Лекция сабақтарының негізгі мазмұны

 

Биосфера  – тіршілік қабаты.

 

! Судыѕ  їлкен жјне кіші айналымы. Кґміртегі  айналымы. Фотосинтез. Оттегі айналымы. Азот айналымы. Энергия айналымы. Табиәаттаәы їлкен жјне кіші  биологиялық айналымдар.

Биосфера  – жер шарының тіршілік нышаны бар жерлерді қамтитын бөлігі. Биосфера – атмосфераның төменгі, литосфераның жоғарғы қабаты және гидросфераны дерліктей  қамтып жатқан тірі организмдердің тіршілік етуіне қолайлы табиғи орталар.

Биосфераның қалыптасуы ұзақ жылдарға созылған күрделі  процесс. Алғашқы тіршілік су ортасында  пайда болған. Одан әрі тіршілік бірте-бірте құрлыққа шығып бүкіл  жер шарына тарала бастайды.

Биосфераны  жан-жақты толық зерттеген академик В.Н.Вернадский (1863-1945) зерттеген. Ол өзінің бүгінге дейін маңызын жоймаған – биосфера ілімін жасады. В.Н.Вернадскийдің негізгі идеясы өзінің «Биосфераң - деген еңбегінде 1926 жылы жарық көрген.

Биосфера - өзін құрайтын 3 құрамдас бөліктен тұрады. Олар – атмосфера ауау қабаты, гидросфера – су қабаты және литосфера – жер қабаты.

Атмосфера – біздің планетамыздың ғарыш  кеңістігімен шектесіп жатқан аралығы. Атмосфера арқылы Жер мен Ғарыш зат және энергия алмасады. Жерге атмосфера арқылы ғарыштық шаң-тозаң, метеорит сынықтары түсіп жатса, өсі сутегі, гелий сияқты жеңіл газдарды жоғалтып отырады. Атмосфера бірнеше қабаттардан тұрады. Олар жер бетінен жоғары қарай – тропосфера, озон, стратосфера, мезосфера, экзосфера қабаттары деп аталады. Әр қабаттың өзіне тән газдық құрамы атқаратын функциялары бар. Жалпы алғанда атмосфера біздің тыныс алуға қажетті тіршілік ортамыз. Тіршілік – тропосфера қабатына тән. Онда барлық тірі организмдерге қажетті – оттегі, азот, озон, көмір қышқылы т.б. т.б. газдар бар. Атмосфераның ең маңызды қасиеті – тыныс алу, қорғаныш, зат және энергия алмасуды жүзеге асыруы болып табылады.

Гидросфера  қабаты жер шарының 3/2 бөлігін алып жатыр. Ауа бізге қандай қажет болса, су да соншалықты керек. Яғни, сусыз әлемде тіршілік болмайды. Жер шарындағы барлық судың 94% мұхиттар мен теңіздердің үлесіне тисе, тек 6% ғана өзен, көлдер, жер асты сулары мен мұздықтардың үлесіне тиеді. Судағы тіршілік теңіздердің 11 км тереңдігінде де кездеседі. Судың беткі қабатында ұсақ ағзалар қалқып жүріп тіршілік етеді. Оларды – планктондар дейді. Оны ұсақ ағзалар мен балдырлар құрайды. Судың терең тұңғиықтарында еркін жүзіп жүретін балықтар тіршілік етеді. Оларды – нектондар дейді. Бұл қабатта негізінен – акула, кит, дельфин, камбала, скаттар тіршілік етеді. Ал, мұхиттардың ең түбінде де тіршілік бар. Олар көбінесе қозғалыссыз тіршілік етуге бейімделген су организмдері – бентостар. Өкілдері – кәдімгі теңіз жұлдызы, теңіз капустасы, губкалар, моллюскалар т.б.

Гидросфераны  құрлықтағы өзен, көлдер, жер асты сулары мен биік таудың мәңгі мұздықтары да құрайды. Бұл жерлерде көптеген су өсімдіктері мен балықтың түрлері тіршілік етеді. Қазіргі кезде су көздерінің ластануы ондағы тіршілік иелеріне зардабын тигізуде. Әсіресе, мұнай өнімдері, радиоактивті қалдықтар мен химиялық заттар суға түсіп оның тұрақты тіршілік ырғағын бұзып отыр.

Біздің  республика жеріндегі Каспий, Арал теңіздері мен Ертіс, Іле, Жайық, Шу, Сырдария өзендерінің ластануы күрделі шешімін таппай жатқан өзекті мәселелердің бірі.

Литосфера (жер қабығы) – құрлықтағы тіршілік ең қолайлы орта. Оның түп негізін - әр түрлі минералдар, тау жыныстары, шөгінділер, органикалық қалдықтар құрайды. Топырақ қабатын – тіршілік тірегі десек те болады. Онда тірі организмдерге қажетті барлық жағдайлар бар. Топырақ организм үшін қолайлы мекен, қорек көзі, жауларынан қорғанатын орын немесе көбею, таралу аймағы болып табылады. Ондағы тіршілік жердің беткі қабатынан бастап 3-10, ал кейбір бактериялар тіптен 1000 метр тереңдікте кездесетіні дәлелденіп отыр.

Биосфераның алуан түрлілігіне байланысты ондағы организмдердің көптүрлілігі, саны мен тығыздығы, кеңістікте кездесуі және олардың биологиялық өсімділігі де әртүрлі болып келеді. Мәселен, су мен құрлықтағы, тропикалық ормандар мен шөл зонасының биологиялық өнімділігі сәйкес келмейді. Сондықтан, биосферадағы тірі организмдердің өнімділігі сол жердің биоценоз құрамындағы өсімдіктер мен жануарлардың белгілі бір уақыт пен көлемдегі биомассасымен өлшенеді. Биосферадағы шөл-шөлейтті жерлердің биологиялық өнімділігі төмен ал, ормандардың өнімділігі жоғары деп есептелінеді. Биологиялық өсімділікті есепке алу – халық шаруашылығын дұрыс ұйымдастыру мен азық-түлік проблемасын шешуде үлкен роль атқарады.

 

 

Биосфера шегіндегі зат  және энергия ағымы.

 

Табиғаттағы тірі және өлі заттар арасында үнемі алмасу процесі жүріп жатады. Өлі заттар деп аталатын ауа, топырақ, су т.б. негізінде тірі заттардың құрылымына енетін оның тіршілігіне ең қажетті заттар. Оларсыз тіршілік болмайды. Сондықтан кез-келген тірі организмнің тыныс-тіршілігі үшін ауа, су топырақ қажет.

Ал, тірі организмдерде заттар бір түрден екінші түрге айналып тіршіліктіѕ қозәаушы кїшіне айналады. Осы процестер жїру їшін энергия кґзі керек. Ол – күн энергиясы. Нәтижесінде, тірі заттар мен өлі заттар арасында ырәақты јрі тўрақты зат жјне энергия айналымы жїріп їнемі қайталанып отырады. Бўларды – биогеохимиялық айналымдар деп атайды. Біз тґменде тіршілік їшін еѕ қажетті табиәаттаәы зат айналымдарына тоқталамыз.

Су айналымы. Бїкіл жер  шарындаәы су кїн энергиясыныѕ јсерінен кіші суынуы жјне жауын- шашын тїрінде  жерге келіп тїсуі процесінен тўрады. Судыѕ булануы – су бетінен, топырақ жјне ґсімдіктер арқылы жїреді. Одан соѕ су булары атмосфераәа кґтеріліп  суынып қайтадан жауын-шашын, қар, бўршақ тїрінде жерге тїседі.

Судыѕ кіші айналымы кезінде  мўхиттар, теѕіздер, кґлдер бетінен  кґтерілген су булары қайтадан сол  жерге тїседі. Ал, судыѕ їлкен  айналымы кезінде мўхиттардан буланәан судыѕалыстаәы қўрлыққа келіп тїседі. Ендігі жерде қўрлықта жинақталәан  су қорлары ґзен, жер асты сулары кїйінде қайтадан мўхиттарәа қўяды. Осылайша қўрлық пен мўхиттар арасындаәы судыѕ тепе- теѕдігі сақталып отырады.

Қўрлықтаәы су айналымныѕ тўрақты болуы кґбінесе ґсімдіктерге жјне адамныѕ суды тиімді пайдалануына тјуелді болып келеді. Мјселен  ормандарды жаппай кесу, жою, ґртеу  немесе суды барынша пайдалану судыѕ  їлкен жјне кіші айналымдарын бўзып  табиәатта экалогиялық апаттарды  тудырады. Нјтижесінде, жер бетінде  кґлдер мен ґзендердіѕ тартылуы шґлейтті жерлердіѕ кґбеюі, қуаѕшылық сиақты адамзат їшін қолайсыз жаәдайлар  туәызады.

Кґміртегі айналымы. Табиәатта  кґміртегі бос кїйінде (алмаз, графит) жјне қоспа тїрінде (кґмір қышқыл газы, кґмір, мўнай, табиәи газдар т.б.) кездеседі. Сол сияқты кґміртегі  тірі организмдердіѕ қўрылымына кіреді. Мјселен, біз ауамен демаламыз. Ал, “ауаныѕ” қўрамында кґміртегі, оттегі, азот т.б. газдар кездесетінін біле бермейміз. Аталәан  газдардыѕ ауаныѕ қўрамында болуы  шарт жјне јрбіреуініѕ їлес салмаәы  да біркелкі емес (22-сурет).

 

Ауа компоненттері	їлес мґлшері %
	кґлемі	салмаәы
Азот Оттегі Кґміртегі т.б. газдар	78,09 20,95 0,03 0,93	75,51 23,15 0,046 1,28

 

Кестеде кґрсетілген газдардыѕ  шекті мґлшерініѕ ауытқуы атмосфера  ауасыныѕ қўрамын ґзгертіп тепе-теѕдік бўзылады. Кґміртегініѕ табиәаттаәы  айналымы жасыл ґсімдіктерде кїн  сјулесініѕ қатысуымен жїретін фотосинтез процесі кезінде їнемі жїріп  жїзеге асады. Яәни, жасыл ґсімдіктер кґмір қышқылын сіѕіріп оттегін  шыәарып отырады. Бўл кґміртегі  айналымыныѕ бір бґлігі әана.

Кґміртегініѕ басқа айналымдары  су айдындарында, јсіресе мўхиттарда жїріп жатады. Мўхит ауадаәы кґміртегін сіѕіріп оны еріген кїйіндегі  қосылыстарына айналдырады да қайтадан атмосфера шыәарады. Ал, кґміртегініѕ таәы біраз бґлігі литосфера қабатында  торф, кґмір кїйінде жыйнақталып  қордаланып отырады. Бўл процестер  табиәатта ґздігінен жїретін  айналымдар.

Адам баласы кґміртегініѕ табиәаттаәы айналымына кері јсерін тигізеді. Яәни, кґмір, торф, мўнай ґнімдерін  жаәып жыл сайын атмосфераәа 6 млрд тоннадан астам кґміртегі шыәарады. Ал, керісінше ормандарды жойып оттегініѕ  мґлшерін кемітіп отыр. Арадаәы сјйкессіздіктен  келіп ауадаәы кґміртегі кґбейіп  атаулыәа қауіп тґнеді. Соѕәы жылдары  жер шары бойынша кґмір қышқыл газыныѕ кґбейюі салдарынан ауа  райы ґзгеріп “қышқыл жауындар”, “жылу эффектісі” т.б. экологиялық  апаттардыѕ нышаны білініп бїкіладамзат қауымдастыәын ойландыратын проблема тудырып отыр.

Оттегі айналымы. Атмосферадаәы  бос оттегі табиәатта фотосинтез процесі кезінде тїзіледі. Оттегінсіз тіршілік болмайды. Оттегі тек қана тірі организмдер їшін әана емес ґндіріс, ауылшаруашылыәы т.б. химиялық қосылыстар їшін кґптеп жўмсалады. Сондықтан оныѕ негізгі кґзі – жасыл ґсімдіктер. Ал, жасыл ґсімдіктерді қорәау біздіѕ міндетіміз.

Азот айналымы. Азот тірі организмдер денесіне ґсімдік арқылы топырақ пен судан келеді. Азот айналымы туралы жоәарәы сыныптарда толық тїсінік беріледі. Қазіргі  біздіѕ мақсатымыз азоттыѕ табиәаттаәы  зат айналымы їшін қажеттігі.

Тірі организмдер їшін қажетті элементтердіѕ қатарына фосфор, кїкірт те жатады. Олар табиәатта  фосфор жјне кїкірт айналымдарын жїзеге асырады. Фосфор тірі организмдерде  нїклейн қышқылдарыныѕ қўрамына кіре отырып энергия тасымалдау функциясын атқарады. Ал, кїкірт болса табиәатта  амин қышқылдары, белок т.б. кїрделі  органикалық қосылыстардыѕ қўрамына ене отырып тірі организмдер їшін маѕызды роль атқарады.

Жоәарыда аталәан табиәаттаәы  айналымдар атмосфераныѕ ластануы кезінде  бўзылып отырады. Јсіресе, соѕәы  жылдары тек қана кїкіртті қосылыстардыѕ  сыртқа шыәарылуы жылына 200 млн тоннаәа  жетіп отыр. Ал, атмосферадаәы азот қосылыстарыныѕ кґбеюі озон экранына зиянын тигізсе, екіншіден зиянды “қышқыл  жауындардыѕ” тїзілуі бїкіл тіршілікке қауіп тґндіруде.

Табиәаттаәы зат айналымдарыныѕ негізгі қозәаушы кїші – кїн энергиясы. Кїн энергиясы болмаса – биосфера тіршілігі бірден тоқталады. Кїн  энергиясы еѕ алдымен қабылдайтын  ґсімдіктер јлемі. Ґсімдіктер кїн энергиясын сіѕіріп оны тірі организмдерге  берілетіндей қоректік энергияәа айналдырады. Энегрия одан јрі тірі организмдер  арқылы тасмалданып јртїрлі функциялар атқарады. Сондықтан табиәаттаәы  энергия жоәалып кетпейді, тек  бір кїйден екінші кїйге ауысып отырады.

Табиәатта барлық заттар їнемі  қозәалыста болады. Биосфера шегінде  оныѕ їлкен жјне кіші айналымын ажыратамыз. Заттардыѕ їлкен айналымы биосфера шегінде жїзеге асады. Їлкен айналым  Жер шары пайда боләаннан бастап ўзақ геологиялық жылдарды қамтыйды. Нјтижесінде, қўрлықтаәы заттар мўхиттарәа жетіп одан жер астына қарай жылжып қайтадан жер бетіне кґтеріліп отырады. Заттар газ, сўйық зат, шґгінді жыныстар, тїрі ґзгерген массаларәа айналып жатады.

Заттардыѕ кіші айналымы їлкен  геологиялық айналым қўрамына ене  отырып бїкіл биосфера шегінде јрекет етеді. Бўл процесс экожїйе жјне организм шегін де зат жјне энергия  айналымы тїрінде жїзеге асып отырады. Яәни, биологиялық айналымныѕ негізгі  бір-біріне қарама-қарсы екі процестен  – органикалық заттыѕ тїзілуі  жјне оныѕ бўзылуынан тўрады. Органикалық  заттардыѕ аләашқы қоры – фотосинтез процесі жасыл ґсімдіктерде пайда  болды. Олардыѕ кґзі – кґмір қышқыл газы, су жјне минералды заттар мен  Кїн энергиясы. Сол сияқты ґсімдік  топырақтан еріген кїйдегі кїкірт, фосфор, кальций, калий, магний т.б. элементтерді жинақтап органикалық заттар тїрінде  ґсімдік қоректілерге қажетті белок, май, амин қышқылдары т.б. заттар тїзеді. 

Одан јрі микроорганизмдер – ґсімдіктер мен тірі организмдердіѕ қалдықтарын бўзып қайтадан топырақ, су қўрамына береді. Осылайша, табиәатта  їздіксіз биологиялық айналым қайталанып отырады.

 

9-лекция

 

Биосфера жјне экожїйелерді қорәау

 

! Геграфиялық  раса – географилық оқшаулану. Экологиялық – организмніѕ тіршілік ету ортасы. Генетикалық – ядро хроммосомалары ерекшеліктері.

Академик В.И. Вернадский – биосфера јлемін толық зерттеп  баәа берген әалым. Ґзініѕ еѕбегінде  биосфераны “тіршілік бесігі”  –деп келіп, оныѕ пайда болу, даму жјне қалыптасу кезеѕдеріндегі тірі организмдердіѕ ролін ерекше баәалаәан. Биосфераныѕ  қалыптасуы, қазіргі кездегі жер  шарыныѕ ўсқыны ондаәы фауна мен  флораныѕ пайда болуы геологиялық  ўзақ жылдарды қамтыәан В.И. Вернадскийдіѕ  тірі заттар деп отырәаны ґзімізге белгілі бейорганикалық химиялық элементтер. Яәни, кґміртегі, оттегі, азот, фосфор, сутегі, кїкірт т.б. элементтер. Биосферадаәы тіршілік бўдан шамамен 3-3.5 млрд жыл  бўрын пайда боләан. Олар – қазіргі  бактерия, саѕырауқўлақ немесе балдырларәа  ўқсас қарапайым организмдер  Жер бетінде аләашқы тіршілік суда пайда боләан деп есептеледі. Одан јрі қўрлықтаәы организмдердіѕ пайда болуы жјне қазіргі атмосфера  қўрамыныѕ қалыптасуы.

В.И. Вернадский биосфера эволюциясын  зерттей келіп ондаәы тўрақты  тіршіліктіѕ қалыптасуындаәы –  тірі организмдердіѕ ролін ерекше баәалады. Тірі организмдердіѕ қызметі негізінде  табиәатта їздіксіз зат жјне энергия  айналымы жїзеге асып отырды. Табиәаттыѕ бўл айналымдары ґздігінен жїретін  процестер. Нјтижесінде, жер шарыныѕ  қазіргі заманәытіршілігі қалыптасты.

В.И. Вернадский ґзініѕ биосфера туралы ілімін тўжырымдай келіп ондаәы тіршіліктіѕ тўрақты дамуындаәы адамныѕ ролін жоәары баәалайды. Яәни, “биосфераныѕ болашаәы адамныѕ  парасатты ақыл-ойына байланысты (ноосфера) бірқалыпты дамуы тиіс”  – деген болатын. Бірақта, ўлы  натуралист, адам баласыныѕ табиәатты  қазіргіше пайдаланып оныѕ миллиондаәан жылдар бойәы қалыпты дамуын бўза бастайтынына болжам жасай алмап  еді.

Бірақта, В.И. Вернадский соѕәы  жылдардаәы әылыми-техникалық прогрестіѕ дамуына баәа бере келіп,адам баласыныѕ  биосфераны қарқынды меѕгеруіненсақтандырды. Ол – “егерде адамзат табиәатты  осылайша пайдалана берсе бїкіл  биосфера тўрақтылыәына қауіп тґндіруі мїмкін” –деген болатын.

Шын мјнінде, адам баласы әылымды, алып техниканы, атомды игеріп әарышты  зерттей бастасымен биосфераәа бўрын-соѕды  болмаәан салмақ салды. Жер шарында  халықтыѕ саныныѕ артуына байланысты азық-тїлік, энергетика, шикізат проблемасы туды. Нјтижесінде, табиәат ресурстарын  игеру 10-100 есе артты. Жер шарында  жыл сайын 100 млрд тонна қазба  байлықтары ґндіріліп, 500 млн тоннадан астам химиялық заттар егістіктерге тґгілді, 20 млрд тонна синтетикалық немесе қорытпа заттар, улы газдар қоршаәан ортаәа шыәарылды.