газы болып табылады.

       Көмірқышқыл  газының парниктік эффектіге  қосатын үлесі әр түрлі мәліметтер  бойынша 50%-дан 65%-ға дейін жетеді. Басқа парниктік газдарға метан (шамамен 20%), азот оксидтері (шамамен 5%), озон, фреондар (хлорофтар көміртек) және басқа да газдар (парниктік эффектінің шамамен 10 – 20%) жатады. Барлығы 30-ға жуық парниктік газдар, олардың атмосферадағы мөлшеріне ғана емес, сонымен қатар бір молекулаға әсерінің салыстырмалы белсенділігіне  де байланысты болады. Аталған көрсеткіш бойынша көмірқышқыл газын бірге теңеп алсақ, онда метан үшін ол 25, азот оксидтері үшін – 165, фреондар үшін – 11000-ға тең.

       ХІХ  ғасырдың ортасынан бастап атмосферадағы  СО2 мөлшерінің өзгерісі (ауаның  млн. мөлшері, немесе млн.-ға  шаққандағы бөлігі) 1859 жылы –  265 – 290; 1958 – 313; 1978 – 330; 1990 – 350, яғни 12 – 15% артқан.

       Жер  бетіне негізінен жылулық емес, көрінетін сәулелер ағыны түседі. Бұл сәулелер парниктік газдар арқылы өзгермей өтеді. Жер маңы кеңістігінде бұл сәулелердің басым бөлігі әр түрлі денелермен кездескенде ұзын толқын (инфрақызыл) жылулық сәулелерге айналады. Парниктік газдар жылу сәулелерінің космос кеңістігіне кетуіне қарсы әсер етеді. Олар қақпанға түскендей болып жиналады да ауаның температурасының артуына (парниктік эффект) әкеліп соқтырады.

       Мәліметтер  бойынша парниктік газдардың  әсерінен соңғы жүз жылдықта  Жердің орташа жылдық температурасы  0,3 – 0,6˚С-ға артқан. Қазіргі кезде  көмірқышқыл газының концентрациясының  арту жылдамдығы жылына 0,3 – 0,5%. Осыған жақын қарқынмен басқа  да парниктік газдардың мөлшері артып келеді ( Метан жылына – 1 %, азот оксидтері – жылына 0,2 % ). Атмосферадағы парниктік газдардың мөлшерінің екі еселенуі ХХІ ғасырдың екінші жартысында болуы мүмкін. Бұл ғасырда, әр түрлі болжамдарға сүйенсек, планетаның орташа жылдық температурасының 1 – 3,5˚С-ға артуына әкеледі.

 

 

 

 

       Болжамдар  бойынша  ауа райының жылынуы  әсерінен, мәңгі мұздықтардың еруі  салдарынан   әлемдік мұхит шамамен 1,5 м ( соңғы 100

жылда 10 – 12 см ) көтерілуі  мүмкін. Мұхит деңгейінің 1,5 – 2 м-ге көтерілуі шамамен 5 млн. км квадрат құрлықтың су астында қалуына әкеледі. Бұл аудан жалпы алғанда үлкен болмағанымен ( құрлық бетінің 3 %-ы ғана ) құнарлы және тығыз қоныстанған жерлер. Болжамдар бойынша мұхит деңгейінің көтерілуі 1 м-ден кем болса да Бангладеш тәрізді ол су астында қалады.

       Ауа  райының жылынуы әлемдік мұхиттың  деңгейінің көтерілуінен басқа  құбылыстар: ауа райының тұрақсыздық  дәрежесінің артуы, дауылдардың жиіленуі, жануарлар мен өсімдіктердің жойылу жылдамдығының артуына әкеліп соқтыруы мүмкін.

       Полюстер  мен экватордың температура айырмашылығының  кему мүмкіндігі де ғалымдарды  алаңдатып отыр. Бұл құбылыс негізінен  полюстердің өте күшті жылынуы  нәтижесінде болуы мүмкін. Бұл  мәңгі тоңды топырақтың ауданының  кемуіне және олардан ( әсіресе, батпақтанған ) метанның бөлініп шығуына, ал мұның өзі парниктік эффектінің артуына әкеледі.

       Көмірқышқыл  газының атмосфераға түсуінің  негізгі техногенді көзі –  органикалық отынды жандыру болып  табылады. Қазір тек жылу энергетикасынан атмосфераға шамамен бір адамға 1 т көміртегі немесе Жер шарында жылына 6 млрд. т бөлініп шығады. ХХІ ғасырдың бірінші жартысында оның мөлшері жылына 10 млрд. т жетеді деп болжануда.

       Атмосферадағы  көміртегінің мөлшерін кемітетін негізгі факторлар фотосинтез бен мұхиттың сіңіруі болып табылады. Тәжірибелерде СО2-нің ауадағы концентрациясының екі есе артуы ( 330-дан 660 бөлік млн.-ға ) өсімдіктердің ( сорго, жүгері ) ассимиляциялық аппаратының ауданының артуына және зертелген дақылдардың өнімділігінің: мақта – 124%,  помидор мен баклажан – 40 %, бидай, күріш, күнбағыс – 20 %, бұршақ пен соя – 43 % ( Кондратьев, 1990 ) артуына әкелген.

       Мұхит  адам қызметінің нәтижесінде  түзілген көмірқышқыл газының  50%-ын сіңіреді. Соңғы жылдарда жүргізілген зерттеулер мен бақылаулар техногенді процестермен қатар, парниктік газдарды шығару көзі экожүйелердің өзі болып табылатынын көрсетті. Экожүйелердегі қалыптасқан зат айналымның адамның әсерінен бұзылуы көмірқышқыл газының, метан  мен басқа да газдардың бөлініп шығуына әкеледі.

       Осыған  байланысты парниктік эффект  мәселесін шешу көбінесе табиғи-экожүйелік  деңгейде қойылып отыр.

       Көптеген  ғалымдар ауа райы мәселесін қарастыруда тек жылыну жағын ғана емес, оған қарама-қарсы құбылысын ескеру қажеттігін атап көрсетеді. Атап айтқанда шаңдану жер бетіне күн радиациясының келіп түсуіне кедергі

 

 

 

 келтіреді де, жылудың жетіспеуіне әкеліп соқтырады. Ауаның ылғалдығы

мен бұлттанудың артуы  да ұқсас әсер етеді. Назар аудару қажет фактордың біріне жер бетіне шағылыстыру қабілетінің ( альбедо ) өзгеруі де жатады. Оның артуы температураның төменденуіне әкеліп соғады.

       Қарама-қарсы  бағытталған факторлардың бір  уақыттағы әсері ауа райының  өзгеруі туралы біржақты болжамдар  жасауға негіз бермейді.

       Биосфераның гидросфера қабаты – жер шарының 3/2 бөлігін алып жатыр. Су әлемінде алғашқы тіршілік нышаны байқалғаннан бері – гидросфера қабығы планетаның бүкіл тыныс-тіршілігін реттеуде негізгі роль атқарып келеді. Барлық заттар суда еріген күйінде болып, оның үлкен және кіші айналымы арқылы зат алмасу процесі тұрақты жүреді де, одан әрі биосфера шегіндегі биогеохимиялық айналымға ұласуда. Нәтижесінде, жер шарындағы барлық судың  94 %. Мұхиттар мен теңіздердің, ал қалған 6 % өзен, көлдер, жер асты сулары, мұздықтардың үлесіне тиіп, оның сарқылмайтын табиғат қор екені адамзатты болашаққа деген сенімін мәңгілік етуде.

       Соңғы жылдары дүниежүзілік мұхиттар мен барлық сулардың ластануы, оның сапасын нашарлата түсуде. Олар – мұхиттарда соғыс корабльдерінің көбеюі, мұнайды тасымалдау, атом қаруларын сынау, өндіріс пен ауыл шаруашылығы өнімдерінің тасталуы, радиоактивті қалдықтардың лақтырылуы, т.б. зиянды заттардың қоймасына айналуы экологиялық жағдайын тіршілік ырғағына зиянды деңгейде көтеруде. Оның үстіне дүниежүзілік ауыз су проблемасы планета тұрғындарының Африка, Орта және Кіші Азия, Австралия, Орталық Азия бөлігін қамтып, әлемдік экологиялық проблемалар шеңберін ұлғайта түсуде.

       Вернадскийдің биохимиялық концепциясы. Биосфераның химиялық құрамы. Сырттай қарағанда тірі организмдер мен өлі табиғат, ресурстарында үлкен айырмашылық бар ғой деп ойлаймыз. Зерттеп қараған кезде олардың біріңсіз-бірінің тіршілігі жоқ екенін көрсетеді. Қайта олар бір – бірімен жан-жақты және тығыз байланыста болатыны анықталды. Айналаны қоршаған өлі атмосфераның ресурсынсыз өмір сүре алмайды, себебі ол айналаны қоршаған ортаға да терең экологиялық және биологиялық өзгерістер енгізеді. Тірі ағзалар (өсімдіктер қалдықтары, жан-жануарлардың өліктері және тағы басқа органикалық қалдықтар) топырақтың қара шірігін құраушы, тіпті топырақтың негізін құрайтын негізгі фактор болып есептелінеді. Топырақ өлі дене емес. Ол тіршілік ортасы. Жерді қоршаған атмосфераға, бір жағынан, тіршілік ортасы болса, екіншіден, оның қазіргі физикалық құрамы тірі ағзалардың әрекет арқылы болған.

       Жер  бетін мекендейтін бүкіл тірі  организмдердің жиынтығы өмір  сүретін ортасымен қосыла отырып, өзгеше қабат биосфераны құрайды.

       В.И.  Вернадский биосфедағы тіршілік  үрдістерін жан-жақты зерттей  келе   биохимиялық элементтердің бір тобын «тірі заттар», екінші   тобы

 

 

биогенді, үшіншісін – биокосты, сирек кездесетін элементтер деп бірнеше

 категорияларға бөледі.

       Биогенді  заттарға сутек, оттек, көміртек, азот, фосфор және күкірт жататынын  В.И. Вернадский анықтап берді. Ол геохимик және минеролог еді. Биогенді элементтердің атомы тірі ағзалардың денесінде күрделі биоорганикалық қосылыстар жасап, көмірсулар, Жоғары молекулалы заттар – белоктар, нуклеин қышқылдардезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ), рибонуклеин қышқылы (РНҚ), липиттерді синтездейді.

       Бұл  химиялық қосылыстар биосферадағы  тірі организмдердің негізгі  құрамы тіршілік тірегі.

       В.И. Вернадский биосфераның  пайда болу, даму және қазіргі кездегі жағдайында тірі заттардың рөлін өте жоғары бағалады. Ол «Жердің сыртқы қабатында үнемі өзгеріс енгізетін тірі организмдерден басқа құдіретті химиялық күші жоқ» деп жазды өзінің «Биосфера» атты еңбегінде. Әсіресе тірі организмдер оған қоса адамзат баласының іс - әрекеттерінің биосфера шетіндегі биогеохимиялық фактор ретіндегі рөлін бағалай келіп биосфера –өзін- өзі реттеп отыратын биологиялық - экологиялық және химиялық жүйе екенін дәлелдеді. Бір сөзбен айтқанда біздің жер деп аталатын планетамыздағы ең жоғары сатыдағы өсіп- дамыған жер бетіндегі барлық тіршілікті жүргізуші ұлы күш. Сондықтан да жер бетіндегі неше түрлі құбылыстар осы тірі ағзалармен байланысты екенін толық түсіндіре білді. Шынына келетін болсақ, тірі ағзалар ғарыштық энергияны биосферадағы химиялық элементтер мен қосылыстардың миграциясы болып табылады. Бұл үрдістер биосферадағы зат және энергия айналымдарымен шектеліп, биосфера шегіндегі бүкіл дүние жүзілік зат пен энергияның алмасып отыратынына ең себепші құдіретті қозғаушы күш.

       Алғашқы  кезде проблема биосфералардағы зат пен энергия айналымының қалдықсыз жүруі нәтижесінде биосфера деп аталатын айналаны қоршаған ортада, тіршілікке қажетсіз еш қандай басы артық зат синдезделінбейді. Олар үнемі өзгеріп, бір түрден екінші түрге айналып отырады. Өмірге қауіптісі жойылып кетіп, пайдалылары қалады, сөйтіп биосфера өзін- өзі тазартып отырады. Биосферадағы барлық тіршіліктің ең қозғаушы күші- күн сәулесі.

       Биосфераға  күннен секундына 1.1.1025 калория  энергия келіп сіңеді, оның 42 процентін  биосфераның әлемдік кеңістігіне тарайды да, ал қалған 57  пайызын өз бойында сақтайды. 1 пайыз энергия өсімдіктерге жиналады. Бұл энергия жердің жасыл желегінде болатын фотосинтез үрдісіне жұмсалады. Күн сәулесіне кейінірек тоқталамыз.