Биосфера

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

 

Д. Серікбаев атындағы Шығыс Қазақстан Мемлекеттік  Техникалық Университеті

 

 

 

Факультет: _________________________________

Кафедра:    __________________________________

 

Биосфера  

 

 

 

 

 

          Орындаған: Қайырғазынова А.А

                                                                      Тексерген:  Мукатаева С.К

 

 

 

Өскемен 2014

 

 

 

 

Жоспар:

1. Биосфераның пайда болуы
2. Биосферадағы тіршіліктің пайда болуы
3. Биосфера және адамзат
4. Биосферадағы тірі ағзалардың қызметі

                                            а) Энергетикалық қызметі

                                            ә) Газдық қызметі

                                            б) Жинақтау қызметі

                                            в) Тотығу-тотықсыздану қызметі

                                            с) Биохимиялық қызметі

5. Биосферадағы  алғашқы шегіністер

6. Қосымша

7. Биосфералық қорық

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Биосфера (гр. биос—тіршілік, өмір, гр. сфера — шар) — бұл ұғым биология ғылымына XIX ғасырда ене бастады. Ол кездерде бұл сөзбен тек жер жүзіндегі жануарлар дүниесі ғана аталатын. Кейінгі кездерде биосфера геологиялық мағынада да қолданылады.[1]

Биосфера [2] — тірі азғалар өмір сүретін жер қабаты. Жер бетінен 10—15 км биікке көтерілгенге дейінгі және 2— 3 км құрғақтан немесе мұхиттардың 10 км түбіне дейінгі жерде азғалар 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 салғанакадемик 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:

1. Тропосфера
2. Гидросфера
3. Литосфера
4. Ноосфера

Биосфераның пайда болуы

Жердің бөлімдері.

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 анықтады. 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.

Мезозой эрасы немесе орта тіршілік кезеңі бұдан 135 млн жыл бұрын басталып, 115 млн жылдан астам уақытқа дейін созылған. Үш дәуірге бөледі: триас, юра, бор.

• Триаста тау құрылу процестері баяуланды. Бұл эраның құрлық өсімдіктері біркелкі болды.
• Юра дәуірі жылы болды. Теңіз жағалауларындағы ормандарда папоротник, қырықбуындылар,жалаңаш тұқымдылар – гинасомер, қылқан жапырақтылар қаулап өсіп, дами түсті.
• Мезозой эрасындағы, әсіресе соңғы кезінде – бор дәуірінде, қазіргі флора қалыптасыдан бұрын, жер бетіндегі органикалық тіршілікке үлкен өзгеріс енді. Осы кезде теңіз сулары азайып, құрғақ жерлер көбейе бастады. Бор дәуірінің аяғында Шығыс Азия мен Америкадағы Анд аймақтары жоғары көтеріле түсті. Бор дәуірінде климат кенет өзгеріп кеткен. Профессор М.И. Голенкин бұл өзгеріс жерге түсетін күн сәулесінің интенсивті болуымен байланысты деп жорамалдайды.

Ауа райының бір мезгілде кенет өзгеруі өсімдіктер эволюциясында жаңа ароморфоз пайда болуына себеп болды. Бұларда көптеген жаңа прогрессивті белгілер жетіле түсті. Мәселен, аналықтың, сондай-ақ жеміс дамитын жотынның болуы, қосарлы ұрықтану, гүлдің пайда болуы және тағы басқа.

Кайназой эрасы бұдан 70 млн жыл бұрын басталған. Осы уақыттан бері барлық эралар бойынша қазіргі кезден флораның қалыптасу процесі жүрді. Кайнозой эрасы екі дәуірге бөлінеді. Ол үштік және төрттік кезеңдер.

Үштік дәуірде тау құрылу процесі дами түсті. Жер бетіндегі ең биік Альпы-Гималай таулары пайда болды. Осы кезде Қара теңізбен Жер Орта теңіздері оқшауланып өз алдына бөлініп қалған.

Төрттік дәуір жер бетінде тіршілік дамуының ақырғы және ең қысқа дәуірі болып саналады. Ұзақтығы 1 млн жылдай ғана болды. Бұл дәуірге тән жағдай – сол суық кезеңдер және мұз дәуірі жылы ылғалды ауа райымен алмасып отырғаны байқалады. Өйткені өсімдік әлемі мен жер қыртысының даму процесі біркелкі емес. Мұздар жер бетін басқан кезде жылылықты сүйетін өсімдіктер оңтүстікке қарай ығысып кетті. Бірте-бірте ауа райы жылынып, өсімдіктердің өсуіне қолайлы жағдайлар туды.

Биосферадағы тіршіліктің пайда болуы туралы қазіргі көзқарастар

Тірі ағзаның анорганикалық материядан пайда болуы жайында тікелей экспериментті түрде алынған материал болмағандықтан мұны шешу ғалымдарға оңай түскен жоқ. Идеалистер ең алдымен діни ұғымдарды таратуға ұмтылды. Тірі азғалар құдайдың құдіретімен пайда болды деген терминді ұсынды. Өсімдіктерді, жан-жануарларды, адамдарды өлі инертті заттардан қазіргі біздің көріп жүргеніміздей толық бейнелі түрінде құдай жаратты деп соқты. Грек оқымыстысы Аристотель де тірі ағза өзінен-өзі кенеттен пайда болады дегеннен саяды. Адамзат құрттар, молюскалар немесе шіріген заттардан пайда болды деп түсіндірді. Бірақ Франческо Редидіңжүргізген зерттеу жұмыстары, тірі ағза өзінен-өзі кенеттен пайда болды деген ұғымды жоққа шығарды. Ол жас етті алып, оны стаканға салып, бетін дәкемен жауып қойды. Ешбір тірі заттың пайда болғаны болмайтынын дәлелдеп шықты.

Луи Пастер бактериялардың өршитін тұқымынан микроазғалар дамитынын бірден білді. Сонымен тірі ағза ешқашан да өзінен-өзі дамымайтыны белгілі болды. Ф. Энгельс: «Табиғат диалектикасында» материалистік тұрғыдан тіршіліктің пайда болуының жалпы сипатын берді. Материал еш уақытта да тыныштық қалыпта болмайтынын, ол үнемі қозғалыста болып, дамып отыратынын айтты. Материя өзінң дамуында әр уақытта жаңа күрделі түрге көшеді деп қорытынды жасады .

Биосфера және адамзат

Адамзат баласы да табиғаттың өзі жаратқан көп ғажайып көріністерінің бірі. Бірақ адам баласының үстемділігі ақыл-ойының жүйріктігі оны табиғаттың басқа тірі ағзадағыдан әлдеқайда жоғары дәрежеде көтерді. Үстіне аң терісін, өсімдіктердің жапырағы мен қабығын жамылып күн елткен алғашқы адамдардың өзіде керекті қажетін биосферадан алып отырған. От жағуды білмегеннің өзінде адам баласы жабайы жануарлардың еті мен өсімдіктердің жапырақтарын, сабағы мен буын-бұтақтарын шикідей жеп, өсімдіктерді қорек етіп, өсіп-өне берді. Кейінірек тамақты пісіріп жеу арқылы адам басқа жабайы жануарлардың әлдеқайда жоғары сатыға көтеріле түсті. Сана-сезім, ақыл-ой ғасырлар өткен сайын үлкен эволюциялық даму кезеңдерінен өтіп жоғары мәдениет сатысына көтеріле берді.

Жер спутнигін, космос корабльдерін ұшыру, Ай мен Марсқа саяхат жасау қамын кірісу, атом кемесі мен атом электр энергиясын салу, екі-үш жылдың ішінде миллион гектар тың және тыңайған жерлерді игеру, шөлді жерге канал жүргізіп, жасанды көл жасау, мәуелі бау-бақша, саялы ну орман – тоғай өсіру, жер шарының түкпір-түкпірімен тікелей хабарласу – бәрі де бүгінгі заманның үйреншікті әдетіне айналып отыр. Бұл ғажайыптарды, әсіресе соңғы 20-30 жылдың ішінде көріп отырмыз. Сондықтан да біздің заманымызды ракеталар, космос корабльдері, компьютерлер ғасыры дейді. Мұның бәрі адамзат баласының зор қарқыны, қызу жарысы деген сөз.

Литосфера, гидросфера, атмосфераны көрсететін Жердегі белгілі сурет.

Бірақ биосферадағы объектілер жойыла қалса, ол қалпына тез арада келе қоймайды. Мыңдаған және миллиондаған жылдарды қажет етеді. Мысалы, орман-тоғай алқабын кесіп, не оттап, не өртеп жойып жіберу оп-оңай. Арқыраған оғысы қатты өзеннің арнасын басқа жаққа бұрып жіберуге болады. Бірақ арнасындағы балық құриды, кеме жүзбейді, жағаларындағы ел көшіп кетеді, құс пен жабайы аңдар басқа жаққа ауып кетеді, жер құлазып қалады. Ұлан байтақ кең далаға мыңдаған тракторларды жауып жіберіп, жер қыртысын айналдырып, шаңын бұрқыратып қара дауыл тұрғызуға да адамза тбаласының шамасы әбден келеді. Бірақ биосфера заңдарында бұлай болмайды. Мысалы, жоғарыда көрсетілгендей, су тартылып, кеуіп қалған көл қалпына оңай келмейді.Миллион жыл уақыт кетеді. Биосферадағы пайда болып ғасырлар бойы шалқып жатқан айдын шалқар көлдің экосистемасы бұзылғаннан кейін қалпына келуі мүмкінде емес. Оның ішіндегі балығы, өсімдігі, климаты, арнасы, басқа да биосфералық құбылыстары адам танымастай өзгеріске ұшырап кетеді.

Саялы сыңсыған ну орман-тоғайсыз, айдын-шалқар көлсіз, арқырап аққан өзенсіз- жайқалып өскен шекарай шалғын шөпсіз, бітік шыққан егінсіз адамзат қоғамының шарықтап өсуі мүмкін емес. Сондықтан да біздің заманымызда биосфераны қорғау, оның байлығын, асыл қазынасын сарқып алмай, өте ұқыптылықпен, жанашырлықпен орынды пайдалану маңызды проблемаларға айналып отыр. Биосфераны «бағындыру» ғана емес, көп жағдайларда бүгінгі таңда биосферамен «достасу», оның заңдарымен келісу, санасы керек болады. Демек, бұл адамға қажетті барлық заттардың бәрі де биосферадан алынады деген сөз. 
Биосфера Жердің тірішлік қабығы деп аталатыны сендерге мәлім. Биосфера терминін ғылымға 1875 жылы австрвялық ғалым Э. Зюсс енгізген болатын. Ал 1926 жылы орыс ғалымы В. И. Вернадский биосфера туралы ілімді негіздеп, оның анықтамасын ұсынды. В. И. Вернадский бойынша биосфера деп ғаламшарымыздағы барлық тіршілік дүнниесі мен олардың арасындағы өзара зат және энергия айналымы тұрақты жүзеге асатын жердің ерекше қабығын атайды.

Биосфера атмосфераның төменгі бөлігін, гидросфераны жаие литосфераның жоғарғы қабаттарын қамтиды. Тіршілік дүниесінің өнімдері олардың тіршілік ортасы шеңберінен шығып, кеңістік бойынша мейлінше емін-еркін таралады. Сондықтан тіршіліктің таралу аймағы мен биосфераның шекарасымен берлық жерде бірдей сәйкес келе бермейді.

Биосфераның жоғарғы және төменгі шекарасы туралы ғалымдар арасында әлі де нақты мәліметтер жоқ. Тірі азғалар атмосфераның төменгі бөлігінде, әсіресе 100 м биіктікке дейін өте тығыз орналасады. Бірақ жыртқыш құстар биікке еркін көтеріледі, мәселен, кондор 7 км биіктікке көтеріле алады. Ал жоғары көтерілген ауа толқыны микроағзаларды, бактериялар мен әртүрлі спораларды 10 км биіктікке дейін көтереді. Тірі органикалық таралу мүмкіндігін ескере отырып, биосфераның жоғарғы шекарасын озон қабаты (25—30 км), төменгі шекарасын Дүниежүзілік мұхиттағы ең терең мұхит шұңғымаларының табаны арқылы жүргізеді.

Биосфераның құрамы мен құрылымы. Биосфераны құрайтын тіршілік дүниесінің құрамында мынадай химиялық элементтер кездеседі: сутек, көміртек, оттек, азот,фосфор, кремний. Олар биофильдік элементтер деп аталады. Бұл элементтердің атомдары тірі ағзаларды құрайтын күрделі молекулаларды түзеді, оларға көмірсутектер, майлар, нәруыздар (белок) мен нуклейн қышқылдары жатады. Аталған заттар тірі ағзалардың құрамында бір-бірімен тығыз байланыста болады.

Тірі азғалар мен олардын тіршілік ортасы өзара тығыз байланысып, ұдайы өзгеру мен даму жағдайында болатын жүйелер жиынтығын құрайды. Биосфераны құрайтын тірі азғалар шартты түрде екі үлкен топқа біріктіріледі: флора және фауна.

Жер шары биомассасының жалпы салмағы Жердің жалпы массасымен салыстырғанда (6-1027т) әлдеқайда аз. Биомасса материктер мен мұхиттарда да біркелкі таралмаған. Материктердегі биомасса мөлшері Дүниежүзілік мұхиттағы биомассадан 800 еседей көп. Материктерде жасыл өсімліктердің, ал мұхиттарда жануарлардың үлес салмағы басым болалы (6-кестені қараңдар).