Биосферадағы зат айналым

 

 

 

 

 

 

 

БИОСФЕРАДАҒЫ  ЗАТТАР АЙНАЛЫМЫ

 

 

Орындаған:

Қабылдаған:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жоспар

 

І. Кіріспе.

  Биосфера туралы түсінік

 

ІІ. Негізі бөлім

    Биологиялық айналым.

1. Көміртегі айналымы
2. Күкірт айналымы
3. Азот айналымы
4. Фосфор айналымы

 

ІІІ. Қорытынды.

 

IV. Пайдаланылған әдебиеттер.

     .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Биосфера  туралы түсінік.

 

Биосфера терминін австриялық геолог Эдуард Зюсс 1880 жылы алғаш рет қолданған  болатын. Орыс минералог В.И.Вернадский (1863-1945) Зюсстың еңбектерінен кейін жылдан соң, біз осы күнге дейін мойындап жүрген биосфера концепциясының негізгі қағадаларын бүкіл тарихы бойында, тірі организмдердің әсеріне ұшыраған барлық қабаттарын түсінік В.И.Вернадскийдің анықтамасы бойынша, биосфера- тіршілік иелері мен тіршілік көздерінің Жер бетіндегі белгілі бір қабаты, тіршілік иелері, яғни органикалық заттар, биосферадағы еркін энергияның тасымалдаушы көзі болып табылды. Биосфера құраына адамзат қоғамы және оның өндірісі де жатады.

Ғылымның қазіргі деректеріне  қарағанда, біздік планетамыз шамамен  бұдан бес миллиард жыл бұрын пайда болған.

Біздің планетамыздың табиғаты тірі организмдерден және қатты, сұйық. Газды денелерден тұрады. Оларды әдетте «сфера»  деп атайды. Тіршілік, негізінен  литосфрада (жер қабатының сыртқы қатты беті), гидросферада (өзен, көл, теңіз және мұхитта және тропосферада (жер шарының газ күйіндегі қабаттар атмосфера) ұшырасады.

Биосфераның төмеңгі шекарасы жер  қыртысының 2-3 км дейінгі, ал мұхит түбінен  төмен 1- - км терендіктегі аумақ қамтиды, ал үстінгі жағы 20-25 км биіктіктігі  озон қабат болып табылады. Тірі организмдердің ең тын орналасқан бөлігіне- тропосфераның 50 м биіктікке дейін төменгі қабаты мен топырақ қыртысы жатады.

Литосфераның беткі  жоғарғы қабатын, тіршілік иелерін 99% құрайды. Жер беті мен оның қойнауындағы тірі организмдер массасы 2,4-10¹² тоннадай болады. 1971 ж. Н.И.Базилевич және өзгелердің мәліметтері бойынша, 1971 ж. Кестеден көрініп отырғандай, жер бетіндегі жан- жануарлар өсімдік және микроорганизмдермен салыстырғанда мұхиттр биомассаның шамасы онша мардымды емес.

Қазіргі кезде, әуелгі биосферадан (первичная биосфера оның жаңа түрі- биотехносфераны бөліп қарастырдаы. Аталған көзқарас бойынша, адамзат  келешекте жаңа табиғат орнығуына  ықпал етеді. Техника- биосфера құрамына бөтен етпейді, қайта оның даму барысындағы, жаңа бір кезең (этап) болып табылады.

Бірнеше миллиард жылдар бойы, жаратылыс заңдарына сәйкес өсіп жетілген биосфера, біртіндіп  ноосфераға, биосфераның жоғары сатысына айналуы тиіс. Бұл мезгілде қоғам  мүшелері мен табиғат арақатынасында- адамдардың іс- әрекеті, ақыл- ойы шешуші күшке айналады.Биосфера, өзінің миллиардатған жыл мерзімі  ішінде, әртүрлі даму жолдарын басынан өткерді. Мұны, бір сөзбен эволюция деп атайды. Эволюцияның алғашқы кезеңі тіршіліктің жансыз материядан туындауын қамтиды. Тіршілік пайда болар алдында бейорганикалық заттар, яғни көміртегі, сүтегі, оттегі, азот және т.б. жай заттар мен органикалық қоылыстар түзіледі. Органикалық қосылыстарға, мысалы- су, метан, аммиак т.б. жатады. Күннің ультракүлгін сәулелерінің, вулкан атқылауыны нәтижесінде туған жоғарғы темерату және басқа да жағдайлар, жер бетінде тіршілік құраушылардың- аммиак қышқылдарының, көмірсулардың, белокатардың пайда болуын алып келді. Осындай эволюциялық дәуірдің ішінде органикалық заттардың ыдырауы немесе өзара синтездеу реакциясына түс –у жаңа қосылыстар тзуі, оның ең маңызды бөлігі болып табылады.

Ал, түзілген молекулалар  өзге бір қосылыстардың құраушысы  болды, яғни органикалық заттардың  алғашқы айналым (первчный коуговорот) пайда болды. Органикалық қосылыстардың  су бойында әркелкі таралуы, коллоидты жүйелер мен коацерваттардың түзілуіне әсер етті. Коацервантты тамшылардың әртүрлі заттарды іріктер, талған, (избирательно) сіңіру қасиеті ерітіндідегі керек емес қосылыстардан құтылудың жолы болып табылтындығын еске сала отырып, зат және энергия алмасудың яғни информация алмасудың бастамасы екендігін ерекше атаған жөн. Коацерватты тамшылардың талғампаздығы, олардың өз құрылымдарын түзе білуі және әр түрлі болуы, оларды даму барысында, тірі микроорганизмдер пайда болатын дәрежеге дейін көтерді.

 

Жер беті мен  оның қойнауындағы тірі организмдердің құрғақ биомассасы.

Бөліктер	Бағалаушы шамалар
	Масса 1-1012т	Масса, %	Тұтас массасы %
Құрлық
Өсімдіктер дүниесі	2,40	99,2
Жан-жануарлар мен  микроорганизмдер дүниесі	0,02	0,8
Жиынтығы	2,42	100,0	99,87
Мұхит
Өсімдіктер дүниесі	0,0002	6,3
Жан-жануарлар мен  микроорганизмдер дүниесі	0,003	93,7
Жиынтығы	0,0032	100,0	0,13
Барлығы	2,4232	-	100

 

Әдетте, тіршілік саласының күрделенілуі, көпклетканың пайда болуымен байланыстырылады. Шынын айту керек, бұл туралы әр түрлі пікірлер баршылық. Осылардың ішінен отаршылық (колониальная гипотезасын ерекше атауға болады. Отаршылық көзқарас тұрғысынан, толық емес жыныстық қатынас нәтижесіндегі көбею барысында клетка бөлінеді және бөлінген, бір- бірінен алшақтап кетпейді. Бөлінуі нәтижесінде пайда болған клетка бөліктері даму барысында әртүрлі өзгеріске ұшырап, олардың химиялық құамы да өзгере бастады. Міне, бұл жағдайдың өзі, клеталардың қоршаған ортамен зат алмасу барысында олардың әрқайсысының өзінше қызмет етуіне және функционалдық ерекшеліетр мен қасиетке ие болуына әкеліп соқтырады.

Көпклеткалалы организмдер, өздерінің миллиондаған жылдар бойы даму барысында жетіліп, өзара айырмашылықтары  айқындала түсті. Органикалық заттар айналымы биологиялық айналыммен алмасты. Биологиялық айналым дегеңіміз- организм мен қоршаған орта арасындағы үздіксіз зат- энергя алмасуы нәтижесінде организмдердің түзілуі, яғни олардың пайда болуы және жойылуы.

Тіршіліктің жер бетіне- құрлыққа көшуі, әр түрлі физика- химиялық жағдайлар әсерінен туындап, тіршілік иелерінің жаңа жағдайға бейімделуін талап етті. Жаңа жағдайға көндегі алмаған тірі организмер жойылып, ал көнбістері сол тіршілік жағдайына бейімделе бастады. Яғни, эволюция барысында табиғи іріктеу (отбор, селекция) өз дегенін істетті. Жалпы, жер бетіндегі тіршілік басталғаннан бірге мерзім – 6 эра және 17 кезеңнен (период) тұрады, яғни оның ұзақтығы 3,5 млрд. Жылдай. Осының ішінен, тек 1,5 млн.жыл ғана жер бетіндегі тіршілік басталуының үшінші бөлігіне (этап), яғни соңғы кайнозой- антропоген эрасынан бергі уақыт үлесіне тиесілі. Антропоген кезеңі- адамзат эволюциясында өте қарқынды даму кезеңі болғандығын айғақтайды. Антропогенездің қозғаушы күші- қоғамдасып еңбек ету болып есептелінеді. Соның нәтижесінде, еңбек ету мүшелері мен өзара байланыс құралы- тіл, ойлау, қабілеті жетілді. Міне, осының бәрі, адамзат қоғамының биогенездің бір бөлігі екендігін дәлелдейді.

Ал, қазіргі эволюциялық  кезеңнің, биогенезден айырмашылығы- ол ақыл- ойдың, сананың жетілуімен ерекшеленеді. Сондықтан да ол ноогенез деп аталынады.

		Н	Экзосфера
		Н
		Не
1500	Жылжу Н, Не
		О
500	0>N2>0		Термопауза
		P(O) = h(N2)
200
	Диффузия		Термосфера
100	N2>O2>O	↑ O  N + O2 →NO + O O2↓  N + NO  → N2 + O          Omax   O+O → O2	Менопауза
85	Гомосфера	Н OH  CH4 + hv → CH3+ H NO CH4 + O → CH3 + OH	Мезосфера
50		O>O3 O3 = O  NO2 → NO + O O3 > O  N2O → N2 + O	Стратосфера
15	Негізгі құрамы	А мөлшердегі құрамы	Тропосфера
	N2 78.08%	CO2   O3	Тропосфера
	O2  20.95%	CH4   NO2
	Ar 0.93%	N2O  H  CO   H2o
0

 

Жер атмосферасының құрамы, құрылысы және ондаңы химиялық процестер.

Àòìîñôåðà, ãèäðîñôåðà, ìåòîñôåðà, áèîñôåðà íåãiçiíåí ¾ø ºàáàòòàí ò½ðàäû. Àòìîñôåðà (ãàç, áó, “Sphairi”, (ñôåðà) ñ¼çiíåí øûººàí. Îíû» ºàëû»äû¹û 100 êèëîìåòðãå äåéií æåòåäi. Àòìîñôåðàíû» íåãiçãi º½ðàìûíäà îòòåãi (20,95%), ÿ¹íè 1,5. 10¹⁵ òîííà îðãàí (1,28%) àçîò (75,50%), ÿ¹íè 3,8^.10¹² òîííà æ¸íå áàñºàäàé ãàçäàð êåçäåñåäi.

Àòìîñôåðà íåãiçiíåí- òðîïîñôåðà, ñòðàòîñôåðà æ¸íå èîíîñôåðà ºàáàòòàðû áîëûï ¾øêå á¼ëiíåäi.

Òðîïîñôåðà- ãðåêøå (òðîïîñôåðà) “tropos” (òðîïîñ) á½ðûëûñ “sphoiri” (ñôåðà)- øàð. ºàçàºøà ¼çãåðìåëi ºàáàò äåãåí ìà¹ûíàíû áåðåäi. Îë àòìîñôåðàíû» æåð áåòiíå òiêåëåé æàéëàñºàí ò¼ìåíãi òû¹ûç ºàáàòû. Îíû» îðòàøà áèiêòiãi 10-12 êì. äåéií æåòåäi.

Ñòðîòîñôåðà- ëàòûíøà “stratum”-(ò¼ñåè), “sphoiri” (ñôåðà) øàð, òå»iç äå»ãåéiíåí 9-11 êì æî¹àðû æàòàòûí àòìîñôåðà ºàáàòû. ̽íäà ûë¹àë æîº. Á½ëòòà áîëìàéäû. Àë òåìïåðàòóðà 30êì-ãå äåéií áið ºàëûïòû áîëàäû äà, áiðຠáèiêòiê àðòºàí ñàéûí (30-35 êèëîìåòðäåí ¸ði ºàðàé) òåìïåðàòóðà ò¼ìåíäåé áåðåäi. 20-25 êì áèiêòiêòå îçîí ìîë êåçäåñåäi. Îë ê¾ííi» ¸ñåði ê¾ëãií ñ¸óëåëåðií ¼òå ê¼ï ñi»iðåäi. ´éòêåíi æà¹äàéäà òiði îðãàíèçìäåð ò¾ãåëiìåí “ºûðûëûï ºàëàð åäi”.

Èîíîñôåðà- ãðåêòi» “ion” ºîç¹àë¹ûø ºàáàò äåãåí ñ¼çiíåí àëûí¹àí. Îíû» ºàëûíäû¹û 800êì-ãå äåéií æåòåäi. Á½ë îðòà òðîïîñôåðà ñèÿºòû ê¼áiíåñå îòòåãi ìåí àçàòòàí º½ðàëàäû. Èîíîñôåðà ãàçäàðäû» òåê æåêåëåãåí ìàëåêóëàëàðû, èîíäàðû ìåí àòîìäàðû ¹àíà êåçäåñåäi. Îëàðäû» òû¹ûçäû¹û æåð áåòiíå òàÿó ºàáàòòà¹û àóàíû» òû¹ûçäû¹ûíàí ìèëëèîí åñå êåì êåëåäi. Ñïóòíèêòåð ìåí ðàêåòàëàðäû» ê¼ìåãiìåí æ¾ðãiçiëãåí çåðòòåóëåðäi» í¸òèæåëåði àóàíû» æî¹àðû øåêàðàñû æåð áåòiíåí 20ìû» êèëîìåòð áèiêòiêêå äåéií òàðàéòûíûí àíûºòàäû. ʼïêå äåéií ¹àëûìäàð àóàíû» ìàññàñûí áiëìåé êåëåäi. Àóàíû» ìàññàñû 5,27^.10¹⁵ òîííà, ÿ¹íè 5 ìû» òðèëîí òîííà. Îñû àóà ê¾í ñ¸óëåñiíåí êåëåòií æàðûºòû øàøûðàòûï, ðåòòåï îòûðàäû. Åãåð àóà ºàáàòû áîëìàñà ñ¼éëåãåí ñ¼çäi äå øûðºàï ñàë¹àí ¸í äå, à¹àøòû» ñûáäûðûí, æåëäi» ûçû»ûí º½ñòàðäû» äûáûñûí äà áiç åñòè àëìà¹àí áîëàð åäiê.

Ãèäðîñôåðà- òàáè¹è ñó ºîéìàëàðûíàí (ì½õèòòàðäàí, òå»içäåðäåí,ê¼ëäåðäåí, ¼çåíäåðäåí) º½ðàëàäû.Á½ëà𠺽ðëûºòû» 70 ïðîöåíòií àëûï æàòûð.Ãèäðîñôåðàíû» ê¼ëåìi 400 ìèëëèîí øàðøû êì.

Ëèòîñôåðà- æåðäi» ºàòòû. Îë åêi ºàáàòòàí º½ðàë¹àí. ¶ñòi»ãi ºàáàòû ãðàíèòòåí, îíû»  ºàëûíäû¹û 10êì-í 40êì-ãå äåéií æåòåäi. Àë àñòû»¹ûñû áîçàëüòòàí ò½ðàäû. ²àëû»äû¹û 30-80êì. æî¹àðûäà îéòûë¹àíäàé ìèíåðàëäû ºàáàòòàðäûí áàñºà æåðäi òà¹û áið åðåêøå ºàáàò –áèîñôåðà ºîðøàï ò½ðàäû. Îë òiði îðãàíèçìäåð ºîðøà¹àí îðòàíû» á¸ðií ºàìòèäû. Áèîñôåðàíû» ïàéäà áîëóûìåí áiðãå æåð áåòií üäå òiði îðãàíèçìäåð ¼ñiï-¼íiï, ñûðòºû ¼îðøà¹àí îðòàíû» ýâîëþöèÿëûº äàìóûíà ñ¸éêåñ ºàëûïòàñàäû. Áèîñôåðà òå»iç äå»ãåéiíåí áàñòàï, òàó æîòàëàðûíû» øû»äàðûíà äåéií á¾êië º½ð¹àº æåðäi àëûï æàòûð. ´ñiìäiêòåð ìåí æàí-æàíóàðëàð ä¾íèåñiíi» êåéáið ò¾ðëåði æåðäi» å» áèiê í¾êòåñiíå äåéií òàðàë¹àí.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Биосферадағы  заттар айналы.

Биосферадағы зат айналыс- үлкен (геологиялық және кіші (биотикалық) айналыс деп екіге бөлінеді.

Үлкен хат айналысы мың- миллиондағын жылдар бойы жүреді. Бұл аралықта, тау жыныстары үтіліліп, ондағы сумен араласады. Оның еритін бөлігі ерітінді түзіп, әр түрлі өзгерістер ұшырайды.

Кіші айналым кезінде, зат айналысы биоценоз деңгейінде жүреді. Мысалы, топырақ құрамындағы қоректік заттар, су, көмертігі қосылыстары- өсімдіктер дүниесін құрайды. Ал, өсімдікттер, өзге тіршілік иелерінің денесін құрауға қажет. Жан- жануарлар тіршілігі таусылған соң, құрт- құмырсқа бактериялар нәтижесінде ыдырап, қайтадан минералды заттар айналады. Минералдық заттарды өсімдіктер дүниесі қайта пайдаланып, тіршілік сөйтіп жалғасы береді.

Күн сәулесімен энергиясын пайдалану нәтижесінде, бейорганикалық заттардың- өсімдіктер, жан- жануарлар дүниесіне айналып, қайтадан бейорганикалық заттарға өту барысындағы химиялық реакциялар тізбегімен жүретін өзгерістер- биогеохимиялық цикл деп аталады.

Көміртегі айналымы. Көміртегінің табиғаттағы айналымы үлкен және кіші циклдар бойынша жүзеге асады. Көміртегінің геологиялық үлкен цикл бойынша айналымы төменде келтірілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

Көміртегінің кіші цикл бойынша түрленуі, үлкен циклдің  бір көрінісі болып табылады да, оны мынадай өзгеріс схемасы арқылы өрнектеуге болады:

 

 

 

 

 

 

 

Кіші айналымнан шығатын  көмір қышқыл газындағы көміртегі- көміртегінің минералдық қосылыстарына  айналуына бағытталған. Адамзат  баласы тіршілік ету барысында- табиғи газды, көмірді, жанар майларды, органикалық заттарды жандыру барысында, атмосферада көмір қышқыл газының артуына себепші болады. Былайша айтқанла, адамзат іс- қарекеті табиғи цикл арасында өзара қарама- қарсылық пайда болады.

Табиғи цикл

 

Адамзат іс- қарекетінің  нәтижесіндегі өзгеріс бағыты.

Күкірт айналымы. Табиғатты  күкірт айналымы барысында, төмендегідей химиялық реакциялар орын алады:

 

CaS + CO₂ + H₂O = CaCO₃ + H₂S

2H₂S + O₂ = 2H₂O + 2S

2S + 3O₂ + 2H₂O = 2H₂₅SO₄

CaCO₃ + H₂SO₄ = CaSO₄ + CO₂ + H₂O

CaSO₄ + CH₄ = CaS + CO₂ + 2H₂O – CaCO₃ + H₂S + H₂O