Биосфера туралы жалпы түсінік.
Биосфера ұғымы — ғылымға кездейсоқ берілген. 100 жылдан астам уақыт бұрын, 1875 ж Австриялық биолог Эдуард өзінің Альпі тауларының шығу тарихы туралы кітабының ең жалпылама тарауында жер шарының әр түрлі қабаттарының жолында баяндаған кезде осы терминді алғаш рет қолданды. Бірақ бұл үстіртін айтылған сөз ғылыми ойдың дамуында айтарлықтай роль атқара алған жоқ. 1926 жылы орыс минералогы Вернадскийдің екінші лекциясы жарыққа шықты. Сол лекцияда ол Зюзстың еңбегінен кейін 50 жылдан соң біз осы күнге шейін мойындап жүрген биосфера концепциясын тұжырымдады. Биосфера ретінде Вернадский жер қыртысының бүкіл геологиялық тарихы бойында тірі организмдер әсеріне ұшыраған барлық қабаттарды түсіндірді.
Алғашқы «биосфера» термині француздың белгілі натуралисті Жан Батис Ламарктің (1744 – 1829) еңбектерінде кездеседі. Оның пайымдауынша «биосфера» термині грекше «биос» — тіршілік, «сфера» — шар немесе қабық дегенді білдіреді Олай болса, жер ғаламшардағы тіршілік аймағы бар қабат болып саналады. Бұл туралы кейіннен көптеген зерттеулер шықты, ғылыми деректер жинақталып, түрлі жаратылыстану ғылымдарында қолданыла бастады. Биосфера терминін геология ғылымында кеңінен австрия ғалымы Э.Зюсс 1875 ж. қолданды.
Биосфера туралы тұтас ілімнің негізін салған көрнекті орыс ғалымы, геохимик В.И.Вернадский (1863 – 1945) болды. Ол Жердің химиялық құрылысын тіршілік химиясымен байланыстыра отырып, жер бетін өзгертудегі тірі ағзалардың рөлін ашып берді. В.И.Вернадский оларды «тірі заттар» деп атаған. В.И.Вернадский биосфера туралы ілімін қазіргі дүние жүзінің ғалымдарына толығымен мойындатты.
Соңғы жылдары көптеген ғалымдардың (Д.Ж. Катин және т.б.) биосфера жер бетінің қазіргі кездегі организмдердің тіршілігінің ықпалындағы бөлігі ретінде қарастырылып, биосфера ұғымын таратып жүр. Көптеген ғылыми терминдер әртүрлі жағдайлар бірде кеңірек, бірде тарылу мағынасында қолданып жүр.
Айнала қоршаған орта өлі атмосфераның реттелуінсіз өмір сүре алмайды. Себебі ол айнала қоршаған ортаға терең экологиялық және биологиялық өзгерістер енгізді. Жер бетінде мекендейтін өмір сүру ортасымен қоса отырып, өзгеше қабатты биосфера құрайды. Вернадский биосфера тіршілігі үрдісін жан-жақты зерттей келе, биохимиялық элементтердің бір тобын тірі ағзаларға, екіншісін биогенді заттарға, үшіншісін биоталар сирек кездеседі деп бірнеше категорияларға бөлген. Биогенді заттарға күкірт, сутегі, оттегі, азот және фтор жатады. Ол тірі биохимик бір жағынан минеролог болып табылады.
Биосферадағы барлық тіршіліктің қозғаушы күші – күн сәулесі. Вернадский биосфераны зат немесе энергия айналуының тұрақты өсіп-дамуының үрдісі адамзат баласының ролін ерекше көңіл аударған. Вернадскийдің дәлелдеуінше, адамзат баласы теңдесі жоқ уақытты биосфера қуатты күш. Академик Вернадскийдің өзінің 1940 жылы жазған еңбегінде: «Болашақта планетаның дамуына тіршілік адамзат баласының ақыл-ойымен парасатына байланысты өсіп-дамуы және тәуелді болуы. Ең бастысы – адамзат баласының саналы ақыл-ойы нәтижесіне байланысты болуының тағдыры шешіледі» — деп айтқан. Шынына келетін болсақ, қазір де биосфераның тағдыр-тұрақтылығы әрбір адамзат баласының қорлында. Ол ешбір дәйектік сөзді қажет етпейтін ұлы қағида.
Грекше «bios» — өмір және тіршілік, «сфера» — шар деген мағынаны білдіреді. Яғни қоршаған орта деген сөзден алынған. Өсімдіктердің және басқа да тіршілік ететін ортасы деген мағынаны береді. Бұл терминді алған рет австиялық атақты геолог 1875 жылы Э. Зюс ғылымға енгізді.
Биосфера [2] — тірі организмдер өмір сүретін жер қабаты. Жер бетінен 10—15 км биікке көтерілгенге дейінгі және 2— 3 км құрғақтан немесе мұхиттардың 10 км түбіне дейінгі жерде организмдер тіршілік етеді. Бұл терминді 1875 жылы бірінші рет Аустрияның атақты геологы Э. Зюсс ғылымға енгізді. Бірақ биосфера және оның жер бетінде жүріп жатқан процестері туралы ілімнің негізін салған академик В.И. Вернадский болды. Осы ілім бойынша, биосфера +50 %-дан – 50 % -ға дейін температурасы болатын термодинамикалық қабат болып саналады.
Биосфераның негізгі үш қабаты.
Биосфера негізінен үш қабаттан құрылады. Олар: атмосфера (газ күйіндегі), гидросфера (су), литосфера (қатты) қабаттар.
Биосфераның бөлімдері:
Тропосфера
Гидросфера
Литосфера
Ноосфера
Биосфера – ерекше биос - өмір және тіршілік, «Sphaira» (сфера) шар, қоршаған орта деген сөздерінен алынған, яғни жер шарындағы адамзаттың жан-жануарлардың, өсімдіктердің және басқа тірі организмдердің тіршілік ететін ортасы деген мағына береді.
Бұл терминді 1875 жылы бірінші рет Австрияның атақты геологы Э. Зюсс ғылымға енгізді. Бірақ биосфера және оның жер бетінде жүріп жатқан процестері туралы ілімнің негізін салған академик В.И. Вернацкий болды. Осы ілім бойынша, биосфера +50 %-дан – 50 % -ға дейін температурасы болатын термодинамикалық қабат болып саналады.
Биосфера негізінен үш қабаттан құрылады. Олар: атмосфера (газ күйіндегі), гидросфера (су), литосфера (қатты) қабаттар.
1.1. Атмосфера
Атмосфера жер шарын түгелден орап тұрады. Ол гректің «atmos» - бу, «sphairi» (сфера) сөзінен шыққан. Оның қалыңдығы 100 км-ге дейін жетеді. Атмосфераның негізгі құрамында оттегі (20,95 %), яғни 1,5 * 1015 тонна аргон (1,28 %), азот (75,50 %), яғни 3,8 * 1012 тонна және басқадай газдар кездеседі. Атмосфера негізінен – тропосфера, стротосфера және иопосфера қабаттары болып үшке бөлінеді.
Тропосфера – грекше «tropos» (тропос) – бұрылысы, «sphaira» (сфера) – шар. Өзгермелі қабат деген мағына береді. Жер бетіне тікелей жайласқан төменгі тығыз қабаты. Орташа биіктігі 10 * 12 км-ге жетеді.
Стротосфера – латынша «stratum» - төсем, тағы сондай сияқты теңіз деңгейінен 9-11 км жоғары жататын атмосфера қабаты.
Иопосфера – гректің «ion» - қозғалғыш қабат деген сөзінен алынған. Қалыңдығы 800 км-ге жетеді.
1.2. Гидросфера
Гидросфера – табиғи су қоймаларынан (мұхиттардан, теңіздерден, көлдерден, өзендерден) құралады. Бұл құрлықтың 70 % алып жатыр. Гидросфераның көлемі 400 млн шаршы км.
1.3. Литосфера
Литосфера – жердің қатты қабаты. Ол екі қабаттан құралған. Үстіңгі қабаты граниттен, оның қалыңдығы 10 км-ден 40 км-ге дейін жетеді. Ал астыңғысы базольттан тұрады. Қалыңдығы 30-80 км. Жоғарыда айтылғандай минералды қабаттардан басқа, жерді ерекше тағы бір қабат – биосфера қоршап тұрады. Ол тірі органимдер тараған аймақтардың бәрін қамтиды. Биосфераның пайда болуымен бірге, жер бетінде тірі организмдер өсіп-өніп, сыртқы қоршаған ортаның эволюциялық дамуына сәйкес қалыптасады. Биосфера теңіз деңгейінен бастап, тау жоталарының шыңдарына дейін бүкіл құрғақ жерді алып жатыр.
Атмосферадағы биосфераның жоғары шегі 20 км биіктікке дейін жетеді. Онда микробтардың споралары (өршігіш тұқымы) кездеседі. Бактериялар атмосфералардың азон қабатында да өсіп-өнеді. Биосферада мол кездесетін микроорганизмдер жер бетінен 50-70 метрге дейінгі биіктікке ғана тарайды.
Литосферадағы биосфераның төменгі шегі 2000 – 3000 м-ге дейін тереңдікке жетеді. Олар онаэробта бактериялар. Гидросферадағы биосфераның шегі 11 км-ге дейінгі тереңдікке жетеді. Теңіз жануарлары және өсімдіктері (қызыл, жасыл, қоңыр балдырлар) үшін су өте қолайлы орта. Таза, мөлдір болғандықтан күн сәулесі оның 200 метр тереңдігіне дейін тарайды. Бұдан кейінгі судың қабаттарын мәңгілік қараңғылық басып тұрады. Мұндай қабаттарда да тіршілік ететін организмдер болады.
1.2. Биосфераның негізгі ерекшеліктері:
Сонда биосфера – жер шарының осы бір айрықша қабығына қарай ерекшеліктерге тән:
1. Биосферада сұйық күйдегі судың мөлшері айтарлықтай көп.
2. Оған күн энергиясы тасқыны ықпал етеді.
3. Биосфера сұйық, қатты және газ күйіндегі заттардың бөліну беттерінің болуы тән.
Жердегі энергия көзі күн болғандықтан күллі тірі организмнің жердің екінші қабығы литосфера мен гидросфераның жоғарғы қабатында таралған. Жер қабатының қай-қайсысы болмасын күн сәулесінің неғұрлым жақсырақ өтіп, соғұрлым тірі организмдердің олардың тереңірек қоныстары деуге болады. Бірақ биосфера жарық беретін жерлермен шектелмейді. Ауырлық күші арқылы энегия ағыны одан да әрі таралады. Жарықтанған қабат теңіз түбіне түйіршікті өлі және тірі организмдердің үздіксіз түсіп жатуы жатады.
Литосфераға тірі организмдер болмашы тереңдікте ғана енеді. Олардың негізгі бөлігі топырақтың жоғарғы қалыңдығы ондаған см қабатында шоғырланған. Тек бінен-сараңдары ғана неше иетрге немесе ондаған жер қыртысындағы жарықтар құдықтардың, шахталардың бұрғылау скважиналардың бойымен жануарлар мен бактериялар әлдеқайда көбірек 2,5-3 км дейінгі тереңдікте жетуі мүмкін. Көбіне терең жер астында жататын мұнайдың ерекше өзіне тән бактериялар флорасы бар. Жарық болмаған жасыл өсімдіктер литосфераның терең қабаттарына ене алмайды. Тереңде жануарлар азық таба алмайды. Сондай ақ литосфераны құраушы тау жыныстарының механикалық қасиеттеріде олар да тіршіліктің таралуына бөгет болады. Ақыр аяғында жер қойнауына тереңдеген сайын температура жоғарылап 3 км тереңдікте ол 1000С – дейін жетеді. Демек жер бетінен 3 км астам тереңдікте тірі организм күнелте алмайды.
Тірі организмдер литосфераның бетінен атмосфера төменгі бірнеше см-ден бірнеше метрге дейінгі биіктіктегі қабаттарға таралады. Ал өсімдіктер өзінің жасыл бөлік бастарын кейде ондаған метрге көтереді насекомдар, жарғанаттар құстар атмосфераға 100деген метр тереңдеп енеді. Жоғары өрлеген ауа ағындары жануарлар мен өсімдіктердің дамылдаушы бірнеше шақырым биіктікке көтерілуі мүмкін. Бірақ бүкіл тіршілік ауада өтетін, яғни негізгі тіршілік ету ортасы ретінде пайдалы өзгерістер әзірге белгісіз.
Атмосфера мен литосферада емес гидросфераның ең биік қабаттарына дейін тіршілікке толы. Ғалымдардың зерттеуінше құралдырға жете алған жерлердің барлығы тірі организмдер болып табылады. Бұдан организмдер таралуы үшін сұйық күйдегі су жарықтан гөрі маңызды шектеуші фактор болып табылады. Айталық әлемнің ең ыстық шөлдері формальды түрлері биосферадан тысқары жатыр. Бірақ іс жүзінде оларды өзара биостарын аймақтар деп санауға болады. Себебі ол жердегі тіршілік ағзаларында бар. Мысалы, олар өсімдіктердің қалдықтарымен қоректенеді. Насекомдар метоболизм нәтижесінде пайда болған судың қанағат етуі.
Биосфераның әуеге қарай өрістенуіне негізі сұйық күйдегі судың тапшылығымен көмірқышқыл газдың фрациалық қысымының төмендеуі шектейді. Таулы жерлерде хлорофильді 6200 м жоғарғы биіктікте кейбір жануарлар мысалы, өрмекшілер кездеседі. Өрмекшілер айырқұйрықтылармен қоректенеді. Ал олар өз кезеңінде жел ұшырып әкелген. Өсімдіктер тозаңдануының түйіршіктермен қанағаттанады. Биосфера биік таулы бөлігін шөл аймақ – экологиялық аймақ деп атайды.
Биосфераның шектеуші факторлары сұйық күйдегі с умен күн сәулесі болса, тіршілік оптимумының орталардың жанасу беттеріне сәйкес келеді. Фотосинтез бойынша жүргізілген зерттеулер көп жағдайда организмдер зат шығымын ең көп беретін 3 ортаны – қатты, сұйық және газды ортаны бірдей пайдаланады. Апатты өсімдіктер екенін көрсетті. Мысал ретінде кәдімгі қамысты алуға болады. Оның суды соруын сұйықтықтың су табылады. Тұрақты қысымды жеңілдетеді. Тіршілік ұшін қажетті СО2 газын қамыс көздері сіңіруші беттер арқылы өту жылдамдығы ең жоғары баратын газ күйіндегі ортадан алады. О2-де судан алғаннан гөрі ауадан алған оңай. Ақырында қалған барлық элементтер шөгінді капилярлық суындағы ерітінділерден сорып алу жеңілдеу болады.
Биосфераның бастапқы өнімін анықтағаны үшін көптеген әрекеттер жасалған. Жердің орасан зор аймақтағы су және қоректік заттар сияқты шектеуші факторлар салдарынан өнімдер төмен алқаптар категориясына жатады. Құрлықта ауданы бүкіл планета бетінің 4/1 бөлігінің құрағанымен құрлықтар өнімдері жалаудағы мұхит асты түседі. Себебі мұхит суларының басым бөлігі шөлді әлемдік мұхиттың әртүрлі аудандарының бастапқы өнім мөлшері елеулі айырмашылықтар бар. Солардың ішінде ең өнімдісі тропикалық ормандардан кем түспейтін маржан рельефтері мұхиттың ашық аймақтары өнімдері. Афвери аймақтарымен жағдайы жақын аудандарға ұарағанда, төмен және өнімдері шамалас.
Тірі аймақтар орташа өнімдер берілген бағаларды талдау 100 м-ге дейін 200-ден 20 мыңға дейінгі аралығында өзгермейтін, ал жердің жылдық жалпы өнімі 10 калонияға жуық екенін көрсетеді. Биосфераның одан әрі сақтануы үшін химиялық элементтер айналуы тоқталмауы тиіс. Бұл процесте жылу әртүрлі болуы тиіс. Бастапқы шығу тегі атмосфераға көміртегі қосып организм, яғни организм өзінің үзілу циклін ондаған жыл ішінде аяқтайды.
