Лекцияға керекті көрнекіліктер : " Биосфера және оның эволюциясы туралы ілім" пәнінің міндеттерін көрсететін сызба. Жоспары
жүктеу/скачать 166 Kb.
|
№10 Дәріс ЭББ
| Биосфера қызметінің заңдылықтары.
Географиялық қабық –күн сәулесінің энергиясы мен органикалық тіршілік әректтерінен түзілген және литосфера,гидросфера,атмосфера қабаттарының өзара әрекеті мен сіңісуі нәтижесінде пайда болған табиғи кешен.Жердің тұтас географиялық қабықшасының қалыптасу және даму заңдылықтарын танып білуде А.А.Григорьев,Л.С.Берг, А.Г.Исаченко т.б. көптеген ғалымдар өз үлестерін қосты.Жер шарының географиялық қабықшасы туралы ілім концепциясын С.В.Калесник (1901-1977) жасады.Ол географиялық қабықшаның негізгі заңдылықтарын тұжырымдады: географиялық қабықтың тұтастығы,заттар айналымы,ырғақты құбылыстар,белдемдік (зональность ), бейбелдемдік (азональность), полярлық асимметрия. Заттар айналымы - заттардың литосфера,гидросфера және атмосфера,соның ішінде ғаламшар биосферасына енетін қабаттарда болып жатқан процестерге талай мәрте қайталап қатысуы. Биосферадағы химиялық элементтер табиғи ортадан ағзаларға,олардан қайта ортаға үнемі айналып жүріп отырады.Тіршілікке қажетті элементтер мен органикалық емес қосындылардың ортадан ағзаларға, ағзалардан ортаға айналуы қоректік элементтер айналымы болып есептеледі.Қозғаушы күшіне сәйкес зат айналым ішінде геологиялық, биологиялық және антропогендік зат айналымдарын бөліп қарастырады.Жер бетінде адам пайда болғанға дейінгі кезде алдыңғы екі айналым жүріп отырған. Геологиялық айналым ( табиғаттағы үлкен заттар айналымы)- қозғаушы күші экзогенді және эндогенді геологиялық процестер болып табылатын айналым.Эндогенді процестер жердің жылулық энергиясы әсерінен жүреді.Ол жер қойнауындағы гравитациялық және радиоактивтік процестерден ,магманың қызуы және одан кейінгі салқындауынан,жер қыртысын құрастырған заттар көлемінің өзгеруінен болады. Экзогендік процестердің негізгі қайнар көзі- жер бетіндегі ауа,су,литосфера материалының қозғалу энергиясына ауысқан күн сәулесінің энергиясы. Экзогендік процестер - сыртқы процестер,негізінен Күн энергиясы мен Жердің өзіне тарту (гравитация) күшіне байланысты геологиялық процестер жиынтығы.Олардан үгілу қыртысы,тотығу зонасы,жер бетінің борпылдақ жыныстары,су айдындарында түрлі құрамды тұнбалар және бұлармен байланысты пайдалы қазбалар қалыптасады. Бұл екі күш өзара қарама-қарсы әрекет жасайды және олар әр жерде әр қарқында ұдайы болып жатады. Сонымен, геологиялық айналым тірі ағзалардың қатысуынсыз, биосфера мен Жердің ең тереңіндегі қабаттары арасында жүзеге асатын айналым болып табылады. Биологиялық (биогеохимиялық) айналым (биосферадағы кіші зат айналымы)- қозғаушы күші тірі ағзалардың әрекеттері болып табылатын зат айналымы. Үлкен геологиялық айналымнан биосфера шегінде ғана жүретінімен ерекшеленеді.Негізгі энергия көзі фотосинтезді туындататын күн радиациясы. Сақтаулы қорлар (резервтік фонд) орналасуына қарай зат айналымын екіге бөледі.Бірінші - газ тәрізді заттар айналымы.Оған көміртек,оттек,азот сияқты газдар қатысып,шығын болған газдың орнын ауадағы немесе мұхитттағы сақтаулы қорлар толтырып отырады. Екінші- шөгінді заттар айналымы.Мысалы,фосфор немесе темір тез бұзылатындықтан айналымнан ұзақ уақытқа шығып қалады,оларды қайтадан зат айналымына қосу үшін биологиялық процестер жүргізу қажет. Бұл айналымның сақтаулы қоры жер қабығында орналасады. Жер бетінде адамның пайда болумен байланысты антропогендік зат айналым немесе зат алмасу туындады.Антропогендік айналымның қозғаушы күші адамның іс-әрекеттері болып табылады. Геологиялық және биологиялық зат алмасулар салыстырмалы түрде тұйық болып саналады.Антропогендік айналым тұйық болмағандықтан негізінен антропогендік зат алмасу деп қарастырылады және де табиғи ресурстардың азаюына,табиғи ортаның ластануына әкеліп соғады.Бұлар адамзаттың экологиялық проблемаларының негізгі себептері болып саналады. Географиялық қабықтың тұтастығы – бұл оның компоненттерінің өзара байланыстылығы мен өзара тәуелділігі. Ол заттар мен энергияның үздіксіз айналымына және алмасуына байланысты. Белгілі бір құбылыстың уақыт ішіндегі мерзімділігі мен қайталануын ырғақтылық деп атайды. Ырғақтылық - географиялық қабықтың өзіне тән сипатты белгісі. Ол тірі және өлі табиғатқа тән. Табиғаттың барлық компоненттері мен табиғат комплекстерінің экватордан полюске қарай өзгеруі аса маңызды географиялық заңдылық.Барлық сыртқы процестер (үгілу, ағын судың әрекеті, топырақ түзілуі және т.б.)және оның нәтижелері географиялық зоналылық заңына бағынады. Белгілі бір биогеоценоз ішіндегі микроорганизмдердің, өсімдіктердің және жануарлар жиынтығының мөлшері биомассамен анықталады. Биомасса құрлықта бір жердің (1м-2 грамм мөлшерімен) немесе су айдынының көлемі ( 1м-2 грамм мөлшерімен) бойынша өлшенеді. Биосферадағы бізді коршаған тірі ағзалар әлемі әр түрлі құрылыс деңгейіндегі түрлі биологиялық жүйелер түрінде кездеседі. Қазіргі кезде тірі материяның төмендегідей құрылыс деңгейлерін ажыратады: молекулалық, клеткалық, ұлпалық ,мүшелік, организмдік, популяциялық, биоценоздық және биогеоценоздық , биосфералық. Биосфералық деңгей Жер планетасындағы тіршілік атаулыны түгелдей қамтитын ең жоғары деңгей болып саналады. Бұл деңгейде организмдердің тіршілік әрекетімен байланысты заттардың барлық алмасуы дүниежүзілік дәрежеде жүреді. Организмдердің айналадағы ортамен өзара қарым-қатынасы зат пен энергия алмасуы негізінде жүріп отырады. Биосферадағы заттардың алмасуы (биологиялық алмасуы) әр түрлі ағзалардың өзара әсері нәтижесінде жүреді де,олар бір-бірімен қоректік тізбектер арқылы байланысады.Сондықтан да ағзалар қоректік тізбектерге байланысты продуценттер,консументтер және редуценттер деп бөлінеді . Тірі заттегі -биосферадағы тірі организмдердің жиынтығы және биомассасы. В.И.Вернадский бірінші рет биосфераның тірі заттектерінің жалпы массасын есептеп шығарды (1015 т). Алайда бұл шама біраз артық болып шықты. Сондықтан оны Н.И.Базилевич, Л.Е.Родин және Н.Н.Розов есептеп шығарды (1012 т). Құрлық биомассасының негізгі бөлігін жасыл өсімдіктер (99,2%), ал мұхитта — жануарлар мен микроорганизмдер (93,7%) құрайды. Материк бетіндегі тірі заттектің массасы мұхит биомассасынан 800 есе артық. Биосферадағы мекен етушілер түрі және морфологиясы жағынан әр алуан. Қазіргі кезде жер бетінде организмнің 2 млн-нан артық түрі бар. Олардың 1,5 млн-нан астамы жануарлардың, 500 мыңға жуығы өсімдіктердің түрлері болып табылады Тірі ағзалар дүниесі -құрылымы және биосферадағы функциялық ролі жөнінен тірі организмдердің ең ірі бірлестіктері .Тірі ағзалардың 5 түрі сараланады. Прокариот жоғары дүниесі екі дүниені - архибактериялар мен бактерияларды қамтиды, олар: редуценттер ролін атқаратын ядросыз органнзмдер, биологиялық азотұстаушылар, продуцент-хемотрофтар мен продуцент-фототрофтар (цианбактериялар). Эукариот жоғары дүниесі үш дүниені қамтиды, олар: Өсімдіктер - хлорофилы бар бір клеткалы және көпклеткалы организмдер, мұның өзі олардың фотосинтезді жүзеге асырып, экожүйелерде продуценттер (фотоавтотрофтар) болуына мүмкіндік береді. Жануарлар -дайын органикалық (тірі не өлі) заттекпен қоректенетін гетеротрофтық организмдер. Бұл өте-мөте әр алуан топ экожүйелерде консументтер мен редуценттер ролін атқарады. Жануарлардың барынша жылжымалылығы нәтижесінде олар органикалық заттектің орнын ауыстыруда (өсімдіктердің тұқымы мен тозаңын тасуды қоса) "көлік құралдары" болады, қоректері алуан түрлі болғандықтан (өсімдіктер мен әр түрлі жануарлар, микроорганизмдер, саңырауқұлақтар), - экожүйелердегі экологиялық тепе-теңдікті реттеушілер болып табылады. Саңырауқұлақтар -(микроскоптық ашытқы клеткаларынан, өңездерден алып түрлеріне дейінгі) организмдердің ұланғайыр тобы, олар органикалық заттектін, редуценттері рөлін атқарады, өсімдіктердің топырақтан минералдық заттектер мен су сіңіруіне жәрдемдесіп, олармен селбеспелік байланыстар түзеді және осімдіктер мен жануарлар популя-цияларының тығыздығын реттейтін паразиттер болып табылады. Зат алмасу барысында тірі ағзалар үнемі табиғиаттағы химиялық элементтердің таралуын өзгертіп отырады.Миллиардтаған жылдар барысында фотосинтездеуші ағзалар күн энергиясының орасн мол шамасын химиялық жұмысқа айналдырады.Оның қорының бір бөлігі көмір кен орындары және басқа да органикалық заттар – мұнай,торф т.б. түрінде жиналады.Фотосинтез есебінен атмосферада оттегі жиналады. Оттегіден озон қабаты пайда болды. Бұл газдың молекулалары оттегінің үш атомынан тұрады , ол ультракүлгін сәулелердің молекулалық оттегіне әсер етуі нәтижесінде түзіледі. Тіршіліктің өзі ультракүлгін сәулелердің басым бөлігін ұстап қалатын атмосфераның қорғаныштық қабатын жасады. Қазіргі атмосферадағы көмірқышқыл газының көп бөлігі тірі ағзалардың тыныс алуы немесе органикалық отынның жануы нәтижесінде түзілген.Атмосфералық азот та тіршіліктің нәтижесі, ол бірқатар топырақ бактерияларының белсенді әрекетінен түзілген.Тірі ағзалардың әсерінен көптеген Жердегі тау жыныстары пайда болды. Ағзалар жекеленген эле-менттерді қоршаған ортадан олардың мөлшерінен анағұрлым көп шамасын таңдамалы түрде сіңіріп, өз денесінде жинай алады. Мысалы, көптеген теңіз жануарлары өздерінің қаңқасында кальций, кремний не месе фосфорды жинап, өлгеннен соң су түбінде шөгінді жыныстарды: ізбес тас, бор, фосфориттер т.б. түзеді. Оларды органогенді элементтер деп атайды. Тіршіліктің әсерінен құрлықтың бетінде топырақ қабаты қалыптасқан. Топырақтағы минералдың комноненттер, ыдырап жатқан органикалық заттар мен көптеген микро- және макроорганизмдердің бір-бірімен тығыз байланыстылығы сонша, В.И. Вернадский оны ерекше, табиғаттың биокосты заты деп атады. Әлемдік мұхиттың суларында да осындай биокосты заты болады.Тірі ағзалар құрылықтың тау жыныстарының желденуі мен бұзылуында ерекше рөл атқарады. Олар өлі органикалық затты негізгі ыдыратушылар. Тіршілік Жердің атмосферасың, мұхиттың суының құрамын өзгертіп, өзен қабатын, топырақ, көптеген тау жыныстарын жасады. Тау жыныстарының желдену жағдайлары өзгеріп, өсімдіктер жасайтын микроклимат үлкен рөл атқара бастады, Жердің климаты да өзгерді.Тіршілік биосферадағы биологиялық зат айналымын жүзеге асыра отырып, өзінің және адамның тіршілік етуіне қажетті тұрақты жағдайларды қамтамасыз етеді. Тірі ағзалар биосферада маңызды биогенді элементтердің зат айналымын жүзеге асырады. Олар кезектесіп тірі заттан бейорганикалық материяға өтіп отырады. Бұл циклдер екі негізгі топқа бөлінеді: газдардың айналымы және шөгінді заттар айналымы. Біріншісінде элементтердің негізгі көзі - атмосфера (көміртегі, оттегі, азот), екіншісінде - таулы шөгінді жыныстар (фосфор, күкірт және т.б.) болып табылады. Көміртегінің айналымы. Фотосинтез үшін көміртегінің көзі атмосферадағы немесе суда еріген көмірқышқыл газы болып табылады. Өсімдіктер түзген органикалық заттың құрамында көміртегі қоректену тізбегі бойынша тірі не өлі өсімдік ұлпалары арқылы өтіп, тыныс алу, алу немесе отынның жануы нәтижесінде көмірқышқыл газы түрінде атмосфераға қайтады Көміртегі циклының ұзақтыгы үш-төрт жүзжылдыққа тең . Азот айналымы, Өсімдіктер азотты ыдыраған өлі органикалық заттан алады. Бактериялар ақуыздардың азотын өсімдіктер сіңіре алатын түрге өткізеді. Атмосферадагы бос азотты өсімдіктер тікелей сіңіре алмайды. Бактериялар мен көк жасыл балдырлар атмосфералық азотты байланыстырып,топыраққа өткізеді.Көптеген өсімдіктер олардың тамырларында түйнектер түзетін азотфиксациялаушы бактериялармен симбиоз түзеді.Өлген өсімдіктерден немесе жануарлардың өлекселерінен бактериялардың басқа топтарының іс-әрекеті нәтижесінде бос түрге өтеді де қайтадан атмосфераға қайтады. Фосфор мен күкірттің зат айналымы. 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.Ең соңында өлі органикалық заттың құрамында олар су түбіне шөгіп,қайтадан тау жыныстарына кіреді. Оттегінің циклі. Жердегі оттегінің циклі шамамен 2000 жылда, судың циклі шамамен 2 млн. жылда жүріп өтеді. Бұл заттардың атомдары Жер шарында әр түрлі тірі зат арқылы өткен. Биосфера ұзақ даму кезеңін басынан өткізді. Бұл процесс тіршілік формасын өзгертіп, судан құрлыққа шығып, зат айналымның жүйесін өзгертті.Атмосферадағы оттегінің мөлшері біртіндеп артты. Соңғы 600 млн. жылда зат айналымдардың жылдамдығы мен сипаты қазіргі кездегі деңгейіне жақындады. Биосфера үлкен, үйлесімді экожүйе ретінде жұмыс істейді. Ондағы ағзалар тек қоршаған ортаға бейімделіп қана қоймай, өздері де тіршілікке қолайлы жағдайларды жасайды. Атомдардың биогендік таралу заңы - В.И.Вернадский ашқан заң. Бұл заң бойынша химиялық элементтердің жер бетінде және биосферада таралуы, тұтас алғанда,не тірі заттардың (биогенді жылыстау) қатысуымен,не тірі заттарды себепші болатын геохимиялық ерекшеліктері бар ортада өтеді. В.И.Вернадский мен Э.С.Бауэрдің биотектік энергияның максимум заңы – кез келген биологиялық немесе биологиялық енжар (әрі тір,әрі өлі) жүйе, «тұрақты тепе-теңдіксіз,яғни қоршаған ортамен динамикалық жылжымалы тепе-теңдік» жағдайында бола тұрып және эволюциялық дами отырып өзінің ортаға әсерін молайта түседі.В.И.Вернадскийдің тұрақтылық заңы – биосфераның тірі заттектер мөлшері (белгілі бір геологиялық кезең үшін) тұрақты болады. В.И.Вернадскийдің тірі заттектердің физикалық-химиялық бірлесу заңы –Жердің барлық тірі заттегі физикалық - химиялық біртұтас. жүктеу/скачать 166 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|