Биосфера және оның тұрақтылығы, оның тұжырымдамасы. В.И. Вернадскийдің биосфера және ноосфера туралы ілімі

 

Биосфера және оның тұрақтылығы, оның тұжырымдамасы.

В.И. Вернадскийдің  биосфера және ноосфера туралы ілімі

 

Жоспар:

 

1. Биосфераның құрылымы және аймақтарға бөлінуі.
2. Тіршілік иелерінің биосферадағы қызметі.
3. Негізгі химиялық элементтердің биогеохимиялық айналымы.
4. Биотехносфера және ноосфера. Адамның биосфераға әсері.

 

1. Биосфераның құрылымы және аймақтарға бөлінуі.

 

Қазіргі түсінік бойынша, биосфера – бұл айрықша қабыршық. Тірі организмдердің бүкіл жиынтығынан  тұратын Жер, организмдермен үздіксіз алмасуда болады.

Бұл түсінік биосфера туралы В.И.Вернадскийдің іліміне негізделеді. Ілімнің аса маңыздылығы өткен  ғасырдың екінші жартысында ғана өзін көрсетті. Экологияның дамуы және биосфера негізгі түсінік болып  саналатын оған ең алдымен ғаламдық экологияның дамуы ықпал етті.

Биосфера туралы В.И.Вернадскийдің  ілімі – бұл Жердегі өмірдің  дамуы және оны сақтаудың маңызды  проблемаларымен байланысты ілгері ілімі. В.И.Вернадскийдің түсінігі бойынша, биосфера өзіне тірі заттарды, биогендік, костық, биокостық, сондай-ақ радиоактивті заттар және бытыраңқы атомдарды  енгізеді.

В.И.Вернадский ілімінің маңызы Жер шарының келбетін өзгертетін «тірі заттардың» айрықша ролін  танудан тұрады. В.И.Вернадский бойынша, «жердің үстінгі қабатында неғұрлым тұрақты әрекет ететін химиялық күші жоқ, сондықтанда тұтастай алғанда  тірі организмдерге қарағанда өзінің түпкі зардаптары бойынша аса  зор». Дәл осы тірі организмдер  күннің сәулелі энергиясын ұстайды  және оны басқа түрге айналдырады  және жер бетіндегі әлемнің шексіз алуан түрлілігін жасайды.

Тірі және өлі организмдердің келісімді өзара әрекеті, организм мен ортаның өзара бейімделушілігінен көрінетін биосфераның ұйымдасқандығы туралы ол негіздеп жасаған түсінік  В.И.Вернадский ілімінің екінші ең басты  аспектісі болып саналады. В.И.Вернадский сондай-ақ заттарға айналу формалары, атомдардың биогенді миграция жолдары, яғни тірі заттардың қатысуы кезіндегі  химиялық элементтердің миграциясы, химиялық элементтердің жинақталу, биосфера дамуының қозғалушы факторлары туралы аса маңызды түсінікті негіздеді.

Оның пайда болуы мен  дамуы туралы түсінік В.И.Вернадскийдің  биосфера туралы ілімінің аса маңызды  бөлімі болып саналады. Қазіргі биосфера бірден емес, биотикалық және абиотикалық  факторлардың тұрақты өзара әрекеті  процесінде ұзақ эволюция нәтижесінде  пайда болды.

Биосфера эволюциясы туралы В.И.Вернадский идеясын тұжырымды  түрде былайша беруге болады:

1. Қоршаған ортаның алғашқы жаршысы – литосфера, ал содан соң құрғақтағы өмірдің пайда болуымен биосфера қалыптасты.
2. Жердің бүкіл геологиялық тарихында, өмірді жойған геологиялық дәуірлер байқалған жоқ. Қазіргі тірі заттар генетикалық жағынан өткен геологиялық дәуірлердің тірі заттармен байланысты болады.
3. Тірі организмдер – жер қабатындағы химиялық элементтер миграциясының басты факторы 90% салмағы бойынша оның заттарының массалары өздерінің белгілері бойынша өмірмен байланысты.
4. Организмдер қызметінің геологиялық әсері, олардың санының шексіз зор екендігімен  және олардың іс жүзінде аса үлкен уақыт аралығында әрекет ететіндігімен байланысты.
5. Тірі заттар энергиясы биосферадағы процестер дмауының негізгі қозғаушы факторлары болып саналады.

Тұтастай алғанда  В.И.Вернадскийдің  биосфера туралы ілімі тірі және өлі  табиғаттың өзара байланысы және өзара әрекеті туралы қазіргі  түсініктердің негізін қалады. Биосфера туралы ілімнің тәжірибелік маңызы аса зор.

Табиғаттағы заттардың негізгі  үздіксіз айналымының бірі – биогеохимиялық айналым. Мұнда макро және микроэлементтердің, сондай-ақ қарапайым органикалық  емес заттардың атмосфера, гидросфера және литосфера заттарымен алмасуын білдіретін биогеохимиялық үздіксіз айналым  әрекет етеді. Жекелеген заттардың  айналымын В.И.Вернадский биогеохимиялық циклдер деп атады. Циклдің маңызы келесілерден тұрады: организм жұмқан химиялық элементтер абиотикалық ортаға кете отырып, сонан кейін, белгілі  уақыттан соң, қайтадан тірі организмге түседі. Мұндай элементтер биофильді  элементтер деп аталады. Биосферадағы тірі заттардың аса маңызды функциялары  тұтастай түрде осы циклдермен және айналымдармен қамтамасыз ететін бес  функцияны В.И.Вернадский бөліп көрсетті:

• бірінші функция – газ – Жер атмосферасының негізгі газдары, азот және оттек, биогендік, барлық жер асты газдары өлген органиканың ыдыраған;
• екінші функция – концентрациялық – организмдер өз денелерінде көптеген химиялық элементтерді жинақтайды;
• үшінші функция – тотықтырғыш – қалпына келтіруші;
• төртінші функция – биохимиялық – тірі заттар кеңістігінде көбею, өсу және орналасу;
• бесінші функция – адамның биохимиялық қызметі.

 

Ноосфера – биосфера дамуының жоғары сатысы. Бұл соның шегінде  ақылды адам қызметі дамудың басты, айқындаушы факторына айналатын  табиғат мен қоғамның өзара әрекет ету аясы. Ноосфера туралы В.И.Вернадскийдің  ілімі, биосфераның және ондағы тірі организмдердің бүкіл алуан түрлілігін жасау мен дамытудағы жер шары процестеріндегі өмірдің, тірі заттардың  геологиялық ролін анықтаудан тұрады. Осы тіршілік иелерінің  ішінен ол аса қуатты геологиялық күш ретінде  адамды бөліп көрсетті. Бұл күш  жердегі оның әрекет етуімен қамтылған, биогеохимиялық және өзге де процестер  барысында әсерін тигізуге қабілетті. Бүкіл орта адамның еңбегі арқасында  өзгереді. Ол оны өзінің түсініктері  және қажеттіліктері бойынша қайта  құруға, жердің бүкіл геологиялық  тарихында қалыптасқан нақты  биосфераны өзгертуге қабілетті.

В.И.Вернадский бойынша ноосфераның  қалыптасуы «біздің жершарындағы кездейсоқ  құбылыс емес», «еркін парасатты  ақылға ие болу», «адамды қоршаған ортада өздерінің салдарынан күрт материалдық  тұрғыда байқалатын табиғат құбылысы».

Адам, В.И.Вернадскийдің пікірі бойынша биосфераның, оның «белгілі бір функциясының» бөлігі болып  саналады. Адамдар қауымдастығының  біртұтас ретінде табиғатқа әсер етуі, өзінің сипаты бойынша тірі заттардың  өзге формаларының әсер етуінен қатаң  түрде өзгешеленеді.

Ноосфера – адам күшінің  табиғи және қажетті салдарлары. Бұл  оның құрылысы мен дамуының танылған және іс жүзінде игерілген заңдарына  сәйкес адамның іс-әрекетімен қайта  жаңарған биосфера.

Басқаша айтқанда, ноосфера – заттар мен энергия алмасуының табиғи процесін қоғам бақылайтын адамды қоршаған орта.

 

2.  Тіршілік иелерінің биосферадағы қызметі.

Жер кеңістігінде жүретін  табиғи процестерге әсер тигізетін  тіршілік екені туралы 19 және 20 ғасырлар аралығындағы еңбектерінде пікірін  айтумен қатар дәлелдеген орыс ғылымы В.В. Докучаев.

20 ғ-ң 20-шы жылдарында  В.И. Вернадскийдің еңбектерінде  биосфера Жер шарының тірі  организмдер жайлайтын бөлігі, ең  үлкен экожүйе екенін ғылыми  түрде негіздеді және ол бірінші  рет тірі организмдердің геологиялық  ролі туралы биосфера ілімін  ұсынды. Ол еңбектерінде топырақ  түзу процесі ауа райынан басқа  өсімдіктермен жануарлардың жиынтық  әсеріне байланысты екенін көрсетті; тірі организмдердің іс-әрекеті  жер қыртысының кейпін өзгертетін  ең негізгі фактор екенін де  дәлелдеді.

В.И. Вернадский биоссфера  заттегі геологиялық жағынан  кездейсоқ емес әртүрлі 7 бөлшектерден тұратынын айтты: тірі заттек, тіршілік (биогенді) заттегі, өлі (енжар) заттек, биологиялықенжар т.б. Ол ғаламшардағы барлық организмдердің жиынтығын тірі заттек деп атай отырып, оның негізгі қасиеті ретінде жалпы массасын, химиялық құрамын және энергиясын қарастырады. В.И. Вернадскийдің анықтамасы бойынша өлі (енжар) заттек деп түзілуіне тірі организмдер қатыспайтын биосферадағы заттектер жиынтығы айтылады.

Биосферадағы тірі организмдердің қызметі:

      Энергетикалық қызметі

      Биосфераның қалыпты тіршілігі үшін және оның дамуы үшін энергия қажет. Ондай негізгі энергия көзі — Күн. Жасыл өсімдіктер фотосинтез процесі кезінде Күн сәулесін өзіне сіңіріп, мүшелерінде органикалық заттардың қорын жинақтайды. Өсімдіктердегі органикалық заттарды басқа организмдер пайдаланады. Жасыл өсімдіктерде жинақталған энергияның есебінен бүкіл биосферадағы тіршілік қалыпты жүріп отырады.

      Газдық қызметі

      Газдардың тасымалдануы және олардың бір күйден екінші күйге өзгеруі тірі организмдердің қатысуымен жүреді. Газдық қызмет арқылы биосфераның газдық құрамының тұрақтылығы қамтамасыз етіледі. Жер бетіндегі көптеген газдар биогенді жолмен пайда болған. Тірі организмдердің тіршілігі нәтижесінде оттек, азот, көмірқышқыл газы, күкіртті сутек, метан, т.б. газдар тасылмалданады.

      Жинақтау қызметі

      Тірі организмдер коршаған ортадан алған, биогенді элементтерді өз мүшелерінде жинайды. Тірі организмдер құрамында болатын элементтердің коршаған ортада кездесетін элементтерден едәуір айырмашылығы болады. Тірі организмдердің құрамында сутек, көміртек, азот, оттек, натрий, магний, кремний, күкірт, т.б. элементтердің жеңіл атомдары көбірек кездеседі. Мұндай элементтердің тірі организмдерде жинақталуы қоршаған ортаға қарағанда жүздеген, мыңдаған есе көп болады. Осы арқылы биосфераның химиялық құрамының әр түрлі екендігі байқалады.

      Тотығу-тотықсыздану қызметі

      Тірі организмдер топырақ арасында және гидросферада бұл қызметін үнемі атқарып отырады. Тірі организмдер заттарды тотықтыру арқылы оксидтер түзеді, ал кейбір заттарды (көмірсутек, күкіртті темір, т.б.) қалпына келтіреді. Кейбір ұсақ организмдер пайдалы қазбалар (әктәс, боксит, т.б.) түзуге де қатысады.

      Биохимиялық қызметі

      Тірі организмдердің биохимиялық қызметі қоректенуі, тыныс алуы, көбеюі және (өлген организмдердің) ыдырауы мен шіруі кезінде байқалады. Бұл кезде элементтер атомдар түрінде бір орыннан екінші орынға ауысады. Кейде адамның іс-әрекетінің нәтижесінде, биосфераға тән емес әрі биосфераға зиянды әсер ететін зат айналымы байкалады. Мысалы, өнеркәсіп орындарынан, көліктерден улы қоспалар бөлініп ауаны ластайды. Ал қышқыл жаңбырдың да табиғатка зияны мол. Сондықтан да табиғатты мұндай ластанудан корғау шараларына ерекше мән беру кажет.^[

 

3.  Негізгі химиялық элементтердің биогеохимиялық айналымы.

Биогенді заттектер организмдердің тіршілік әрекеті нәтижесінде пайда болған химиялық қосылыстар, тіршілікпен құрылған және өңделген заттектер. Олар өте күшті потенциалды энергия көзіне жатады, тірі организмдердің тіршілік әрекеті өнімдерінен тұрады немесе олардың шіріген қалдықтар болып табылатын органогенді шөгінді жыныстар.

Биологиялық енжар  заттектер ерекше топтың бірі. Олардың түзілуіне биосферада бір мезгілде  тірі организмдер мен өлі заттектерде жүретін процестер қатысады. Енжар заттектерде жүретін процестерге организмдердің қосатын үлесі зор. Ғаламшардың енжар заттектеріне топырақ, желге мүжілетін топырақ жамылғысы, барлық табиғи сулар жатады. Олардың қасиеттері жер бетіндегі тірі заттектердің әрекеттеріне байланысты болып келеді.

Биомасса, өнімділік  және биосфераның негізгі функциясы. Биосфераның жалпы биомассасы шамамен 2 трлн.т, ал биомассаның әр жылдық өнімі осыдан 10 есе аз келеді. Биосфераның тірі заттегінің 99,5% жер бетіндегі өсімдіктердің биомассасынан құралады.

Фотосинтез дегеніміз заттектер мен энергияны Жерде жинақтайтын негізгі процесс, оның нәтижесінде СО₂ мен Н₂О-дан органикалық заттектер және оттек түзіледі.

Газдық функция. Фотосинтез процесі және дем алу арқылы тірі организмдер қоршаған ортамен оттек пен көмір қышқыл газымен алмасып отырады. Қазіргі кезеңіндегі атмосфераның тұрақты газдық құрамының қалыптасуына және ғаламшардың геохимиялық эволюциясында тотықсызданған ортаның тоттыққанға ауысына негізгі ролді атқарған өсімдіктер. Өсімдіктердің арқасында барлық биоталарға қажетті оттек пен көмір қышқыл газдарының мөлшері оптималды деңгейде ұсталып тұрады.

Концентрациялық функция. Тірі организмдер ауаның көп көлемі мен табиғи ерітінділері өз денелері арқылы өткізіп, химиялы элементтердің және олардың қосылыстарының биогендік миграциясы мен шоғырлануын жүзеге асырып отырады. Бұл жағдайда тек органикалық заттектердің биосинтезіне ғана қажетті емес, сонымен бірге әр түрлі құбылыстардың орын алуына да қатысты. Тірі заттектердің тотығу - тотықсыздану функциясы элементтердің бигендік миграциясымен және заттекттердің шоғырлануымен тығыз байланысты. Табиғатта көптеген заттектер тұрақты және олар қалыпты жағдайда тотығу процесіне ұшырамайды, мысалы, өте маңызды биогенді элементтірінің бірі – молекулалық азот.

 

4.  Биотехносфера және ноосфера. Адамның биосфераға әсері.

Биосферадағы  биогеохимиялық айналым.   Экожүйедегі органикалық заттектердің синтезі мен ыдырауын сүйенген биогенді элементтердің айналымын заттектердің биотикалық айналым деп тайды. Биогенді элементтердің басқа биотикалық айналымға биотаға өте қажетті минералды және әртүрлі көптеген қосылыстарда да тартылады. Сондықтан, тіршілікпен тығыз байланысты, негізінен көміртек, су, азот, фосфор, күкірт және биогенді катиондар сияқты химиялық заттектердің алмасу циклдерінен тұратын биологиялық бөлігін биогеохимиялық айналым деп атайды.