4. Зат айналымы және олардың антропогендік іс-әрекеттер нәтижесінде бұзылуы.

Заттар айналымы 2 түрге бөлінеді:

1. Үлкен немесе геологиялық (құрлық пен мұхит арасында).

2. Кіші немесе биологиялық (экожүйе ішінде).

Энергия айналымы. Күн энергиясы Жер биосферасының жылу балансымен термиялық режимін анықтайтын негізгі қуат көзі. Жердің Күнді айналуына байланысты Жер бетіне түсетін Күн сәулесінің интенсивтілігі Жер - Күн қашықтығының өзгеруіне байланысты жыл бойы өзгеріп отырады. Жер мен Күннің ең аз ара қашықтығы 147 млн. км. шілденің басында байқалады. Ара-қашықтықтың өзгеруі Жер бетіне түсетін радиацияның тәуліктік мөлшерінің ауытқуына әкеледі. Жер Күн шығаратын энергияның тек 5* 10^-10 бөлігін ғана алады. Бұл радиацияның жиынтығы 5,42* 10²⁴ Дж жылына құрайды. Бұл энергия Жер бетіне атмосфера, мұхит және құрлық бетін қамти отырып, таралады. Жердің Күннен алатын энергиясының 33% бұлт пен құрлық беті, атмосфераның жоғарғы қабатындағы ұсақ дисперсті шаңнан шағылысады. 67% энергияны атмосфера мен же беті сіңіреді де, бірқатар өзгерістен соң кеңістігіне қайтарылады.

Кіші зат айналым геологиялық зат айналымның бір элементі болып табылады.

а) азот айналымы;

Азоттың негізгі көзі атмосфера болып табылады. Өсімдіктер азотты ыдыраған өлі органикалық заттан алады. Бактериалар ақуыздардың азотын өсімдіктер сіңіре алатын түрге өткізеді. Атмосферадағы бос азотты өсімдіктер тікелей сіңіре алмайды. Бактериалар мен көк жасыл балдырлар атмосфералық азотты байланыстырып, топыраққа өткізеді. Атмосферадан топыраққа өсімдіктерге [N] нитраттар (NO₃) түрінде енеді. Нитраттар азот бекітуші ағзалардың іс-әрекеті нәтижесінде түзіледі.

[N] өсімдіктер үшін екінші көзі – органикалық заттардың ыдырауы нәтижесінде, атап айтқанда, белоктың ерекше тобы аммоний түзуші-ағзалар. (NH₂–>NH₃–>NO₂–>NO₃).

Азоттың атмосфераға қайта оралуы денитрификациялаушы-бактериялар іс-әрекеті процесінде жүреді (2NO₃–>N₂+3O₂).

Азот айналым схемасы:

ә) көміртегі айналымы;

Атмосферадағы С фотосинтез процесі кезінде өсімдіктердің органикалық заттарына еніп, әрі қоректену тізбегіне қатысады. Фотосинтез үшін көміртегінің көзі атмосферадағы немесе суда еріген көмірқышқыл газы болып табылады. Ағзалардың тыныс алу процесінде С органикалық заттардан босатылады. С негізгі массасы өлі органикалық заттардан редуценттер арқылы (бактериялар, саңырауқұлақтар) бөлінеді. 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. Көміртегінің шамалы (аз) бөлігі Вернадскийдің айтуынша, заттар айналымнан торф, көмір, мұнай, су экожүйелеріндегі карбонаттар түрінде «геологияда минералдар түзуге кетеді».

Көміртегі циклінің негізгі бұзылуы геологиялық құрылымдардан бөлінетін заттарға байланысты. Сонымен қатар өсімдіктер бірлестігінің ауданы мен өнімділігінің өзгеруі нәтижесіне де байланысты. Осы С бір бөлігі атмосферада көмірқышқыл газы мен метан түрінде жиналып, «жылыжай әсерінің» пайда болуына ықпал етеді.

Көміртегі айналым схемасы:

б) күкірт айналымы;

Күкірт ең күшті және көп таралған ауа ортасының ластаушысының бірі. S-айналымының негізгі бұзылуы органикалық заттарды жағумен, күкіртті рудаларды өндірумен, топырақ-күкірт жүйесі циклінің бұзылуымен байланысты.

Күкірт бұл кезде атмосфераға улы қосылыс түрінде, диоксид (күкіртті ангидрид) ретінде енеді.

Күкірт айналым схемасы:

в) фосфор айналымы.

Фосфор айнымалының газ тәрізді фазасы болмайды. Фосфор ағзаларымен бірнеше рет тұтынылғаннан кейін құрлық пен сулы ортаның тұнба түрінде түбіне кетеді. Фосфордың қайтып оралуы мұхиттың ағзаларымен орнын толтырмайды, яғни құрлықтың қажеттілігін толтыра алмайды. Фосфорды пайдалану тұнбалық циклмен бітетін, біржақты процесс болғандықтан, ағзалар үшін фосфордың жетіспеушілік қаупі туады. Сондықтан оның орнын толтыру минералдық тыңайтқыштарды енгізу арқылы жүргізіледі. Фосфордың бір бөлігі құрлыққа мұхиттан теңіз өнімдерінен енеді.

Фосфор айналымының схемасы:

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 топыраққа қайтады. Азот пен фосфор қосылыстарының бір бөлігін жауын сулары өзендерге, одан теңіз бен мұхитқа қарай шайып, оны балдырлар қолданады.

Оттегінің циклі. Жердегі оттегінің циклі шамамен екі мың жылда, судың шамамен екі млн жылда жүріп өтеді. Бұл заттардың атомдары жер шарында әр түрлі тірі зат арқылы өткен. Атмосферадағы оттегінің мөлшері біртіндеп артты. Соңғы алты жүз млн жылда зат айналымдардың жылдамдығы мен сипаты қазіргі кездегі деңгейіне жақындады. Биосфера үлкен үйлесімді экожүйе ретінде жұмыс істейді.

«Ноосфера» түсінігі. «Ноосфера» терминін алғаш рет қолданғандар философ, математик, палеонтолог және антрополог Эдуард Леруа және палеонтолог Пьер Тейяр Шарден болды. Ноосфера ұғымымен француз ғалмдары адамның санасы пайда болған кездегі табиғаттың эволюциялық сатысын атады. Вернадский бойынша ноосфера «адам санасының ролі және ол бағыттайтын адам еңбегі күшті, өсіп келе жатқан геологиаялық күшке» айналатын биосфераның даму сатысы болып табылады.

Ноосфера сана, ақыл ой қабаты, экологияның төрт заңы. Ағылшын ғалымы Б.Коммонер тірі және өлі табиғаттың арасындағы барлық экологиялық өзара қарым қатынастарды төрт заңға біріктірген.

1. Барлығы барлығымен байланысты. Бұл заңның негізінде тірі табиғаттағы жалпы байланыстар принципі жатыр. Аталған принцип бойынша табиғаттағы күрделі трофтық немесе басқа да байланыстарда қандай да бір бөлігінің жойылуы күтпеген нәтижелерге әкеліп соқтыруы мүмкін. Әр түр көптеген басқа түрлермен байланыста болады.

2. Материя жойылмайды, жоқтан пайда болмайды, ол бір түрден екінші түрге өтеді. Кез келген табиғи жүйеде бір ағзалардың экскременттері мен қалдықтары екіншілері үшін азы болып табылады. Жануарлардың тыныс алуы нәтижесінде бөлініп шығатын қалдық көмірқышқыл газы жасыл өсімдіктер үшін қорек. Өсімдіктер жануарлар тыныс алуы кезінде оттегіні бөліп шығарады.

3. Табиғат өзі жақсы біледі. Табиғи жүйеге кез келген ірі антропогенді әсер зиянды. Табиғатта егер оны ыдырату жолы болмаса, ешқандай жаңа органикалық зат жасалмайды. Тірі ағзада жасалатын кез келген органикалық затты ыдырататын фермент болады.

4. Тегін еш нәрсе жоқ. Ғаламдық экожүйе біртұтас бүтінді құрайды. Адамның еңбек қызметі нәтижесінде экожүйеден алынған нәрсенің барлығы қайтарылуы тиіс. Біздің көптеген қателіктеріміз табиғаттағы барлық құбылыстардың өзара байланысын практикада пайдалана білмеуімізге байланысты туындап отыр.

Сонымен, биосфера дегеніміз тірі ағзалардың және осы ағзалармен үздіксіз алмасуда болатын планета барлық затының және оның қызметінің жиынтығынан тұратын Жердің қабықшасы.

Сұрақтар мен тапсырмалар:

1. Биосфера концепциясының мәні неде?

2. Вернадскийдің биосфера және ноосфера туралы ілімінің қағидалары қандай?

3. Биосфераның ерекшеліктері қандай?

4. Биосфераның тірі зат компонентін түсіндіріңіз.

5. Коммонер заңдарының мәнін түсіндіріңіз.

6. Биогенді миграция заңдылығының әсер ету принципі қандай?

Әдебиет:

1. Вернадский В.И. Биосфера. М., 1975. Вернадский В.И. Живое вещество. М., 1987.

2. Вернадский В.И. Размышления натуралиста., 2 кн. Научная мысль как планетарное явление. М., 1977.

3. Тейяр де Шарден П. Феномен человека. М., 1973.

4. Горелов А.А. Экология , Москва «Юрайт», 2002.

5. Одум Ю. Основы экологии. М., 1975.

6. Воронков Н.А. Экоогия общая, социальная, прикладная. М., 2001.

7. Стадницкий Г., Родионов А. Экология М., Просвещение, 1996.

ДӘРІС № 7