Атмосфера - биосфераның негізгі құрамды бөлігі

       В.И.Вернадский биосферадағы зат және энергия айналымдарының тұрақты өсіп - даму үрдісіндегі адамзат баласының рөліне ерекше көңіл аударады.

       В.И.Вернадскийдің    дәлелдеуінше     адамзат   баласы   теңдесі    жоқ

 

 

 биосферадағы ең  қуатты геологиялық күш  екенін айтады. Келешектегі яғни

 XXI ғасырдағы биосферадағы тағдыры адамзат баласының ақыл ойының сапасында немесе деңгейінде екенін болжай келе В.И.Вернадский өзінің өте маңызды теорияларының бірі – биохимиялық концепцияларын дүниеге келтірді. Сөйтіп, ноосфера ғылымының негізін қалады. Ол – биосфераның жаңа тұрғыдағы ұғымы мен сипаты – ноосфера туралы гипотезалар жасады.

       Академик  В.И.Вернадский өзінің 1944 жылы жазған  ғылыми еңбегінде: «Болашақ планетаның ұсқыны мен тыныс тіршілігі адамзат баласының ақыл ой парасатына байланысты өсіп дамиды және тәуелді болады. Ең бастысы адамзат баласының саналы ақыл - ойының нәтижесіне байланысты биосфера тағдыры шешіледі» - деп көрсеткен еді. Шынына келетін болсақ, қазіргі биосфераның тұрақтылығы тек адамзат баласының қолында екенін әрбір саналы және сауатты адамзат баласы жақсы білуі тиіс. Еш бір дәйекті сөздерді етпейтін ұлы қағида.

       Биосфера құрылысы. Биосфера – грекше биос - өмір және тіршілік, «Sphaira» (сфера) шар, қоршаған орта деген сөздерінен алынған, яғни жер шарындағы адамзаттың жан - жануарлардың өсімдіктердің және басқа тірі организмдердің тіршілік ететін ортасы мағына береді.

       Бұл  терминді 1875 жылы бірінші рет  Автрияның атақты геологы Э.Зюсс ғылымға енгізеді. Бірақ биосфера және оның жер бетінде жүріп жатқан процестері туралы ілімнің негізін салған академик В.И.Вернадский болды. Осы ілім бойынша, биосфера +50 градустан- 50 градусқа дейін температурасы болатын термодинамикалық қабат болып саналады.

       Биосфера негізінен үш қабаттан құралады: олар: атмосфера (газ күйіндегі), гидросфера (су), литосфера (қатты) қабаттар.

       Атмосфера – жер шарын түгелдей орап тұрады. Ол гректің «atmos» - бу, «sphairi» (сфера) сөзінен шыққан. Оның қалыңдығы 100 километрге дейін жетеді. Атмосфераның негізгі құрамында оттегі (20, 95%), яғни 1,5.10/15 тонна аргон (1,28%), азот (75,50%), яғни 3,8. 10/12 тонна және басқадай газдар кездеседі.

       Атмосфера негізінен- тропосфера, стратосфера және ионосфера қабаттары болып үшке бөлінеді.

       Тропосфера – грекше «tropos» (тропос) – бұрылысы, «sphaira» (сфера) – шар. Қазақша өзгермелі қабат деген мағына береді. Ол атмосфераның жер бетіне тікелей жайласқан төменгі тығыз қабаты. Оның орташа биіктігі 10 – 12 километрге дейін жетеді.

       Стратосфера – латынша «stratum» - (төсем),  «sphaira» (сфера) – шар , теңіз деңгейінен 9 – 11 км жоғары жататын атмосфера қабаты. Бұнда ылғал жоқ. Бұлт та болмайды. Ал температура 30 километрге дейін бір қалыпты болады да, бірақ биіктік артқан сайын (30 – 35 километрден әрі қарай) температура төмендей береді. 20 – 25 километр биіктікте озон мол кездеседі. Ол күннің әсірекүлгін сәулелерін  өте көп   сіңіреді. Өйтпеген

 

 

 жағдайда тірі организмдер  түгелімен қырылып қалар еді.

       Ионосфера – гректің «ion» қозғалғыш қабат деген сөзінен алынған. Оның қалыңдығы 800 километрге дейін жетеді. Бұл орта тропосфера сияқты көбінесе оттегі мен азоттан құралады.

       Ионосферада  газдардың тек жекеленген, молекулалары, иондары мен атомдары ғана  кездеседі. Олардың тығыздығы  жер бетіне таяу қабаттағы  ауаның тығыздығынан миллион есе кем келеді. Спутниктер мен ракеталардың көмегімен жүргізілетін зерттеулердің нәтижелері ауаның жоғары шекарасы жер бетінен 20 мың километр биіктікке дейін тарайтынын анықтады.

       Көпке  дейін ғалымдар ауаның массасын  білмей келді. Ауаның массасы 5,27.10/15 тонна, яғни 5 мың триллион тонна. Осы көрсетілген мөлшерге сәйкес мынадай құбылысты мысалға келтіре кетейік. Ауа – адамның алақанына 150 килограмм салмақпен әсер етеді. Ол барлық денеге 15 тоннадан артық күш түсіреді. Шын мәнінде адамдар осыншама салмақтың басып тұрғанын сезбейді. Өйткені адамның денесі ауаның қысымына үйреніп кеткен. Бұл – табиғи құбылыс. Ауа қысымы сәл ғана азайса біздің көңіл күйіміз төмендеп, тамыр соғу жиілейді, әлсіздік пайда болады. Сезім мүшелерінің қызметі нашарлайдыжәне т.б. қолайсыз құбылыстар туады.

       Ауа  күн сәулесінен келетін жарықты  шашыратып, реттеп отырады. Егер  ауа қабаты болмаса сөйлеген  сөзді де, шырқап салған ән  де, ағаштың сыбдырын, желдің ызыңын, құстардың дыбычын да біз ести  алмаған болар едік.

       Гидросфера – табиғи су қоймалаларынан (мұхиттардан, теңіздерден, көлдерден, өзендерден) құралады. Бұлар құрлықтың 70 процентін алып жатыр. Гидросфераның көлемі 400 миллион шаршы километр.

       Литосфера – Жердің қатты қабаты. Ол екі қабаттан құралған. Үстіңгі қабаты гратиттен, оның қалыңдығы 10 километрден 40 километрге дейін жетеді. Ал астыңғы базальттан тұрады. Қалыңдығы 30 – 80 километрдей. Жоғарыда айтылғандай минералды қабаттардан басқа, жерді тағы бір ерекше қабат – биосфера қоршап тұрады. Ол тірі организмдер тараған аймақтардың бәрін қамтиды. Биосфераның пайда болуымен бірге, жер бетінде тірі организмдер өсіп-өніп, сыртқы қоршаған ортаның эволюциялық дамуына сәйкес қалыптасады. Биосфера теңіз деңгейінен бастап, тау жоталарының шыңдарына дейін бүкіл құрғақ жерді алып жатыр. Өсімдіктер әлемі мен жан-жануарлар дүниесінің кейбір түрлері жердің ең биік нүктесіне дейін таралған. Мысалы, шау қарға дейтін дала құсының бір түрі Эверестің (Гималай тауының) басында 8 километрге жететін шыңдарда тіршілік етеді. Сол жер оның атам заманнан бергі табиғи мекені.

       Атмосферадағы  биосфераның жоғары шегі 20 километр  биіктікке дейін жетеді.    Онда   микробтардың  споралары (өршігіш   тұқымы)  кездеседі.

 Бактериялар атмосфералардың  озон қабатында да өсіп-өнеді. Озон қабаты 20

 

 

 – 25 километр биіктікке  кездеседі. Ол жерді қоршаған  экран сияқты. Адам баласына, жануарлар  дүниесіне зиян келтіретін космостық  және күннің әсірекүлгін сәулелерінің осы озон қабаты тұтып қалады. Биосферада мол кездесетін микроорганизмдер жер бетінен 50 – 70 метрге дейінгі биіктікке ғана тарайды.

       Лиосферадағы  биосфераның төменгі шегі 2000 –  3000 метрге дейін тереңдікке жетеді. Олар анаэробиы бактериялар. Жердің 6 – 8 метр төменгі қабатында  микроорганизмдер мол болады. Гидросферадағы биосфераның шегі 11 километрге дейінгі тереңдікке жетеді. Тынық мұхиттың терең қойнауы 11 километрден асатынын білеміз. Теңіз жануарлары және өсімдіктері (қызыл, жасыл, қоңыр балдырлар) үшін су өте қолайлы орта. Ол таза, мөлдір болғпндықтан күн сәулесі оның 200 метр тереңдігіне дейін тарайды. Бұдан кейінгі судың қабаттарын мәңгілік қараңғылық басып тұрады. Мұндай қабаттарда да тіршілік ететін организмдер болады.

       Биосфераның  ең жоғарғы даму (стадиясы) ноосфера  болып есептеледі.

       Ноосфера (грек сөзі – noos – ой, sphaira – шар, сфера) ақыл – ой сферасы. Алғаш рет бұл ғылыми терминді француз мемлекетінің математигі Э. Леруа, П. Теияр де Шарден (1927) биология ғылымына енгізген болатын.

       Ол  – биосфераның жаңа тұрғыдағы  ұғымы мен сипаты – ноосфера туралы болжамдар жасады.

       Ақыл  – ой сферасы екенін адам  әрі қарай ғылыми зерттеулер  жүргізген ғалымдар В.И. Вернадский, Э. Леруа, Т. Шарден. Олардың  ойлары бойынша, адамның ақыл-ойы  мемлекеттер саясаты, ғылыми жетістігі  т.б. адамзат баласының биік адамгершілік деңгейі биосфера мен қоғамның гормониялық дамуын жүзеге асыратын – ноосфера – деген үзілді-кесілді тұжырым жасаған. Бірақ та, планета тұрғындары ноосфера идеясын айтушы ғұлама ақыл иелерінің болжай айтқан шындығын бағалай білмеді. Жұмыр жер адам баласының бұрын-соңды болмаған небір зорлық-зомбылына ұшырады. Ғылыми техникалық процес (ҒТП) қазіргі биосфераның тағдырын басқаша шешті. Небәрі соңғы 70 – 100 жыл ішінде адам баласының іс-әрекеті мен ықпалы табиғатының геологиялық жылдар бойы қалыптасқан ұсқынын мүлдем өзгертті. Жер шарында тіршілік жоқ жерлер, тіршіліксіз құмдар, шөлдер, тақырлар пайда болды. Ауа-райы өзгеріп, табиғат байлықтары сарқыла бастады. Адам баласы табиғат байлықтарын меңгеру былай тұрсын, оған пайда көзі ретінде қарап барынша ластап, айналымға келмейтін бөгде заттар мен қоқыстарды шығара бастады. Нәтижесінде, адам баласы өзіне-өзі көпе-көрнеу ор қаза бастады. Яғни, жаппай қырып-жоятын атом қарулары, улыхимиялық препараттар, концерегенді, т.б. тіршілікке зиянды заттар табиғаттың тепе-теңдік заңдылықтарын бұзып планетаның өзіне қауіп төндіре бастады. Мәселен, ХХ ғасырдың аяғындағы көмір қышқылы газының атмосферадағы     көлемі       қалыптасқан    тепе   –   теңдіктен     (оттегімен

салыстырғандағы) 0,03%-тен 0,034%-ке көбейіп отыр. Яғни, бұрынғы

 

 

қалпынан 25%-ке өскен. Ғалымдардың есептеуі бойынша бұл көрсеткіш ХХІ

ғасыр басында 25 – 35 %-ке көбейіп жалпы жер шарының орташа температурасы +1˚-қа өсуі мүмкін. Мұндай жағдайда биосфера шегінде ғаламдық климаттық ауытқулар байқалып экологиялық апаттар (су тасқыны, топан су, құрлықты су басу, ауа райының күрт өзгеруі, жер сілкіністері, өрттер, құрғақшылық, жұттар мен ашаршылық, т.б.) болуы әбден мүмкін екендігі дәлелденіп отыр.

       Жердегі бірде-бір тірі ағза еркін күйде болмайды. Барлық ағзалар оларды қоршаған материалдық-энергетикалық ортамен, ең алдымен қоректену мен тыныс алу арқылы, үздіксіз және тығыз байланыста болады. Одан тыс табиғи жағдайда тіршілік ете алмайды.

       ХІХ  ғасырдың басында ғылымға «биосфера» түсінігін енгізген жаратылыстанушы Ж.Б. Ламарк (1744 – 1829) болған. «Биосфера» терминін тіршілік бар жердің қабықшасын анықтау үшін «гидросфера» , «литосфера» ұғымдарымен бірге ХІХ ғасырдың аяғында атақты геологы Э. Зюсс (1831 – 1914) ұсынады.

       В.И.  Вернадский биосфера деп планетаның  тіршілік бар немесе болған, үнемі  тірі ағзалардың әсеріне ұшырайтын  (литосфераның жоғарғы бөлігі, гидро  және тропосфера). Ағзалардың мааңызы  олардың алуантүрлілігімен, барлық  жерлерде таралуымен, Жер тарихындағы  тіршілігінің ұзақтығымен, биохимиялық қызметінің таңдамалы сипатымен және табиғаттың басқа компоненттерімен салыстырғанда химиялық белсенділігінің жоғары болуымен анықталады.

       Планетадағы  ағзалардың барлық жиынтығын  В.И Вернадский тірі зат деп атады. Оның негізгі сипаттамасы ретінде массаның, химиялық құрамы мен энергиясының жиынтығын қарастырды. В.И. Вернадский тұжырымдаған констаталық заңы бойынша:  биосфераның тірі затының мөлшері (берілген геологиялық кезең үшін) тұрақты (константа) шама болып табылады.

       Биосфераның  маңызды ерекшеліктерінің бірі  ондағы судың болуы. Биосфераның  тағы бір белгісі – оның  космоспен тығыз байланыстылығы (көбіне Күнмен).

       1852 жылы  Швейцария астрономы Р. Вольт  Жердің магнитизмінің Күндегі  дақтардың пайда болу циклдігіне тәуелді екенін есептеп шығарды.

       Биосфераның шекаралары. 1926 жылы В.И. Вернадский биосфераның шекаралары туралы мәселені қойды.

       Қандай  физико-химиялық жағдайлар тіршілікке  анағұрлым қолайлы болып табылады?

       1. Көмірқышқыл газы мен оттегінің жеткілікті мөлшерде болуы.

       2. Судың  жеткілікті болуы (міндетті түрде  сұйық күйде).

       3. Температуралық  режим тым жоғары (ақуыздардың ұюына әкелетін)

және тым төмен (ферменттердің  жұмысын тоқтататын) болмауы керек.

       4. Минералдық қоректену элементтерінің жеткілікті болуы.

 

 

       5. Су  ортасының белгілі бір тұздығы.

       Қазіргі  кезде тіршілік жер қыртысының  жоғарғы бөлігінде (литосфера), жер  атмосфераның төменгі қабаты (тропосфера) және Жердің сулы қабықшасында (гидросфера) таралған.

       Литосферада  тіршілікті ең алдымен тау  жыныстары мен жер асты суларының  температурасы шектейді. Ол тереңдікке  байланысты артады да, 1,5 – 15 км  тереңдікке +100˚С-дан асады. Жер  қыртысында бактерияларды табуға  болатын тереңдік – 4 км. Мұнай кен орындарында 2 – 2,5 км тереңдікке бактериялардың саны біршама көп болады. Мұхиттарда тіршілік 10 – 11 км тереңдікке таралады. Атмосферадағы тіршіліктің жоғарғы шекарасы биіктікке байланысты ультракүлгін радиацияның артуымен анықталады. Озон қабаты күннің ультракүлгін сәулелерінің көп бөлігін 22 – 25 км биіктікте сіңіреді. Бактериялар мен саңырауқұлақтардың споралары 20 – 22 км биіктен табылған.

       Биосферадағы  тіршіліктің таралуы біртекті  емес. Тірі заттың шоғырлануы, негізгі  орталарында бөліну шекарасында – топырақта, яғни литосфера мен атмосфераның арасында, мұхиттың жоғарғы қабаттары, су қоймаларының түбінде, әсіресе – литоральда (латын тілінен аударғанда litoralis – жағалау) – толысу кезінде су астында қалатын және қайта кезінде құрғайтын теңіз түбінің белдеуінде, лимандарда және эстуарияларда - өзен                                                                                           жағалауларында өте көп жоғары болады.

       Биосфера және космос. Тіршілік космостық құбылыс болып табылады. Биосфераның космостық ортасы тіршілікке қажетті қолайлы экологиялық жағдайларды анықтайтын күн энергиясының көзі болып табылады. Биосфераны қауіпті космостық сәулеленуден магнит өрісі мен озон қабаты қорғап тұрады.

       Ұзақ уақыт бойы күннің биосфераға әсері фотоситез процесімен, жердегі белгілі бір жылу режимін ұстап тұрумен шектеледі деп есептеліп келді.

       Күн  сәулесі ғаламдық экожүйенің  тіршілігіне күшті әсер етеді.  Биосфераға келіп түсетін күн  энергиясының балансы мынадай:

 

                Таралу түрі:                                                     Үлесі

                Шағылыстыру                                                    30 %