14. Үлкен және кіші зат айналым шеңберлері.

Биосфера – Жердің ғаламдық экожүйесі – экосферасы, оның құрамы мен энергиясы жер шарындағы жануарлардың жиынымен анықталады және бақыланады. Биосфераның биотасы мен абиоткалық компонеттерінің өзара байланысы табиғаттағы екі негізгі зат алмасу шеңберлерімен сипатталады: үлкен (геологиялық) және кіші (биогеохимиялық) зат алмасу шеңберлері.

Табиғаттағы үлкен зат алмасуы (геологиялық) – күн энергиясының жердің тереңдік энергиясымен алмасуға негізделген. Бұған сондай-ақ судың үлкен алмасу шеңберінде жатқызуға болады. Әлемдік мұхит бетінен буланған су буы құрылыққа жел арқылы жылжып жауын-шашын түрінде құрлыққа түседі, осы түскен жауын-шашын жер беті мен жер асты суларының ағынымен қайтадан мұхитқа барады. Судың осындай айналымын үлкен айналым шеңбері деп атайды, ал буланған судың жарты бөлігі қайтадан мұхит бетіне түскен жағдайда оны судың кіші айналым шеңбері деп атайды. Мұхит бетінен судың булануына күн сәулесінің 50% пайызы жұмсалады. Жер планетасындағы ауа райының қалыптасуына және табиғат жағдайларына елеулі әсерін тигізеді. Өсімдіктердің суды транспирациялау және сол арқылы биогеохимиялық циклға судың өтуін ескере отырып бүкіл дүние жүзіндегі су қорының толық бір айналым жасауына 2 миллион жыл қажет.

Биосферадағы заттардың кіші айналым шеңбері биосфера шегінде ғана жүреді. Бұл құбылыстың негізі фотосинтез процессі кезінде бейорганикалық заттардан органикалық заттардың түзілуі және ыдыраған кезде органиканың қайтадан бейорганикаға айналуы жатады. Бұл айналымның жер бетіндегі тіршілік үшін маңызы зор, себебі осы шеңбердің өзі тіршіліктің көзі болып саналады. Өзгеру арқылы, туылу және өлу арқылы тірі зат Жер бетіндегі тіршілікті қамтамасыз етеді, биогеохимиялық зат алмасу шеңберін құрайды. Жеке заттардың айналымын В.И.Вернадский биогеохимиялық циклдар деп атады. Циклдың мәні мынада, ағзаға сыртқы ортадан түскен химиялық элементтер белгілі бір уақтыттан кейін одан абиотикалық ортаға шығып қайтадан белгілі бір уақыттан соң қайтадан ағзаға оралады. Мұндай элементтер биофильді элементтер деп аталады.

15. Жердің жалпы құрылысы және эволюциялық даму тарихы.

Жер негізгі үш геосферадан тұрады: жер қыртысы, мантия және ядро. Бұл геосфералар сейсмикалық толқындардың жылдамдығына және олардың тереңдік бойынша өзгеруіне байланысты сегіз сейсмикалық қабатқа бөлінеді: А, В, С, D’, D”, E, F, G. Сонымен қатар жерде жоғарғы қатты қабаты литосфера мен төменгі жұмсақ қабаты астеносфера бөлінеді. А – жер қыртысы. В, С, D’ және D” қабаттары – жер мантиясы. В – қабаты Мохоровичич бетінен 400 м тереңдікке дейін бойлайды. В қабаты мен жер қыртысының арасында қарқынды зат алмасу жүреді. Бұл қабатта сейсмикалық толқындардың жылдамдығын төмендететін белдемдер бар. Олардың тереңдігі құрлықта 100-220 км. Бұл белдемдердегі толқындардың жылдамдығының төмендеуі жоғарғы температурамен оған сәйкес қысымға байланысты. С қабаты 400-900 км тереңдікте қамтиды және бұл қабат минералдық зат тығыздығы артып басқа түрлерге алмасуына байланысты толқын жылдамдығының тез өсуімен сипатталады. D’ (900-2700 км) қабатында толқындардың жылдамдығы біртекті заттардың нығыздалуына байланысты өседі. D” қабатында (2700-2885 км ) заттардың құрамы әртекті және температураның жоғары болуына байланысты сейсмикалық толқындардың жылдамдығы тұрақсыз. E, F, G қабаттары жердің ядросын құрайды. Ол сыртқы ( Е қабаты) және ішкі (G қабаты ) ядроға бөлінеді. Бұл екеуінің арасында сыртқы ядро құрамына кіретін аралық белдем (F қабаты) бар. Жер қыртысының орташа тығыздығы 2,8т/м3.

Жердің және жер қыртысының жасын және оның даму тарихында болып өткен ірі оқиғалардың болған уақытын анықтай білу мәселелері ғалымдардың назарынан ешуақытта да тыс қалған емес.

Өйткені бұл проблемаларды шешудің теориялық және практикалық маңызы өте зор. Қазіргі кезде Жердің даму тарихы геологиялық және оған дейінгі планетарлық (немесе ғарыштық) кезеңдер болып екіге ажыратылады.

Геологиялық кезеңге дейінгі (планетарлық) уақыт Жердің алғашқы планета болып қалыптасуынан бастап жер қыртыстарының құралуына дейінгі уақыт аралығын қамтиды. Оның тарихын геологиялық әдістер арқыт лы зерттеп-білу мүмкін емес. Жердің (ғарыштық дене ретінде) пайда болуы туралы ғылыми түсінік Күн жүйесіне кіретін басқа планеталардың жаратылысы жөніндегі жалпы көзқарастар негізінде қалыптасады. Бұл кезеңнің негізгі мазмұны ең алғашқы протопланеталық заттардың белгілі геосфераларға жіктеліп литосфера, атмосфера және гидросфера қабаттарының құралуымен сипатталады.

Геосфераларға жіктелу процесі алғашқы протопланеталық заттардық тығыздалуымен қатар байқалады. Тығыздалу кезінде протопланеталық заттар қызуға ұшырайды; қызу мөлшері радиоактивтік процестерге байланысты онан сайын арта түседі; температураның ұлғаюы заттардың гравитациялық жіктелуін тездетеді; жердің алғашқы құрамындағы газдар бөлініп шығып, атмосфера қабатын құрайды.

Алғашқы атмосфера құрамында көмір қышқыл газы және су булары көп болғандықтан Күн сәулесін өткізбейді, сондықтан жер бетінің жылулығы ішкі жылулықка байланысты өзгереді. Атмосферанын, төменгі қабаттарында (жер бетіне жақын аймақтарда) изотермиялық жағдай қалыптасады. Бұл жағдайда гидрометеорологиялық өзгерістер байқалмайды.

Жерді құрайтын алғашқы (протопланеталық) заттардың тығыздалуы мен жеке қабаттарға жіктелуі аяқталысымен жер беті және атмосфера қабаты суына бастайды. Соған байланысты су булары конденсациялық әрекеттерге ұшырап гидросфера қабаты құралады, сонымен қатар атмосфераның Күн сәулесін өткізгіштік қабілеті артады. Жер бетінің әр түрлі дәрежеде (Күн сәулесінің әсеріне қарай) қызынуына байланысты ауа және су массалары қозғалысқа араласып жалпы планетарлық (атмогидроайналым) өзгерістер байқалады.

Бұл жағдай экзогендік процестердің дамуына әкеліп соғады. Сонымен, экзогендік процестердің басталуы (Жердің даму тарихында) геологиялық кезеңнің бастамасы болып саналады.

Геологиялық кезең — Жер қыртысының алғашқы қалыптасуынан басталып қазіргі кезге дейінгі уақыт аралығын қамтиды. Экзогендік процестердің нәтижесінде Жер бетіндегі жыныстар үгіліске ұшырап, үгілу заттары тасымалданып жинала келе (сулы ортада) шөгінді тау жыныстары құралады. Олар жақа ортада (эндогендік жағдайда) метаморфтық және магмалық әрекеттерге ұшырап, Жер қыртысының алғашқы құрамы біртіндеп күрделене түседі. Бұл процесс тұрақты түрде байқалады. Соның нәтижесінде, құрамы әр түрлі және өте күрделі Жер қыртысының қазіргі кездегі бедер пішіндері қалыптасады.

Жер қыртысының даму заңдылықтарын осы уақытқа дейін сақталған геологиялық документтерді (Жер қыртысын құрайтын заттарды, яғни минералдар мен тау жыныстарын және органикалық қазба-қалдықтарды) зерттеу арқылы анықтауға болады.