Биосфера эволюциясы

Жер бетін мекендейтін бүкіл тірі организмдердің жиынтығын өмір сүретін ортасымен қосыла отырып, өзгеше қабат биосфераны құрайды.

В. И. Вернадский биосферадағы тіршілік үрдістерін жан-жақты зертей келе биохимиялық элементтердің бір тобын- тірі заттар,екінші тобын-биогенді үшінші-биокосты деп бірнеше категорияға бөлді.

1. Тірі заттар - барлық тірі организмдердің жиынтығы: микроорганизмдер, саңырауқұлақтар, өсімдіктер және жануарлар, олардың негізгі қасиеті ретінде жалпы массасын, химиялық құрамын және энергиясын қарастырды.

2. Биогенді заттарға сутек, оттек, көміртек, азот, фосфор және күкірт жатады. Биогенді элементтердің атомы тірі организдердің денесінде күрделі биоорганикалық қосылыстар жасап, көмірсулар, жоғары молекулалы заттар-белоктар, рибонуклин қышқылы, липиттерді т.б. синтездейді.

3. Биокосты заттар-тірі заттар мен биогенді заттардың қосылысы. (топырақ,табиғи су, газ – және мұнайлы сланцлар т.б.)

В. И. Вернадский биосферадағы зат және энергия айналымдарының тұрақты өсіп-даму үрдестігі адамзат баласының рөлін ерекше көңіл аударады.

Биосфера –грекше биос-өмір және тіршілік, сфера- шар,қоршаған орта деген сөздерінен алынған, яғни жер шарындағы адамзаттың жан-жануарлардың, өсімдіктердің және басқа тірі организмдердің тіршілік ететін ортасы деген мағынаны береді. Биосфера және жер бетінде жүріп жатқан процестері туралы ілімнің негізін салған академик В.И. Вернадский. Биосфера негізінен үш қабаттан құралады. Олар: атмосфера (газ күйіндегі), гидросфера (су), литосфера (қатты).

Атмосфера –жер шарын түгелдей орап тұрады. Ол гректің атмос-бу, сфера –шар сөзінен шыққан.Оның қалыңдығы 100 км-ге дейін жетеді. Атмосфераның құрамында оттегі-20,95%, азот-75,50 %, аргон-1,28 % және басқадай газдар кездеседі.

Атмосфера негізінен – тропосфера,стратофера және ионосфера қабаттары болып үшке бөледі.

Гидросфера –табиғи су қоймаларынан құралады (теңіздер, мұхиттар, өзендер).

Литосфера – Жердің қатты қабаты.Ол екі қабаттан құралған.Үстіңгі қабаты граниттен,оның қалыңдығы 10 километрден 40 километрге дейін жетеді. Ал астыңғысы базальттан тұрады. Қалыңдығы 30-80 км.

Биосферадағы энергия ағыны. Жердегі негізгі энергия көзі Күн, жылына биосфераға түсетін бұл энергияның мөлшері 2,5 • 10²⁴ Дж. Осы энергияның тек шамамен 0,3%-і ғана фотосинтез процесінің нәтижесінде органикалық заттектердегі химиялық байланыстың энергиясына ауысады және тек 0,1% таза бірінші өнімге өтіп отырады. Әрі қарай қоректі органикалық, заттектер арқылы трофикалық тізбекке сәйкес таралады. Энергияның пирамида заңына немесе 10% Р.Линдеманның (1942 ж.) ережесіне сәйкес, бір қоректік деңгейден басқа деңгейге өтетін энергия орташа шамамен 10%-тен аспайды. Осындай деңгейлер көп болған сайын, ең соңғы тұтынушыға жететін энергия үлесі соғүрлым төмен болады.2.1- сурет

1-ші сурет. Экожүйедегі энергия ағысы

Органикалық заттектердің ыдырауына әр түрлі организм топтарының қатысуы осыған ұқсас бірден-бірге басқыштаушылық қатарымен жүреді: таза бірінші өнім энергиясының шамамен 90% бөлетін микроорганизмдер мен саңырауқүлақтар, 10%-тейін — омыртқасыз жануарлар және 1%-тен аздауын – омыртқалы жануарлар — соңғы ақырғы консументтер. Соңғы цифрға сәйкес бір процент ережесі мазмұндалған, осы белгіленген қатынастар биосфераның орнықтылығын ұстайтын негізгі жағдайға жатады.

Табиғи жүйе энергиясының 1% шамасында өзгеруі жүйені тепе-теңдік жағдайынан шығарады. Жер бетіндегі ірі масштабта құбылыстардың бәрі де күн сәулесі энергиясынан 1%-нен аспайтын жиынтық энергияға ие. Энергияның пирамида заңы тұрғындарды азық-түлікпен қамтамасыз етуге арналған жер көлемінің есебін жасауға және т. б. экологиялық-экономикалық есептерді жасауға қолданылады.

Күн энергиясының ағыны арқасында Жерде ауа мен судың әлемдік физикалық айналымы жүреді. Ауа массасының жылжуы механикалық тиімділіктен (жел, толқын, ағыстар) басқа бірінші кезекте құрамындағы заттектердің, яғни су буы мен шаң бөлшектерінің аэрогендік миграциясын қамтамасыз етеді. Күн радиациясының әсерінен атмосферада әртүрлі фотохимиялық реакциялар — су фотолизі, озонның, күкіртті сутектер тұмшаларының түзілуі орын алады.

Тасымалданатын массалық көлемі мен жұмсалатын энергияны ескергенде Жердегі ең үлкен заттектер айналымының біріне су айналымы жатады. Жылына бұл процеске қатысатын не бәрі бүкіл гидросфера массасының 0,04% болса да, секундына 16,5 млн. м³ және 40 млрд. МВт күн энергиясы айналымға түсіп отырады. Әлемдік гидрологиялық циклдың 7%-ін өзен ағысы құрайды. Су айналымы, әсіресе жер бетіндегі және жер астындағы ағын құрылықтағы заттектердің гидрогенді миграциясын анықтайды, оған себеп болатын тасымалдау мен қатар көптеген еру, ион алмасу, кристалдану, тұну процестері, тотығу-тотықсыздану реакциялары және т. б. Сонымен,күн энергиясының арқасында жүретін су мен ауаның физикалык айналымынан басқа көптеген химиялық элементтер мен олардың қосылыстары айналымға тартылады. Осы процестердің бір қатарында ұлпасы 70% судан тұратын тірі организмдер де қатысады. Судың едәуір көлемі өсімдіктерден, көбіне ағаштардан буланады. Жауын-шашын суының шамамен алғанда 1/3-ін өсімдіктер буландырады, әр түрлі аудандарда 1 кг органикалық заттектердің түзілуіне 500 литрге дейін су шығындалады.