Вернадский ілімі

Тақырыбы: «Вернадский ілімі»  
Биосфера түсінігінің екі негізгі түсініктемелері бар, біріншісі ғылымда сол терминнің пайда болу кезінен белгілі. Ол биосфера түсінігін жердегі барлық тірі және жансыз ағзалар бірлестігі. Докучаев түлегі, топырақ ілімнің қалыптасушысы, тірі және жансыз жүйелер байланысын зерттейтін В.И.Вернадский, биосфера түсінігін қарастырып, тірі және жансыз айырылмас байланыс принципін енгізген. Ол биосфераны тірі және өлі бірлестік орта ретінде түсінген. Осындай түсінік Вернадскийдің жер бетіндегі өмірдің пайда болу мәселелеріне көзқарасын анықтаған. Келесі түрлер қарастырылған:  
1) өмір жердің пайда болуына дейін жаралған және оған ол енгізілген;  
2) өмір жердің пайда болған соң жаралған;  
3) өмір жердің пайда болуымен қатар жаралған. Вернадский соңғы ойды  
қалаған және оның ойы бойынша, біздің планетамызда тіршілік болмағаны туралы ғылыми деректер жоқ деп ойлаған. Басқаша айтқанда, биосфера жерде әрқашан болған.  
Сонымен, биосфера ретінде Вернадский жерді, барлық процестердің тірі  
ағзалардың тікелей әсерінен өтетін жіңішке қабаты ретінде түсінген. Соңғысында Вернадский биосфераның сол түсінігін дамытып оның құрылысын анықтаған.  
Нақты аударғанда «биосфера» термині өмір отрасын белгілейді және сол  
мағынада бірінші рет ғылымға 1875 жылы австриялық геолог пен палентологы Эдуард Зюсспен енгізілген ( 1837-1914). Бірақ соған дейін басқа атымен, негізінде « Өмір кеңістігі », « жердің тірі қабаты» т.б оның құрлысы көптеген басқа жаратылыстану сынаушылармен қарастырылған.  
Бастапқысында осы түсініктемелер бойынша тек планетада мекендейтін тірі  
ағзалар бірлестігі қарастырылған, кей кезде оны географиялық геологиялық және космостық процестермен бірлестіктері көрсетілген, және көңіл тірі табиғаттың бейорганикалық табиғаттағы күштермен заттардың байланысына аударылған. «Биосфера» терминнің авторы Э.Зюсс өзінің кітабында «Жердің жүзі», терминнің енгізгеннен кейін 30 жылдан соң (1909 ж) биосфераның кері әсерін байқамаған және оны «жер бетінде мекендейтін және кеңістікпен уақытта шектелген бірлестік ағзалар ретінде» анықтаған.  
Тірі ағзалардың жер қабатының пайда болуның үлкен рөліне көңіл аударған  
алғашқы биологтарының бірі Ж.Б.Ламарк (1744-1829) оның көрсетуі бойынша, жер шарының бетіндегі бар және оның қабығын құрайтын барлық заттар тірі ағзалар қызметінен қалыптасқан.  
Биосфера туралы фактілер және ережелер ботаника, топырақтану, өсімдіктердің географиясы және басқа да, ерекше биологиялық ғылымдар және геологиялық пәндердің дамуымен байланысты келе-келе жинақталған. Биосфера түсінігіне қажетті білім элементтері, жалпы экологияның пайда болуымен байланысты болды, ол ағзалар және қоршаған ортаның арасындағы қарым-қатынасты зерттейді. Биосфера ол белгілі табиғи жүйе, ал оның тіршілігі біріншіден тірі ағзалардың қатысуымен энергия мен заттардың айналамында көрінеді. Биосфераны түсіну үшін неміс физиологы Пфефермен (1845-1920) тірі ағзалардың тамақтану үш түрін белгілеуі өте маңызды болған:  
● автотрофты – ағзаның табиғаттағы бейорганикалық заттарды  
пайдалану арқылы құрылуы;  
● гетеротрофты – төменгі молекулаларды органикалық қосылыстар-  
ды пайдалану арқылы ағзаның құрылысы;  
● миксотрофты – ағза құрылысының аралас типі (автотрофты-  
гетеротрофты).

көрінеді. Биосфераны түсіну үшін неміс физиологы Пфефермен (1845-1920) тірі ағзалардың тамақтану үш түрін белгілеуі өте маңызды болған:  
● автотрофты – ағзаның табиғаттағы бейорганикалық заттарды  
пайдалану арқылы құрылуы;  
● гетеротрофты – төменгі молекулаларды органикалық қосылыстар-  
ды пайдалану арқылы ағзаның құрылысы;  
● миксотрофты – ағза құрылысының аралас типі (автотрофты-  
гетеротрофты).  
Биосфера (қазіргі түсінік бойынша) – ол тірі ағзалардың барлық қауымдастығын және сол ағзалармен тікелей байланыста болатын планета заттарын кірістіретін жердің өзіндік қабаты. Биосфера – бұл жер планетасында тіршілік тараған орта.  
Биосфера атмосфераның төменгі бөлігі, гидросфераны және литосфераның жоғарғы бөлігін қамтиды.  
● Атмосфера – ауа қабаты, жердің ең жеңіл қабаты, космос кеңістікпен шекараласқан; атмосфера арқылы зат және энергияның космоспен байланысы жүргізіледі. Атмосферада бірнеше қабаттар бар: 
● тропосфера – төменгі қабат, жер бетіне жалғасқан (биіктігі 9-17 км) б.а. биосфераны қалыптастыратын атмосфера қабаты. Тропосфера – жер климатын құрастыратын атмосфера қабаты. Онда атмосфераның 80% газды құрамы және су буы жинақталған;  
● стратосфера – тропосфераның жоғарғы шетінен жоғары қарай 50 км дейінгі орналасқан атмосфера аймағы. Стратосферада озонды қабаты бар;  
● ионосфера – онда «тірі зат» болмайды.  
● Атмосфераның химиялық құрамының басымды элементтері: азот – N2 (78%) оттек – О2 (20,95%), көмірқышқыл газы – СО2 (0,03%).  
Термосфера қабатында 500-600 км биіктікте температура 1500°С астам.  
Гидросфера – жердің су қабаты. Гидросфера – планетамыздың су ресурстары. Жоғары қозғалғыштықтан сулар барлық әртүрлі табиғи құбылстарға өтеді, тіпті таза атмосфералық суларда 10-наан 50 мгр/л ерітінді заттар болады. Ғидросферада өмірдің өту шекарасы 11 км құрастырады.  
Гидросфера химиялық құрамының басымды элементтері: Na+, Mg2+, Ca 2+Cl‾ , S, С.  
Судағы әртүрлі элементтердің мөлшері, оның ондағы мекендейтін өсімдіктер мен жануарлар үшін маңыздылығы туралы толық ештеңе айтпайды. Осы қатынаста, тірі жануарлармен игерілетін алғашқы ролі -ға тәуелді. Мұхитты сулардың алғашқы ерекшеліктері, оның негізі иондары барлық әлемдік мұхит көлемінде тұрақты байланыспен сипатталады.  
Литосфера – жердің сыртқы қатты қабаты, шөгінді және магматикалық жыныстардан құрылған.қазіргі мезгілде жердің қабығы ретінде Мохорович сейсмикалық шекарадан жоғары орналасқан планетаның жоғарғы қатты қабатын қабылдауға болады. Тірі материяның минералдымен (бейорганикалық) байланыс болатын литосфераның жоғарғы беті топырақты көрсетеді. Ағзалардың қалдықтары шіріген соң гумусқа айналады (топырақтың құнарлы бөлігі). Топырақтың құрамды бөлік ретінде минералдар, органикалық заттар, тірі ағзалар, су, газдар қызмет етеді.  
Литосфера химиялық құрамынының басымды элементтері: О,Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.  
Алғашқы ролін оттек орындайды, оның үлесі жер қабығының массасында жартысы келсе, оның көлемінде 92% құрайды, бірақ оттек басты жыныс құрастырушы минералдарда басқа элементтермен тығыз байланысты. Сонымен сандық байланыста жер қабығы – ол жер қабығының геологиялық даму жолдарында химиялық байланысты оттектің «дүниесі».  
Основные положения о биосфере, её структуре и развитии были разработаны Владимиром Ивановичем Вернадским (1863 – 1945). Биосфера ілімінің негізін қалаған ғалым Владимир Иванович Вернадский.

Биосфера туралы негізгі  ережелері, оның құрылысы және дамуы  Владимир Иванович Вернадскиймен құрастырған (1863 – 1945).

Негізгі ережелері:  
1. Биосфераның эволюция нәтижесінде ол ноосфераға (ақыл – ой сферасы) өзгеріледі. Ол материяның өз ұйымдастыруының барлық процестерін бірлік ретінде қарастырған.  
2. Эволюциялық процестер адамның табиғатқа әсерінің өсуінен көп жылдамдайды. Оның дамуының анықтаушы факторы адам.  
3. Ұжымды ақыл – ой эволюциялық даму жолдарын анықтауға қабілетті.  
В.И.Вернадский концепцияның негізгісі ол тірі ағзалар туралы түсінік, оны ол тірі ағзалар бірлетігі ретінде анықтайды. Өсімдіктер мен жануарлардан басқа В.И. Вернадский оған адамзатты да кірістіреді, себебі оның геохимиялық процестерге әсері басқа тірі тіршіліктердің әсеріне қарағанда өзгеше, біріншіден, өзінің қарқындылығымен, геологиялық мезгілмен көбейетін, екіншіден, адам қызыметінің басқа тірі заттарға тигізетін әсерімен.  
В.И.Вернадскийдің ойы бойынша, тірі ағзалардың өзінің эволюциялық процесі бар, ол ортаның өзгерісіне байланысты емес, геологиялық мезгілдің жүру өзгерісінде көрінеді.  
Өз ойын дәлелдеу үшін ол жануарлардың орталық нерв жүйесінің үздіксіз өсуіне және оның биосферадағы маңызы және биосфераның ерекше ұйымдастырылуына сілтейді. Оның ойы бойынша, жеңіл модельде осы ұйымдастыруды келесі түрімен көрсетуге болады, биосферадағы бірде бір нүкте «бұрыңғы орынға, биосферадағы сол нүктеге түспейді». Қазіргі терминдер бойынша ол көріністі эволюция мен дамудың әрбір процесіне тәуелді қайтарымсыз өзгерістер ретінде көретуге болады.  
Жаңа ағзалар түрлерінің пайда болуымен шағылысатын эвоюцияның үздіксіз процесі жалпы биосферадағы, соның ішінде табиғи биокосты денелерге, мысалы, топыраққа, жер бетті мен жер асты суларға және т.б. әсер тигізеді. Ол келесімен дәлелденеді, девонның топырақ пен өзендері, третичті, және қазіргі мезгілде ерекше. Сонымен, түрлердің эволюциясы таралып жалпы биосераға өтеді.  
Кейбір қарамағарсылыққа қарамастьан Вернадскийдің биосфера туралы ілімі, тек қана тірі табиғатың емес, оның тарихи адамзат қызметімен тығыз байланысты түсінуіндегі жаңа үлкен қадамды көрсетеді.  
В.И.Вернадский биосфера деп өмірдің тіршілік ететін немесе бұрын тіршілік еткен және тұрақты тірі ағзлар әсеріне тартылатын немесе тартылған біздің планетамыздың облысын атаған.  
3,5-4,0 млрд. жыл бұрын пайда болған, қазіргі биосфера тірі ағзаларды (3 млн.түрге дейін), олардың қалдықтары, мекендейтін және сол ағзалармен өзгертілген атмосфера, гидросфера және литосфера аймақтарын кірістіреді.  
Планетамыздағы ағзалардың барлық жиынтығын В.И.Вернадский тірі зат деп атаған, оның негізгі қасиеттері ретінде қосынды массасын, химиялық құрамын және энергиясын қарастырған. Сонымен, В.И.Вернадский бойынша бос энергияның ұстаушы ретінде тірі органикалық заттар болып есептеледі.  
Биосфера құрылысына, тірі заттан басқа (өсімдік, жануар, микроағзалар) биогенді заттар (тірі ағза өмір қызметінің өнімдері – тасты көмір, битум, мұнай), биокосты заттар – тірі ағзалар мен геологиялық процестердің бірлескен қызметінің нәтижесінде пайда болған денелер (таулы және шөгінді жыныстардың тірі ағзалармен өндірілуі және таралу өнімдері – топырақ, барлық табиғи сулар, олардың қасиеттері жер бетіндегі тірі заттардың қызметімен байланысты) және қосты заттар – биосферадағы, тірі ағзалардың қатысуынан пайда болған заттардың жиынтығы (магматикалық, бейорганикалық түпті тау жыныстары, су, космосты шаң, метеориттер) кіреді.  
Сонымен, биосфера – тірі заттар әсерімен қамтылған жердің бөлігі.  
1940 ж. В.И.Вернадский тірі ағзалардың биосферадағы геохимиялық процеспен басқаратын (биогеохимиялық принциптері) ашқан:  
1. Биосферада химиялық элементтер атомның биогенді көшуі өзінің максимальды көрінісіне ұмытылады. Осы принциптің маңызы өмірдің максимальды көлемінде өзіне жарамды кеңістіктерді толтыруға ұмтылуында негізделеді. Биосфера эволюцияның процесінде тірі зат, өмір-дің жаңа мекендеу аймақтарының тартуында, қоршаған жансыз табиғатқа және өзіне өзінің өзгертуші қысымын күшейтеді (мысалы, абиогенді химиялық элементтерге).  
2. Биосерадағы тұрақты өмір түрлерінің қалыптасуына әкелетін, геологиялық мезгіл жүрісінде түрлер эволюциясы, биосфера атомның биогенді көшуін көбейтетін бағытта жүреді.  
Көрсетілген принцип тек өмір тарихын түсіну үшін маңызды емес, ол табиғи өсімдіктердің шығаруына және атомның биогенді көшуін көбейтуге, басқаша айтқанда өсімдіктер мен жануарлардың өнімділігін көбейтуінде қазіргі мақсаттардың шешілуіне маңызды.  
3. Планета тарихының барлық мезгілінде оның орналасуы тек сол кезде тіршілік ет-кен тірі заттар үшін максимальды маңызы болған.

Жердiң барлық экожүйелерi планетаның бетiн алып жатқан бiр үлкен экожүйенiң құрамдас бөлiгi болып табылады. Бұл әлемдiк экожүйенi биосфера деп атайды. Биосфера туралы iлiмдi орыс геохимигi В.И. Вернадский жасады. Ол алғаш рет тiршiлiктiң физикалық табиғатқа әсер ету масштабын бағалады.   

 В.И. Вернадскийдiң айтуы бойынша, биосфера — жалпы планеталық қабықша, тiрiшiлiгi бар және оның әсерiне ұшырап отырған Жер бөлiгi. Биосфера құрлықтың, теңiздiң және мұхиттың барлық ауданын алып жатыр, және тiрi организмдер қызметiмен жасалынған жыныстары бар Жер бөлiгi кiредi.

Атмосферада тiршiлiктiң жоғарғы шегi озонды экранмен анықталады — озон газының 16-20 км биiктiгiндегi жұқа қабат. Ол Күннiң қауiптi ультракүлгiн сәулесiн ұстап қалады. Мұхитта тереңдiгi 10-11 км-ге дейiн тiршiлiк бар. Жердiң қатты бөлiгiнiң 3-7 км тереңдiгiне дейiн белсендi тiршiлiк болады (мұнайлы жердегi бактериялар). Организмдердiң қызметiнiң тұнбалы жыныстар түрiндегi нәтижесi одан ары қарай тереңдiкте де болады.

Тiрi организдердiң миллиард жылдар бойы белсендiлiгi, зат алмасу, өсуi, көбеюi бiздiң планетамыздың осы бөлiгiн өзгерттi. Барлық түрлер организмдерiнiң барлық массасын В.И.Вернадский Жердiң тiрi заты деп атады. Тiрi заттың химиялық құрамына да өлi табиғат құрамына кiретiн атомдар кiредi, бiрақ мөлшерi әртүрлi. Тiрi заттар зат алмасу барысында химиялық элементтердi табиғатқа шығарады. Сөйтiп, биосфера химизмi өзгередi.

В.И.Вернадский жер  бетiнде үздiксiз қызмет ететiн химиялық күш жоқ, сондықтан тұтас алынған тiрi организмдерден басқа өте құдiреттi күш жоқ деп жазды. Миллиардтаған жыл бойы фотосинтездеушi организмдер Күн энергиясының көп мөлшерiн байланыстырып, химиялық жұмысқа айналдырады. Оның қорының бiр бөлiгi геологиялық даму барысында таскөмiр және тағы басқа тыңайған жерiне жиналды. Фотосинтез нәтижесiнде атмосфераның оттегiсi жиналды. Ертедегi Жердегi атмосферада басқа газдар: сутегi, метан, аммиак, көмiрқышқыл газы болды. Оттегi нәтижесiнде озонды экран түзiледi. Бұл газдың молекуласы оттегiнiң 3 атомынан тұрады және молекулярлы оттегiге ультракүлгiн сәулесiнiң әсерiнен түзiледi. Сонымен, тiршiлiктiң өзi атмосферада бұл сәулелердiң көп мөлшерiн ұстап қалатын қорғаныш қабатын түздi.

Қазiргi атмосфераның көмiрқышқыл газының көп бөлiгi көптеген тiрi заттардың тыныс алу процесiнде немесе органикалық жануда түзiледi. Атмосфералық азот тiршiлiк қызметiнiң нәтижесiнде, яғни бiрнеше топырақ бактерияларының белсендiлiгi нәтижесiнде түзiледi.

Тiрi заттар көмегiмен Жердiң көптеген тау жыныстары түзiлдi. Организмдер кейбiр элементтердi қоршаған ортадағы мөлшерiне қарағанда, көп мөлшерде сiңiрiп, жинақтайды. Мысалы, көптеген теңiз түрлерi қаңқаларында кальций, кремний немесе фосфорды жинайды, және суқоймаларының түбiнде тұнба жыныстарын: әктас, бор, кремнилi сланц, фосфориттердi түзедi. Мұндай жыныстар органогендi деп аталады, өйткенi оларды тiрi организмдер түзедi.

Тiршiлiк құрлық бетiнде топырақ қабатын түзедi. Топырақта минералды компоненттер, органикалық заттар және көптеген микро — және микроорганизмдер өзара байланысқан, оны В.И. Вернадский табиғаттың биокосты денелерiне жатқызды. Мұндай биокосты құрам дүниежүзiлiк мұхит суында да бар, ол жерде зат алмасу өнiмдерi мен мекендеушiлер өте көп.

Тiрi организмдер құрлықтағы тау жыныстарының желденуi мен бұзылуында үлкен роль атқарады. Олар — өлi органикалық заттардың негiзгi бұзушылары. Сөйтiп, тiршiлiк өзiнiң өмiр сүру кезеңiнде Жер атмосферасын, мұхит суынының құрамын өзгерттi, озонды экран, топырақ, көптеген тау жыныстарын түздi. Жыныстардың желдену жағдайы өзгердi, өсiмдiк жамылғысы жасайтын микроклимат үлкен роль атқара бастады, Жер климаты да өзгердi.

Вернадский  Владимир Иванович

Биосфера бірден пайда болған жоқ. Ол өте көне заманнан бері қарай  күні бүгінге дейін біртіндеп  дамып келеді. Биосфераның ертеден  бері қарай құралып келе жатқанын дәлелдейтін палеонтологиялық материалдар қарапайым тірі ағзалардың қалдықтары жер қыртысының әрбір қабаттарынан табылады. Осы қабаттарға сүйене отырып, ғалымдар биосфераның негізгі пайда болу жолдарын аықтады. Биосфераның ең бірінші заманы Архей деп аталады. Бұл кезде биосфера қандай жағдайда дамығаны және қандай тірі азғалар болғаны туралы ешқандай деректер жоқ. Протерозой эрасы – биосфераның екінші дәуірі боп есептеледі. Бұл заман 700 млн жыл бойына созылған. Протерозойда тірі ағзаның қарапайым түрлері тіршілік еткен. Олардың сол дәуірде тасқа жабысқан қалдықтары әртүрлі тау жыныстарынан қазіргі кезде де байқалады. Биосфераның Палеозой эрасы немесе ертедегі тіршілік кезеңі. Бұл дәуір шамамен алғанда бұдан 570 млн жыл бұрын басталып, 300 млн жылға созылған. Бұл эра кембрий, ордовик, силур, девон, карбон және пермь дәуірлері болып бірнешеге бөлінеді.

• Кембрий дәуірінде барлық өсімдіктер теңіз суларына өскен. Олар көк жасыл балдырлар болатын.
• Силур кезеңінде өсімдіктер құрлыққа біртіндеп шыға бастап, дами түсті.
• Девонның аяқ кезінде бұлардан басқа қырықбуындылар, плаундар және папоротниктер қаулап өсе бастады. Өсімдіктер құрлыққа шыққаннан кейін фотосинтездің ықпалымен атмосфералық ауаның химиялық құрамы өзгеріп, құрлық жануарларының дамуына жағдай туды, өйткені фотосинтез процесі арқылы ауада оттегі көбейе түсті.
• Тас көмір дәуірі (карбон) жылы және ылғалды болды. Мұның өзі құрлық өсімдіктерінің қаулап өсуіне мүмкіншілік жасады. Әсіресе сәнді орман ағаштарының көлемі үлкен аймақтарды қамтыды. Бұл дәуірдегі өсімдіктер негізінен плаундар, қырықбуындар және папоротниктер болды. Бұлар псилофиттен таралып, тас көмір дәуірінің басында солардың орнын түгелімен басты.
• Пермь дәуірінің бас кезіндегі өсімдіктерде тас көмір дәуіріндегі өсімдіктерге ұқсас көптеген белгілер болды. Бірақ пермь дәуірінің ортасында жер бетіндегі өсімдіктерге кенет өзгеріс кірді. Ағаш тәрізді плаундар, каламиттер, папоротниктер мүлдем жойылып кетті. Бұлардың орнына жалаңаш тұқымды өсімдіктердің тұқымынан өсіп шыққан қылқандылар, цикада тәрізділер және шикгалар өсе бастады.