Лекция сабақтарының негізгі мазмұны

Протерозойдың орнына келген полеозой заманының 360 миллион  жылында хайуанаттардың барлық типтері  мен кластары пайда болды, тек  құстар мен сүт қоректілер болмады. Полеозойдың алғашқы үш кезеңінде  барлық өсімдіктер мен хайуанаттар  теңізді мекендеді, ал құрылықта, сірә, өмір болмаса керек. Теңіздерде ұлулар, тікен қабықты теңіз лилиясы  болды, бұлардың ұзын сабағының басында  жалбыраған шаштары бар әдемі  қауашақ болды. Осы заманғы маржандардың, трилобиттердің, құртардың, медузалардың, губкалардың, шаяндардың, шыбын-шіркейлердің және басқа да омыртқасыз хайуанаттардың арғы тектері саналуан болды. Ал өсімдіктер арасында балдырлар үстемдік құрды. Міне, дәл осы кезде тұңғыш омыртқалылар пайда бола бастады, сөйтіп өсімдіктердің  құрлыққа шабуылы басталды. Палеозойдың  соңғы кезеңі – пермдік кезең  климат пен жер бедерінің шұғыл  өзгеруімен сипатталады. Бүкіл жер  шарында материктер көтерілді, ұсақ теңіздер кеуіп кетті, бұлардан тұз  басқан шөл ғана қалды. Осы кезеңде  таулардың пайда болу процесі  жедел жүріп жатты. Антарктика жағынан  жайылған мұз жамылтқылары оңтүстік жарты шардың көп бөлігін, экваторға  дейін басып қалды. Мұз басу климатты өзгертті, климат салқын әрі құрғақ болып кетті. Кейбір организмдер  шыдай алмай жойылып кетті. Судың  суығандығынан және ұсақ теңіздердің  суалып қалу нәтижесінде өмірге жарамды  кеңістіктердің азаюынан тіршіліктің  теңіздік формаларының көпшілігі қырылып  қалды. Соңғы тас-көмірлік және пермдік  ерте кезеңдерде қарапайым бүтін  бастылардан бауырымен жорғалайтындардың  тура ұрпағы болып сүт қоректілер шыққан топ дамыды деп жорамалдайды. Бұлар пеликозаврлар – жыртқыш  рептилиялар болатын. Олардың кейбіреулерінің  жоталары аса зор, екінші біреулері  кесірткеге ұқсас келді.

Мезозой дәуірінде  бауырмен жорғалайтындары – динозаврлар  мен терозаврлар, мозазаворлар, ихтиозаврлар және тағы сондай судағы және тіпті  ауадағы өмір жағдайына икемделіп  алды. Бұлардың көпшілігі үлкендігі  адам айтқысыз болып ұзындығы 10 және тіпті 20 метр, салмағы бірнеше тоннаға жететін. Мезозой дәуірінде өсімдік дүниесі де едәуір өзгеріске ұшырады. Триастық кезеңде жалаңаш тұқымдылардың үстемдігі күйреуге бет ала бастады. Тұқымдық папоротниктер де құрыды. Тікенді жапырақтылар кең тарай бастады. Юрий кезеңінде жабық тұқымдылар көбінесе қос тұқымды жарнақтылар пайда болды. Кейінірек тұңғыш үйеңкі мен қара ағаш ормандары және қазіргі заманғы түрлерге ұқсағандар – смаковницалар, магнолиилер, пальмалар және басқалары пайда бола бастады. Осы кезде сүтқоректілер, құстар және сүйекті балықтар пайда бола бастады.

Мезозойдан  кейінгі кайнозой дәуіріндегі сүтқоректі құстардың, құрт-құмырсқалардың және гүлді  өсімдіктердің дамыған заманы болды, бұлардың арасында жоғары дәрежеде дамыған  сүтқоректілер, соның ішінде тұяқтылар  мен жыртқыштар ерекше қарқынмен  өсті. Аяқ шенінде сүтқоректілер  эволюциясының жоғары гүлденген  кезі жетті және адамға ұқсаған маймылдар  пайда болды. Адамның арғы тегі –  адам тәрізді ірі маймылдар барлық басқа маймылдар сияқты, алғашында  ағаш арасында, соңынан жерде өмір сүрді. Түрлі жолдармен дами отырып, маймылдар табыны және адам қоғамы өзара бір-бірінен ерекше өзгешелене түсті. Адамның санасы жетіле бастады, ол алғашында тіршілікпен, кейіннен аңшылықпен, егіншілікпен айналысты, жануарларды  қолға үйретіп, үй малдарына айналдырды. Адам жоғары даму шегіне жете бастады. Адам жаңа сападағы әлеуметтік тіршілік иесі. Соның өзінде адам тірі табиғаттың бір бөлігі. Энгельстің айтуына қарағанда, адам жан-тәнімен, қанымен және ақыл-ойымен табиғатқа жатады және табиғат ортасында  өмір сүреді, бірақ оның жануардан  айырмашылығы табиғаттың заңын таниды, ол заңдарды дұрыс пайдалана біледі. Адам білім негізінде табиғаттың әміршісі болады, табиғатты өзінің мүддесіне қарай өзгерте алады.

Қазіргі биосфера барлық тірі организмдер мен олардың  тіршілік ортасын қамтитын көптеген құрамды бөліктерден тұратын  күрделі жүйені құрайды.

Биосфераның пайда болуы және оның тарихи дамуы  – қазіргі жаратылыстану ғылымының  өзекті мәселелерінің бірі. Бұл мәселеде әлі де шешуін таппаған құпия сырлар көп-ақ. Жалпы тіршілік химиялық қосылыстардың  өте ұзақ уақыт аралығында биологиялық  эволюцияға ауысуының нәтижесінде  пайда болған деген. Биосфера ұғымын ғылымға алғаш рет француз  жаратылыстанушы ғалымы Жан Батист Ламарк (1744-1829) енгізді. Ал биосфера ұғымын геология ғылымына австрия ғалымы Эдуард Злосс (1831-1914) кеңінен енгізді. Биосфера туралы іргелі әрі біртұтас ілімнің  негізін көрнекті орыс ғалымы В. И. Вернадский (1863-1945) салды. В. И. Вернадский өзінің дарындылығы  арқылы қазіргі жаратылыстану ғылымының  барлық салаларында елеулі із қалдырды. Оның шығармашылық шыңының бірі 1926 жылы биосфера туралы ілімін жасауы болды.

1926 жылы В.  И. Вернадский Ленинградта, үш  жылдан соң Парижде және бірнеше  жылдан кейін Берлинде «Ғарыштағы  биосфераң, «Биосфераң деген аса  құнды ғылыми еңбектерін жазды.  Ол жер бедері кездейсоқ құбылыстардың  нәтижесінде пайда болмаған, оған  керісінше өз шекарасы бар,  жердің геологиялық қабығы болып  саналатын биосфераның ерекше  әсері болғанын атап көрсеткен.  В.И. Вернадский өмірінің соңғы  жылдарын биосфера қабығының  құрылымдық ерекшеліктерін талдауға  арнады. Осындай ғылыми зерттеулерінің  нәтижесінде «Жердің және оны  қоршаған ортаның биосферасының  химиялық құрылысың деген іргелі  еңбегін жазды. 

Биосфера  – Жер шарының осы бір айрықша  қабығына қандай ерекшеліктер тән?  Біріншіден, биосферада сұйық күйдегі  судың мөлшері айтарлықтай көп. Екіншіден, оған Күн энергиясының тасқыны  ықпал  етеді. Үшіншіден, биосфера үшін сұйық, қатты және газ күйіндегі  заттардың бөліну беттерінің болуы  тән.

Жердегі энергия  көзі Күн болғандықтан, күллі тірі организмдер жердің екі қабығы литосфера  мен гидросфераның жоғарғы қабаттарында таралған. Жер қабаттарының қай-қайсысы  болмасын күн сәулесін неғұрлым жақсырақ өткізсе, соғұрлым тірі организмдер  олардың тереңірек қабатарына шейін қоныстанған деуге болады. Бірақ биосфера жарық жететін жерлермен шектелмейді. Ауырлық күшінің арқасында энергия ағыны одан да әрі таралады: жарықталған қабаттардан теңіз түбіне экскременттер түйіршіктері, өлі және тірі организмдер үздіксіз түсіп жатады.

Литосфераға тірі организмдер болмашы тереңдікте ғана енеді. Олардың негізгі бөлігі топырақтың жоғарғы, қалыңдығы ондаған  сантиметр қабатында шоғырланған, тек бірен-сарандары ғана бірнеше  метрге немесе ондаған метрге тереңдейді. Жер қыртысындағы жарықтардың, құдықтардың, шахталардың, бұрғылау скважиналардың бойымен жануарлар мен бактериялар  әлдеқайда көбірек, 2,5-3 км. дейінгі тереңдікке жетуі мүмкін. Сондай–ақ литосфераны құраушы тау жыныстарының механикалық қасиеттері де оларда тіршіліктің таралуына бөгет болады. Ақыр аяғында, Жер қойнауына тереңдеген сайын температура жоғарылап, 3 км тереңдікте ол 100⁰С-қа жетеді. Демек, Жер бетінен 3 километрден астам тереңдікте тірі организмдер күнелте алмайды. Ал келесі сызбадан биосфераның құрылысын көре аласыз. Ол негізгі үш құрамдас бөлігімен сипатталады. Олар: атмосфера, гидросфера және литосфера.

Тірі организмдер  литосфераның бетінен атмосфераның төменгі, бірнеше сантиметрден бірнеше  метрге дейінгі биіктіктегі қабаттарына  таралады. Ал өсімдіктер өзінің жасыл  бөрікбасын көкке кейде ондаған  метрге көтереді. Насекомдар, жарқанаттар  мен құстар атмосфераға жүздеген метр тереңдеп енеді. Жоғары өрлеген  ауа ағындары жануарлар мен өсімдіктердің  дамылдаушы сатыларын бірнеше шақырым  биіктікке көтеруі мүмкін. бірақ, бүкіл тіршілігі ауада өтетін, яғни оны негізгі тіршілік ету  ортасы ретінде пайдаланатын организмдер  әзірге белгісіз.

Атмосфера мен  литосферадай емес, гидросфера ең беткі  қабатынан табанына дейін тіршілікке толы. Ғалымдардың зерттеу құралдары  жете алған жерлердің барлығында тірі организмдер табылған. Бұдан, организмдердің таралуы үшін сұйық күйдегі су жарықтан гөрі маңызды шектеуші фактор болып табылады деген қорытынды  жасауымызға болады. Айталық, әлемнің  ең ыстық шөлдері формальді түрде  биосферадан тысқары жатыр. Бірақ  іс жүзінде оларды парабиосфералық  аймақтар деп санауға болады, себебі ол жерде тіршілік аз да болса бар. Таулы жерлерде хлорофильді өсімдіктер  6200 м-ден жоғары биіктікте тіршілік ете алмайды. Бұдан да жоғары биіктіктерде кейбір жануарлар, мысалы, өрмекшілер кездеседі. Өрмекшілер аяққұйрықтылармен  қоректенеді, ал олар өз кезегінде өсімдік  тозаңшаларының түйіршіктерімен қанағаттанады. Биосфераның биік таулы бөлігін  ЭОП аймағы деп атайды.

Қазіргі биосфераның  қалыптасуы ғасырлар бойы орын алған  эволюцияның нәтижесі. Биосфера эволюциясы дегеніміз түрлердің және олардың  арақатынастарының үздіксіз бір  мезгілде өзгеру және бір түрдің түсіп  қалып, бұрын болмаған екінші бір  түрлердің пайда болу құбылыстары. Биосфера эволюциясы биотодан бұрын  болған, химиялық эволюция тіршіліктің  пайда болуын дайындаған кезеңнен және дұрысын айтқанда биологиялық эволюциядан  тұрады. Қалыптасқан көзқарастарға  сәйкес олардың негізгі сатылары төменде келтірілген. Биоталық эволюциядан  бұрынғы кезеңнің біртіндеп алмасып  отырған сатылары:

• Ғаламшар мен оның атмосферасының түзілуі шамамен 4,5 млрд. Жыл бұрын болды. Алғашқыда пайда болған атмосфераның температурасы жоғары, тез қалпына келетін болған, сутектен, азоттан, су буынан, метаннан, аммиактан, инертті газдардан құрылған, көміртек оксидінің, сутекті цианның, формальдегид пен басқа жай қосылыстардың болуы мүмкін.
• Күннің сәулелену энергиясы мен атмосфераның біртіндеп сууының нәтижесінде заттектердің абиотикалық айналымы пайда болды. Сұйық су пайда болатын, гидросфера құралды, су айналымы, элементтердің судағы миграциясы мен ерітінділерде бірнеше фазалық химиялық реакциялар жүрді. Автокатализдің арқасында молекулалардың түзілуі мен өсуі орын алған.
• Күннің ультракүлгін сәуле энергиясының, радиоактивтіліктің және әртүрлі энергиялық күш нәтижесінде көміртектен азоттың, сутектің, оттектің жай қосылыстары конденсация мен полимеризация процестеріне түсулері арқылы органикалық қосылыстар түзілген.
• Бұл төртінші сатыны антропоген сатысы деп атауға болады, себебі Жердің геологиялық тарихының соңғы кезеңі. Осы антропогенді кезеңнің көрнекті оқиғасы эволюцияның басқарушысы саналы адамның пайда болуы. Адамзат қоғамының пайда болуы мен дамуы техногенезге өте көп мөлшерде заттек пен энергия ағысын тартып, биоталық айналымның тұйықтылығын бұзды, антропогенді экологиялық дағдарысты тудырды және эволюцияның негативті факторына айналды.

Тарихи тұрғыдан қарайтын болсақ, адам пайда болып, биосфераға әсерін тигізе бастаған шақтан осы кезеңге дейінгі уақыт  аралығында биосфераның өзгеруін бес  сатыға бөлуге болады. Бұл сатылар:

• адамзаттың биосфераға әсері әдеттегі биологиялық түр ретінде ғана болған;
• адамзаттың қалыптасуы кезеңінде экожүйелерді өзгертпейтін бірақ өте қарқынды түрде аңшылық орын алған;
• табиғи процестердің өзгеруіне байланысты экожүйе де өзгере бастаған;
• Жерді жырту мен ормандарды кесу арқылы табиғатқа зиян келтірілген;
• Биосфераның барлық экологиялық құрауыштары түгелімен әлемдік өзгерістерге ұшыраған.

Соңғы саты осыдан шамамен 300 жыл бұрын басталып, қазіргі кезге дейін келе жатыр. Срнымен, адамның іс-әрекетінің әсерімен биосферада болатын негізгі өзгерістер түрлеріне келесі жағдайлар жатады:

• Жердің беткі қабатының құрылымының өзгеруі (даланы жырту, орманды кесу, мелиорация, жасанды көл мен теңізді құру және жер бетіндегі сулардың режиміне басқа да өзгерістер әкелу, т.б.);
• Биосфераның құрамын, оны құратын заттектердің балансы мен айналымын өзгерту (кен қазбаларды Жер қойнауынан алу, үйінділер жасау, әртүрлі заттектердің ауа мен су объектілеріне шығарынды ретінде тастау, ылғалдылық айналумен өзгерту);
• Кейбір организмдер түрлерін жою арқылы немесе жануарлардың жаңа тұқымдары мен өсімдіктердің жаңа сорттарын шығарып, оларды жаңа мекендейтін орындарға ауыстыру арқылы биотаға өзгерістер енгізу;
• Жер шарының кейбір аудандарындағы және ғаламшар деңгейіндегі энергиялық балансы өзгерту.

Орыс академигі  В. И. Вернадский биосфералық қалыптасу  және даму эволюциясындағы «тірі  заттардыңң ролін өте жоғары бағалады. Әсіресе тірі организмдер оған қоса адам баласының іс-әрекетінің биосфера шегіндегі биогеохимиялық фактор ретіндегі  ролін бағалай келіп, биосфера өзін-өзі  реттеп отыратын табиғи жүйе екендігін  дәлелдеді. Яғни, планетадағы ең жоғарғы  сатыдағы дамыған тіршіліктің ұйытқысы түрлі организммен байланысты екенін баса айтты. Шын мәнінде тірі организмдер  ғарыштық энергияны Жердегі химиялық энергияға айналдыра отырып, планетадағы  тіршіліктің көптүрлілігіне әкелді. Осының бәрі биосферадағы химиялық элементтердің  миграциясы болып табылады. Бұл процестер  табиғаттағы зат және энергия  айналымдарымен шектеліп, биосфера шегіндегі  ғаламдық зат алмасулардың үздіксіз қозғаушы күшіне айналды. Ең басты мәселе биосферадағы айналымдардың қалдықсыз  жүруі нәтижесінде биосфера деп  аталатын үйімізде ешбір басы артық  зиянды қосылыстар түзілмейді, бәрі де қайтадан айналымға түсіп, табиғаттың өзін-өзі тазартуы жүріп жатады. Ол процестердің ең басты қозғаушы күші – Күн екенін естен шығармауымыз керек.

В. И. Вернадский табиғаттағы зат айналымдарының тұрақты даму процесіндегі адамның  роліне ерекше мән берді. Тіптен, оның дәлелдеуінше, адам баласы теңдесі  жоқ биосферадағы ең қуатты геологиялық  күш ретінде бағалады. Яғни, болашақтағы  биосфераның тағдыры адамзаттың ақыл-ойының сапасында немесе деңгейінде екенін болжай келе, өзінің өте маңызды  теорияларының бірін тұжырымдады. Ол – биосфераның жаңа тұрғыдағы ұғымы мен сипаты – ноосфера туралы болжамдар жасады. Ол «ноосфераң деген терминді ғылымға енгізген француз математигі Леруа еді.

Ноосфера - ақыл-ой сферасы екенін одан әрі зерттеулер жүргізген В. И. Вернадский, Э. Леруа, Т. Шарден сынды ғалымдар: «...Адамның  ақыл-ой, мемлекеттер саясатты, ғылым  жетістігі, т.б. адамзаттың биік адами  деңгейі табиғат пен қоғамның гармониялық дамуын жүзеге асыратын ноосфераң - деген қорытындыға келген. Бірақ та, планета тұрғындары ноосфера идеясын айтушы ғұлама ақыл иелерінің  болжай айтқан шындығын бағалай білмеді. Жұмыр жер адам баласының бұрын-соңды  болмаған небір зорлық-зомбылығына  ұшырады. Ғылыми техникалық прогресс қазіргі  биосфераның тағдырын басқаша шешті. Небәрі соңғы 70-100 жыл ішінде адам баласының  іс-әрекеті мен ықпалы табиғаттың 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, улы химиялық препараттар, канцерогенъді, 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 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 +1⁰С-ға өсуі мүмкін. Мұндай жағдайда биосфера шегінде ғаламдық климаттық ауытқулар болып экологиялық аппараттар (су тасқыны, топан су, құрлықты су басу, ауа райының өзгеруі, жер сілкінісі, өрттер, құрғақшылық, жұттар мен ашаршылық, т.б.) болуы әбден мүмкін екендігі дәлелденіп отыр.

Академик  В. И. Вернадский өзінің 1944 жылы жазған еңбегінде: «...Болашақ планетаның ұсқыны мен тыныс тіршілігі адам баласының  ақыл-ойы мен парасатына байланысты дамиды және тәуелді болады. Ең бастысы  адамзаттың санасыз ақыл-ойының нәтижесіне байланысты биосфера тағдыры шешіледің,- деген тамаша болжамын айтқан болатын. Шын мәнінде, қазіргі биосфераның  тұрақтылығы тек адам баласының  қолында екенін әрбір көзі ашық, көңілі сергек мүшесі түсініп отыр.