Биомасса, фотосинтез, энергия ағыны
1. Кіріспе
2. Негізгі бөлім
а) Биомасса , өнімділік және биосфераның негізгі функциясы
ә) Фотосинтез
б) Биосферадағы энергия ағыны
в) Биосферадағы биогеохимиялық айналым
3. Қорытынды
2. Негізгі бөлім
а) Биомасса , өнімділік және биосфераның негізгі функциясы
ә) Фотосинтез
б) Биосферадағы энергия ағыны
в) Биосферадағы биогеохимиялық айналым
3. Қорытынды
Жер кеңістігінде жүретін табиғи процестерге әсер тигізетін тіршілік екені туралы ХІХ және ХХ ғасырлар аралығындағы еңбектерінде пікірін айтумен қатар дәлелдеген орыс ғалымы В.В. Докучаев .
ХХ ғасырдың 20-жылдарында В. И. Вернадскийдің еңбектерінде биосфера Жер шарының тірі организімдер жайлайтын бөлігі , ең үлкен экожүйе екенін ғылыми түрде негіздеді және ол бірінші рет тірі организмдердің геологиялық рөлі туралы биосфера ілімін ұсынды . Ол еңбектерінде топырақ түзу процесі ауа райынан басқа өсімдіктер мен жануарлардың жиынтық әсеріне байланысты екенін көрсетті ; тірі организмдердің іс-әрекеті жер қыртысының кейпін өзгертетін ең негізгі фактор екенін де дәлелдеді .
В. И. Вернадский биосфера заттегі геологиялық жағынан кездейсоқ емес әр түрлі 7 бөлшектен тұратынын атап айтты : тірі заттек , тіршілік (биогенді) заттегі , өлі (енжар) заттек , биологиялық енжар заттек және 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 .
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 қалдықтары (әктас , ақбақалшықты жыныс , жаңғыш тақтатастар , қазба көмірлер , мұнай және т.б) болып табылатын органогенді шөгінді жыныстар .
Биологиялық енжар заттектер ерекше топтардың бірі . Олардың түзілуіне биосферада бір мезгілде тірі организмдер мен өлі заттектерде жүретін процестерге организмдердің қосатын үлесі өте зор . Ғаламшардың енжар заттектеріне топырақ , желге мүжілетін топырақ жамылғысы , барлық табиғи сулар жатады , олардың қасиеттері жер бетіндегі тірі заттектердің әрекетіне байланысты келеді .
Биосфера , сонымен , заттектер айналымын үзбей сүйемелдеп тұратын ғаламшардың ең үлкен экожүйесі , яғни тіршіліктің өніп-өсіп , көбеюіне мүмкіндік бар қабат . Оның шекарасы Жер бетіндегі 20-25 км деңгейден (атмосфераның озон қабатына дейінгі бөлігі кіреді) 11 км мұхит тереңдігіне және жер астына 6 км тереңдікке дейін созылып таралған .
Биомасса , өнімділік және биосфераның негізгі функциясы . Биосфераның жалпы биомассасы (құрғақ заттекте есептелген) шамамен 2трлн. т, ал биомассаның әр жылдық өнімі осыдан 10 есе аз келеді . Биосфераның тірі заттегінің 99,5% жер бетіндегі өсімдіктердің биомассасынан құралады . Биосфера биотасының жалпы өнімділігіне сипаттама 2,1-ші кестеде берілген .
ХХ ғасырдың 20-жылдарында В. И. Вернадскийдің еңбектерінде биосфера Жер шарының тірі организімдер жайлайтын бөлігі , ең үлкен экожүйе екенін ғылыми түрде негіздеді және ол бірінші рет тірі организмдердің геологиялық рөлі туралы биосфера ілімін ұсынды . Ол еңбектерінде топырақ түзу процесі ауа райынан басқа өсімдіктер мен жануарлардың жиынтық әсеріне байланысты екенін көрсетті ; тірі организмдердің іс-әрекеті жер қыртысының кейпін өзгертетін ең негізгі фактор екенін де дәлелдеді .
В. И. Вернадский биосфера заттегі геологиялық жағынан кездейсоқ емес әр түрлі 7 бөлшектен тұратынын атап айтты : тірі заттек , тіршілік (биогенді) заттегі , өлі (енжар) заттек , биологиялық енжар заттек және 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 .
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 қалдықтары (әктас , ақбақалшықты жыныс , жаңғыш тақтатастар , қазба көмірлер , мұнай және т.б) болып табылатын органогенді шөгінді жыныстар .
Биологиялық енжар заттектер ерекше топтардың бірі . Олардың түзілуіне биосферада бір мезгілде тірі организмдер мен өлі заттектерде жүретін процестерге организмдердің қосатын үлесі өте зор . Ғаламшардың енжар заттектеріне топырақ , желге мүжілетін топырақ жамылғысы , барлық табиғи сулар жатады , олардың қасиеттері жер бетіндегі тірі заттектердің әрекетіне байланысты келеді .
Биосфера , сонымен , заттектер айналымын үзбей сүйемелдеп тұратын ғаламшардың ең үлкен экожүйесі , яғни тіршіліктің өніп-өсіп , көбеюіне мүмкіндік бар қабат . Оның шекарасы Жер бетіндегі 20-25 км деңгейден (атмосфераның озон қабатына дейінгі бөлігі кіреді) 11 км мұхит тереңдігіне және жер астына 6 км тереңдікке дейін созылып таралған .
Биомасса , өнімділік және биосфераның негізгі функциясы . Биосфераның жалпы биомассасы (құрғақ заттекте есептелген) шамамен 2трлн. т, ал биомассаның әр жылдық өнімі осыдан 10 есе аз келеді . Биосфераның тірі заттегінің 99,5% жер бетіндегі өсімдіктердің биомассасынан құралады . Биосфера биотасының жалпы өнімділігіне сипаттама 2,1-ші кестеде берілген .
1) А. Ж. Ақбасова , Г. Ә. Саинова. Экология: Жоғарғы оқу орындарына арналған оқу құралы . – Алматы :“ Бастау” баспасы, 2003.
2) Никоноров А.М., Хоружая Т.А. Экология.М.: «Издательство Приор» , 2001. – 304 с.
2) Никоноров А.М., Хоружая Т.А. Экология.М.: «Издательство Приор» , 2001. – 304 с.
Жоспары:
1. Кіріспе
2. Негізгі бөлім
а) Биомасса , өнімділік және биосфераның негізгі
функциясы
ә) Фотосинтез
б) Биосферадағы энергия ағыны
в) Биосферадағы биогеохимиялық айналым
3. Қорытынды
Жер кеңістігінде жүретін табиғи процестерге әсер тигізетін
тіршілік екені туралы ХІХ және ХХ ғасырлар аралығындағы
еңбектерінде пікірін айтумен қатар дәлелдеген орыс ғалымы В.В.
Докучаев .
ХХ ғасырдың 20-жылдарында В. И. Вернадскийдің еңбектерінде
биосфера Жер шарының тірі организімдер жайлайтын бөлігі , ең үлкен
экожүйе екенін ғылыми түрде негіздеді және ол бірінші рет тірі
организмдердің геологиялық рөлі туралы биосфера ілімін ұсынды . Ол
еңбектерінде топырақ түзу процесі ауа райынан басқа өсімдіктер мен
жануарлардың жиынтық әсеріне байланысты екенін көрсетті ; тірі
организмдердің іс-әрекеті жер қыртысының кейпін өзгертетін ең
негізгі фактор екенін де дәлелдеді .
В. И. Вернадский биосфера заттегі геологиялық жағынан кездейсоқ
емес әр түрлі 7 бөлшектен тұратынын атап айтты : тірі заттек ,
тіршілік (биогенді) заттегі , өлі (енжар) заттек , биологиялық енжар
заттек және 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
.
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 қалдықтары (әктас , ақбақалшықты жыныс , жаңғыш тақтатастар ,
қазба көмірлер , мұнай және т.б) болып табылатын органогенді шөгінді
жыныстар .
Биологиялық енжар заттектер ерекше топтардың бірі . Олардың
түзілуіне биосферада бір мезгілде тірі организмдер мен өлі
заттектерде жүретін процестерге организмдердің қосатын үлесі өте зор
. Ғаламшардың енжар заттектеріне топырақ , желге мүжілетін топырақ
жамылғысы , барлық табиғи сулар жатады , олардың қасиеттері жер
бетіндегі тірі заттектердің әрекетіне байланысты келеді .
Биосфера , сонымен , заттектер айналымын үзбей сүйемелдеп тұратын
ғаламшардың ең үлкен экожүйесі , яғни тіршіліктің өніп-өсіп , көбеюіне
мүмкіндік бар қабат . Оның шекарасы Жер бетіндегі 20-25 км
деңгейден (атмосфераның озон қабатына дейінгі бөлігі кіреді) 11 км
мұхит тереңдігіне және жер астына 6 км тереңдікке дейін созылып
таралған .
Биомасса , өнімділік және биосфераның негізгі функциясы .
Биосфераның жалпы биомассасы (құрғақ заттекте есептелген) шамамен
2трлн. т, ал биомассаның әр жылдық өнімі осыдан 10 есе аз келеді
. Биосфераның тірі заттегінің 99,5% жер бетіндегі өсімдіктердің
биомассасынан құралады . Биосфера биотасының жалпы өнімділігіне
сипаттама 2,1-ші кестеде берілген .
Биосфера биотасының арқасында жылына өзгеріп отыратын жалпы
энергияның мөлшері 10²² Дж . Күн энергиясының химиялық энергияға
түрленіп отыруы өсімдіктер мен басқа организмдердің қабілетіне , яғни
олардың ғаламшар көлемінде биогеохимиялық функцияларды орындауына
байланысты . Биосфера арқылы алынатын және өндіргіштермен игерілетін
энергия таралып кетеді немесе олардың биомассасы арқылы бірінші
реттік тұтынушыға , тағы да сол сияқты кезекпен беріліп кете береді
. Энергия экожүйе күйінің мәнді функциясының бірі болып табылады .
2.1 – кесте . Қазіргі кезде биосфераның биомассасы мен
өнімділігіне сандық сипаттама
Биомасса мен өнім көрсеткіші Млрд.т
Биосферадағы тірі заттектің массасы 6065
Биосферадағы құрғақ заттектердің биомассасы 2135
Биосферадағы органикалық заттектің биомассасы 2064
Тірі заттектің жылдық өнімі 590
Құрғақ заттектің өнімі 219
Органикалық заттектің өнімі 212
Көмір қышқыл газының жылдық жұмсалуы мен бөлінуі 360
Метаболдық судың жылдық алмасуы 105
Оттектің жылдық жұмсалуы мен бөлінуі 255
Фотосинтез арқылы өтетін энергияның жылдық ағысы11800
(Дж 10¹8)
Биосфераны сипаттайтын энергияның жалпы ағыны күн сәулесінен
және жақын орналасқан денелерден таралатын ұзын толқынды жылу
сәулесінен құралады . Сәулелердің екі түрі қосылып ортаның климаттық
жағдайын анықтайды , бірақ тірі құрауыштарды энергиямен қамтамасыз
ететін фотосинтезге тек күн сәулесі энергиясының шағын бөлігі ғана
пайдаланылады . Осы энергияның есебінен әр экожүйенің негізгі немесе
бастапқы өнімі түзіледі .
Фотосинтез дегеніміз заттектер мен энергияны Жерде жинақтайтын
негізгі процесс , оның нәтижесінде СО2 мен Н2О-дан органикалық
заттектер және оттек түзіледі (келесі формулада глюкоза) :
СО2 +++ + 6Н2О + күн энергиясы—›С6Н12О6 + + 6О2
Газдық функция . Фотосинтез процесі және дем алу арқылы тірі
организмдер қоршаған ортамен оттек пен көмір қышқыл газымен алмасып
отырады . Қазіргі кезеңдегі атмосфераның тұрақты газдық құрамының
қалыптасуына және ғаламшардың геохимиялық эволюциясында тотықсызданған
ортаның тотыққанға ауысуында негізгі рөлді 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 ерітінділерді өз денелері арқылы өткізіп , химиялық
элементтердің және олардың қосылыстарының биогендік миграциясы мен
шоғырлануын жүзеге асырып отырады . Бұл жағдай тек органикалық
заттектердің биосинтезіне ғана қажетті емес , сонымен бірге әр түрлі
құбылыстардың орын алуына да қатысты . Мысалы , құбылыстарға маржанды
аралдың , қабыршақ пен қаңқалардың құрылуына , күкірттің , кейбір
металл рудаларының , басқа да кен орындарының , мұхиттар түбінде темір-
марганец жиынтықтарының , шөгінді әк тас қабаттарының және т.б. пайда
болуын жатқызуға болады . Биологиялық эволюцияның ерте кезеңі сулы
ортада өткен . Организмдер өздеріне қажетті заттектерді сұйытылған су
ерітінділерінен алуды үйреніп , өздерінің денесінде олардың
концентрациясын дүркін – дүркін жоғарлату арқылы қажетті мөлшерде
ұстауға бейімделген .
Тірі заттектердің тотығу – тотықсыздану функциясы элементтердің
биогендік миграциясымен және заттектердің шоғырлануымен тығыз
байланысты . Табиғатта көптеген заттектер тұрақты және олар қалыпты
жағдайда тотығу процесіне ұшырамайды , мысалы , өте маңызды биогенді
элементтердің бірі – молекулалық азот . Бірақ – та , өте күшті
катализатор рөлін атқаратын ферменттердің тірі клеткаларда болуына
байланысты көптеген тотығу – тотықсыздану реакциялары абиогенді ортада
жүретіндермен салыстырғанда миллиондаған есе артық жылдамдықпен
өтеді .
Фотосинтез процесінің нәтижесінде түзілген органикалық заттектер
өсімдіктің өзінің немесе өсімдікпен қоректенетін басқа организмдерге
энергия көзі болып саналады , себебі олар өздерінің тіршілігіне
қажетті қоректі заттектерді өсімдіктен алып , өздерінің қажеттілігін
қамтамасыз етеді . Қоректенгенде қабылданған энергияны организмдер дем
алу процесінде бөліп отырады . Атап айтқанда , фотосинтез процесінде
бөлінетін заттектерді пайдаланып , фотосинтезге түсетін заттектер және
белгілі мөлщерде энергия бөлінеді . Энергияның бөлігі жылу немесе
энергияның басқа түрлеріне айналып отырады . Экожүйеде айналымға
түсетін тек заттектер , ал энергия айналымға түсе алмайды , себебі
жоғарыда айтқандай пайдасыз жылу энергиясына өтіп отырады . Сол үшін
тұрақты сырттан келетін энергия ағысы экожүйеге қажет .
Биосферадағы энергия ағыны . Жердегі негізгі энергия көзі Күн ,
жылына биосфераға түсетін бұл энергияның мөлшері 2,5•1024 Дж . Осы
энергияның тек шамамен 0,3%-і ғана фотосинтез процесінің нәтижесінде
органикалық заттектердегі химиялық байланыстың энергиясына ауысады
және тек 0,1% таза бірінші өнімдерге өтіп отырады . Әрі қарай
қоректі органикалық заттектер арқылы трофикалық тізбекке сәйкес
таралады . Энергияның пирамида заңына немесе 10% Р. Линдеманның
(1942ж.) ережесіне сәйкес , бір қоректік деңгейден басқа деңгейге
өтетін энергия орташа шамамен 10%-тен аспайды . Осындай деңгейлер
көп болған сайын , ең соңғы тұтынушыға жететін энергия үлесі соғұрлым
төмен болады .
Органикалық заттектердің ыдырауына әр түрлі организм топтарының
қатысуы осыған ұқсас бірден – бірге басқыштаушылық қатарымен жүреді :
таза бірінші өнім энергиясының шамамен 90% бөлетін микроорганизмдер
мен саңырауқұлақтар , 10%-тейін – омыртқасыз жануарлар және 1%-тен
аздауын – омыртқалы жануарлар – соңғы ақырғы консументтер . Соңғы
цифрға сәйкес бір процент ережесі мазмұндалған , осы белгіленген
қатынастар биосфераның орнықтылығын ұстайтын негізгі жағдайға жатады .
Табиғи жүйе энергиясының 1%шамасында өзгеруі жүйені тепе – теңдік
жағдайынан шығарады . Жер бетіндегі ірі масштабта құбылыстардың бәрі
де күн сәулесі энергиясынан 1%-тен аспайтын жиынтық энергияға ие .
Энергияның пирамида заңы тұрғындарды азық – түлікпен қамтамасыз етуге
арналған жер көлемінің есебін жасауға және т.б. экологиялық –
экономикалық есептерді жасауға қолданылады .
Күн энергиясының ағыны арқасында Жерде ауа мен судың әлемдік
физикалық айналымы жүреді . Ауа массасының жылжуы механикалық
тиімділіктен ( жел , толқын , ағыстар ) басқа бірінші кезекте
құрамындағы заттектердің , яғни су буы мен шаң бөлшектерінің
аэрогендік миграциясын қамтамасыз етеді . Күн радиациясының әсерінен
атмосферада әртүрлі фотохимиялық реакциялар – су фотолизі , озонның ,
күкіртті сутектер тұмшаларының түзілуі орын алады .
Тасымалданатын массалық көлемі мен жұмсалатын энергияны
ескергенде Жерде ең үлкен заттектер айналымының біріне су айналымы
жатады . Жылына бұл процеске қатысатын не бәрі бүкіл гидросфера
массасының 0,04% болса да , секундына 16,5 млн . м3 және 40 млрд .
МВт күн энергиясы айналымға түсіп отырады . Әлемдік гидрологиялық
циклдың 7%-ін өзен ағысы құрайды . Су айналымы , Әсіресе жер
бетіндегі және жер астындағы ағын құрлықтағы заттектердің гидрогенді
миграциясын анықтайды , оған себеп болатын тасымалдау мен қатар
көптеген еру , ион алмасу , кристалдану , тұну процестері , тотығу –
тотықсыздану реакциялары және т.б. Сонымен , күн энергиясының
арқасында жүретін су мен ауаның физикалық айналымынан басқа
көптеген химиялық элементтер мен олардың қосылыстары айналымға
тартылады . Осы процестердің бір қатарында ұлпасы 70% судан тұратын
тірі организмдер де қатысады . судың едәуір көлемі өсімдіктерден ,
көбіне ағштардан буланады . Жауын – шашын суының шамамен алғанда 13-
ін өсімдіктер буландырады , әр түрлі аудандарда 1 кг органикалық
заттектердің түзілуіне 500 литрге дейін су шығындалады .
Биосферадағы биогеохимиялық айналым . Экожүйедегі органикалық
заттектердің синтезі мен ыдырауына сүйенген биогенді элементтердің
айналымын заттектердің биотикалық айналымы деп атайды . Биогенді
элементтерден басқа биоталық айналымға биотаға өте қажетті минералды
және әртүрлі көптеген қосылыстар да тартылады . Сондықтан ,
тіршілікпен тығыз байланысты , негізінен көміртек , су , азот , фосфор ,
күкірт , және биогенді катиондар сияқты химиялық заттектердің алмасу
циклдерінен тұратын биологиялық айналымның бөлігін биогеохимиялық
айналым деп атайды .
Биосферадағы тепе – теңдік жағдайдың сақталуында биоталық
айналымның ғаламшарлық дәрежедегі тұйықтылығы өте маңызды рөл
атқарады . Биосфераның үздіксіз жаңарып отыратын экологиялық
жүйелеріне қайталанып кіретін заттардың , энергиялар мен ақпараттардың
уақыт пен кеңістікте әркелкі болып заңды циклдық қайта бөлінуі
үздіксіз жүретін процесс . Тікелей және керісінше жүретін
процестердің заттектер өнімі ∑ q1-2= ∑q2-1 тең болса , онда айналым
толық тұйықталған болып саналады . Егерде қандай бір процестерде
жанама өсуі немесе кемуі dq бақыланса , онда айналымның тұйықтылығы
R келесі қатынаспен көрсетіледі :
R= (q-dq)q
Ал айналымның тұйықсыздану шамасы төменгі формула арқылы
анықталады :
R=1 – R=dqq
Бұл шамаларды басқаша жолмен де табуға болады , ол үшін тепе –
теңдіктің сақталатын мерзімі (Т) мен қалпына келу процесі толық
тоқталғанда заттек массаларының сарқылатын уақытын салыстыру арқылы
dT бағалау қолданылады .
Көміртек айналымы . Көмірсулардың , майлардың , белоктардың , нуклеин
қышқылдарының ( ДНҚ , РНҚ ) және тіршілікке қажет басқа да
органикалық қосылыстардың негізгі “ құрылыс материалдарына ” жататын
көміртек биоталық айналымның негізгі қатысушысы болып табаылады .
Көміртектің ғаламшарлық айналымы төменгі схемада көрсетілген .
Жанартау
атқылағанда
Минералды
заттар:
әктас ,
доломит ,
т.б.
Жер бетіндегі
өсімдіктер
және
фитопланктондар
Адам
Атмосфералық
ауадағы СО2
Жануарлар
әлемі
жанғанда
Мұнай ,
көмір , шымтезек
және т.б.
қолданылатын өн
-
дірістер ,
көліктер
Орман және
басқа өрттер
Қалдықтар
Осы кезеңде биосферадағы көміртектің жалпы массасы шамамен 4000
Гт . Оның 1000 Гт биомасса үлесіне жатады . Биосферадағы жылдық
нетто – биоөнімінің мөлшері көміртекпен есептгенде 90 – 100 Гт . Осы
мөлшерде көміртек дем алу және ыдырау ( деструкция ) процестерінде
де бөлініп отырады . Сонымен , көміртекпен есептегенде биосфера
биомассасының жаңару мерзімі 10 жылды құрайды .
Көміртек айналымы жасыл өсімдіктер мен кейбір микроорганизмдердегі
фотосинтез процесінде атмосфералық көмірқышқыл газын бекітуден
басталады . Өсімдіктер бекіткен көміртек бөлігін жануарлар пайдаланып
, көмір қышқыл газын бөледі . Тіршілігін жойған өсімдіктер мен
жануарлар ең соңында топырақта микроорганизмдермен ыдырайды , осы
ыдырау процестердің нәтижесінде ұлпалар құрамындағы қосылыстар
көміртек диоксидіне дейін тотығып , атмосфераға қайтып оралып отырады
.
Көміртектің белгілі бөлігі ұзақ мерзімде қазанды отын түрлерін
(көмір , табиғи газ , мұнай , шымтезек , жанғыш тақтатас) , теңіз
суқоймаларында карьонатты жыныстарды (әктас , доломит , т.б. ) түзуге
қатысады . Құрлықтағы және акваториясындағы көміртек қосылыстарының
пайда болатын негізгі көзінің бірі болып жанартаудың атқылауы
саналады .
Фотосинтез бен органикалық заттектердің ыдырауы бірнеше сатыдан
өтетін және өте көп экожүйелер мен организмдердің қатысуымен жүзеге
асатын болса да жалпы биосферада ерекше өте жоғары дәлдікпен
олардың теңдіктері ұсталып тұрады .
Көмірқышқыл газының атмосферадағы қоры 700 Гт , ал фотосинтез
және ыдырау процестері арқылы атмосфераға жылына қайтарылып
отыратын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
1. Кіріспе
2. Негізгі бөлім
а) Биомасса , өнімділік және биосфераның негізгі
функциясы
ә) Фотосинтез
б) Биосферадағы энергия ағыны
в) Биосферадағы биогеохимиялық айналым
3. Қорытынды
Жер кеңістігінде жүретін табиғи процестерге әсер тигізетін
тіршілік екені туралы ХІХ және ХХ ғасырлар аралығындағы
еңбектерінде пікірін айтумен қатар дәлелдеген орыс ғалымы В.В.
Докучаев .
ХХ ғасырдың 20-жылдарында В. И. Вернадскийдің еңбектерінде
биосфера Жер шарының тірі организімдер жайлайтын бөлігі , ең үлкен
экожүйе екенін ғылыми түрде негіздеді және ол бірінші рет тірі
организмдердің геологиялық рөлі туралы биосфера ілімін ұсынды . Ол
еңбектерінде топырақ түзу процесі ауа райынан басқа өсімдіктер мен
жануарлардың жиынтық әсеріне байланысты екенін көрсетті ; тірі
организмдердің іс-әрекеті жер қыртысының кейпін өзгертетін ең
негізгі фактор екенін де дәлелдеді .
В. И. Вернадский биосфера заттегі геологиялық жағынан кездейсоқ
емес әр түрлі 7 бөлшектен тұратынын атап айтты : тірі заттек ,
тіршілік (биогенді) заттегі , өлі (енжар) заттек , биологиялық енжар
заттек және 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
.
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 қалдықтары (әктас , ақбақалшықты жыныс , жаңғыш тақтатастар ,
қазба көмірлер , мұнай және т.б) болып табылатын органогенді шөгінді
жыныстар .
Биологиялық енжар заттектер ерекше топтардың бірі . Олардың
түзілуіне биосферада бір мезгілде тірі организмдер мен өлі
заттектерде жүретін процестерге организмдердің қосатын үлесі өте зор
. Ғаламшардың енжар заттектеріне топырақ , желге мүжілетін топырақ
жамылғысы , барлық табиғи сулар жатады , олардың қасиеттері жер
бетіндегі тірі заттектердің әрекетіне байланысты келеді .
Биосфера , сонымен , заттектер айналымын үзбей сүйемелдеп тұратын
ғаламшардың ең үлкен экожүйесі , яғни тіршіліктің өніп-өсіп , көбеюіне
мүмкіндік бар қабат . Оның шекарасы Жер бетіндегі 20-25 км
деңгейден (атмосфераның озон қабатына дейінгі бөлігі кіреді) 11 км
мұхит тереңдігіне және жер астына 6 км тереңдікке дейін созылып
таралған .
Биомасса , өнімділік және биосфераның негізгі функциясы .
Биосфераның жалпы биомассасы (құрғақ заттекте есептелген) шамамен
2трлн. т, ал биомассаның әр жылдық өнімі осыдан 10 есе аз келеді
. Биосфераның тірі заттегінің 99,5% жер бетіндегі өсімдіктердің
биомассасынан құралады . Биосфера биотасының жалпы өнімділігіне
сипаттама 2,1-ші кестеде берілген .
Биосфера биотасының арқасында жылына өзгеріп отыратын жалпы
энергияның мөлшері 10²² Дж . Күн энергиясының химиялық энергияға
түрленіп отыруы өсімдіктер мен басқа организмдердің қабілетіне , яғни
олардың ғаламшар көлемінде биогеохимиялық функцияларды орындауына
байланысты . Биосфера арқылы алынатын және өндіргіштермен игерілетін
энергия таралып кетеді немесе олардың биомассасы арқылы бірінші
реттік тұтынушыға , тағы да сол сияқты кезекпен беріліп кете береді
. Энергия экожүйе күйінің мәнді функциясының бірі болып табылады .
2.1 – кесте . Қазіргі кезде биосфераның биомассасы мен
өнімділігіне сандық сипаттама
Биомасса мен өнім көрсеткіші Млрд.т
Биосферадағы тірі заттектің массасы 6065
Биосферадағы құрғақ заттектердің биомассасы 2135
Биосферадағы органикалық заттектің биомассасы 2064
Тірі заттектің жылдық өнімі 590
Құрғақ заттектің өнімі 219
Органикалық заттектің өнімі 212
Көмір қышқыл газының жылдық жұмсалуы мен бөлінуі 360
Метаболдық судың жылдық алмасуы 105
Оттектің жылдық жұмсалуы мен бөлінуі 255
Фотосинтез арқылы өтетін энергияның жылдық ағысы11800
(Дж 10¹8)
Биосфераны сипаттайтын энергияның жалпы ағыны күн сәулесінен
және жақын орналасқан денелерден таралатын ұзын толқынды жылу
сәулесінен құралады . Сәулелердің екі түрі қосылып ортаның климаттық
жағдайын анықтайды , бірақ тірі құрауыштарды энергиямен қамтамасыз
ететін фотосинтезге тек күн сәулесі энергиясының шағын бөлігі ғана
пайдаланылады . Осы энергияның есебінен әр экожүйенің негізгі немесе
бастапқы өнімі түзіледі .
Фотосинтез дегеніміз заттектер мен энергияны Жерде жинақтайтын
негізгі процесс , оның нәтижесінде СО2 мен Н2О-дан органикалық
заттектер және оттек түзіледі (келесі формулада глюкоза) :
СО2 +++ + 6Н2О + күн энергиясы—›С6Н12О6 + + 6О2
Газдық функция . Фотосинтез процесі және дем алу арқылы тірі
организмдер қоршаған ортамен оттек пен көмір қышқыл газымен алмасып
отырады . Қазіргі кезеңдегі атмосфераның тұрақты газдық құрамының
қалыптасуына және ғаламшардың геохимиялық эволюциясында тотықсызданған
ортаның тотыққанға ауысуында негізгі рөлді 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 ерітінділерді өз денелері арқылы өткізіп , химиялық
элементтердің және олардың қосылыстарының биогендік миграциясы мен
шоғырлануын жүзеге асырып отырады . Бұл жағдай тек органикалық
заттектердің биосинтезіне ғана қажетті емес , сонымен бірге әр түрлі
құбылыстардың орын алуына да қатысты . Мысалы , құбылыстарға маржанды
аралдың , қабыршақ пен қаңқалардың құрылуына , күкірттің , кейбір
металл рудаларының , басқа да кен орындарының , мұхиттар түбінде темір-
марганец жиынтықтарының , шөгінді әк тас қабаттарының және т.б. пайда
болуын жатқызуға болады . Биологиялық эволюцияның ерте кезеңі сулы
ортада өткен . Организмдер өздеріне қажетті заттектерді сұйытылған су
ерітінділерінен алуды үйреніп , өздерінің денесінде олардың
концентрациясын дүркін – дүркін жоғарлату арқылы қажетті мөлшерде
ұстауға бейімделген .
Тірі заттектердің тотығу – тотықсыздану функциясы элементтердің
биогендік миграциясымен және заттектердің шоғырлануымен тығыз
байланысты . Табиғатта көптеген заттектер тұрақты және олар қалыпты
жағдайда тотығу процесіне ұшырамайды , мысалы , өте маңызды биогенді
элементтердің бірі – молекулалық азот . Бірақ – та , өте күшті
катализатор рөлін атқаратын ферменттердің тірі клеткаларда болуына
байланысты көптеген тотығу – тотықсыздану реакциялары абиогенді ортада
жүретіндермен салыстырғанда миллиондаған есе артық жылдамдықпен
өтеді .
Фотосинтез процесінің нәтижесінде түзілген органикалық заттектер
өсімдіктің өзінің немесе өсімдікпен қоректенетін басқа организмдерге
энергия көзі болып саналады , себебі олар өздерінің тіршілігіне
қажетті қоректі заттектерді өсімдіктен алып , өздерінің қажеттілігін
қамтамасыз етеді . Қоректенгенде қабылданған энергияны организмдер дем
алу процесінде бөліп отырады . Атап айтқанда , фотосинтез процесінде
бөлінетін заттектерді пайдаланып , фотосинтезге түсетін заттектер және
белгілі мөлщерде энергия бөлінеді . Энергияның бөлігі жылу немесе
энергияның басқа түрлеріне айналып отырады . Экожүйеде айналымға
түсетін тек заттектер , ал энергия айналымға түсе алмайды , себебі
жоғарыда айтқандай пайдасыз жылу энергиясына өтіп отырады . Сол үшін
тұрақты сырттан келетін энергия ағысы экожүйеге қажет .
Биосферадағы энергия ағыны . Жердегі негізгі энергия көзі Күн ,
жылына биосфераға түсетін бұл энергияның мөлшері 2,5•1024 Дж . Осы
энергияның тек шамамен 0,3%-і ғана фотосинтез процесінің нәтижесінде
органикалық заттектердегі химиялық байланыстың энергиясына ауысады
және тек 0,1% таза бірінші өнімдерге өтіп отырады . Әрі қарай
қоректі органикалық заттектер арқылы трофикалық тізбекке сәйкес
таралады . Энергияның пирамида заңына немесе 10% Р. Линдеманның
(1942ж.) ережесіне сәйкес , бір қоректік деңгейден басқа деңгейге
өтетін энергия орташа шамамен 10%-тен аспайды . Осындай деңгейлер
көп болған сайын , ең соңғы тұтынушыға жететін энергия үлесі соғұрлым
төмен болады .
Органикалық заттектердің ыдырауына әр түрлі организм топтарының
қатысуы осыған ұқсас бірден – бірге басқыштаушылық қатарымен жүреді :
таза бірінші өнім энергиясының шамамен 90% бөлетін микроорганизмдер
мен саңырауқұлақтар , 10%-тейін – омыртқасыз жануарлар және 1%-тен
аздауын – омыртқалы жануарлар – соңғы ақырғы консументтер . Соңғы
цифрға сәйкес бір процент ережесі мазмұндалған , осы белгіленген
қатынастар биосфераның орнықтылығын ұстайтын негізгі жағдайға жатады .
Табиғи жүйе энергиясының 1%шамасында өзгеруі жүйені тепе – теңдік
жағдайынан шығарады . Жер бетіндегі ірі масштабта құбылыстардың бәрі
де күн сәулесі энергиясынан 1%-тен аспайтын жиынтық энергияға ие .
Энергияның пирамида заңы тұрғындарды азық – түлікпен қамтамасыз етуге
арналған жер көлемінің есебін жасауға және т.б. экологиялық –
экономикалық есептерді жасауға қолданылады .
Күн энергиясының ағыны арқасында Жерде ауа мен судың әлемдік
физикалық айналымы жүреді . Ауа массасының жылжуы механикалық
тиімділіктен ( жел , толқын , ағыстар ) басқа бірінші кезекте
құрамындағы заттектердің , яғни су буы мен шаң бөлшектерінің
аэрогендік миграциясын қамтамасыз етеді . Күн радиациясының әсерінен
атмосферада әртүрлі фотохимиялық реакциялар – су фотолизі , озонның ,
күкіртті сутектер тұмшаларының түзілуі орын алады .
Тасымалданатын массалық көлемі мен жұмсалатын энергияны
ескергенде Жерде ең үлкен заттектер айналымының біріне су айналымы
жатады . Жылына бұл процеске қатысатын не бәрі бүкіл гидросфера
массасының 0,04% болса да , секундына 16,5 млн . м3 және 40 млрд .
МВт күн энергиясы айналымға түсіп отырады . Әлемдік гидрологиялық
циклдың 7%-ін өзен ағысы құрайды . Су айналымы , Әсіресе жер
бетіндегі және жер астындағы ағын құрлықтағы заттектердің гидрогенді
миграциясын анықтайды , оған себеп болатын тасымалдау мен қатар
көптеген еру , ион алмасу , кристалдану , тұну процестері , тотығу –
тотықсыздану реакциялары және т.б. Сонымен , күн энергиясының
арқасында жүретін су мен ауаның физикалық айналымынан басқа
көптеген химиялық элементтер мен олардың қосылыстары айналымға
тартылады . Осы процестердің бір қатарында ұлпасы 70% судан тұратын
тірі организмдер де қатысады . судың едәуір көлемі өсімдіктерден ,
көбіне ағштардан буланады . Жауын – шашын суының шамамен алғанда 13-
ін өсімдіктер буландырады , әр түрлі аудандарда 1 кг органикалық
заттектердің түзілуіне 500 литрге дейін су шығындалады .
Биосферадағы биогеохимиялық айналым . Экожүйедегі органикалық
заттектердің синтезі мен ыдырауына сүйенген биогенді элементтердің
айналымын заттектердің биотикалық айналымы деп атайды . Биогенді
элементтерден басқа биоталық айналымға биотаға өте қажетті минералды
және әртүрлі көптеген қосылыстар да тартылады . Сондықтан ,
тіршілікпен тығыз байланысты , негізінен көміртек , су , азот , фосфор ,
күкірт , және биогенді катиондар сияқты химиялық заттектердің алмасу
циклдерінен тұратын биологиялық айналымның бөлігін биогеохимиялық
айналым деп атайды .
Биосферадағы тепе – теңдік жағдайдың сақталуында биоталық
айналымның ғаламшарлық дәрежедегі тұйықтылығы өте маңызды рөл
атқарады . Биосфераның үздіксіз жаңарып отыратын экологиялық
жүйелеріне қайталанып кіретін заттардың , энергиялар мен ақпараттардың
уақыт пен кеңістікте әркелкі болып заңды циклдық қайта бөлінуі
үздіксіз жүретін процесс . Тікелей және керісінше жүретін
процестердің заттектер өнімі ∑ q1-2= ∑q2-1 тең болса , онда айналым
толық тұйықталған болып саналады . Егерде қандай бір процестерде
жанама өсуі немесе кемуі dq бақыланса , онда айналымның тұйықтылығы
R келесі қатынаспен көрсетіледі :
R= (q-dq)q
Ал айналымның тұйықсыздану шамасы төменгі формула арқылы
анықталады :
R=1 – R=dqq
Бұл шамаларды басқаша жолмен де табуға болады , ол үшін тепе –
теңдіктің сақталатын мерзімі (Т) мен қалпына келу процесі толық
тоқталғанда заттек массаларының сарқылатын уақытын салыстыру арқылы
dT бағалау қолданылады .
Көміртек айналымы . Көмірсулардың , майлардың , белоктардың , нуклеин
қышқылдарының ( ДНҚ , РНҚ ) және тіршілікке қажет басқа да
органикалық қосылыстардың негізгі “ құрылыс материалдарына ” жататын
көміртек биоталық айналымның негізгі қатысушысы болып табаылады .
Көміртектің ғаламшарлық айналымы төменгі схемада көрсетілген .
Жанартау
атқылағанда
Минералды
заттар:
әктас ,
доломит ,
т.б.
Жер бетіндегі
өсімдіктер
және
фитопланктондар
Адам
Атмосфералық
ауадағы СО2
Жануарлар
әлемі
жанғанда
Мұнай ,
көмір , шымтезек
және т.б.
қолданылатын өн
-
дірістер ,
көліктер
Орман және
басқа өрттер
Қалдықтар
Осы кезеңде биосферадағы көміртектің жалпы массасы шамамен 4000
Гт . Оның 1000 Гт биомасса үлесіне жатады . Биосферадағы жылдық
нетто – биоөнімінің мөлшері көміртекпен есептгенде 90 – 100 Гт . Осы
мөлшерде көміртек дем алу және ыдырау ( деструкция ) процестерінде
де бөлініп отырады . Сонымен , көміртекпен есептегенде биосфера
биомассасының жаңару мерзімі 10 жылды құрайды .
Көміртек айналымы жасыл өсімдіктер мен кейбір микроорганизмдердегі
фотосинтез процесінде атмосфералық көмірқышқыл газын бекітуден
басталады . Өсімдіктер бекіткен көміртек бөлігін жануарлар пайдаланып
, көмір қышқыл газын бөледі . Тіршілігін жойған өсімдіктер мен
жануарлар ең соңында топырақта микроорганизмдермен ыдырайды , осы
ыдырау процестердің нәтижесінде ұлпалар құрамындағы қосылыстар
көміртек диоксидіне дейін тотығып , атмосфераға қайтып оралып отырады
.
Көміртектің белгілі бөлігі ұзақ мерзімде қазанды отын түрлерін
(көмір , табиғи газ , мұнай , шымтезек , жанғыш тақтатас) , теңіз
суқоймаларында карьонатты жыныстарды (әктас , доломит , т.б. ) түзуге
қатысады . Құрлықтағы және акваториясындағы көміртек қосылыстарының
пайда болатын негізгі көзінің бірі болып жанартаудың атқылауы
саналады .
Фотосинтез бен органикалық заттектердің ыдырауы бірнеше сатыдан
өтетін және өте көп экожүйелер мен организмдердің қатысуымен жүзеге
асатын болса да жалпы биосферада ерекше өте жоғары дәлдікпен
олардың теңдіктері ұсталып тұрады .
Көмірқышқыл газының атмосферадағы қоры 700 Гт , ал фотосинтез
және ыдырау процестері арқылы атмосфераға жылына қайтарылып
отыратын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz