Биосферадағы заттар айналымы

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Биосферадағы заттар айналымы

Миллиардтаған жылдар барысында тірі ағзалардың көбейуі, өсуі, зат алмасуы мен белсенділігі, планетаның беткі бөлігін толық өзгеріске ұшыратты.

Ағзалардың түрлерінің барлық массасын В. И. Вернадский Жердің тірі заты деп атаған.

Тірі заттың химиялық құрамына өлі табиғатты құрайтын атомдар кіреді, бірақ олар басқаша қатынаста болады. Зат алмасу барысында тірі ағзалар үнемі табиғаттағы химиялық әлементтедің таралуын өзгертіп отырады. Осылайша биосфераның хилицмі өзгерді. Миллиардтаған жылдар барысында фотосинтездеуші ағзалар күн энергиясының орасан мол шамасын химиялық жұмысқа айналдырады. Оның қорының бір бөлігі көмір кен орындары және басқа да органикалық заттар-мұнай, торф т. б. түрінде жиналады.

Фотосинтез есебінен атмосферада оттегі жиналады. Жердің дамуының ертедегі кцеңдерінде атмосферада басқа газдар басым болды: сутегі, метан, аммиак, көмірқышқыл газы. Оттегіден азон қабаты пайда болды.

Тірі ағзалардың әсерінен көптеген жердегі тау жыныстары пеайда болды. Ағзалар жекеленген элементтерді қоршаған ортадан олардың мөлшерінен анағұрлым көп шамасын таңдамалы түрде сіңіріп, өз денесінде жинай алады. Мысалы, көптеген теңіз жануарлар өздерінің қаңқасында кльций, кремний, немесе фосфорды жинап, өлгеннен соң су түбінде шөгінді жыныстарды: ібес тас, бор, фосфориттер т. б. түзеді. Оларды органогенді элементтер деп атайды.

Тірі ағзалар құрлықтың тау жыныстарының желденуі мен бұзылуында ерекше рөл атқарады. Олар өлі арганикалық затты негізгі ыдыратушылар.

Тіршілік биосферадағы биохимиялық зат айналымын жүзеге асыра отырып, өзінің және адамның тіршілік етуіне қажетті тұрақты жағдайларды қамтамасыз етеді.

Экожұйедегі органикалық заттектердің синтезі мен ыдырауына сүйенген биогенді элементтердің айналымын заттектердің биоталық 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 цикілдерінен тұратын биологиялық айналымның бөлігін биогеохимиялық айналым деп атайды. Тірі ағзада биосферада маңызды биогенді элементтердің зат айналымын жүзеге асырады. Олар кезектесі тірі заттан биорганикалық матеряға өті отырады. Бұл циклдер екі негізгі топқа бөлінеді: газдардың айналымын және шөгінді заттар айналымын. Біріншісінде элементтердің негізгі көзі-атмосфера (көміртегі, азот, оттегі), екіншісінде - таулы шөгінді жыныстар (фосфор, күкірт, және т. б. ) болып табылады.

Көміртегінің айналымы Фотосинтез үшін көміртегінің көзі атмосферадағы немесе суда еріген көмірқышқыл газы болып табылады. Өсімдіктер түзген органикалық заттың құрамында көміртегі қоректену тізбегі бойынша тірі немесе өлі өсімдік ұлпалары арқылы өтіп, тыныс алу, ашу немесе отынның жануы нәтижесінде көмірқышқыл газы түрінде атмосфераға қайтады. Көміртегі циклының ұзақтығы үш - төрт жүз - жылдыққа тең.

Көміртегінің белгілі бөлігі ұзақ мерзімде қазанды отын түрлерін (көмір, табиғи газ, мұнай, шымтезек, жанғыш тақтатас), теңіз су қоймаларында карбонатты жыныстарды (әктас, доломит, т. б. ) түзуге қатысады. Құрлықтағы және мұхит акваториясындағы көміртек қосылыстарының пайда болатын негізгі көзінің бірі болып жанартаудың атқылауы саналады.

Фотосинтез бен органикалық заттекттердің 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 массасы 90 - 100 Гт. Егерде көміртектің атмосфераға биоталық қайтарылуы ( тыныс алудың әлемдік деңгейде тоқтауын ) тоқтады деп елестетін болсақ, ал фотосинтез бұрынғы қалпында жүріп жататын болса, онда атмосфера толығымен 7 - 8 жылда көмірқышқыл газынан тазаланып отырар еді.

Көміртек айналымына толық жете сандық талдауды 1990 жылы эколог - ғалым В. Г. Горшков жасаған. Оның геологиялық мәліметтерге сүйенген тұжырымы бойынша, биогенді элеметтердің мөлшерлері 100 мың жылда 100% өзгеріп отыруы мүмкін екен.

Соңғы жылдары адамның шаруашылық әрекеті, әсіресе құрамында көміртек болатын отын мен ағашты өте көп мөлшерде жағу арқылы көміртектің айналымына елеулі әсер етті. Ауа - райының ғаламдық жылыуына себеп болатын “көшетхан газы” ішінде ( метан, азот, фреон, азо оксидтері ) көміртек диоксиді бірінші орында тұр. ( 50 - 55 % )

Азот айналымы. Өсімдіктер азоттың ыдыраған өлі органикалық заттан алады. Бактериялар ақуыздардың азотын өсімдіктер сіңіре алатын түрге өткізеді. Атмосферадағы бос азотты өсімдіктер тікелей сіңіре алмайды. Бактериялар мен көк жасыл балдырлар атмосфералық азотты байланыстырып, топыраққа өткізеді. Көптеген өсімдіктер олардың тамырларында түйнектер түзетін азот - фиксациялаушы бактериялар мен симбиоз түзеді. Өлген өсімдектерден немесе жануарлардың өлекселерінен бактериялардың басқа топтарының іс - әрекеті нәтижесінде бос түрге өтеді де қайтадан атмосфераға қайтады.

Молекулалық түрін құратын азот атомдары арасындағы химиялық байланыс энергиясы өте жоғары болғандықтан, азоттың басқа элементтермен - оттекпен немесе сутекпен ( азот фиксация процесі ) - қосылу процесі көп мөлшерде энергияны қажет етеді, өнеркәсіпте азотты алуға католизаторлар мен қатар 500 градус шамасындағы температура мен 300 атом қысым қолданылады. Биосферада азотты бекітуді қалыпты температурада мен қысым жағдайында тиімділігі өте жоғары биокатолиз процесі арқылы анаэробты бактериялардың және цианабактериялардың ( теңіз экожүйесінде ) бірнеше топтары өткізеді. Жылына бактериялар 1 млрд. т жуық азотты байналынған түрге айналдырып отырады ( өнеркәсіпте азот бекіту көлемі - шамамен 90 млн т )

Қазіргі кезде өнеркәсіптік азоттың бекітілу жолы дамуда. Осы жағдайдың салдарынан егістікке енгізілетін азоттың біраз мөлшері көл, өзен, жерасты сулармен шайылып, су қоймаларындағы эвтофикацияға себеп болып келе жатыр. Азоттың едәуір мөлшері атмосфераға өнеркәсіп және көлік тастандыларымен ластануы салдарынан түсуде. Азоттың айналымын қазіргі деңгейде сақтау үшін. ( айналымға түсетін азоттың деңгейі 1. 5 Гт жылына ) азот тыңайтқыштарын өндіруді азайту, өнеркәсіп орындарының түтін шығаратын құбырларында азотсыздандыратын қондырғыларды орнату т. б. тиімді жолдары қарастыру керек.

Фосфор мен күкірттің азот айналымы

Фосфор мен күкірт тау жыныстарында болады. Тау жыныстарының бұзылуымен эррозияның әсерінен топыраққа өтеді де, оларды өсімдіктер пайдаланады. Эдуцент - ағзалардың тіршілік қызметі нәтижесінде олар қайтадан топыраққа қайтады. Азот пен фосфор қосылыстарының бір бөлігін жайын сулары өзендерге одан теңіз бен мұхитқа қарай шайып оны балдырлар қолданады Ең соңында өлі органикалық заттың құрамында олар су түбіне шөгіп қайтадан тау жыныстарына кіреді.

Фосфор айналымы . Фосфор азот сияқты шектеуші биогендер қатарына жатады. Ол нуклеин қышқылдарының құрамына, клетка мембраналарының, энергия тасымалдаушы жүйеге, сүйек тканіне, дентинге кіреді. Оның айналымын басқа айналымдардай қозғалысқа кіретін энергия және де бұл процеске қатысушы фосфорорганикалық түрден биоорганикалыққа, одан қайта органикалық түрге алма - кезек айысып отырады.

Фосфор жылжымалы элемент, сондықтан оның айналымымен байланысты процестер қошаған ортаның көптеген факторларына тәуелді, бірінші кезекте антропогендік факторларға.

Мысалы, табиғи сулардың фосфор тыңайтқыштарымен, жуғыш заттармен ластануы салдарынан су қоймалары эфтровтанады. Осы себептен бірқатар елдерде фосфаттардың жуғыш заттар құрамына қосуға тыйым салынған, оның балама алмастырғыштары қолданылады.

Өсімдіктердің фосфорды сіңіруі топырақ ерітіндісінің қышқылдығына байланысты. Суда натрий, мен кальций фосфаттары нашар ерісе сілтілі ортада мүлдем ерімейді, қышқылдық айналады.

Фосфор тыңайтқыштарын біліксіз артық мөлшерде қолданса, топырақта фосфорлану деген зардап орын алу мүмкін. Фосфор отты элемент болмаса да, фосфорлану кезінде тұздардың концентрациясы жоғары болғандықтан өсімдіктердің өсуімен дамуы, әсіресе вегетация басталған кезеңде тежелуі байқалады, себебі фосфордың мөлшері топырақта көп болғандықтан басқа элементтердің біршама тапшылығы күшейіп, өсімдіктердің қоректенуінің бұзылуы орын алуымен қатар, экологиялық тұоғыдан зиянды ауыр метелдарды және де басқа токсиканттарды көбірек сіңіруге ықтималдығы жоғарлайды.

Оттегі айналымы. Оттек айналымы фотосинтез процесінен басталады. Оның биоталық айналымы 250 Гт жылына, ал биосферадағы оның жалпы массасы - 10 ¹⁴ Гт. Жер бетінде ең көп таралған элемент оның мөлшері ( салмақтық процентпен ) атмосферада - 23. 1 ( 288 мг/л ) ; литосферада - 47. 2; гидросферада - 86. 9. Гидросферадағы бос оттектің мөлшері орта шамамен 4. 5 мг/л, осы оттекті су организмдері өздерінің тіршілігіне жұмсайды. Ауадағы оттектің мөлшері ұзақтық геологиялық дәуірлер бойына биоталық реттеудің рақасында тұрақты деңгейде келе жатыр. Осы деігейден ауытқу орын алса, биосфера биотасының жағдайына әсерін тигізер еді: мөлшері төмендесе мұхиттар фаунасы елеулі азайып, көтерілсе ортаның тотығуы қасиеттерінің қауіпті жағдай дейін өсіп кетуі мүмкін. Бұл жағдайлардың жер бетіндегі жануарлар мен адамға да белгілі өолайсыз әсері бар.

Атмосферадағы оттегінің мөлшері біртіндеп артты. Соңғы 600 млн. жылда зат айналымдарының жылдамдығымен сипаты қазіргі кезіндегі деңгейіне жақындады.

Озон барлық тірі организмдерге әсер ететін ғарыштық ультоакүлгін сәулеленудің едуір мөлшерін тұтып отырады, былайша айтқанда, биосфераның қорғаныш қалқаны, себебі тірі организсдердің көптеген молекулалық құрылымдары осы улбтракүлгін сәулесінің жерінен бұзылады. Осыған байланысты озон қабытын бұзылуы ( озон “тесігінің” пайда болуы ) адамдардың денсаулығымен қоршаған ортаға елеулі өзгерістер туғызуы мүмкін.

Бүкіл жүние жүзілік денсаулық сақтау ұйымының мәліметтері бойынша, атмосферадағы озон құрылымының 1% - ке төмендеуі адамдардың қатерлі ісік ауруларның көбейуіне ( тері ауруы, көз катактасы және т. б. рак аурулары ) себепші болады.

Озон қабатының бұзылуы процесі антропогендік факторлардың салдарынан, атап айтқанда атмосфераға суытқыштар мен азот оксидтері ( космос аппараттарында және ұшақтарда органикалық отынның толық жанбаған өнімі ) шығарындыларының көп бөлінуінен болады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.