Биосферадағы биологиялық және геохимиялық айналымдар

Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Биосферадағы биологиялық және

геохимиялық айналымдар

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

Табиғатта болатын зат айналым ағзалардың үш тобының қатысуымен жүреді. Біріншіден, продуценттер (жасыл өсімдіктер) күштің 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 қажетсіз қалдықтардың жиналуына жол бермейді. Табиғатта болатын биологиялық зат айналымын сызбанұсқа арқылы көрсетуге болады:

жасыл өсімдіктер - жануарлар - ұсақ ағзалар (продуценттер) - (консументтер) - (редуценттер)

Жер бетіңде тіршілікті Күн энергиясы мен жасыл өсімдіктерде болатьн 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 күрделі қарама-қайшылықтар да болып тұрады. Ағзалар өзара қоректену тізбегі арқылы және айналадағы өлі табиғатпен (жарық, су, жылу, ауа, химиялық элементтер, т. б. ) үнемі болып тұратын зат алмасу арқылы тығыз байланысты болады. Зат алмасудың нәтижесінде ағзалардың құрамындағы әр түрлі элементтер қайтадан айналадағы ортаға беріледі де, бұл әрекет үнемі қайталанып отырады. Міне осылай табиғатта үздіксіз зат айналымы болады. Табиғатта болатын зат айналым әрбір биогеоценозды және биосфераны тұтасымен қамтиды.

Биосферада тұрақты түрде су мен тірі ағзалар құрамына 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 элементтер аздаған мөлшерде болса да өте қажет. Оларға кальций, натрий, т. б. жатады. Ағзалар мен айналадағы орта арасында болатын зат айналым биосферадағы тіршілікті қамтамасыз етеді. Биосферадағы зат айналымында тірі ағзалардың атқаратын қызметі ерекше. Табиғатта болатын зат айналымында тірі ағзалар түрліше қызмет атқарады. Оларға газдық, қанықпалық, тотығу-тотықсыздану және биохимиялық қызметтер жатады.

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

Жинақтау қызметі тірі ағзалардың аз денелерінде жекеленген химиялық элементтерді қабылдап жинақтауы арқылы жүреді. Мысалы, жекеленген ағзалар өз денесінде сутегі, кеміртегі, азот, оттегі, натрий, марганец, магний, алюминий, фосфор, кремний, калий, кальций, күкірт, темір, иод, радий, т. б. элементтерді жинақтайды.

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

Биохимиялық қызмет тірі ағзалардың қоректенуі, тынысалуы мен кебеюі және өлген ағзалардың ыдырауы мен шіруі кезінде байқалады. Бұл кезде элементтердің атомдар түріңде биогендік миграциясы жүзеге асады. Кейде адамның іс-әрекетінің нәтижесінде биосфераға тән емес, әрі биосфераға зиянды әсер ететін зат айналымы байқалады. Мысалы, өнеркәсіп орындары мен тасымалдаудан белінген химиялық улы қоспалар елді мекеңдердің ауасын ластайды, ал "қышқыл жаңбырлар" табиғатқа зиянды әсерін тигізеді. Сондықтан да табиғатты мүндай ластанудан қорғау шараларына ерекше мән беру қажет.

Атомдардың биогендік миграциясы.

Биосферада кейбір активті химиялық элементтер атомдар күйінде бір ағзадан екіншісіне немесе өлі 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 үқсамайды. Ұсақ ағзалар органикалық қалдықтарды ыдыратып, шірітеді, бүл кезде бөлінген элементтер топырақ пен ауаға бөлінеді, одан соң қайтадан басқа ағзаларға етіп биологиялық зат айналымына қатысады. Осылай кейбір элементтер атомдар күйінде биосферадағы зат айналымыңда үздіксіз бір ағзадан екіншісіне миллиондаған жылдар бойы ауысып отырады. Бұл соңғы кездегі изотоптар арқылы зерттеу әдістерімен ғылыми дәлелденіп отыр. Кез келген органикалық қосылыстардың құрамына элементтердің белгілі бір изотоптары ғана кіреді. мысалы, сутегінің үш изотобынан - Н, ² Н, ³ Н- біріншісі ('Н) ак-тивті, өйткені ол екінші ( ² Н) изотобтары қарағанда реакцияға 6 есе тезірек түседі. Табиғатта оттегінің де үш изотобы - ¹⁶ 0, ¹⁷ 0, ¹⁸ 0 бар. ¹⁶ 0 изотобы өте жеңіл, әрі судың құрамына кіріп, фотосинтез әрекеттеріне қатысады. Ал көміртегінің ¹² С изотобы бейорганикалық заттармен активті байланысады.

Биогеңдік миграция кезінде элементтер атомдар күйінде тірі 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 өсімдіктер өскен құрлықта және мүхит пен теңіз суларының үстіңгі қабаттарында денесіне элементтерді жинақтаған тірі ағзалардың көп екені байқалады, ал бүл 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 екінші жерге қоныс аударушылар (балықтар, бунақденелілер, қүстар, т. б. ) химиялық элементтерді алыс аймақтарға тасымалдайды. Ағзалардың бір-бірінен тіршілік үшін қажетті элементтерді беру арқылы өзара күрделі байланыста болатынын кез келген биогеоценоздан байқауға болады.

Биогендік миграция тіршіліктің негізгі үш жағдайын - ағзалар арасындағы зат алмасуын, олардың өсуін және кебеюін 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 ағзалардың 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 тіршілік ету қабілеті жоғары. Олар өте төменгі суық температурада да тіршілігін жоймайды. Мәңгі тоң басқан Сібір өңірінен (мәңгі тоң қабаттарьшан) табылған зіл өлекселерінің ішектері мен қарынынан табылған бактериялар өз тіршілігін жоймаған. Кейбір ыстық атқылап жатқан гейзер суларының (+90°С температурасы) құрамында да бактериялар мен балдырлар тіршілік етеді. Ал олардың споралары - 253°С температурада да тіршілік қабілетін жоймаған. Бактериялар өте жылдам көбейетіңдіктен, тез таралады және көп аймақтарды қамтиды. 1 г. бактерия құрамында 600 млрд-тан астам даралары болатындығы анықталған. Олар қоректік заты жеткілікті болса, өте тез кебейеді.

Осыған байланысты олардың өзгергіштік және бейімделушілік қабілеті ерекше.

Бактериялар қоректену және энергияны пайдалану ерекшеліктеріне байланысты бірнеше топқа бөлінеді. Мысалы, химиялық қосылыстар түзу кезіңдегі 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 ететіндерді - паразитті бактериялар (туберкулез, оба, сүзек, тырысқақ, т. б. ) деп бөлінеді. Бактериялардың белгілі бір тіршілік ету ортасына бейімделуіне байланысты кейбірі тіршілік ете алмайтын жерде екішілері белсенді тіршілік ете береді. Мысалы, сүттің ашуы кезінде алғашында ашыту және майқышқылды бактериялар көп болады, ал одан соң сүтқышқылының көп жиналуына сәйкес алғашқы бактериялар тіршілігін жояды да, олардың орнын сүтқышқылды бактериялар басады. Бірақ біраз уақыт өткен соң олар қантты тотықтырып, бұл ортада тіршілік ете алмай, қырылады. Ал топырақ ішінде бактериялардың бір тобы органикалық қалдықтарды шірітіп, 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.

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

Биосфера және энергиянық өзгеруі. Биосферадағы барлық тіршілік әрекеттері энергияны пайдалану арқылы ғана жүреді. Бір мезгілде ағзалар энергияны пайдаланып, әрі қайтадан бөліп шығарып (отырады, сондықтан табиғатта энергия көзі де үнемі зат айналымындай айналымда болады. Биосфера өзіне қажетті энергияны Күн көзінен және радиактивтік энергиялардан алады. Радиактивтік заттар табиғатта өздігінен үнемі ыдырап, энергия бөліп шығарады. Жер алғаш пайда болған кезде радиактивті жылу қазіргі кездегіден едәуір көп болған. Мысалы, бізге дейін 3 млрд. жыл бүрын оның мөлшері қазіргі кездегіден 18 есе артық болды. Радиактивті жылудың ерте кездерде пайда болған ағзаларға әсері оншалықты білінбейді. Мысалы, қүрылысы қарапайым балдырлар (ертеде пайда болған) радиация әсеріне шыдамды келеді. Жер тарихының кейінгі дәуірлерінде пайда болған жоғары сатылы жануарларда және адамдарда радиация әсері ерекше байқалады. Та-

биғи белінетін радиактивті жылуға Жер бетіндегі ағзалар белгілі дәрежеде бейімделген. Ал соңғы кездердегі атом электр станцияларындағы кездейсоқ жарылыстар, атом, сутегі бомбаларын сынау (Семей, Қызылқүм, Нарын, Маңғыстау, Тайсойған, Жем өзені жағалауы, т. б. ) кезіндегі радиация мөлшерінің шектен асып кетуі айналадағы тіршілік атаулының бәріне де кесірлі әсерін тигізуде. Тек Қазақстанның 34 еңірінде осындай сұрапыл сынақ жарылыстары болғандығы көпшілікке мәлім болып отыр. Жерге түсетін Күн сәулесінің жылуы Жерден бөлінетін ішкі жылудан орасан көп.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.