12 В.И.Вернадскийдің биосфера туралы ілімі, биосфера компоненттері

«Биосфера» ұғымын алғаш рет ғылымда XIX ғасырда француз ғалымы Ж.Б.Ламарк, ал кейін термин ретінде австриялық ғалым Э.Зюсс (1875 ж.) қолданды. Биосфера, «тіршілік аймағы» туралы ғылыми ілімді жетілдірген орыс ғалымы В.И.Вернадский болды. Ол биосфера деп, тіршілікті түзуде маңызды роль атқаратын өмір сүретін Жер қабатын түсінді. «Тіршілік жер бетінің материясын құрайтын атомдардың көп бөлігін қамтуда, - деп жазды В.И.Вернадский. – Оның әсерінен бұл атомдар үздіксіз қозғалыста болады. Осы атомдардан әрдайым алуан түрлі қосылыстар түзілуде. Бұл процесс үзіліссіз ондаған миллион жылдар бойы, ертедегі археозой дәуірінен қазіргі кезге дейін жүруде. Жер бетінде бүкіл тірі организмдер сияқты үнемі әсер ететін, соңғы нәтижелері бойынша мықты да қуатты мұнан асқан химиялық күштер жоқ».Сондықтан В.И.Вернадский тірі организмдерді негізгі өзгертуші күштер деп ерекше атап көрсетті. Сонымен, биосфера деп - тіршілігі бар (немесе бұрын болған) кеңістікті (Жер қабаты), яғни тірі организмдер немесе олардың тіршілік өнімдері кездесетін жерлерді айтады. Қазіргі таңдағы биосфера көптеген компоненттерден – тірі және өлі (тіршілік ету ортасы) табиғаттан тұратын күрделі жүйе. Ол энергия мен заттардың биогеохимиялық айналымдарымен өз ара байланысқан атмосфераның төменгі, бүкіл гидросфераны және литосфераның жоғарғы қабатын қамтиды Биосфераның атмосферадағы шекарасы 20-25 км биіктікте – озон қабатына дейін жетеді. Озон қабаты Жер бетіндегі тіршілікті күннің ультракүлгін сәулелерінен қорғайды. Атмосфера – массасы 5,15∙10¹⁵ т. (500 триллион т.) құрайтын Жердің ауа қабаты. Атмосфераның негізгі бөлігі азоттан (78,08%), оттегіден (20,95%), аргон (0,93%), көмір қышқыл газынан (0,03%) тұрады. Ал басқа элементтердің мөлшері өте аз: су буы – 0,2-2,6%, 1-2% инертті және тағы басқа газдардан тұрады. Мұнан басқа атмосферада шаңды бөлшектер - аэрозольдар бар. Жердің биосферасы үшін атмосфераның ролі зор, өйткені ол өзінің физикалық-химиялық қасиеттеріне байланысты өсімдіктер мен жануарлардың маңызды тіршілік процестерін қамтамасыз етеді. Гидросфера – бүкіл жер асты сулары, өзендер, көлдер, мұздықтар, теңіздер және Әлемдік мұхиттар кіретін Жердің су қабаты. Жер бетінде тіршіліктің дамуында судың маңызы өте зор. Биосферада су еріткіш ролін атқарады, өйткені ешқандай химиялық реакцияларға түспей бүкіл заттармен әрекеттесе береді. Бұл өз кезегінде еріген заттардың, мысалы, құрылық пен мұхиттар, қоршаған орта мен организмдер арасындағы зат алмасуды қамтамасыз етеді. Литосфера Жердің қатты шөгінді және магмалық жыныстан тұратын қатты қабат. Литосферада тіршілік тау жыныстарының температурасымен шектеледі. Бактериялар жер қыртысының жыныстарында 4 км тереңдікте кездескен

13 Биосфера эволюциясының этаптары

Биосфера эволюциясы – түрлердің, олардың арақатынастарының үздіксіз бір мезгілде өзгеру және бір түрдің түсіп қалып, бұрын болмаған екінші бір түрлердің пайда болу құбылыстары. Қазіргі биосфераның қалыптасуы – ғасырлар бойы орын алған эволюцияның нәтижесі. Биосфералық эволюция тіршіліктің пайда болуын дайындаған кезеңнен, дәлірек айтқанда биологиялық эволюциядан тұрады. Қалыптасқан көзқарастарға сәйкес олардың негізгі сатыларына: 1. Ғаламшар мен оның атмосферасының түзілуі шамамен 4,5 млрд. жыл бұрын басталды. Алғашқыда пайда болған атмосфераның температурасы жоғары, тез қалпына келетін сутектен, азоттан, су буынан, метаннан, аммиактан және инертті газдардан құрылған көміртек тотығының, формальдегид пен басқа жай қосылыстардың болуы мүмкін. 2. Күннің сәулелену энергиясы мен атмосфераның біртіндеп сууының нәтижесінде заттардың абиотикалық айналымы пайда болды. Сұйық су пайда болып, гидросфера құралып, су айналымы, элементтердің судағы миграциясы мен ерітінділерде бірнеше фазалық химиялық реакциялар жүрді. Автокатализдің арқасында молекулалардың түзілуі мен өсуі орын алған.3. Күннің ультракүлгін сәуле энергиясының, радиоактивтіліктің және әр түрлі энергиялық күш нәтижесінде көміртегінің, азоттың, сутегінің, оттегінің жай қосылыстары конденсация мен полимеризация процестеріне түсуі арқылы органикалық қосылыстар түзілген. 4. Төртінші сатыны антропоген сатысы деп атауға болады. Себебі, Жердің геологиялық тарихының соңғы кезеңі. Осы антропогендік кезеңнің көрнекті оқиғасы эволюцияның басқарушысы саналы адамның пайда болуы. Адамзат қоғамының пайда болуы мен дамуы өте көп мөлшерде зат пен энергия ағысын тартып, биологиялық айналымның тұйықтығын бұзды. Антропогендік экологиялық дағдарыстар туып, эволюцияның жағымсыз факторына айналды. Тарихи тұрғыдан қарайтын болсақ адам пайда болып биосфераға әсерін тигізе бастаған шақтан осы кезеңге дейінгі уақыт аралығында биосфераның өзгеруін 5 сатыға бөлуге болады: 1) адамзаттың биосфераға әсері әдеттегі биологиялық түр ретінде ғана болған; 2) адамзаттың қалыптасу кезеңінде экожүйелерді өзгертпейтін, бірақ өте қарқынды түрде аңшылық орын алған; 3) табиғи процестердің өзгеруіне байланысты экожүйе де өзгере бастаған; 4) жер жырту мен ормандарды кесу арқылы табиғатқа зиян келтірілген; 5) биосфераның барлық экологиялық құрауыштары түгелімен әлемдік өзгерістерге ұшыраған. Соңғы саты осыдан шамамен 300 жыл бұрын басталып, қазіргі кезге дейін жалғасып келе жатыр. Сонымен, адамның іс-әрекетінің әсерінен биосферада болатын негізгі өзгерістер түріне мынадай жағдайлар жатады: жердің беткі қабатының құрылымының өзгеруі (жер жырту, орман кесу, батпақты құрғату, жасанды су айдындарын жасау және жер бетіндегі су режиміне басқа да өзгерістер әкелу және т.б.); биосфераның құрамын, оны құратын заттардың тепе-теңдігі мен айналымын өзгерту (қазбаларды жер қойнауынан алу, үйінділер жасау, әртүрлі заттарды ауа мен су обьектілеріне тастау, ылғалдылық айналымын өзгерту); кейбір организмдер түрлерін жою арқылы немесе жануарлардың жаңа тұқымдары мен өсімдіктердің жаңа сорттарын шығарып, оларды жаңа мекендейтін орындарға ауыстыру арқылы

14 Биологиялық (кіші) және геологиялық (үлкен) айналымдар.

Планетадағы барлық заттар үнемі айналымда болады. Күн энергиясы Жер бетінде екі зат айналымын қамтамасыз етеді: үлкен (геологиялық, биосфералық) және кіші (биологиялық). Биосферадағы заттардың үлкен айналымы негізгі екі кезеңмен ерекшеленеді: Жер дамуының бүкіл геологиялық өне бойында жүріп келетін және биосфераның дамуында негізгі роль атқаратын планетарлық процесс. Биосферадағы заттардың үлкен айналымы негізгі екі кезеңмен ерекшеленеді: Жер дамуының бүкіл геологиялық өне бойында жүріп келетін және биосфераның дамуында негізгі роль атқаратын планетарлық процесс. Геологиялық зат айналымы тау жыныстарының түзілуімен, үгілуімен және бұзылған өнімдердің – сынықтар мен химиялық элементтердің кейін басқа жерге ауысуымен байланысты. Бұл процестердегі басты ролді су мен топырақ бетінің термиялық қасиеті: күн сәулелерін сіңірілуі мен шағылуы, жылу өткізгіштігі және жылу сиымдылығы атқарады. Жер бетінің тұрақсыз гидротермиялық жағдайы атмосфера айналымының (циркуляция) планеталық жүйесімен бірге Жер дамуының бастапқы этаптарында құрлықтарды, мұхиттарды және қазіргі геосфераны түзумен байланысты болды. Биосфераның қалыптасуымен үлкен айналымға организмдердің тіршілік өнімдері де қосылды. Геологиялық айналым тірі организмдерді қоректік элементтермен қамтамасыз етіп көбіне олардың тіршілік ету жағдайларын анықтайды. Литосфераның негізгі химиялық элементтері: оттегі, кремний, алюминий, темір, магний, натрий, калий және басқалары, жоғарғы мантияның тереңдегі бөліктерінен литосфераның беткі қабатына дейін өтіп үлкен айналымға қатысады. Магманың кристалдануы кезінде пайда болған магмалық жыныстар Жер тереңдігінен литосфераның беткі қабатына түскен соң ыдырауға, үгілуге ұшырайды. Үгілу өнімдері сумен шайылып, желмен бірге рельефтің төмен жерлеріне, өзендерге, теңіз, мұхиттарға жиналып қуатты тұнбалық жыныстар түзеді. Бұл жыныстар уақыт өте тереңге батып, температурасы мен қысымы жоғары жерлерде өзгеріске ұшырайды, яғни «қайта балқытылады». Балқытылған соң жаңа жыныстар пайда болып, олар жер қыртысының жоғарғы қабаттарына шығып тағы да заттар айналымына түседі. Кіші н/е биологиялық зат айналымы бұл - өсімдіктер, жануарлар, саңырауқұлақтар, микроорганизмдер және топырақ арасындағы зат айналымы. Биологиялық айналымның мәні екі қарама-қарсы, бірақ бір-бірімен байланысты процестердің нәтижесінде – органикалық заттардың түзілуі және олардың бұзылуы жүреді. Органикалық заттардың түзілуінің алғашқы этапы жасыл өсімдіктердегі фотосиндезбен, яғни көмір қышқыл газ, су, жай минералдық қосындылар және Күн энергиясының қатысуымен тірі заттардың түзілуі. Өсімдіктер (продуценттер) топырақтан күкірт, фосфор, кальций, калий, магний, марганец, кремний, мыс және басқа элементтердің ерітінділерін сіңіреді. Өсімдік қоректі жануарлар (I реттік консументтер) осы элементтердің қосылыстарын қорек ретінде пайдаланады. Жыртқыштар (II реттік консументтер) осы өсімдік қоректі жануарлармен қоректеніп одан да күрделі құрамды (белок, май, амин қышқылдары және басқа заттар) затарды сіңіреді. Ыыратушы микроорганизмдер (редуценттер) өлген өсімдіктер мен жануарлар қалдықтарын ыдыратып нәтижесінде топыраққа, суға жай минералдық қосылыстар түседі. Оны өсімдіктер сіңіріп, қайтадан биологиялық айналымның келесі орамы басталады