Биотехнология

50
3-32
Заядан  Б.К.
О Қ У   Қ Ұ Р А Л Ы

ШІ-ФЛРЛБИ « т и я ш ы   ҚАIЛ Қ ҮЛТТЫК
У Н И В Е Р С И Т Е Т !
к я м я   K f tw r u a   Ka іычану iw
Э КОЛО Г И я л  ы  қ
БИОТЕХНОЛОГИЯ
Оцр к ір а  ім
Республика лык оку-ә лістемелік  Кенесінін 
ғумшіитарлык жәие ш р і ш ш с т я у   чамандыктары 
б о й ы т м  оку-әлістемелік секаиясьгның  шеюімімен
ұсывылған 
(M l  хаттаиа 09.02.201Зж.).
Алмаггы
«Литер». 2013

5te.
, 4 ( p 4 5
ӘӨЖ 504.064:36, 574:579.26 
ББК 30.16 я 73
3-40
Баспага әл-Фараби атындагы Қазақ 
ұ л т т ы қ  
университеті 
биология жэне биотехнология факультетінің Ғылыми кеңесі;
әл-Фараби атындагы Қазақ ұлттықуниверситетінің 
жанындагы ҚР БжҒМ-нің жогары және жогары оқу орнынан 
кейінгі білім берудің Республикалық оқу-әдістемелік Кеңесінің 
гуманитарлық және жаратылыстану мамандыцтары бойынша
оқу-әдістемелік секциясы мәжілісі
2013ж.)
Пікір жазғандар:
Абай  атындағы  Қазақ  ¥лттық  педагогикалық  университетінің 
профессоры, биология ғылымдарының докторы Ә.Т. Қанаев
Әл-Фараби  атындағы  Қазақ  Ұлттық  университетінің  профессоры 
биология ғылымдарының докторы А.Б. Виталиев
Қ.И.  Сэтбаев  атындагы  Қазақ ұлттық техникалық университетінің 
профессоры биология гылымдарының докторы Б.Б. Анапияев
Б.К. Заядан
Экологиялық  биотехнология:
«Литер», 2013. -314 б.
ISBN 978-601-80182-3-7
С.Торайғыров
кэд&даш. 
Издательство
академик  С.Ьөйсөм**  [ 
атындағы  ғылыми
ІКІТАПХАНАГ'
Оқу  құралы  5В070100  -  «Биотехнология»  мамандыгын  даиындау 
багыты  бойынша  бекітілген  типтік  оқу  бағдарламасы  негізінде 
құрастырылды.  Оқу  құралында  экожүйелерде  жүретін  үрдістер, 
осы  жүйелерді  зиянды  заттардан  биологиялық  тазарту  жолдары 
сипатталган, сондай-ақ органикалық заттарды микробиологиялық өңдеу, 
ауылшаруашылыгына  арналган  биопрепарат  өндірісі,  қазіргі  таңдагы 
экологиялық  биотехнологияның  жаңа  аспектілері,  биоэнергетика 
мәселелері қарастырылған.
Оқу  құралы  жоғары  оку  орындарының  биотехнология,  биология, 
экология  мамандықтары  бойынша  оқитын  студенттерге,  магистранттар 
мен қоршаган ортаны қоргау саласының мамандарына ұсынылады.
ISBN 978-601-80182-3-7
© Заядан Б.К., 2013 
© Издательство «Литер», 2013

Әл-Фараби атындагы Қазақ үлттьщ 
университетінің 80 жылдың мерейтойына
арнаймын.
Атадан ұрпаққа келген, 
Ана сүтімен берілген, 
Өзі тіліңде сөйлей біл
21 гасыр ұрпацтары!
А Л Ғ Ы  С Ө З
Бұл экологиялық биотехнология оқу құралының Қазақстанда 
алғаш  рет  жарыққа  шығуына  Ел  басымыздың  «Қазақстан-2050» 
стратегиясы -  қалыптасқан  мемлекеттің  жаңа  саяси  бағыты  атты 
Қазақстан халқына Жолдауындағы Жаңа бағытын ескере отырып, 
инженерлік білім  беруді және заманауи техникалық мамандықтар 
жүйесін дамытуды қамтамасыз ету тапсырмасы тиек болып отыр.
Әл-Фараби 
атындағы 
Қазақ 
ұлттық 
университетінің 
«Қазақстан  2050»  стратегиясын  дамытуға  лайықты  жоғарғы  оқу
орындарында стуценттерді оқытуға жаңа оағдарлама даиындалды. 
Осы  бағдарлама шеңберінде биотехнолог мамандықтарын дайын- 
дауда  биотехнология  кафедрасы  қоршаған  орта  биотехнологиясы 
немесе  экологиялық  биотехнология  мамандандыруға  арналған 
жаңа  оқу  бағдарламасын  ұсынылып  отыр.  Қоршаған  орта  био­
технологиясы  Қазақстан  республикасында  алгаш  рет  дайында- 
лып  отырған  мамандандыру,  бұл  мамандандыру  бойынша  2013  — 
2014 оқу жылынан бастап талапкерлерді қабылданады.
Қазақстан  республикасының  экологиялық  жағдайы  мен 
бүгінгі  таңдағы  мұнай  -   газ,  металлургия  сияқты  өндірістердің 
қарқынды дамуы қоршаган ортаның жагдайына кері эсерін тигізіп 
отыр. Сондықтан қоршаган ортаны биотехнологиялық тэсілдермен 
қалпына келтіру XXI ғасыр талабы. Елімізде алгаш дайындалатын 
экологиялық биотехнология мамандыгы бүгінгі күннің талабы мен 
қажеттілігіне сай мамандық болып отыр.
Экобиотехнологияның мақсаты -  табиги экожүйелерді антро- 
погендік  және  техногендік  эсерлерден  қорғау,  биологиялық  ыды- 
рату  сияқты  -   биологиялық  жолмен  өңдеу  эдістерімен  қоршаган 
ортаны қалпына келтіру.
3

Бұл  пэнді  үйренудің  максаты  -  студенттерді  табиги
экожүйелердегі 
антропогендік  жэне  техногендік  әсерлерден 
ластанған қоршаған ортаны  калпына келтіру мен тазалауда казіргі 
биотехнологиялық эдістермен танысуға  мүмкіндік берді.
XXI  гасырдың  үлкен  өндірістік  калаларында  атмосфералык 
ауаның ластануы, топырак жамылғысы мен су тоғандардың өндіріс 
қалдықтары мен зиянды заттармен ластануы шекті деңгейден асып 
кеткен, қазіргі жағдайда оларды калпына келтіру өзекті мэселердің
бірі болып отыр.
Осындай тарихи маңызды сәтте казағымның ұл мен кыздарын
ана  тілінде  экологиялық  биотехнологиядан  білім  алуына  менің
осы бір «Экологиялык биотехнология» оқу кұралым дэнекер бола-
ды дегенге сенімім зор.
4

К ІРІС П Е
Экобиотехнологияның  маңызды  бағыты  — тірі  организмдер- 
ді  қолданып  қалдықтарды  қайта өңдеу арқылы,  техногенді  ласта- 
нудан  табиғи  ортаны  тазарту,  техногенді  ластанған  ағындарды 
залалсыздандыру,  адамның  іс-әрекеті  нәтижесінде  шаруашылық 
қолдануға  жарамсыз  болып  қалған  жердің  өнімділігін  қалпына 
келтіру, ауыл шаруашылық химиялық препараттарды экологиялық 
таза  биологиялық  препараттармен  ауыстыру,  «экологиялық 
маңызды»  полимерлерді алу модификациялау жэне басқа матери- 
алдарды алып  оларды қажетті қасиеттермен байланыстыру, соны- 
мен  қатар  биокоррозияны,  биозақымдануды  тоқтату  шараларын 
қолданып  қоршаған  ортаны  қорғауцағы  мәселелерді  шешу болып 
табылады.
Экобиотехнология  дэстүрлі:  ағын  суларды  биологиялық  та-
залау,  органикалық  қалдықтарды  қаита  өңдеу,  сонымен  қатар 
салыстырмалы  газды  ауа  қалдықтарын,  ластанған  топырақ,  су 
қоймалардын  тазалауда  қолданылатын  үрдістермен  байланыс- 
ты  болып  келеді.  Табиғи  орталарды  биотехнологиялық  тазалау 
эдістері, оның ішінде топырақ пен жерді ластаушылардан тазалау, 
улы  қалдықтарды  залалсыздандыру  биоремедиация  әдістері  деп 
аталады.
XX ғасырдың 80-90 жылдарында Халықаралық конференция- 
да қабылданған құжаттардың ішінде қоршаған ортаны қорғауцағы 
жэне  ластаушылардың  жинақталуы  мен  түзілуіндегі  мәселелерді 
шешуде биотехнологияның рөлі толық ескерілген.  Сонымен қатар 
1992  жылы  Рио-де-Жанейродағы  конференцияда  қоршаған  орта­
ны қорғау мәселелері мен табиғатты тиімді қолдануда, азық-түлік 
сапасын  жақсартуда  және  шикізат  қорын  жоғарылатуда,  адам 
денсаулығын  жақсартуда  биотехнологияның  маңыздылығы  атап 
өтілді.
Қоршаған  ортаны  ластауштардан  тазалау  мәселелері  5000 
жыл  бұрын  туындаған.  Ежелгі  Римнің  Тибра  суы  ішуге  жарам­
сыз  болған,  сондықтан  халықты  таза  сумен  қамтамасыз  етуде 
акведукалар  (эйгілі  римдік  суқайнары  б.э.д.  400  немесе  500  жыл 
бұрын  салынған)  құрастырылған,  ал  лас  су  канал  арқылы  теңізге 
құйылған.
5

Халык санының өсуі,  қалалардың өсуі табиғи жағдайлардың 
өзгеруімен  және  қалалық  ландшафтардың  арнайы  құрылуымен
жүрді.  XVIII  ғасырдың  аяғында  -   XIX  ғасырдын  басында
шаруашылықгың  каркындап  енуінің  кері  салдары  көріне  баста-
ды -  өнімділіктің төмендеуі, топьфақ эррозиясы, т.б.
XIX  ғасьфдың  70  жылдары  өнеркәсіптік  дамыған  елдерде
көптеген  су  қоймалары  адам  денсаулығына  зиян  болып  келген.
Ауыз  суына  түсетін  ластауыштар  мен  ағын  сулар  халықгың
жэне үй  жануарларының түрлі  ауруға ұшырауының себебі  болып
табылған.  XIX  ғасырдың  ортасында  қалаларда  канализациялық
жүйелердің құрылысы басталды.
Топырактың өнімділігін қалыпты ұстап тұру үшін органикалық
тыңайтқыштарды  үнемі  енгізіп  тұру  қажет  болды.  XVIII-XIX 
ғасырларда топырақ өнімділігін жоғарылату әдістері зерттеліне ба- 
стады.  Осылайша,  өсімдіктердің  топырақтан  органикалық  затгар- 
ды  сіңіруіне  ерекше  көңіл  аударды.  Ресей  агрономы  М.Г. Пав­
лов  (1794-1840)  топырақтың  физикалық  касиетін  жақсарту  үшін, 
кышқылдыгын азайтуда, органикалык затгардың бұзылуын тежеу- 
де, өнімділікті арттыруда оны тыңайту қажет деп санаған.
Пайдалы  кендер  мен  минералдардың  алынуы,  жыртылған 
жерлер, ормандардың шабылуы, каналдардың салынуы топырақты 
эсіресе  беттік  кабатын,  қайта  қалпына  келтіру,  әдістерін  (рекуль- 
тивирлеу,  реабилитация,  мелиорация)  жасауды  талап  етп.  Бұл 
мэселелер  қоршаған  ортаға  түскен,  ластаушылар,  соның  ішінде 
өндірістік калдықтар саны артқан сайын ұлғая түсті. Органикалық 
жанармайды  колданатын  темір  жол  мен  көлік  транспорттары 
дамыған  сайын  жэне  өнеркәсіптік өндірістердің  аймағы  кеңейген 
сайын  атмосфераға  бөлінетін  зиянды  қалдықтардың  аймағы  да 
кеңейуде: газдар (күкірт жэне азот тотығы, көміртегі тотығы) жэне 
қатты заттар (шаң, күйе).
Шет  елдерде  ХІХ-ХХ  ғасырларда  қалалық  коммуналды 
шарушылықка  жэне  ағын  суларды  тазалауға  үлкен  көңіл  бөліне 
бастады.  Ағын  суларды  тазалау  әдістері  акырындап  іске  асыр- 
ылды.  Алдымен  оларды  ашык  каналдарға  жіберген,  содан  кей- 
ін  тұндырғыш  бассейінде  механикалық  тазартқан.  Кейін  арнайы 
дайындалған  аумактардағы  ағын  суларды  залалсыздандыруда 
колданған.  Арнайы  аумактар  мен  тазарту  тоғандарында  ағын  су­
лар қалыпты жағдайға жақын тазартылады.  Бұл эдістер өндірістік
6

жэне қалалық ағын суларды тазартуда әлі күнге деиін қолданылып 
келеді.
1865  жылы  А.  Мюллер  ағын  суларды  биологиялық  тазарту­
да  микроорганизмдерді  қолдануцы  ұсынды.  Дэл  осы  уақыттарда 
суды  органикалық  заттардан  тазалауда  тамшылы  фильтрлер 
қолданыла бастаған.  1914 жылы белсенді лай жэне арнайы аэрация 
қолдану арқылы аэробты биологиялық тазалау жүйесі ұсынылып, 
нәтижесінде  ағын  суларды  тазалаудың  тиімділігі  артып  -   ағын 
сулардың  қышқылдануына қажетті  уақыт  бірнеше  аптадан  бірне- 
ше сағатқа азайды.
XX  ғасырдың  басында  өндірістік  масштабта  ағын  суларды, 
жауын-шашынды  жэне  қатты  қалдықтарды  компостауда  анаэроб- 
ты  ашыту  қолданыла  бастады.  Арзан  компосты,  сонымен  қатар, 
өндірістік  жүйелерде  ауадағы  жағымсыз  иістер  мен  газдарды  та- 
зартуца қолданған.
XX  ғасырдың  70-жылдары  қоршаған  ортаның  сапасының 
төмендеуіне  байланысты  жергілікті  мәселелер  жалпы  элемдік 
мэселелерге  (озон  қабатының  ыдырауы,  климаттың  өзгеруі, 
биосфераның 
радионуклидтермен 
жэне 
улы 
химиялық 
қосылыстармен ластануы) айналды.
XX 
ғасырдың соңғы он жылында өндірістік дамыған елдерде 
топырақ  пен  су  қоймаларының  ластануы  үлкен  мәселеге  айнал­
ды.  Осыған  байланысты  топырақ  сапасын  жақсартуда,  олардың 
өнімділігін  арттыруда  ремедияция  үрдісі  жасалына  бастады.  Ре­
медиация  (ағыл.  remediation  -   қалпына  келтіру,  түзету,  реаби­
литация)  -   ластаушыларды  жою  жэне  табиғи  ортаны  қауіпсіз 
әдістермен қалпына келтіру.
Қазіргі таңда қоршаған ортаны  қорғау аймағында экобиотех­
нология ағын суларды, газды ауа қалдықгарын, су қоймалары мен 
топырақты  тазартуда  маңызды  орын  алацы.  Ағын  суларды  аэро- 
тенктерде,  биофильтрлерде  биологиялық  тазарту,  органикалык 
қалдықтарды  метантенктерде  жэне  өзге  конструкциялы  реактор- 
ларда  анаэробты  ашыту,  газдарды  биологиялық  дезодорациялау, 
топыракты  биологиялық  ремедиациялау  жүргізіледі.  Ластанған 
орталарды  биологиялық  тазарту  әдістері  алдыңғы  қатарлы 
экономикалық дамыған  елдердегі  табиғатты  қорғау  шараларында 
приоритетті  орынды  алады.  Тазартудың  жэне  биореакторлардың
7

жоғары  өнімді  тәсілдері,  бөлу  мен  ластанған  компонентгерді 
жоюдың эффективті жэне селективті эдістері жасалынған.
Экобиотехнологияны  қолдануцың  негізгі  бір  бағыты  —  су 
ресурстарын  қорғау,  ондағы  өндірістің  эффективті  экологиялық 
таза  үрдістерін  енгізу;  тазартылған  ағын  сулар  бірнеше  қаитара 
технологиялық  процестерде  қолданылатын  жабық  айналым- 
ды  өндірістік  сумен  жабдықтауға  көшу.  Ауыз  суының  сапасын 
жақсартуда  суды  даярлау  мен  тазалауға  үлкен  көңіл  бөлінеді. 
Биологиялық  әдістер  суды  тереңдік  тазалауда  тиімді  болып  та- 
былады,  азот,  фосфор сияқты  биогенді элементтердің шектен тыс
кездесуін  жою  су  қоймаларындағы  эвтрофикацияны  болдырмай-
ды. 
-  '•
Қатты,  сұйық,  газ  тэрізді  қалдықтарды  өңдеуде  жэне  ути-
лизациялауца  микробиологиялық  трансформациялау  әдістері 
қолданьшады:  компостау,  белсенді лайды,  жауын-шашынды  жэне 
су  қоймаларын  залалсыздандыру,  вермикультивирлеу  (жауын
құртын қолдану).
Ауаны  газды ауа ағынынан,  исі  нашар заттардан  (спирт,  аль-
дегидтер,  органикалық  қышқылдар,  т.б.)  дезодорациялау  мен  та- 
зартуца иммобилизденген ферменттер мен микроб клеткаларының 
негізінде  биокатализаторлар  жасалынуца,  сонымен  қатар  ауа­
ны  тазартуға  арналған  биореакторлар  құрастыру  жұмыстары 
жүргізілуде.  Атмосфералық  ауаны  ластанудан  тазарту  мэселесі 
оның  химиялык  құрамының  өзгеруіне,  одан  Жер  климатының 
өзгеруіне байланысты маңызды болып табылады. Атмосферадағы 
газдың біраз  болігін  қоқыстарда түзілетін  метан  жэне  құрамында 
жоғарғы  мөлшерде  күкірт  пен  азоты  бар  жанармай  жанғанда 
бөлінетін  күкірт пен азот тотығы  кұрайды.  Олардың атмосфераға 
түсуін азайту үшін биотехнологиялық әдістерді қолдануға болады.
Биотехнологияны  рекультивирлеуде,  топырақ  диверсифика- 
циясында, аумақтық реабилитацияда, ландшафтарды құру, құрылыс 
конструкцияларын  жэне  инженерлік  құрылыстарды  коррозия- 
дан  қорғауца,  аумақты  жасылдандьфуда,  топьфақ  эррозиясынан 
сақтауца,  топырақтың  тұздануы  мен  қышқылдануында,  кішігірім 
өзендерді сақтап калу мен қалпына келтіруде, т.б. қолданады.
Соңғы жыпдары биомониторинг пен биотестілеуге үлкен көңіл 
бөлінуде: ағын суларды тазартуды, ауаның, топырақтын ластануын 
бақылауда  тест-жүйелерді,  биосенсорларды  жэне  иммунодиагно-
8

стикумдерді  қолдану  жэне  т.б.  табиғи  ортадагы  ластаушылардың 
саны мен сапасын жылдам эрі селективті анықтауға мүмкіндік бе- 
ретін биологиялық тест-жүйелер жасалынған.
Экобиотехнологияны  қолдануцың  тағы  бір  саласы  -  
микробиологиялық  коррозия  мен 
биозақымданумен 
күрес, 
биоқорғаныс, жэне де жаңа эффективті биоцидтерді жасау.
Экологиялық мэселелерді шешуде биотехнологиялық эдістер 
негізінде  микроорганизмдердің  эволюциялық  қалыптасқан  функ- 
циялары  қолданылады:  олардың  табиғаттағы  биогеохимиялық 
зат  айналымы,  экожүйенің  өзіндік  тазару  үрдістеріндегі  рөлі, 
техногенді  ластаушылардың  деградациясы,  топырақ  гумусының 
түзілуіндегі,  жыл сайын түзілетін органикалық заттардың, табиғи 
полимерлердің  минерализациясы,  т.б. 
Микроорганизмдердің 
органикалық 
қосылыстардың 
минерализациясына 
қатысуы, 
олардың  қоршаған  ортада  үнемі  болуы  мен  органикалық 
косылыстадың  катобилизмдік  жоғары  потенциалымен  ескер- 
тілінген.  Көптеген  деректер  табиғи  жэне  жасанды  материалдар 
биологиялық трансформацияға ұшырайтындығын көрсетеді. Бірақ 
биотрансформацияны белсенді жүргізу үшін микроорганизмдердің 
тіршілігіне қолайлы жағдайлар қажет.
Қазіргі таңда табиғи биополимерлер мен олардың аналогтары, 
жэне бұрында биодеградацияға тұрақты деп саналатын ксенобио- 
тиктер (мұнай жэне мұнай өнімдері, полимерлер, хлорорганикалық 
қосылыстар,  тринитротолуол,  т.б.)  сияқты  көптеген  ластаушы- 
ларды  ыдырату  мүмкіндігі  бар  микроорганизмдер  сұрыпталып
алынған.
Микроорганизмдердің 
гендік 
инженериясы 
үлкен 
мүмкіндіктерді  ашты,  поллютанттарды  деградациялауға  қабілетті 
генетикалық модифицирленген  микроорганизмдерді алу.  Бірқатар 
биотехнологиялық  фирмалар  биореакторлар  және  генетикалық 
модифицирленген бактериялар  негізінде зиянды  заттарды  ыдыра- 
татын түрлі белсенді әдістерді ойлап табуда.
Биологиялық тазарту, ремедиация немесе қалдықтарды қайта 
өңдеу  жұмыстары  өте  ұзак  бірақ  физикалық  және  химиялық 
әдістерге  қарағанда  нәтижелі  жэне  экономикалық  тиімді  болып 
табылады,  сонымен  қатар  екіншілік  қалдықтардың түзілуін  азай- 
тады.
9

Табиі и  механиімдерлі  жэне  тірі  объсктілерді  колдану-
анагұрлым 
экологиялык 
таш 
эдіс. 
Биолоі нялык 
матери­
ал  —  трофикалык  қоректену  тізбсгіне  косылады,  нэіижссіндс 
заттардың 
калдыксьп  табиіи  айиалымы  жүрсді.  Фи 
іи ш ы к
 
жэне  химиялык  әдістсрмен  салыстырганда  (мысалы,  күйдіру, 
экстракция)  биологиялык  әдістср  органикалык  калдыктарды
бере
срек
шеленеді.
10

I  БӨ Л ІМ
Э К О Л О Г И Я Л Ы Қ  Ж Ү И Е . 
М И К Р О Б Ц Е Н О ЗЫ   Э К О Ж Ү Й Е Н ІҢ  Б ІР
Б Ө Л ІГ І,  О Н Ы Ң  ЗАТ А Й Н А Л Ы М Д А Ғ Ы   РӨ Л І
1.1. Экологиялық жүйе
Экожүйе терминін  1935  жылы  ағылшын  ғалымы А.Д.Тенсли 
енгізген.  А.Д.  Тенсли  экожүйе  құрамына  организмдер  де, 
абиотикалық орта да кіретін жер бетіндегі тірі табиғаттың  негізгі 
функциялық бірлігі деп есептеп, оның эр бөлігінің екіншісіне эсер 
ететініне назар аударды.
Қазіргі  заманғы  түсінік  бойынша,  экожүйе -   ашық тұрақсыз 
термодинамикалық жүйелер,  олар  сыртқы  ортамен үнемі  энергия 
жэне зат алмасып тұрады, термодинамиканың заңына сай ішіндегі 
энтропияны азайтып, сыртындағыны ұлгайтады. Олар ұзақ эволю­
ция барысында пайда болып, үнемі даму үстінде.
Жердің  барлық  экожүйелері  планетаның  бетін  алып  жатқан 
бір үлкен экожүйенің құрамдас бөлігі болып табылады. Бұл әлемдік 
экожүйені  биосфера  деп  атайды.  «Биосфера»  терминін  алғаш 
австриялық геолог  Э.  Зюсс  енгізді  (1875  ж.).  В.И.  Вернадскийдің 
айтуы  бойынша,  биосфера  —  жалпы  планеталық  қабықша, 
тірішілігі бар және оның әсеріне ұшырап отырган Жер бөлігі.  Би­
осфера құрлықтың, теңіздің жэне мүхиттың барлық ауданын алып 
жатыр,  жэне  тірі  организмдер  қызметімен  жасалынған  жыныста- 
ры  бар  Жер  бөлігі  кіреді.  Биосфераның  негізгі  функциясы  -   Күн 
энергиясын  фотосинтездейтін  организмдердің  пайдалануын  жэне 
бүкіл  тіршілік  процестерінің  динамикасын  қамтамасыз  ететін 
энергия  мен  заттардың  биологиялық айналысы.  Тірі  организмдер 
мен  олардың  тіршілік  ететін  ортасы  ғаламдық,  аймақтық  жэне 
жергілікті  деңгейде  динамикалық  жүйелер  түзе  отырып,  бірімен- 
бірі өзара тығыз байланыста жэне өзара әрекеттес болады.
Биосфера  негізінен  үш  қабаттан  құрылады,  олар:  атмосфера 
(газ күйіндегі), гидросфера (су), литосфера (қатты) қабаттары.
Атмосфера. 
Жер шарының ауа қабығы, ол салмақ күшіне бай- 
ланысты  ғаламшармен  бірге  айналып,  қозғалысқа  түседі.  Жалпы 
массасы 5000 трлн. тонна шамасында болатын атмосфера түрлі газ-

дардан,  су тамшылары  мен  шаң-тозаңнан  түрады.  Атмосфераның 
төменгі бөлігі Жер бетімен шектесіп жатыр. Ал жоғары шекарасы 
ретінде соңғы ғылыми деректер бойынша  1000  км  биіктік алына-
ды, бұдан эрі қарай ауа өте сиреген күйде болады.
Шамамен  100  км-ге  дейінгі  биіктік  аралығында  ауа  құрамы 
мынадай  газдардан:  азот  |   78%,  оттек  I   21 %,  инертті  газдар  1 
1%-ға  жуық  (оның  0,93%-ы  аргон),  көмірқышқыл  газынан  -
0 03%-ы  тұрады.  Ауа  құрамындағы  криптон,  ксенон,  неон,  ге­
лий  жэне  сутек  газдары  өте  аз  мөлшерде  болады.  Атмосфераньщ 
төменгі кабатында ауа кұрамы салыстырмалы түрде тұрақты бола­
ды, тек өнеркәсіпті аудандар мен ірі қалалар үстінде көмірқышқыл 
газының үлесі он есеге дейін артуы мүмкін. JIac ауаның күрамында 
бөгде  қосылыстар  да  кездеседі.  Шамамен  200-1000  км  биіктікте 
ауа  құрамында оттегі  басым,  ол  ультра-  күлгін  сэулелер  эсерінен 
атомдарға ыдыраған  күйінде  болады.  1000  км-ден  биікте  сиреген 
атмосфера негізінен гелий мен сутегінен турады, сутегі зарядталған
атомдар күйінде таралған. 
г:
Атмосфера  құрамындағы  әрбір  газдың  атқаратын  қызметі
бар.  Азот нэруызды  (белок) заттар мен  нуклеин  қышқылдарының 
құрамына  енеді,  ал  оның  қосылыстары  өсімдіктерді  минералды 
қорекпен  қамтамасыз  етеді.  Оттегісіз  тірі  организмдердің  ты- 
ныс алуы  мүмкін  емес, сондай-ақ жану мен тотығу процестері де 
жүрмейді.  Жасыл  өсімдіктер  көмірқышқыл  газын  пайдаланып, 
органикалық заттар түзеді. Атмосфера газдары тау жыныстарының 
химиялық  ыдырауына  қатысады.  Ал  шамамен  25-30  км  биіктік- 
тегі  озон  қабаты  күннен  келетін  ультра-күлгін  сәулелерді  ұстап 
калу арқылы тірі  организмдерді  бұл  сэулелердің зиянды  әсерінен 
корғайды. Ауа құрамындагы жай көзге көрінбейтін су булары бел- 
гілі жағдайда су тамшылары түрінде бөлініп шығып (конденсаци- 
ялану), олардың тұтасуынан бүлттар қалыптасады. Атмосфераньщ 
кұрылысы, биіктеген сайын ауаның физикалық қасиеттері (темпе- 
ратурасы, тыгыздығы,  қысымы  және т.б.)  өзгереді,  сондықтан  ат- 
мосфераны тропосфера, стратосфера,  мезосфера, термосфера, эк­
зосфера деп аталатын қабаттарға бөледі.
Гидросфера.  Жер  шары  суларыньщ  жиынтыгы,  агрегаттык 
күйіне 
(сұйык, 
қатты 
жэне 
газ) 
қарамастан, 
химиялык 
байланыспаган  барлық  суды  қамтитын  Жердің  сулы  қабығы. 
Ылгал  айналымы  үрдісінің  барлық  түрі  бірінен  екіншісіне  өтеді.
12

Гидросфера мұхиттардың, теңіздердің,  құрлықтың жер  асты жэне 
жер үсті суларын қамтиды. Судың біршама мөлшері атмосфера мен 
тірі  организмдерде болады.  Көбінесе Гидросфера деп жер бетінің 
71%-ын кұрайтын теңіздер мен мұхиттарды ғана санайды. Гидро­
сфера  көлемінің  96%-ын  теңіздер  мен  мұхиттар,  2%-ға  жуығын 
жер  асты  сулары,  шамамен,  2%-ын  мүздар  мен  қарлар  (негізінен 
Антарістида  мен  Гренландияның),  0,02%-ын  құрлықтың  жер  үсті 
сулары (өзендер, көлдер, батпақгар) қүрайды.
Гидросфераның  жалпы  көлемі,  шамамен,  1,4  млрд  км3. 
Бүл  орасан  мол  су  массасының  тек  2,5%-ы  ғана тұщы  су,  қалған 
бөлігін Дүниежүзілік  мүхит пен  құрлықтағы  ащы  сулар  қүрайды. 
Түщы  сулардың  басым  бөлігі  мүздықтарда  шоғырланған.  Су  -  
Жер  шарындағы  ең  көп таралған  айрықша зат,  химиялық қүрамы 
жөнінен  сутек  оксиді  (Н20 )   болып  табылады.  Оның  өзіне  тэн 
касиеттері  бар,  бүл  қасиеттерінің  географиялық  қабықта  жүретін 
үрдістерінің маңызы зор.
Біріншіден,  су  қалыпты  жағдайдың  өзінде  үш  бірдей  күйде 
бола алады.  Судың  бір  күйден  екінші  күйге  ауысуына  белгілі  бір 
мөлшерде жылу жүмсалады (булану,  қар мен мүздың еруі) немесе 
бөлініп шығады (конденсация, судың қатуы). Мысалы,  1  г суды бу- 
ландыру үшін жүмсалатын жылу  1  г мүзды ерітуге қажет жылудан 
7 еседей артық болады.
Екіншіден,  басқа  заттармен  салыстырғанда  су  қатқан  кез- 
де  көлемін  үлғайтады.  Таза  су  қалыпты  қысым  жағдайында 
+  100°С- та  қайнап,  0°С-та  қататынын  білесіңдер.  Қатқан  мезет- 
те  судың көлемі  күрт артып,  бастапқы  сұйық күйіндегі  көлемінен 
10%-ға  жуық  үлғаяды.  Табиғатта  судың  мұндай  өзгерістерге 
түсуінің өзіндік маңызы  бар.  Су айдындарының бетін  жалған  мұз 
судың  төменгі  қабаттарының  одан  эрі  салқындауына  жол  бер- 
мейді.  Өйткені,  су қатқан  сайын тығыз  бола  берсе,  су айдындары 
түбінен бастап  қатар еді.  Мұндай орасан мол мұз жаз кезінде еріп
үлгермес  еді,  мүның  өзі  қоршаған  ортаға,  судағы  тіршілікке  кері 
эсерін тигізген болар еді.
Үшіншіден,  су  еріткіш  болғандықтан  табиғатта  таза  күйде 
болмайды,  яғни  оның  құрамында  еріген  күйде  азды-көпті  бөгде 
заттар  кездеседі.  Суда  тұздардың  шоғырлану  мөлшері,  яғни 
тұздылығы эркелкі болады. Судыц тұздылығын бір литрдегі грамм 
есебімен  (г/л),  пайыз  (%)  жэне  промилле  (%о)  есебімен  өлшейді.
13

Судын  таздылығы  арткан  сайьш,  кату  температурасы  төмендеи 
береді  С м   себепті  трдылығы  жоғары  болатын  терен  көлдердщ 
небір  каггы  аяздарда да  Kara  коюы  киьш.  Ал  мұхит жагдаиында 
беткі  тұзды  су  кату  барысында  біртіндеп  тыгыздығы  артып,
___йа-гспит  Огынын  нэтижесінде  мұхиттың неғұрлым төмен
тіршілікті
Бұл
жылу  сыйымдылығының  өте  жоғары  болуымен  түсіндіриіеді. 
Суцың  жылу  сыйымдылығы  кұмға  қарағанда  5  есе,  темірмен 
салыстырғанда 10 есе жоғары. Ал судың ауамен салыстырғандағы 
жылу сыйымдылығы  3  мың  есе  жоғары.  Яғни,  1  см3  суды  1  С-ге 
салқындату барысында 3 ООО см3 ауаны  1Ц  -ге жылытуға жетерлік 
жылу бөлінеді.  Дүниежүзілік мұхиттың ғаламшарымыздағы алып 
жылу жинақтағыш ретіндегі рөлі  судың осы  маңызды  қасиетімен 
түсіндіріледі.  Тіпті  кішігірім  су  айдынының  маңында  айрықша 
жұмсақ климаттың орнайтындығы да осыған байланысты.
Судың 
аталған 
ғажайып 
қасиеттері 
Жер 
шарында 
тіршіліктің  пайда  болып,  дамуына  жэне  сақталуына  жағдаи  жа- 
сады.  Табиғаттағы  су  айналымы,  оның  маңызы  ауырлық  күші 
әсерінен гидросфера, атмосфераны қамтитын үздіксіз айналымын 
Дүниежүзілік  ылғал  деп  атайды.  Күн  жылуы  әсерінен  теңіздер
мұхиттардың
өсімдіктерде
буландырушы  сфераға  бөлініп  шығады.  Су  айналымында  ауа 
ылғалдығылығы: ауа массалары мүхит үстінен буланған ылғалдық 
апарып  жеткізеді.  Жаңбыр  күйінде  жер  бетіне  қайта  су  айдын- 
дарын  толыктырып,  біразы  топыраққа  сіңеді,  өсімдіктер  оның 
артық бөлігін қайтадан бу күйінде атмосфераның Қүрлық өзендері 
өз  суын  теңіздер  мен  мүхиттарға  жеткізіп,  орнын  толтыруға  өз 
үлесін  қосады.  Ал  теңіздерден  су  атмосфераға  түсіп,  айналым
тұиықталады.
Литосфера
балқымалы
берік  емес  атмосфера  қабатымен  шектелетін  ең  сыртқы  қабаты. 
Жер  шарын  салыстырмалы  түрде  жұқа,  біртұтас  қатты  қабық 
түрінде  көмкеріп  жатқан  литосфера  -   географиялық  қабықтың 
маңызды қүрамдас бөлігі болып табылады. Литосфераның жоғарғы 
бөлігі болып табылатын жер қыртысының 90%-дан астамын негіз-
14

гі  химиялық элемент:  оттек,  кремний,  алюминий,  темір,  кальций, 
натрий, калий, магний құрайды.
Топырақ-литосфераның жоғарғы қабаттарына су, ауа мен тірі 
организмдердің  әсерінен  қайта  кұру  нэтижесінде  қалыптасқан 
табиғи  түзілім.  Биоценоздың  құраушысы  болып  табылады. 
Құнарлылық  қасиеті  биомассаны  қалпына  келтіруге,  яғни  ауыл 
шаруашылық  дақылдарынан  мол  өнім  алуға  мүмкіндік  бе- 
реді.  Ғылыми  тілде  жұмсак  топырақ  қабатын  жердің  қатты  мол 
қабатынан  (литосферадан)  ажыратылған  қабатты-педосфера  деп 
атайды.  Топырактың  негізгі  бөлігін  бастапқы топырақтың түзуші 
аналық  жынысынан  бастау  алатын  минералды  құрамы  анықтаса 
(85-99%),  біршама  бөлігін  топырақ  түзілу  процесінде,  негізі- 
нен  осында  өскен  өсімдіктер  қалдықтары  (шіріген  тамыр,  түскен 
жапырақ, т.б.)  ыдыраған  кезде синтезделіп түзілетін  органикалық 
(қарашірінді) заттар  құрайды (1-15%).  Жануарлар дүниесі (негізі- 
нен омыртқасыздар) тіршілігінің әрекетінен органикалық заттадың 
ыдырауы жылдамдайды. Топырак қатты, сұйық, газ құрамды жэне 
тірі  организмдер  бөліктерінен  тұрады.  Олардың  ара  қатынасы 
эртүрлі топырақта ғана емес, тіпті бір топырақтың эр қабаттарында 
әртүрлі болады. Топырақтың жоғарғы қабатынан төменгі қабатына 
қарай  органикалық  заттар  мен  тірі  организмдер  азая  түседі,  ал 
аналық жыныстарының түзілу қарқындылығы төменгі  қабатынан 
жоғаргы  қабатына  қарай  арта  түседі.  Топырак  жәндіктері  мен 
микроорганизмдері-топырақты  табиги  тіршілік  ортасы  ретінде 
пайдаланатын  эртүрлі  тірі  организмдер;  топырақтың  тірі  қабаты. 
Онда  топырақ  микроорганизмдерінен-бактерия,  саңырауқұлақ, 
сәулелі  саңырауқұлак,  т.б.  және  көптеген  омыртқасыз  жануар- 
лардан  қарапайым  жәндіктер,  құрттар,  былқылдақденелілер, 
ересек  бунақденелілер  мен  олардың  дернэсілдері,  жер  қазгыш 
омыртқалылар, т.б. кездеседі.
Экожүйелер  өзара  байланысты  жэне  өзара  тәуелді,  яғни  бір 
экожүйеде  болатын  үрдістер  екінші  жүйедегі үрдістерге  ықпалын
тигізеді.
1942  жылы  орыс галымы  В.Н.  Сукачев  биогеоценоз ұғымын 
еңгізді.  Биогеоценоз  -   бұл  көптеген  экожүйелерді  біріктіретін 
жоғарғы  дәрежелі  биокосты  экожүйе.  Оның  ішінде  кішігірім  зат 
айналым  болып  жатады,  нәтижесінде  химиялық  элементтердің 
атомдары  тірі  емес  табиғаттан  тірі  табиғатқа  немесе  керісінше
15

айналымы- тіршшіктің
айналымның
кұрлықта-өсімдіктер, мұхитга-фитопланкгондар
компоненттен тұрады
бірімен байланысты өсімдіктер, жануарлар мен микроорганизмдер
U  
/ ? _______ __  
Л * / - 1 Т Т Т Т Т 1 
T / * A \ m A U P U T T P  
п ы
л т п п т а
құрайды,  бұлар  екінші  компоненттс
тіршілік етеді.
Биотоптың табиғатына қарай келесі жүиелерге бөледі: 
Биогенді  экожүйе  -   биотоп  -   тірі  организм.  Мысалы,
микроорганизмдердің жануарлар  денесінде,  насекомдардың  ағаш 
діңінде дамуы;
Органогенді  жүйе-биотоп-өлі  органикалық  субстрат,  мы­
салы  құмырсқалардың  құрғак  томарда,  құлаған  ағаш  бұтағында
саңырауқұлақтардың дамуы; 
-  
щ
Биокосты  экожүйе-биотоп-өлі  табиғат.  Оларға  жаңбыр
құрттардың топырақта дамуын жатқызуға болады.
1- сурет. Биогеоценоздың сызба нұсқасы
Биоценоз (био... жэне гр. £ош 5-жалпьі)-тірш ілік жағдайлары
азды-көпті  біркелкі  орта  өңірін  мекендейтін  жануарлардың,
өсімдіктер  мен  микроорганизмдердің  жиынтығы.  Құрлықтың  не-
месе судың белгілі бір бөлігін мекендейтін, сондай-ақ, өзара жэне
тіршілік  ортасының  табиғат  жағдайына  бейімделген  жануарлар,
өсімдіктер,  саңырауқұлактар,  микроорганизмдер  жиынтығы,  тірі 
ағзалар бірлестігі.
16

Биоценоздар экожүйені анықтайтын трофикалық структуралы 
құрылым.  Бұнда эртүрлі  торофикалық тендіктер тағамдық байла- 
ныстарды, паралельді тағамдық байланыстарды, күрделі тағамдық 
қосылыс түзілетін байланыстарды қоршаған ортаға бөледі.
Азықтық  байланыс  тағам  энергиясынан  трофикалық  теңдік 
арқылы шығуы.
Мысалы фотоавтотрофты байланыстың құруы.
Мысалы, детритті байланыс:
Өлген органикалық заттар (детрит)
Біріншілік детриофагтар (кұрттар, микрооорганизмдер)
детриофагтар
калары)