Атмосферадағы оттегі эволюциясы және фотосинтез жайлы ақпарат

Пән: География
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Семей қаласы Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті

СӨЖ

Тақырыбы:Атмосферадағы оттегі эволюциясы және фотосинтез

Орындаған:Айдосова Л. А

Тексерген:Татенов А. Б

Топ:БЛ-209

Семей 2014-2015

Атмосфера Жердің ауа қабатын құрайды. Оның жоғарғы шекарасы аса анық емес. Жеке иондардын. шамамен 2000 км биіктікте де байқалатындығы белгілі болып отыр.
Атмосфераның төменгі шекарасы - Жер беті болып саналады. Бірақ бұл шекара да дәл емес. Өйткені ауа Жердің ішкі қабаттарына да өте алады. Сонымен бірге ол мұхит және теңіз суларында да ерітінді түрінде кездеседі.

Атмосфера Жер бетіндегі өмірдің кепілі. Ол Жерді және Жер бетінде өмір сүретін органикалық дүниені ультракүлгін сәулелердің зиянды әсерінен, сонымен бірге ірілі-ұсақты метеориттердің бомбылауынан сақтайды. Атмосфераньщ өзі өте маңызды геологиялық агент (әсер) болып саналады. Ол тау жыныстарының үгілу процесінде ең басты роль атқарады.

Атмосфераның жалпы массасы ~ 5, 15-105 т, басқаша айтқанда жер массасының миллионнан бір бөлігін құрайды. Атмосфера массасы-ныың көпшілігі (90%) жер бетінен 16 км-ге дейінгі аралыкты алып жатыр. 100 км-ден жоғары биіктікте жалпы атмосфералық ауа массасының миллионнан бір бөлігі ғана орналасқан, ал 30 км-ден жоғары қарай оның көлемі бір проценттен аспайды.

Атмосфера газдардың қоспасынан құралған. Соны-мен қатар, оның құрамында азда болса қосымша су буы мен шаң-тозаңдар да бірге кездеседі.

Атмосфераңың негізгі құрамы: азот (78, 08%), оттегі (20, 95%), аргон (0, 93%), көмірқышқыл газы (0, 03%) болып саналады. Олардың жалпы мөлшері 99, 99%, ал қосымша компоненттердің, атап айтқанда озон, сутегі, инертті газдар (Не, Nе, Кг, Хе) және т. б. элементтердің мөлшері 0, 01% Солардын, қатарында, өте аз мөлшерде каллоидты бөлшектер, яғни әр түрлі жолдармен пайда болған (ғарыштық және антропогендік) индустриялық түтін, атомдық жарылыс заттары және т. б. шаң-тозаңдар бірге кездеседі. Ауа қабатының ауыспалы және тез өзгергіш компоненттері - радиациялық озон, SО2 NО2 О2 NН3 (өндірістік) болып есептеледі.

Жер бетінде тоқтаусыз жүріп жатқан экзогендік геологиялық процестер үшін оттегі, көмірқышқыл газы және су буы өте маңызды роль атқарады. Оттегі әр түрлі табиғи заттардың тотығуын және организмдердің ауамен дем алысын (тынысын) қамтамасыз етеді. Ауа-ның құрамындағы озон (О3) атмосфера қабатының 70 км биіктігіне дейін кездеседі. Әсіресе 20-30 км биіктіктерде атмосфера құрамында озонның болуы, Жерді ультракүлгін және т. б. зиянды ғарыштық сәулелердің әсерінен сақтайды.

Атмосфераның аз болса да өте маңызды бір бөлігі - су буы болып саналады. Су буы бүкіл атмосфера көлемінің 3%-ін ғана алып жатады. Су буынын, көпшілігі ауа қабатының 3000 м-ден төменгі бөлігінде кездеседі, ал 10-15 км-ден жоғары қарай оның мөлшері жоқтың қасы деуге болады.

Ауа қабатының кейбір бөлігінде су булары әдеттегіден көбірек жиналған жағдайда конденсациялық процестерге байланысты бұлттар түзіледі. Кейінірек, олар су тамшыларына немесе мұз кристалдарына айналып, жауын-шашын (жаңбыр, қар және бұршақ) түрінде жерге қайта оралады.

Көмірқышқыл газы және су булары Жер бетіндегі температура шамасын реттеп отыратын регулятор ролін атқарады. Көмірқышқыл газы организмдердін, ыдырауы және олардьщ демалысы кезінде, сонымен қатар вулкандық атқылау процестері кезінде де бөлініп шығып, ауа қабатына қосылып отырады. Олардың көпшілігі өсімдіктердің дем алысына жұмсалады.

Ауа массасы әр уақытта да тоқталмас қозғалыс үстінде болады. Өйткені, Жер бетінің жеке аудандары, материктер мен мұхиттар әр түрлі ендіктерде әр түрлі мөлшерде қызу әрекеттеріне ұшырап отырады. Соның нәтижесінде және Қариолис күшіне байланысты периодты түрде қайталана соғып отыратын желдер (бриздер, муссондар, пассаттар), циклондар және антициклондар пайда болады. Ауа қабатының қозғалысы -Жер бетінің жеке аудандарының температуралық өзгерістеріне, басқаша айтқанда, ауа райының қалыптасуына тікелей әсер етеді.

Атмосфера температуралық ерекшеліктеріне қарай әр түрлі қабаттарға жіктеледі (III. 4-сурет) . Атмосфераның төменгі бөлігі (полюстер тұсында 8-10 км; экватор тұсында 16-18 км) -тропосфера, одан жорарғы қабат (55 км-ге дейін) - стратосфера, келесі қабат (55 км-ден 80 км-ге дейін) - мезосфера, одан кейінгі қабат (80 км-ден 800 км-ге дейін) - термосфера, ең соңғы кабат (800 км-ден жоғары қарай) - экзосфера деп аталады, Қейде соңғы аталған қабаттарды (мезотермо мен экзосфера) ионосфера деп те атайды.

Геология үшін тропосфера қабатының маңызы ерекше, өйткені бұл қабат жер бетімен тікелей шекаралас. Сондықтан да тропо-сфера қабаты жер бетіндегі экзогендік геологиялык процестерге көп әсерін тигізеді. Жоғарыда айтылрандай газды компоненттердің және су буының, сонымен бірге шан-тозаңдардың көпшілік бөлігі тропосфера қабатында кездеседі. Бұл қабаттың төменгі жағында ор-таша жылдық температура +!5°С болып, ал биікке жоғарылаған сайын температура біртіндеп төмендей (шамамен әрбір километр сайын 6°С) бастайды. Тропосферанын, жоғары бөлігінде ауа температурасы 60°С-қа дейін (полярлы аймактарда), ал кейде 80°-85°С-қа дейін (экваториалды аймақтарда) төмендейді.

Тропосфера қабатындағы су булары ең алдымен бұлтқа, кейінірек жауын-шашынға айналады. Жер бетінде жауын-шашын барлық аудандарда бірдей болмайды. Егер жыл сайын жауын-шашын мөлшері Жер бетінен бура айналатын су мөлшерінен көп болса, ылғалды (гумидті) климат, ал керісінше су буының мөлшері жауын-шашыннан артық болған жағдайда құрғақ (аридты) климат қалыптасады.

Ауа қабатының үздіксіз козғалыста болуы тропосфераның ерекшелігі болып саналады. Ауа қабатының қозғалысы температуралық айырмашылыққа және ыстық ауа мен суық ауаның арасындағы тығыздық айырмашылықтарымен тікелей байланысты.

Стратосфера қабатында ауаның температурасы әрбір километр сайын ~ 1-2°С-қа біртіндеп жоғарылап отырады. Стратосфераның жоғарғы шекарасында температура шамасы 10°С-қа дейін жетеді. Температураның бұл артуы озон қабатымен, ал озонның пайда болуы ультракүлгін сәулелердің (Күн радиациясы кезінде бөлініп шығатын) оттегімен әрекеттесуіне байланысты деп саналады. Осындай жолмен пайда болған озон ультракүлгін сәулелердің жаңа үлесін өз бойына сіңіре отырып, жоғарғы қабаттарға жылу энергиясын бөліп шығарады. Сонымен, стратосфера қабатында тік және көлбеу бағытталған ауа қозғалысы ылғи байқалып отырады.

Ғалымдардың тұжырымы бойынша біз Галактикамыздың жасы 10-12 млрд жыл, ал күндікі - 5 млрд, Жердікі - 4, 5 млрд жыл саналады. Жердегі заттардың аккрециясы біріншілік атмосфераның жеңіл молекулаларының әсіресе, гелий мен сутегінің уақытша қыздырылуына әкеледі. Жылудың қатты шағылысуының нәтижесінде температураның төмендеуі қатты қыртыстың түзілуіне әкеледі. Бұл процеске белсенді вулканизм кедергі келтірді, бұл кезде көп мөлшердегі газдардан екіншілік атомсфера түзіледі. Оның құрамында Н ₂ -ден басқа СН ₄ , NН ₃ , және Н ₂ О болады.

Н ₂ СО ₃ сияқты көмірқышқылы аз болды, ал оны жер қыртысындағы Fе ² қосылыстары қалпына келтірді. Шамамен 1 млрд жылда атмосфера қалпына келді және мұнда абиогенді процесстердің түзілуіне және көптеген қосылыстардың жиналуына мүмкіндік туды. Ғарыштық кеңістікке Н ₂ -ң жоғалуы, құрамында көп мөлшерде N ₂ -сі СО ₂ -і және су буы бар үшіншілік атмосфераның түзілуі жүрді. Жер атмосферасында оттегі Күннің ультрафиолетті сәулесінің әсер етуімен су мен су буының жауылуы жолымен жинақтайды. Осыдан 3, 5 млрд. Жыл бұрын күн сәулесінің көмегімен фотосинтезді жүргізуге қабілетті хлорофильді ағзалар пайда болды. Бұл ағзалар күн энергиясын биохимиялық энергияға айналдыруға қабілетті болып келді. Фотосинтез нәтижесінде атмосфера құралы оттегімен толығып, төртіншілік атмосфераның түзілуіне жағдай туды.

Қайта қалпына келетін екіншілік атмосфрераға үлкен энергия ағымдары әсер етті: қысқатолқынды ультракүлгін сәуле, Күннің иондаушы сәулесі, электрлік разрядтар, вулканнан туған жылудың жергілікті қайнар көздер. Осы талаптар орындалса ғана белсенді химиялық синтез жүреді, бұл синтез барысында аралық өнімдер, яғни этилен, этан, формальдегид, мочевина сияқты заттардан алдымен мономерлер, кейін полимерлер түзіледі. Тұну, бөлшектену, жабысу, сору сонымен қатар минералдар (лай, ыстық лава) беткейінде синтетикалық процестер жүріп отырды. Осы синтезге қатысатын өнімдер арасында 14 аминоқышқылы, пурин, пирамидин, қант, АМФ, АДФ, АТФ, май қышқылы, порфирин сияқты биологиялық маңызды қосылыстар табылған.

Протепоидтар мен нуклейн қышқылдары арасында байланыстар ерте басталғаны анықталды. Эйгеннің болжауы бойынша нуклейн қышқылы молекуласының тез, әрі дұрыс көбеюіне, бір жағынан өзіне сәйкес келетін протенойд әсер етті, ал екінші жағынан нуклеин қышқылының өзі-өзіне сәйкес келетін белокты иодтай бастады

Фотосинтез процесіне де мүмкіндік беруі мүмкін. Барлық жасыл өсімдіктерге тән бұл үрдіс су, көмірқышқыл газы мен өсімдіктер сіңірген күн сәулесінің энергиясынан түрлі органикалық қосылыстар түзеді. Алайда алғашқы фотосинтездеуші организмдер қазіргі кезде жер бетінде тіршілік ететін, шын мәнінде балдырлар емес, бактериялар болып саналатын көк-жасыл балдырлар сияқты болса керек. Дәл қазір Жерде олардың ролі айтарлықтай емес, ал ол кезде Жерде тек сол балдырлар мен оларға жақын организмдер көптеп тіршілік еткен. Біртіндеп олар фотосинтез процесінің нәтижесінде қоршаған ортаға бос оттегіні бөліп, өздерінің тіршілік ортасын өздерінен басқа тірі организмдердің пайда болып, тіршілік етуіне жағдай жасаған. Осы жаңа жағдайларда, бос оттегі пайда болған соң тыныс алу процесі мүмкін болды.

Қазіргі кездегі тіршілік ететін тірі организмдердің негізгі топтарының пайда болуына себеп болған процестердің теориялық реттілігі

Ферментация

(Хемосинтез)

Фотосинтез

Тыныс алу

Ферментация(Хемосинтез):

Органикалық қосы-

лыстар + энергия→

орг. қосылыстар+СО ₂ →

Фотосинтез:

→СО ₂ + Н ₂ О + энергия =

орган. қосылыстар + О ₂ →

Тыныс алу:

→ О ₂ + орган. қосылыстар = энергия +

+ Н ₂ О + СО ₂

Ферментация(Хемосинтез):

Оттексіз ортадағы

организмдер

Фотосинтез: Өсімдіктер

Тыныс алу: Жануарлар

Осылайша, биотаның түзілуі химиялық процестердің кейіннен биохимиялық процестерге айналғанынан басталады. Бұл процестердің реттілігін схема түрінде төмендегіше беруге болады: амин қышқылдары → белок молекулалары → күрделі көмірсулар → ферментация → фотосинтез → тыныс алу. Тыныс алу - фотосинтезге кері үрдіс - оның нәтижесінде өсімдіктерге қажетті көмірқышқыл газы бөлініп қана қоймайды, сонымен қатар өте көп мөлшерде энергия бөлінеді.

Тіршілік нысандарының эволюциясы

Химиялық эволюция ерте кезеңдерінде-ақ түрлі өзгерістерге ұшырап алдымен биохимиялық, кейін биологиялық эволюцияға айналды. Жер бетіндегі қазіргі тіршілік оттекті атмосферадан түзіле алмаған болар еді. Пайда болған тіршілік үздіксіз эволюция процесін басынан өткізген және өткізуде. Биологиялық эволюция ең алғашқы организмдер алғаш рет өздерін өздері жасай алған кезден басталды. Жерде тіршіліктің басталуы белок молекулаларын жасай алатын нуклеин қышқылдарының түзілуінен басталды.

Биохимиялық эволюция теориясын төмендегі схема бойынша беруге болады. Коацерваттар мен органикалық заттардың түйіртпектерінің шекарасында күрделі көмірсутектер молекулалары орын алды, нәтижесінде коацерваттардың тұрақтылығын қамтамасыз ететін қарапайым клеткалық мембрана пайда болды. Коацерватқа өздігінен көбейе алатын молекуланың енуі нәтижесінде өсу процесіне қабілетті қарапайым клетка түзілген болуы керек.

Ядросыз клетканың (прокариоттардың) эволюциясы 1 млрд тан астам жылға созылды. Алғашқы бір клеткалы ядросыз, бірақ ДНК жіпшелері бар организмдер қазіргі бактериялар мен көк-жасыл балдырларды еске түсіреді. Бұл ең ертедегі организмдердің жасы 3. 3 млрд жылдан асады.

Келесі кезеңде (шамамен бұдан 2 млрд. жыл бұрын) клеткада ядро пайда болады. Бұл бір клеткалы ядросы бар организмдер эукариоттар деп аталады. Қазіргі кезде олардың 25-30 мыңдай түрлері бар.

Шамамен 1 млрд пен 2 млрд жыл арасында биологиялық эволюция жыныстық көбею процесінің пайда болуына байланысты тез қарқынмен дамыды. Осыған байланысты организмдердің оларды қоршаған ортаға бейімделу мүмкіндіктері ұлғайды.

1 млрд жыл бұрын алғашқы көп клеткалы организмдер пайда болып, барлық тірі организмдер екі патшалыққа бөлінді- өсімдіктер және жануарлар.

Олар: 1) клетка құрылысы мен өсуге қабілеті; 2) қоректену типі; 3) қозғалуға қабілеттілігі бойынша үш топқа бөлінді.

Патшалыққа бір ғана белгісі бойынша емес, бірнеше ерекшеліктері бойынша бөлінді. Мысалы, кораллдар, моллюскалар мен өзен губкасы қозғалмай тіршілік ететіндер, дегенмен де олар жануарларға жатқызылды. Насеком қоректі өсімдіктер қоректену типі бойынша жануарларға жатады. Сонымен бірге ауыспалы типтер де бар, мысалы, жасыл эвглена өсімдік сияқты қоректенеді, ал қозғалуы жануарлар сияқты.

1 млрд жыл бұрын көп клеткалы өсімдіктердің пайда болуы фотосинтез процесінің күрт қарқындауына әкеліп, мұхиттағы балдырлар өздерін қоршаған ортаға млн-даған тонна оттегі бөліп, Жердің атмосферасының озон қабатын түзіп, құрлық пен сулы ортаны тіршіліктің бұдан гөрі жетілген формаларының эволюциясына дайындай бастады.

Бұл кезең шамамен 400 млн жылға созылды да, бұдан 580 млн жыл бұрын мұхиттағы биотаның аса қарқындап дамуына әкеп соқты.

Органикалық дүние эволюциясының осы кезеңінде атмосферада фотосинтездің негізгі компоненттері - көмірқышқыл газының мөлшері жоғары, ал оттегі аз ғана болды. Палеозой эрасының біраз бөлігінде атмосферадағы СО ₂ концентрациясы 0. 1-0. 4% қана болды. Көмірқышқыл газының бұндай концентрациясында автотрофты өсімдіктердің өнімділігі ең жоғары шекте болып және осының нәтижесінде түзілген биомассаның өте көп мөлшері толып жатқан өзгерістерге ұшырай отырып, органикалық жанғыш пайдалы қазбалардың орасан мол қорын жасаған болар еді. Палеозойдың басына қарай оттегінің массасы жоғарылай бастады. Мезозойдың соңында СО ₂ концентрациясы азая бастады. Бұл үрдіс олигоценде күшейіп, әсіресе плиоценнің соңында оның мөлшері ең төменгі шегіне жетті. Бұнымен бірге автотрофты өсімдіктердің массасы және Жер бетіндегі барлық тірі организмдердің массасы азайды.

Жануарлар дүниесінің дамуы барысында жануарлар организмдерінің органдары олардың атқаратын функцияларына байланысты дифференциацияла-нып, скелет, қозғалу, ас қорыту, тыныс алу, қан тамырлары, нерв системалары мен сезім органдары қалыптасты. Тыныс алу энергиясы организмдердің қозғалуы мен өсуі үшін қажетті энергияға айналды. Ал энергияның артық қоры жануарлардың қорек табу жолындағы қозғалыстарына жұмсалды. Қозғалу үшін олар денесін белгілі қалыпта ұстап, әртүрлі жағдайларда тез және дәл шешім қабылдауды қажет етті. Яғни, биологиялық эволюция процесі мидың пайда болуына әкеп соқты.

Бұдан 65 млн жыл бұрын Жерге диаметрі 9 км алып аспан денесінің құлауы нәтижесінде экологиялық жағдай күрт өзгерді. Экологиялық катастрофаның нәтижесінде жануарлардың арасындағы сан жағынан басым болып саналатын динозаврлар жойылып кетті де, кейіннен Жерде көбірек үстемдік құрған сүт қоректілер қарқынды дамыды.

ХVІІІ-Х1Х ғасырларда ғалымдар өсімдіктер мен жануарлар дүниесінің систематикасын жасау үшін көп жұмыстар жүргізді. Биологияда систематика деп аталатын бағыт пайда болды. Өсімдіктер мен жануарлар олардың структуралық ерекшеліктеріне қарай классификацияланды. Негізгі структуралық бірлік ретінде түр алынды, ал одан жоғары деңгейлер туыс, отряд, классты құрады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.