1.1. Атмосфераның тіршілік үшін маңызы

Адам биосфераның бір бөлігі болғандықтан, үнемі онымен тығыз байланыста тіршілік етеді. Адамның, жан-жануардың тіршілігі үшін ең қажетті нәрсе - ауа. Себебі Жер бетінде тіршілік ететін барлық тірі ағзалар ауамен тыныс алады. Адам тәулігіне 4-5 литрдей су және тамақ ішеді, дем алғанда 23-24 литрдей ауа жұтады. Тамақсыз адам бес жетіге, сусыз бес күнге және ауасыз бес минутке ғана шыдай алады. Тірі ағзаның тіршілігі ауасыз мүмкін емес, міне, сондықтан да халық бір заттың маңызын көрсету үшін ауаға теңеп «ауадай өте қажет» деген. Атмосфераға адам, жануар және өсімдік дем алатын ауа ғана емес, сонымен бірге, оған Жер шарын қоршаған газды қабат та жатады. Оның құрамы негізінен азот (78,09%) пен оттегінен (20,95%) тұрады. Оның құрамында, сонымен қатар, аргон (0,3%), көмір қышқыл газ (0,03%) және аздаған мөлшерде инертті газдар (неон, гелий, криптон, ксенон) аммиак, метан, озон, күкірттің қос тотығы және басқа газдар кездеседі. Атмосферада газдармен қатар жанартаулардың әрекетінде литосферадан түсетін қатты заттар және ғарыштан түсетін ғарыштық шаңдар және басқа да түрлі микробтар кездеседі. Атмосфера Жер бетін ғарыштан түсетін метеориттерден қорғайды. Атмосфераның өзі ағзалардың тіршілігіне қауіпті күннің ультракүлгін сәулелерін өткізбейді. Атмосферада жануарлардың және адамның тыныс алуына қажетті оттегі мен өсімдікке қажетті көмір қышқыл газ синтезделеді. Өсімдіктердің, жануарлардың, адамзат баласының экожүйе үшін атмосфераның құрамына кіретін үш газдың: оттегі, көмір қышқыл газ және азоттың маңызы өте зор. Бұл газдар негізгі биохимиялық циклдарға қатысады.

1-сурет. Оттегінің табиғаттағы айналымы.

Оттегі - тірі ағзалардың тіршілігі үшін тыныс алуға қажетті маңызды элемент. Өсімдік фотосинтез процесі нәтижесінде жыл сайын 120 млрд т. оттегін бөліп шығарады. Оттегі жануарлардың, өсімдіктің және микроорганизмдердің атмосферада, суда, топырақта тыныс алуы үшін тотығу реакциясына қатысады. Атмосферада фотосинтез процесінің нәтижесінде пайда болған оттегі ультракүлгін сәулесінің әсерінен озонға айналады. Озон қабаты жер бетіндегі тіршілікті, оларды зиянды радиациялық сәулелерден қорғайды. Оттегінің негізгі қоры карбонаттарда, органикалық заттардың құрамында және темір тотығында, сонымен қатар, оттегінің бір бөлігі суда еріген күйде кездеседі. Кейінгі кезде адамдардың іс-әрекетінің нәтижесінде атмосферада оттегі қорының азаю қаупі бар. Әсіресе, озон қабатының жұқаруы өте үлкен қауіп туғызады. Биосферадағы оттегінің айналымы өте күрделі, себебі, оттегімен көптеген органикалық және бейорганикалық заттар реакцияға түседі, сутегі оттегімен реакцияға түсіп, су түзіледі. Көмір қышқыл газы - жер бетіндегі тіршілік формалары мен органикалық заттардың алуан түрлілігі, биохимиялық процестердің қасиеттері мен ерекшеліктерін анықтайтын химиялық элемент. Көміртегінің айналымы фотосинтез процесінің нәтижесінде жүзеге асады. Күн сәулесінің энергиясын пайдалана отырып, өсімдік көміртегін сіңіріп, зат алмасу процесі нәтижесінде көптеген заттарға айналдырады. Өзінің тіршілік әрекеті нәтижесінде синтезделген органикалық затты тыныс алуға жұмсайды да, фотосинтез процесі нәтижесінде сіңірілген көмір қышкыл газы атмосфераға бөлінеді. Жануарлар мен өсімдіктер өлген соң, олар көптеген саңырауқұлақтар мен микроорганизмдердің қорегі болады. Топырақта тіршілік ететін бұл организмдер өз тіршілік әрекетінде көмір қышқыл газ бөледі. Тамыр жүйесі тыныс алу арқылы топырақта көмір қышқыл газдың мөлшерін көбейтеді. Кей кезде топырақта органикалық зат толық ыдырамай, қарашірік пайда болады. Мұхит пен атмосфера бір-бірімен көмір қышқыл газбен алмасады. Адамзат баласының іс-әрекеті де көміртегінің айналмауына өзгеріс енгізеді. Ландшафтар өзгерсе, өсімдіктің түрлері өзгереді, биоценоздар мен олардың қоректік тізбегі өзгеріп, топырақтың құнарлылығы төмендейді. Осының бәрі жер бетіндегі көміртегі айналымына әсер етеді.

2-сурет. Көміртектің табиғаттағы айналымы.

Адам отты пайдалана бастағалы ол ағаш өсімдіктер синтездеген органикалық затты пайдалана бастады. Ағашты жағу процесінде цикл қысқарып, көміртегінің айналым қарқыны күшейе түсті де, соның нәтижесінде орман жойылып, топырақ эрозияға ұшырап, өсімдік азайып, фотосинтез процесінде сіңірілетін көмір қышқыл газы азайды. Көміртегінің айналымына адам әсері, әсіресе, жанғыш жер қойнауындағы заттарды жағаға, атмосфераға фотосинтездеуші ағзалардың миллион жыл бұрынғы жиналған көміртегін қайтаруы болды. Соның нәтижесінде атмосферада көмір қышқыл газдың мөлшері 13 % өсті. Атмосферадағы көмір қышқыл газының екі есе көбеюі Жердегі ауаның температурасын 3-4°С-қа көтереді деген жорамал бар. Ауаның температурасының өсуі дүние жүзілік мұхиттың суының температурасының көтерілуіне де әкеледі. Мұздар еріп, мұхит деңгейі 50-60 м көтеріледі деп жорамалдануда. Азот — өте қажетті биогенді элемент. Себебі, ол ақуыз, нуклеин қышқылдарының құрамына кіреді. Атмосфераның 79% азоттан тұрғанына қарамастан, бұл өте зәру элементтердің қатарына жатады. Азоттың газ түріндегі түрінің химиялық жағынан активтігі аз, сол себептен өсімдік оны бірден пайдалана алмайды. Өсімдік азотты топырақтан аммоний немесе нитрат ионы түрінде бекітілген азот түрінде қабылдайды. Азоттың биологиялық жолмен қарапайым қосылыстарға айналуы өсімдіктердің тамырындағы тамыр бактериясы арқылы өтеді. Кейбір бактериялар мен көк жасыл балдырлардың да азотты жинау қабілеті бар. Сонымен катар, кейбір шырғанақ, қандағаш сияқты өсімдіктердің тамырлары да азотты жинайды. Биосфераға азот айналымында тірі организмнің рөлі зор. Азот атмосферада көміртегі айналымы мен тығыз байланысты. Азот айналымы көміртегі айналымына қарағанда күрделірек болуына карамастан тез жүреді. Азоттың басқа құрамдас бөліктері биохимиялық айналымға қатыспайды, бірақ атмосфераны ластаушылардың көп болуының себебінен бұл айналымдарды бұзуға себепші болады.