1 дәріс Биосфера туралы ілім және В. И. Вернадскийдің биосфералы-ноосфералық концепциясы Жоспары: В. И. Вернадскийдің биосфера туралы ілімі «Биосфера»

Биосфера (грек тілінен аударғанда bios – тіршілік, sphaira – сфера, шар деген маңынаны білдіреді) – тіршілік бар немесе бұрын болған, тірі ағзалар мекендейтін жердің ерекше қабаты. Биосферадағы тірі ағзалар жиынтығы биосфераның тірі заттың құрайды. Бұл адамды қоршаған, табиғи ортаның негізгі компоненті және Жердің маңызды геосферасының бірі.

Қазіргі таңда биосфера көптеген компонентерден – тірі және өлі табиғаттан тұратын күрделі жүйе. Биосфера энергия мен заттардың биогеохимиялық айналымдарымен өз ара байланысқан атмосфераның төменгі бөлігін, бүкіл гидросфераны және литсфераның жоғарғы қабатын қамтиды.

Сонымен, биосфераның құрамына компоненттер кіреді:

- тірі ағзалар (өсімдіктер, жануарлар, микроағзалар);

- тропосфера (атмосфераның төменгі қабаты);

- гидросфера (мұхиттар, теңіздер, өзендер және т.с.с.);

- литосфера (жердің беткі қабаты).

Биосфераның жасы шамамен 4 млрд жыл.

Биосфера ғаламдық экожүйе ретінде абиотикалық және биотикалық бөліктерден тұрады.

Биосфераның абиотикалық бөлігі: 1) топырақ және оның қойнауындағы жыныстарды; 2) атмосфералық ауаны және 3) су ортасын қамтиды.

Биотикалық бөлігі тірі ағзалардан тұрады. Олар өздерінің тыныс алуы, қоректенуы және көбею арқылы биосфераның барлық компонентері арасында зат алмасды жүзе асырады.

Қазіргі биосфераның қалыптасуы – ғасырлар бойыорын алған органикалық әлем мен өлі табиғаттың эволюциясының нәтижесі. Биосфераның даму процесі үш кезеңнен тұрады:

- бірінші кезең: адамның табиғатқа әсері айтарлықтай емес биосфераның бастапқы қалыптасу кезеңі;

- екінші кезең: биотехносфера, бұл кезеңде адамның тіршілігі биосферада маңызды факторға айналып, оның табиғатқа теріс әсерінің алдын алу мәселелері туындайды;

- үшінші кезең: ноосфера – ақыл-ой сферасы. Биосфераның дамуының жоғарғы сатысы, бұл кезеңде адамның санасы, ақыл-ойы биосфераның дамуын анықтайтын негізгі фактор. Ноосферада адам күрделі геологиялық күшке айналады.

Биосфера туралы ілімнің негізгі қағидалрын В. Вернадский өзінің 1926 жылы жарияланған «Биосфера» атты еңбегінде қалыптастырған. Бұл ілімнің негізі: биосфера – дамуы тірі ағзалардың тіршілігімен анықталатын жердің ерекше қабаты.

В. Вернадскийдің биосфера туралы ілімі Жердің геологиялық даму кезеңінде ұзақ уақыт бойы жүретін энергия мен заттар айналымының өнімі ретінде биосфераның құрылуына тірі заттың планетарлық геохимиялық рөліне негізделген. Биосфера шегінде барлық жерде тірі заттың қорлары немесе оның тіршілік ізі кездеседі. Сондықтан В. Вернадский тірі ағзаларды негізгі өзгертуші күштер деп ерекше атап көрсеткен.

В. Вернадский бойынша биосфера – тіршілік бар немесе бұрын болған, тірі ағзалар немесе олардың тіршілік өнімдері кездесетін жердің ерекше қабаты. Минералды зат тіршілік нәтижесінде өңделіп жаңа сапаға айналады. Тірі ағзалар орта жағдайына бейімделе отырып, оны белсенді түрде өзгертеді. Жануарлардың, өсімдіктердің және микроағзалардың тіршілігі орта мен ағза арасындағы үздіксіз зат алмасумен сипатталады. Сондықтан жер бетінің, атмосфераның және гидросфераның құрамындағы барлық химиялық элементтері ағзалардың да құрамына кіреді.

В. Вернадский өзінің биосфера туралы ілімінде бір бірнен айырмашылығы бар, бірақ генетикалық байланысқан биосфера компоненттерін көрсеткен:

- тірі зат (тірі ағзалар);

- биогенді зат (тірі ағзалардың тіршілік өнімдері);

- костық зат (тірі ағзалар өңдеген және ыдыратқан тау жыныстарының өнімдері);

- радиоактивті зат (радиоактивті элементтердің ыдырау нәтижесінде түзілген заттар);

- шашыранды заттар (жер бетінде сирек кездесетін заттар);

- космостық табиғаты бар заттар (электрондар, протондар, метеоритер).

Тірі зат дегеніміз бұл биосферадағы тірі ағзалардың биомассасы және жиынтығы.

Биосфераның тірі заттары химиялық және геологиялық тұрғыдан өте белсенді болып саналады. В. Вернадский биосфераның негізгі бес функциясын ажыратқан:

Энергетикалық – биосфералық планетарлық құбылыстардың космостық сәуле шығаруымен, күн радиациясымен байланысын жүргізу;

Газды – газдардың миграциясын және олардың айналымын, атмосфераның газдық құрамын қамтамасыз ету;

Тотығу-тотықсыздану – тірі заттың әсерінен тотығу (ортаның оттегімен байытылуы) және тотықсыздану – оттегінің тапшы кезінде органикалық заттардың ыдырауы;

Жинақтау – ағзалардың өз денелерінде шашыранды химиялық элементтерді жинақтау қабілеті, олардың мөлшерін көбейту;

Деструкциялық - өлген органикалық заттардың ыдырауы, тірі заттың өлі затқа айналуы.

В. Вернадский қалыптастырған биосфера туралы ілімнің негізінде қазіргі таңда Жердің минералды, су және газтәрізді қабаттарының арасында жүзеге асатын процестердің өзара байланыстары мен диалектикалық бірлігі жатыр. Қазіргі уақыта қоғамның даму этапында адам тіршілігі планетарлық сипат ие болып, адам биосфераның негізіне айналды. Осының әсерінен қазіргі таңда биосфераның одан әрі дамуы және оның ақыл-ой қабаты – ноосфераға айналуы жүріп жатыр.

Ноосфера – адамның парасатты тіршілігі оның дамуын қамтамасыз ететін негізгі фактор болып табылатын биосфераныі жаңа күйі.

«Ноосфера» ұғымын 1927 жылы француз ғалымдары Э. Леруа мен П.Т. Шарден енгізді. 1930-1940 жылдары В. Вернадский ноосфера туралы ілімді одан әрі дамытты. Ол ноосфераны биосфера дамуының бір кезеңі деп қарастырып, табиғат пен адам қарым-қатынасын ақылмен, жүйелі түрде реттеп отыруға шақырды.
Биосферадағы зат және биогенді элементтердің айналымы

Табиғатта екі негізгі зат айналымы бар: үлкен (геологиялық) және кіші (биогеохимиялық).

Геологиялық (үлкен) зат айналымы тау жыныстарының түзілуімен, үгілуімен және химиялық элементтердің басқа жерге ауысуымен байланысты. Бұл процестегі басты рөлді су мен топырақ бетінің термиялық қасиеті: күн сәулелерінің сіңірілуі мен шағылуы, жылу өткізгіштігі және жылу сиымдылығы атқарады. Биосфераның қалыптасуымен үлкен айналымға ағзалардың тіршілік өнімдері де қосылады. Геологиялық айналым тірі ағзаларды қоректік заттармен қамтамасыз етіп көбіне олардың тіршілік ету жағдайларын анықтайды.

Биогеохимиялық (кіші) зат айналымы тек биосфера шегінде жүзеге асады. Оның мәні фотосинтез процесінің нәтижесінде бейорганикалық қосылыстардан тірі заттың түзілуі және ыдырау нәтижесінде органикалық затты қайта бейорганикалық затқа айналуы. Жалпы биогеохимиялық айналым бұл өсімдіктер, жануарлар, микроағзалар мен топырақ арасындағы зат айналымы. Биогеохимиялық зат айналымының маңызы – органикалық қосылыстардың синтезделуі және бұзылуы.

Химиялық элементтер биосферада үздіксіз айналымда болады. Негізгі айналымдарға көміртегінің, азоттың, фосфордың, күкірттің айналымын жатқызуға болады.

Көміртегі айналымы – биологиялық айналымның негізгі қатысушысы. Көміртегі айналымы жасыл өсімдіктер мен кейбір микроағзалардағы фотосинтез процесінде атмосфералық көмірқышқыл газын сіңіруден басталады. Өсімдіктер сіңірген көміртегі бөлігін жануарлар пайдаланып, көмірқышқыл газын бөледі. Тіршілігін жойған өсімдіктер мен жануарлар ең соңында топырақта микроағзалар арқылы ыдырайды. Осы ыдырау процесінің нәтижесінде ұлпалар құрамындағы қосылыстар көміртегі диоксидіне дейін тотығып, атмосфераға қайтып оралып отырады.

Жалпы көмір қышқыл газының Жер бетіндегі жылжуы екі бағытта жүреді:

фотосинтез процесі кезінде өсімдіктер көмір қышқыл газын сңіріп, өсімдіктер массасын құрайды, ары қарай бұл масса көмір, шымтезек, мұнай, шгінді тау жыныстары түрінде литосфераға ауысады;

әлемдік мұхитта еріп, көмір қышқыл газы тірі ағзалар немесе химиялық реакциялар көмегімен кальциймен әрекеттесіп карбонатты жыныстар түзеді.

Фосфор айналымының ерекшелігі редуценттердің фосфорды органикалық түрден бейорганикалық түрге тотықтырмай ауыстыратыны. Фосфор айналымы құрлықта да, мұхитта да жүреді. Атмосфералық физикалық және химиялық үгілу нәтижесінде құрамында фосфор бар тау жыныстары бұзылады. Бұзылған өнімдер су, жел арқылы әлемдік мұхитқа келіп түседі. Бұл жерде фосфор фитопланктондар құрамына енеді. Қоректік тізбек бойынша фосфор теңіз жануарларының ағзасына түседі. Ары қарай теңіз құстары, жануарлары арқылы фосфор құрлыққа шығарылады.

Күкірт айналымы суды, топырақты және атмосфераны қамтиды. Күкірттің негізгі қоры топырақ пен тұнбаларда. Күкірттің айналымының негізгі буынына сульфидтің сульфатқа дейін тотығуы немесе сульфаттың сульфидке дейін өзгеруі жатады. Бұл реакциялар бактериялар тобының қатысуымен өтеді. Тотығу-тотықсыздану процесінің арқасында топырақтағы күкірт пен сульфат қорының арасында және топырақ қабатының тереңінде орналасқан темір сульфидімен алмасулар жүреді.Тереңде жатқан тұнбалар микробтардың қатысуымен тотықсызданғанда бөлінген күкіртті сутек су бетіне қарай жылжиды. Судағы сульфид оттегі атомдарымен әрекеттесіп сульфатқа дейін тотығады. Сульфат автотрофтардың пайдалануына ең қолайлы қосылыс болып саналады.

Азот айналымы биогенді элементтер ішінде ағзалардың тіршілігіне ең қажетті айналым болып саналады. Биосферадағы азот айналымын анаэробты бактериялар және көк-жасыл балдырлар жүргізеді. Бактериялар атмосферадағы молекулалық азотты байланыстырып, оларды өсімдіктердің азоты қоректенуіне қажетті түрлерге (нитрит, нитрат, аммоний тұздары) айналдырып, сонымен қатар органикалық азотты қосылыстарды түзеді. Барлық қоректік деңгейлердің зат алмасуынан өткенде осы қосылыстар аммоний ионын (NH₄⁺) бөле отырып ыдырайды, сөйтіп осы цикл қайталанып отырады. Топырақ пен су бактериялары азот қышқылының тұздарын молекулалық азот пен аммиакқа дейін ыдыратады.

Су айналымыкүн энергиясы, тартылу күші, тірі ағзалардың тіршілігі және адамның шаруашылық қызметінің әсерімен жер бетінде үздіксіз жүретін процесс. Су айналымы табиғат жғдайында келесі түрде жүреді: жауын-шашын атмосферадан жер бетіне түсіп, топыраққа сіңіріледі немесе су қоймаларына ағады. Мұхиттардың, теңіздердің, құрлықтардың бетінен буланған су булар арқылы тасмалданып, жауын-шашынмен бірге жер бетіне қайта түседі.

[q]4:1: Биосфера терминін алғаш рет ұсынған

[a][+] Э. Зюсс

[a] Н. Вавилон

[a] Ю. Либих

[a] Э. Геккель

[a] В. Сукачев
[q]4:1: Биосфера бұл

[a][+] тірі ағзалардың тіршілік ететін аймағы

[a] саналы ғылыми шаралар әлемі

[a] жер шары көлеміндегі үлкен кеңістік

[a] географиялық қабат

[a] органикалық әлемнің эволюция процесі

[a][+] В. Вернадский

[a] Н. Вавилон

[a] Ю. Либих

[a] Э. Геккель

[a] В. Сукачев

[a][+] б.ғ.д. 4 млрд. жыл бұрын

[a] б.ғ.д. 5 млрд. жыл бұрын

[a] б.ғ.д. 10 млрд. жыл бұрын

[a] б.ғ.д. 50-100 млн. жыл бұрын

[a] б.ғ.д. 10 млн. жыл бұрын

[a][+] нообиогеоценоз

[a] экотоп

[a] нооценоз

[a] биоценоз

[a] экожүйе

[a][+] ноосфера

[a] гемосфера

[a] тропосфера

[a] этносфера

[a] ионосфера

[a][+] Леруа және Тейлер де Шарден

[a] В.И.Вернадский

[a] Леруа

[a] Тейлер де Шарден

[a] Геккель