Биосфера және космос

   6.  Биосфера және космос. 
 
Биосфера және космос. Тіршілік космостық құбылыс болып табылады.  
 
Биосфераның космостық ортасы тіршілікке қажетті қолайлы экологиялық  
 
жағдайларды анықтайтын күн энергиясының көзі болып табылады. 
 
Күн сәулесі ғаламдық экожүйесінің тіршілігіне күшті әсер етеді.  
 
Биосфераға келіп түсетін күн энергиясының балансы кестеде көрсетілген. 
 
 
Күн сәулесінің энергиясының таралуы. 
 
(биосфераға жылдың мөлшерінен %) 

 
Жер интенсивті космостық радиациядан магнит өрісімен қорғалған. Егер бұл өріс болмаса, космостық сәулелер қысқа уақыт аралығында атмосфераның барлық ауасын иондар мен электрондарға ыдыратып жіберер еді. Мұндай жағдайда Жерде мүмкін болмайды. 
 
Озон қабаты биосфераны космос сәулелерінен қорғайды.Стратосферада 
 
озон (О3) күн радиациясының ультракүлгін сәулелерін сіңіреді. Мұндай қорғансыз сәулелер биосферадағы бүкіл тіршілікті жойып жіберер еді. 
 
Биосфера космоспен тығыз байланысты. Жерге түсетін энергия ағыны 
 
тіршілікті қамтамассыз ететіндей жағдайларды жасайды.

Космостық сәулелер мен Күн  энергиясы Жер биосферасына, жер  бетіндегі барлық құбылыстарға тұрақты  түрде әсер етіп турады. Ге-лиобиологияның негізін салушы А.Л.Чижевский Күн-Жер  байланысын зерттеумен өте көп айналысқан ғалым. Ол Жер бетіндегі сан алуан, сан қьірлы құбылыстар мен процестер - Жер қыртысының геохимиялық өзгерісі, планетаның, оның қүрамдас бөліктерінің динамикасы тікелей Күн энергиясының әсер етуімен жүреді деп есептейді. Күн энергиясы жер бетіндегі  барлық қубылыстарға - соққан самал  жел мен өсімдіктердің өсуінен  бастап дауылды желдерге дейін, тіпті  адамның ақыл-есіне дейін әсерін тигізеді.

А.Л.Чижевский өзінен бурынғы  бұл мәселемен шуғылданған ғалымдардың  еңбектерін қорытындылай келе, Күннің жер бетіндегі көптеген биологиялық  процестерге әсерін тигізетіндігі, мысалы, Күн тәжінің жарықтығы  артып, хромосфералық ушқындар болған кезде біздің планетамызда эпидемиялық  аурулар көбейіп, ағаштардың өсуінің  артуы, ауыл шаруашылық зиянкестерінің, микроорганизмдердің көбейіп кетуі  сияқты құбылыстар жиілейтіндігін бақылаған.

Адамдардағы зат алмасу ұрпақтан-ұрпаққа  беріліп отыратын цир-кадалық (тәуліктік) ырғақпен өтеді. Мысалы, 1931 жылы адам бауыры-ның  ырғақпен жумыс істейтіндігі анықталды. Тәуліктің бірінші жартысында бауыр  өттің көп мөлшерін бөліп щығарады. Өт - майлар мен белоктарды қорытып, оларды қанттың әр түрлеріне айналдыру  үшін қызмет істейді.

Тәуліктің екінші жартысында бауыр қантты өзіне тартып, гликоген мен суды жинақтай бастайды. Оның клеткаларының  мөлшері мөлшермен үш есе үлкейеді.

Сонымен бірге, тәулік бойында  қанның қурамындағы гемоглобиннің  мөлшері де өзгеріп отырады. Оның ең көп мөлшері сағат 11-13 аралығына, ең аз мөлшері 16-18 сағатқа сәйкес келеді.

Тәуліктік өзгеріске организмдегі биофильді химиялық элементтер де түсіп  отырады.

Организмде түнде магний туздары, ал ми сұйықтығында калий туздары кебейеді. Бул қосылыстардың екеуі де жүйке-бұлшық ет қызуын бәсеңдетеді. Сонымен қатар, вегетативтік жүйке жүйесі де тәуліктік графикпен жумыс істейді. Тіпті статистика туу мен өлу процестерінің өзі тәуліктің қараңғы бөліктерінде, көбінесе түн ортасында өтетінін анықтады.

Күн белсенділігінің езгерісі адамзат денсаулығына да әсерін тигізеді. Мысалы, Чижевский Европалық Россиядағы 1823 жылдан 1917 жылға дейін болған сүзек ауруының материалдарын, 1823 жыл-дан 1923 жылға дейінгі аралықтағы оба ауруының шыққан кездерін зерттей келе, бұл жұқпалы дерттердің шығуы күн сферасында өтетін құбылстармен тікелей байланысты екендігін анықтады. Өзі құрастырған графиктер негізінде ол 1930 жылдың өзінде 1960-1962 жылдардағы оба ауруының эпидемиясы шығатынын болжаған, шы-нында да бұл ауру дәл сол жылдары Оңтүстік-Шығыс Азияда таралды.

7.Тірі  заттың негізгі биологиялық функциялары:

1. Энергетикалық функциясы. Биосфералық- планеталық құбылыстардың космостық сәулеленумен, негізінен күн радиациясымен байланысын жүзеге асырады. Бұл функцияның негізінде жасыл өсімдіктердің фотосинтетикалық қызметі жатыр. Фотосинтез процесінде күн энергиясының жинақталуы және оның биосфераның жеке компоненттері арасында таралуы жүзеге асырылады. Күн энергиясының жинақталуы есебінен жердегі барлық тіршілік құбылыстары жүреді;
2. Газдық функциясы. Газдардың миграциясы мен өзгерісін жүзеге асыра отырып, биосфераның газдық құрамын қамтамасыз етеді. Жердегі газдардың басым бөлігінің шығу тегі – биогенді тірі заттың тіршілік процесінде негізгі газдар, азот, оттегі, көмірқышқыл газы, күкіірт- сутек, метан және т.б. түзіледі;
3. Концентрациялық функция. Қоршаған ортаның биогенді элементтерін тірі организмдердің жинауынан көрінеді. Тірі заттың құрамында жеңіл элементердің атомдары: сутегі, көміртегі, азот, оттегі, натрий, магний, калий, кальций, кремний, күкірт, хлор, алюминий басым болады. Бұл элементтердің тірі организмдер денесіндегі концентрациясы сыртқы ортамен салыстырғанда жүздегенжәне мыңдаған есе артық. Биосфераның химиялық құрамының әртүрлілігімен оның өлі заттан айырмашылығын осы себеппен түсіндіруге болады;
4. тотықу дәрежесі өзгермелі атомдары бар заттардың химиялық өзгерістері (темір, марганец және т.б.). Жер бетінде тотықу мен тотықсызданудың биогенді процестері басым болады;
5. Деструктивтік функция. өлекселердің ыдырауымен байланысты процесстер. Оның нәтижесінде органикалық заттың минерализациясы жүреді. Нәтижеде биосфераның биогенді және биокостық заттары түзіледі;
6. Орта түзуші функция. Тіршілік процестерінің нәтижесінде ортаның физико- химиялық жағдайы да өзгереді. В.И.Вернадский: организм ортаға тек өзі бейімделіп қана қоймайды, ол ортаға организмге бейімделеді – деді; Бұл қоршаған ортаның биотикалық реттеушісі болып табылады.
7. Тасымалдаушы функциясы. Ауырлық күшіне қарсы, горизонталды бағытта заттардың тасымалдануы жүзеге асырылады. Тірі заттардың кері – төменнен жоғары, мүхиттан континенттерге тасымалдауын қамтамасыз ететін бірден- бір фактор. Осының нәтижесінде олар биохимиялық циклдың жоғарғы бүтағын жүзеге асырады.

Биосфера (грек сөзінен Dcos тірішілк + sphaіra шар) атмосфераның төменгі бөлігі, барлық гидросфера, литосфераның жоғарғы бөлігін тіршілік етеін тірі организмдердің іс- әрекеттерінің жиынтығының нәтижесінде геохимиялық процестер жүретін жердің активті қабығы. Онда тірі заттармен бірге қатты заттар да өзара әсерлерді жүргізеді.  

8.

9, биосферада биохимиялық циклдер және зат айналымы 
 
Миллиярдтаған жылдар барысында тірі ағзалардың көбеюі, өсуі, зат алмасуы мен белсенділігі , планетаның беткі бөлігін толық өзгеріске ұшыратты. 
 
Зат алмасу барысында тірі ағзалар үнемі табиғаттағы химиялық  
 
элементтерідің таралуын өзгертіп отырады. Осылайша биосфераның  
 
химизмі өзгереді. Миллиардтаған жылдар барысында фотосинтез-деуші 
 
ағзалар күн энергиясынан орасан 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. Жердің дамуының ертедегі  
 
кезеңдерінде атмосферада басқа газдар басым болды. 
 
Суттегі , метан , аммиак , көмірқышқыл газы. Оттегіден озон қабаты пайда болады.

геологиялық айналым - тау жыныстарының түзілуімен, үгілуімен және бүзылған өнімдердің - сынықтар мен химиялық элементтердің кейін басқа жерге ауысуымен байланысты. Бүл 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, мүхиттарға жиналып қуатты тұнбалық жыныстар түзеді. Бұл жыныстар уақыт өте тереңге батып, температурасы мен қысымы жоғары жерлерде өзгеріске ұшырайды, яғни "қайта балқытылады". Балқытылған соңжаңажыныстар пайда болып, олар жер қыртысыныңжоғарғы қабаттарына шығып тағы да заттар айналымына түседі. 
 
Кіші немесе биологиялықзат 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 басқазаттар) заттарды сіңіреді. Ыдыратушы микроорганизмдер (редуценттер) өлген өсімдіктер мен жануарлар қалдықтарын ыдыратып нәтижесінде топыраққа, суға жай минералдық қосылыстар түседі. Оны өсімдіктер сіңіріп, қайтадан биологиялық айналымның келесі орамы басталады.

.Биосферадағы заттар айналымы. 

Биосфера  күнелтіп, өмір даму үшін заттар  бір ағзалар пайдаланған соң  басқа ағзалар сіңіре алатын түрге ауысып отыру керек.        

Айналымның екі түрі  бар: үлкен (геологиялық) және  кіші (биогендік немесе  биохимиялық).         

Үлкен айналым жүздеген млн. жылға созылып,  жек қыртысының қабаттарында жүреді.        

Кіші айналым  биосфера шегінде биогеоценоз деңгейінде жүреді. Мүндай айналымды биогеохимиялық цикл деп атайды. Ол: 1) газдық (азот, оттегі, көмірқышқыл газы, бу) және 2) шөгу (фосфор, кальций, темір) болып бөлінеді.       

Су айналымы өсімдіктер  мен жануарлардың өлі материямен  байланысындағы  маңызды көпір. Үлкен айналымда су литосфераны бұзып, теңіздерге алып кетеді.

Табиғаттағы су айналымы — жер шарындағы судың күн  қуаты мен салмақ күшінің әсерінен үздіксіз тұйық айналу процесі. Су жер шарындағы мүхиттар мен құрлықтардың бетінен буланады, су булары ауа ағындары мен жоғары көтеріледі де, қоюланып тамшыға айналады және атмосфералық жауын-шашын түрінде мұхитқа немесе құрлыққа қайта оралады, ал құрлықтан мұның біразы өзендер арқылы мұхиттарға қайтадан ағып барады (судың үлкен тұйық айналымы). Бұдан басқа жергілікті немесе құрлық ішіндегі су айналымы болады.

Көмірқышқыл газы айналымы – фотосинтез.      

Азот  айналымы микроағзалар арқылы өңделіп, өсімдіктер сіңіретін түрге айналып отырады.      

Көміртегі  айналымы. Табиғатта  көміртегі көптеген түрде, орың ішінде органикалық қосылыстардың құрамында  болады. Бұл элементтің  биогендік  айналымының  негізін құрайтын органикалық зат – көмір қышқыл газы (СО₂ ). Табиғатта СО₂ атмосфераның құамында  және  еріген күйде гидросферада болады.  Органикалық заттардың  құрамында  көміртегі  фотосинтез үрдісі нәтижесінде түзіледі. Фотосинтез барысындағы түзілген қанттар күрделі көмірсуларға (крахмал, гликоген), және де протеидтерге, липидтерге айналып жатады.       

Тыныс алу  нәтижесінде  барлық  ағзалар күрделі органикалық  заттарды  тотықтырады;  бұл үрдістің соңғы  сатысында  СО₂ сыртқы  ортаға  шығып, қайтадан  фотосинтез  үрдісіне  қатысады.        

Тірі ағзалар  өлгеннен кейін олардың құрамында  көміртегі бар органикалық қосылыстардан  тұратын ұлпаларын редуценттер  биологиялық ыдыратуға  ұшыратады. Осындай ыдырау  нәтижесінде  түзілген  СО₂ тағы  айналымға түседі. Бұл үрдісті  топырақтық  тыныс  алу  деп  атайды.        

Кейбір жағдайлардың  әсерінен көміртегі айналымы тоқтап, жер қойнауында  шым  тезек, көмір, мұнай түрінде  қалып қояды.