Биосферадағы зат айналымы және энергияның өзгеруі

Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Зат айналымы. Тірі ағзаларға тән қасиеттердің біріне зат айналымы жатады. Биосфераның пайда болуы және оның тұрақтылығы әрі біртұтастығы барлық ағзалар мен айналадағы орта арасында болатын биологиялық айналымға тікелей байланысты.

Табиғатта болатын зат айналым ағзалардың үш тобының қатысуымен жүреді. Біріншіден, продуценттер (жасыл өсімдіктер) күннің жарық энергиясын сіңіру арқылы бастапқы өнім болып саналатын - органикалық заттарды түзеді. Ол заттар негізгі тіршілік тірегі болып саналады. Екінші, консументтер (әр түрлі сатыдағы) дайын органикалық заттарды пайдаланып, оларды бір түрден екінші түрге айналдырады да, Жер бетінде тіршіліктің жандана түсуіне және олардың ұрпақтарының үнемі алмасып отыруына жағдай жасайды. Үшінші, редуценттер - органикалық заттарды минералды заттарға ыдыратады және сол арқылы табиғатта кажетсіз қалдықтардың жиналуына жол бермейді.

Табиғатта болатын биологиялық зат айналымын сызбанұска арқылы көрсетуге болады:

жасыл өсiмдіктер →жануарлар →ұсақ ағзалар
(продуценттер) (консументтер) (редуценттер)

Жер бетінде тіршілікті Күн энергиясы мен жасыл өсімдіктерде болатын хлорофилдер қамтамасыз етеді. Ал басқа ағзаларда болатын зат айналымы продуценттерге тікелей байланысты және олардың тіршілігіне өз көмегін тигізеді.

Кез келген биогеоценозды құраушы бірнеше түрге жататын популяциялар арасында өзара тығыз қарым-қатынас болумен бірге өзара аса күрделi карама-қайшылықтар да болып тұрады. Ағзалар өзара қоректену тізбегі арқылы және айналадағы өлі табиғатпен (жарық, су, жылу, ауа, химиялық элементтер, т. б. ) үнемі болып түратын зат алмасу арқылы тығыз байланысты болады. Зат алмасудың нәтижесінде ағзалардың құрамындағы әр түрлі элементтер кайтадан айналадағы ортаға беріледі де, бұл әрекет үнемi қайталанып отырады. Міне осылай табиғатта үздіксіз зат айналымы болады. Табиғатта болатын зат айналым әрбір биогеоцеиозды және биосфераны тұтасымен камтиды.

Биосферада тұрақты түрде су мен тірі ағзалар кұрамына кіретін химиялық элементтер арасында да үздіксіз айналым болып тұрады. Ағзалар өз жасушасындағы цитоплазманы синтездеу үшін 40-қа жуық элементтерді пайдаланады. Олардың ішіндегі ең негізгілеріне көміртегі, азот, сутегі, оттегі, фосфор және күкірт жатады. Ал басқа злементтер аздаған мөлшерде болса да өте қажет. Оларға кальций, темір, калий, натрий, т. б. жатады. Ағзалар мен айналадағы орта арасында болатын зат айналым биосферадағы тіршiлікті қамтамасыз етеді. Биосферадағы зат айна-лымында тірі ағзалардың атқаратын қызметі ерекше.

Табиғатта болатын зат айналымында тірі ағзалар түрліше кьізмет атқарады. Оларға газдық, қаныкпалық, тотығу-тотықсыздану және биохимиялық қызметтер жатады.

Газдық қызмет жасыл өсімдіктердің фотосинтез әрекетi кезінде оттегін бөліп шығаруы, тынысалу кезінде өсімдіктер мен жануарлардың бөліп шығаратын көмірқышқыл газы, сонымен қатар азотты, күкiртсутектi, т. б. қалпына келтіретін бактериялар арқылы жүзеге асады. Бұл кезде тірі ағзалар мен атмосфера арасында тығыз байланыс түзіледі.

Биосферадағы зат айналымы.

Толық бағдаршалар - зат айналымының әр түрлі деңгейлері. Үзік бағдаршалар - зат айналымынан шығып қалған заттар.

(Воронов бойынша, 1987)

Қанықпалық қызмет тірі ағзалардың өз денелерінде жекеленген химиялық элементтерді қабылдап жинақтауы арқылы жүреді.

Мысалы, жекеленген ағзалар өз денесінде сутегі, көміртегі, азот, оттегі, натрий, марганец, магний, алюминий, фосфор, кремний, калий, кальций, күкірт, темір, иод, радий, т. 6. элементтерді жинақтайды.

Тотығу-тотықсыздану қызметін көбіне топырақ арасында және гидросферада тіршілік ететін ағзалар атқарады. Олар заттарды тотықтыру арқылы оксидтер түзеді, кейбірі заттарды (күкіртсутек, күкіртті темір, т. б. ) қалпына келтіріледі. Кейбір ½сақ-ағзалар пайдалы қазбалар (әктас, боксит, т. б. ) түзуге де қатысады.

Биохимиялық қызмет тірі ағзалардың қоректенуі, тынысалуы мен көбеюі және өлген агзалардың ыдырауы мен шіруі кезінде байқалады. Бұл кезде элементтердің атомдар түрінде биогендік миграциясы жүзеге асады.

Кейде адамның іс-әрекетiнің нәтижесінде биосфераға тән емес, әрі биосфераға зиянды әсер ететін зат айналымы байқалады. Мысалы, өнеркәсіп орындары мен тасымалдаудан бөлінген химиялық улы қоспалар елді мекендердің ауасын ластайды, ал «ºûшқыл жаңбырлар» табиғатқа зиянды әсерін тигізеді. Сондықтан да табиғатты мұндай ластанудан қорғау шараларына ерекше мән беру қажет.

Атомдардың биогендік миграциясы.

Биосферада кейбір активті химиялық элементтер атомдар күйінде бір ағзадан екіншісіне немесе ¼лі табиғатқа және қайтадан ағзаларға үздіксіз өтіп тұрады. Мұны атомдардың биогендік миграциясы деп атайды. Бұл айналым сулы ортада (элементтердің еруі немесе ерітінділердің қозғалуы) және атмосферада (газ тәрізді қосылыстар, су буларының қозғалуы) болатын физикалық-химиялық өзгерістерге мүлде ұқсамайды. µсақ ағзалар органикалық қалдықтарды ыдыратып, шірітеді, бұл кезде бөлінген элементтер топырақ пен ауаға бөлінеді, одан соң қайтадан басқа ағзаларға өтiп, биологиялық зат айналымына қатысады. Осылай кейбір элементтер атомдар күйінде биосферадағы зат айналымында үздіксіз бір ағзадан екіншiсіне миллиондаған жылдар бойы ауысып отырады. Бұл соңғы кездегі изотоптар арқылы зерттеу әдістерімен ғылыми дәлелденіп отыр. Кез келген орга-никалық қосылыстардың кұрамына элементтердің белгілі бір изотоптары ғана кіреді. Мысалы, сутегінің үш изотобынан - ¹ Н, ² Н, ³ Н - біріншісі ( ¹ Н) активті, өйткені ол екінші ( ² Н) изотобына қарағанда реакцияға 6 есе тезірек түседі. Табиғатта оттегінiң де үш изотобы - ¹⁶ О, ^І7 О, ^І8 О бар. ^І6 О изотобы өте жеңіл, әрі судың құрамына кіріп, фотосинтез әрекеттеріне қатысады. Ал көміртегінің ¹² С изотобы органикалық заттардың кұрамында болса, ал ¹³ С бейорганикалық заттармен активті байланысады. Биогендік миграция кезіңде элементтер атомдар күйінде тірi ағзалардың денесінде жинақталады да, ал ағзалар өлген кезде олардан қайта бөлініп шығады.

Кез келген биогеоценоздан биологиялық айналым кезінде элементтердің жинақталуын және минералдануын көруге болады. Мысалы, жасыл есімдіктер өскен құрлықта және мұхит пен теңіз суларының үстіңгі қабаттарында денесіне элементтерді жинақтаған тірі ағзалардың көп екені байқалады, ал бұл аймақта элементтердің минералдануы шамалы ғана болады. Оның есесіне топырақ ішінде, теңіздің терең түбінде элементтердің минералдануы басым екені көзге түседі.

Атомдардың биогендік миграциясы арқылы ағзалар тіршілік етеді және жер шарына кеңінен таралады. Бір жерден екiнші жерге коныс аударушылар (балықтар, бунақденелiлер, құстар, т. б. ) химиялық элементтерді алыс аймақтарға тасымалдайды. Ағзалардың бір-бірінен тіршілік үшін қажетті элементтердi беру арқылы өзара күрделі байланыста болатынын кез келген биогеоценоздан байқауға болады.

Биогендік миграция тіршіліктің негізгі үш барысын - ағзалар арасындағы зат алмасуы, олардың өсуін және көбеюін қамтиды.

Атомдардың биогеңдік миграциясын ұсақ ағзалар және көп жасушалы ағзалар жүзеге асырады. Ұсақ, ағзалар бұл әрекетте, көп жасушалы ағзалармен салыстырғанда, едәуір басымдылық рөл атқарады. Адамдардың іс-әрекеті нәтижесінде атомдардың биогендік миграциясының үшінші түрі пайда болып отыр.

Ұсақ ағзалардьң зат айналымындағы орны. Ұсақ ағзалар табиғатта кеңінен таралған және олар өте жылдам көбейеді. Мысалы, кейбір бактериялар әр 20 минутта бөліну арқылы көбейіп отырады, дәл осындай көбею қарқынында ол 36 сағат ішінде бүкіл жер шарын қаптап кеткен болар еді. Биосферадағы зат айналымында да ұсақ ағзалар орасан зор рөл атқарады.

Ұсақ ағзалардың тіршілiк ету қабілеті жоғары. Олар өте төменгі суық температурада да тіршілігін жоймайды. Мәңгі тоң басқан Сiбір өңірінен (мәңгі тоң қабаттарынан) табылған зіл өлекселеріндегі ішектері мен қарынынан табылған бактериялар өз тіршілігiн жоймаған. Ондағы температура - 240° С-ге жеткен. Кейбір ыстық атқылап жатқан гейзер суларының (4-90 ⁰ С температурасы) кұрамында да бактериялар мен балдырлар тiршілік етеді. Ал олардың споралары - 253° С температурада да тіршілiк қабілетiн жоймағаи. Бактериялар өте жылдам көбейетіндіктен, тез таралады және көп аймақтарды қамтиды. 1 г бактерия кұрамында 600 млрд-тан астам даралары болатындығы анықталған. Оларға қоректік заты жеткілікті болса, өте тез көбейеді. Осыған байланысты оларда өзгергіштік және бейімделушiлік қабілеті ерекше. Бактериялар қоректену және энергияны пайдалану ерекшеліктеріне байланысты бірнеше топқа бөлінеді. Мысалы, химиялық қосылыстар түзу кезіндегі энергияны пайдалануға байланысты хемосинтездеуші бактериялар (темірбактериялар, күкіртбактериялар, азотбактериялар, т. б. ), органикалық заттармен қоректенетін - сапрофитті бактериялар (сүтқышқылды, майқышқылды, сіркеқышқылды, шіріткіш, т. б, ), ал тірі ағзалар денесінде тіршілік ететіндері - паразитті бактериялар (туберкулез, оба, сүзек, тырыспа, т. б. ) деп бөлінеді. Бактериялардың белгілі бір тіршілік ету ортасына бейімделуіне байланысты кейбірі тіршілік ете алмайтын жерде екіншiлері белсенді тiршілік ете береді. Мысалы, сүттің, ашуы кезінде алғашында ашыту және майқышқылы бактериялар көп болады, ал одан соң сүтқышқылының көп жиналуына сәйкес алғашқы бактериялар тіршілігін жояды да, олардың орнына сүт қышқылды бактериялар басады. Бірақ біраз уақыт өткен соң олар қантты тотықтырып, бұл ортада тіршілік ете алмай, қырылады. Ал топырақ ішінде бактериялардың бір тобы органикалық қалдықтарды шiрітіп, аммиак бөліп шығарады, енді екінші бір тобы оны азотты қышқылға, соңынан азот қышқылына айналдырады. Топырақта азот қосылыстарын жинаушы бактериялар нитрлеуші (аэробты), ал ауаға азот бөліп шығаратындары- динитрлеуші (анаэробты) деп аталады 126.

Ұсақағзалар табиғатта болатын сан алуан биохимиялық әрекеттердің жүруіне белсенді түрде қатысады. Органикалық қалдықтардың ыдырауы, шіруі солардың қызметіне байланысты. Олар биологиялық зат айналымға қатыса отырып, кейде заттарды жалпы айналымнан шығарып тастап, Жер кыртысында кейбір заттардан қор жинақтайды. Ұсақ ағзалар топырақ құнарлығының қалпына келуіне де септігін тигізеді. Мүны ескерудің ауыл шаруашылығы үшiн маңызы зор.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.