Тақырыбы: Биосфера және оның ресурстары
Жоспары:
- Биосфера туралы ілім және В.И.Вернадскийдің биосфера- ноосфералық концепциясы.
- Биосфера туралы концепциясының қалыптасуы.
- Биосфера және ноосфера туралы В.И.Вернадскийдің ілімі, тірі зат концепциясы.
- Биосферадағы заттар айналысы.
- Әлемдік геохимиялық циклдар.
- В.И.Вернадскийдің негізгі биогоохимиялық жолдары.
- Өндірістің даму қарқыны және қоршаған ортаға түсетін салмақ.
Күн системасының (жүйесінің) ерекше планетасы Жердің су (гидросфера), жер (литосфера) және ауа (атмосфера) сияқты бөлімдері бір-бірімен өзара қарым-қатынаста болатын жұқа қабатында тірі ағзалар мекендейді. Бұл қабат биосфера (грекше биос — тіршілік, сфера - шар) деп аталады.
Биосфера (В.И.Вернадский бойынша) — тіршілік бар немесе қандай да бір кезеңде тіршілік болған және үнемі тірі ағзалардың әсер етуіне ұшырайтын немесе ұшыраған планета аймағы.
Бірінші рет «Биосфера» түсінігі ұлы француз натуралисті Жан Батиста Ламарктің (1744-1829) жұмыстарында кездессді. Биосфераны тіршілік иелерінің мекен ету сферасы немесе тіршілік орын алған сфера ретінде түсінуді 1875 жылы австриялық ғалым Э.Зюсс ұсынды, бірақ бұл түсінік кейін ұмытылып кетті. Биосфера туралы жалпы ілімді жасаған (тарихта үшінші рет) белгілі орыс (совет) геолог-ғалымы В.И.Вернадский (1863-1945) болды. Ілімнің негіздері оның «Биосфсра» кітабында (1926) баяндалған.
В.И.Вернадский планеталық тірі заттардың планетаның бет-әлпетін өзгертуге және оның дамуына қолайлы экожүйелерді қалыыптастыруға қабілетті аса қуатты геологиялық фактор екенін дәлелдеді. В.И.Вернадский бойынша тірі заттар күн энергиясын қабылдай алады және ыдырауы ксзінде химиялық жәнс физикалық жұмысқа жұмсалатын энергия бөліп шығаратын химиялық қосылыстарды жасайды.
Жер бетінде аса ірі жұмыс жасыл өсімдіктердегі хлорофил молекуласымен жасалды: хлорофилдер күн энергиясын қолдану арқылы көмірсутегін және басқа да органикалык қосылыстарды синтездеді. Су молекуласының (Н2О) ыдырауы нәтижесінде О2 бөлінеді. Жыл сайын өсімдіктер оттегі О2 молекуласының 320 млрд. тоннасын өндіреді; 3700 жыл ішінде оттегінің Жер атмосферасындағы бар барлық мөлшері -1,2х1015 тоннасы өндірілді. Тірі заттардың кеңістікге тіршілік етуге қолайлы барлық аймақтардан орын алып, тез таралуға қабілеті зор. Бұл құбылысты Вернадский "тіршілік қысымы" деп атап, оны газ қысымымен салыстырды. Тіршіліктің "ағымының" жылдамдығы тым жоғары.
Тірі заттар биосферада біркелкі орналаспаған. Тірі заттардың құрамында фитомасса аса басым; ал зоомассалар мен микроорганизмдердің ролі көп төмен. Жердегі тірі заттардың жалпы салмағы триллион тоннаға жетеді, Фитомассалардың басым бөлігі материктерге шоғырланған, бірақ онда ол тым біркелкісіз таралған: ол тропикалық ормандар (650 т/га) мен тайгада көп (300 т/га), ал қара топырақты далаларда (10 т/га) және шөлдерде азырақ (2,5 т/га). Тірі заттардың көп бөлігі орманда (82%) орналасқан.
Мұхитта зоомасса мен микробиомасса басым — 30 млрд.т.; фитомасса небәрі 1,1 млрд.т ғана құрайды. Тірі заттардың саны жағынан мұхит шөлдерге таяу (3 т/га), бірақ оның кенбір аудандарында тіршіліктің шұғыл тығыздану белдемдері байқалады — мысалы Саргасс теңізінде, шельф қайраңдарында, маржан жартастарында және т.б. аймақтарда. Жердегі тірі заттардың жылдық өнімі — 230 млрд.т, олардың материктегі өнімі — 170 млрд.т, мұхитга — 60 млрд. т. Матергасгерда биомассаның жылдық орташа өнімі —11,5 т/га, мұхитта — 1,7 т/га. Құрлықтың жиынтық биомассасы Жердің барлық биомассасының 97 пайызын құрайды. Мұхитта Жердің биомассасының 3% ғана бар, алайда тіршілік циклдерінің қарқындылығы мұхитта құрлықтағыдан гөрі жоғары.
Биосфера адамның және басқа да тірі ағзалардың жалғыз мекендеу ортасы болып табылады. В.И.Вернадский мен басқа да бірқатар ғалымдардың тұжырымдарынан биосфераның ауыстырылмайтындығы заңы шығады.
Осы заңнан табиғатты қорғаудың түпкі мақсаты — бұл биосфераны адамзат қоғамының жалғыз ғана өмірсүретін ортасы ретінде сақтау екені көрініп тұр. Қазіргі уақытта ғылыми-техникалық професс жетістіктерінің қоршаған ортаға зиянды әрекеттерінің нәтижесінде адамзаттың Жер бетінде алдағы уақытта өмір сүруіне үлкен қауіп төніп тұр. Сондықтан да биосфераны болашақ ұрпаққа сақтап қалу Жер бетіндегі барлық адамзаттың, әрбір мемлекет басшысының, әрбір жеке адамның міндеті.
Қазіргі философиялық тұжырымдамалар қоғам мен биосфераның өзара әрекеттесу процесі дұрыс басқаруының, қоғамның мекен ортасы ретіндегі биосфераның құлдырауына жол бермеуі керек дегенге иек артады. Биосфера эволюциясының осы қазіргі заманғы кезеңі саналы даму кезеңі ретінде қарастырылады, яғни оны ноогенез (грек. ноос - сана) деңгейіне жатқызады. Соған сәйкес биосфераның біртіндеп ноосфераға айналуы процесі жүреді. "Ноосфера" ұғымын XIX ғасырда француз ғалымы Ле Руа енгізіп, оны әрі қарай Тейяр-де-Шарден (1881-1955) дамытқан.
Бұл терминнің астарынан олар өндірісі, тілі, шаруашылық әрекеттілігі, діні бар қоғам кіретін Жердің ерекше қабығын түсінген. Ноосфера биосфераның үстінде одан тысқары айналатын "ойшыл пласт" ретінде қарастырылған.
Биосфера міндетті түрде ноосфераға, яғни адам санасы адам-табигат жүйесінің дамуында басты роль ойнайтын сфераға айналады.
Бұл заңдылық әділетті, әйтсе де қазіргі кейбір ғалымдар оны әлеуметтік қиял (утония) ретінде қарастырады. Сөйте тұра егер адамзат өзінің өсу санын реттеуді қолға алмаса, табиғаттың заңдарына сүйене отырып өзінің оған қатысты әрекеттіліктерін басшылыққа алмаса, оның құртуға душар болатындығы айқын. Сондықтан ноосфера заңының мәні адамдардың табиғатты емес, өзін-өзі басқаруында жатыр.
В.И.Вернадский ноосфсра — бұл Жердегі жаңа геологиялық құбылыс деп санады. Онда адам тұңғыш рет қуатты геологиялық күшке айналады. Алайда басқа да тірі заттар сияқты адам да тек тіршілік жайлаған аймақта, яғни өзі ажырамастай байланысқан және одан тыс кете алмайтын биосферада ғана ойлап, әрекет жасай алады.
Биосфера — бұл тіршілік жайлаған ғана емес, онымен құрылымдық құрастырылған геологиялық жер қабығы. Мұнда биосфера ғаламшар жүйесі ретінде жер және ғарыш үрдістерінің өзара әрекеттестігінің бірлігіне ие -Жердің ірірек үстіңгі жүйесіне енеді.
Осылайша биосфераның маңызды ерекшеліктеріне оның ұйымдасуы мен тұрақты динамикалық тепе-теңдігі жатады. Ұйымдастық принципі биосфераның құраушы бөліктерінің шашыраңқы бей-берекетсіздігі емес, қандай да бір біріккен және байланысқан тұтастық екенін білдіреді.
Мысалы, биосфераның ұйымдасуының термодинамикалық деңгейі өзара байланысқан екі қабаттардың: фотосинтездеуші агзалары болатын жарық, жоғарғы (фото-биосфера) және жер асты тіршілігінің аймағы орналасқан топырақты, төменгі болуынан көрінеді.
Биосфераның жоғарғы шскарасы озон калкасы немесе озоносфера — атмосфераның стратосфера шегіндегі 22-26 км биіктікте (орта шамамен) озонның ең көп тығыздығына ие қабаты болып табылады. Озоносферадан жоғары жақта Күннің күшті ультракүлгін сәулесінің әсерінен арнайы қорғану шараларынсыз тіршіліктің болуы мүмкін емес.
Озон Оз Күннің ультракүлгін сәулесінің әсерінен атомдық (О) және молекулалық оттегінің (О2) арасында болған реакцияның нәтижесінде түзілді.
Күннің ультракүлгін сәулелері — бұл күн сәулелерінің толқынының ұзындығы 400 нм-ден кем электромагаиттік толқындары, ал күн спектрінің көрінетін бөлігін толқынының ұзындығы 400-760 нм болатын сәулелер құрайды.
Атмосфера — бұл қабатталған құрылысы бар және бірнеше сфералардан (тропосфера, стратосфера, мезосфера т.б.) тұратын, жердің өзімен бірге айналатын газ қабығы, биосфераның маңызды бөлігі. Атмосфера құрамын азот (78.08%), оттегі (20.95%), көмірқышқылы газы (0.03%) және аз мөлшерде (0.01%) басқа газдар құрайды.
Тропосфера — атмосфераның Жер бетінен 9 (полюсте)-15 км (экваторда) қашықтықта орналасқан аумағы. Тропосферада атмосфера массасының 80% және бүкіл су булары жинақталған.
Стратосфера - тропосфераның жоғары шегінен жоғары қарай 50 км дейінгі орналасқан атмосфера аймағы. Бұл аймақта озон қабаты бар. Озон қабаты барлық тіршілік иелеріне өте қауіпті күннің ультрафиолетті сәулелерін Жерге қарай өткізбейді. Міне сондықтан да озон қабатын Жердегі өмірді қорғап тұратын қалқан ретінде қарастырамыз.
Ауа немесе атмосфералық ауа — біздің ғаламшарымыздың түрлі газдардың қоспасынан (азоттың, оттегінің, аргонның, көміртегі диоксидінің, гелийдің және т.б.), су булары мен тозақдардан тұратын газды қабат.
Атмосфера факторларының биологиялық үрдістерге әсері өте зор — бұл тіршіліктің өзі. Атмосфера — Жердің пайда болуы мен оның даму өнімдерінің бірі. Оттегі мен тыныс алу — тіршілік синонимдері. "Әзір ауа жұтып жүрмін бе - үміттенемін" (Овидий). Тіршіліктің жогары ұйымдасқан түрлеріне көшкен сайын оттегіне деген тәуелділік көбейе бастайды: анаэробтар (микроағзалар) онсыз қай кезде де тіршілік ете алады, бақалар оттегісіз бірнеше күн, ал адам — аз ғана минуттар ғана тіршілік ете алады.
Атмосферада шамамен ғаламшардағы судың жалпы мөлшерінің 1% бар, жаңбырдың Жердегі тіршілікті демеуі үшін осының өзі-ақ жеткілікті.
Ауа массаларының көлденеңінен және тігінен орын ауыстыруы ауа-райы мен климаттың қалыптасуында басты роль ойнайды. Ауаның көлденең қозғалысын анықтайтын негізгі күштер қысымның төмендеуі, Кариолис күші және үйкеліс болып табылады. Атмосфераны Күннің біркелкісіз қыздыруы қысымды түсіреді.
Биосфераға бүкіл гидросфера да жатады. Гидросфера — бұл мұхиттардың, теңіздердің, көлдердің, өзендердің, тоғандардың, ми батпақтың, жер асты суларының жиынтығын құрайтын Жердің сулы қабаты.
Су — маңызды, маңызды табиғат ресурстарының бірі, сутегі мен оттегінің химиялық қосылысы. Су буының қарапайым формуласы - Н2О. Сұйық судың молекуласы негізінен екі жай молекуланың қосылуынан туады (Н2О)2. Мұз - үш жай молекуланың бірігуінен пайда болады - (Н2О)3. Су - бұл жердегі табиғатта барлық үш агрегатгы күйде болатын бірден-бір зат сұйық, қатты және газ тәрізді.
Гидросфера - өлі материяның бір құраушысы, алайда Жердегі тіршілік онымен тығыз байланысты. Су бар жерде тіршілік те бар. Су — кез келген тірі жасушаның маңызды құрамдас бөлігі. Биохимиялық реакциялар суда өтеді, себебі биологиялық көп түріліліктің органикалық қосылыстарының көпшілігі суда ериді. Тіршіліктің пайда болу таңына ұшпа органикалық қосылыстар атмосферада таралып, ыдырады. Суда ерімегендері тереңдерге шокті, судың өзінде суда еритін заттар басым болып қалды, олар тіршіліктің ары қарайғы эволюциясына ат салысты.
Су Жер бетінің 70%-нен көп бөлігін алып жатар және гидросфера массасының 98.2% -ті Әлемдіх мұхит суларында, 1.6%-ті - материктер мұздарында, ал тек 0.1%-ті ғана материктердегі суларда. Мұхит суы көптеген әр түрлі микроорганизадердің, тірі жәндіктердің және өсімдіктердің өмір сүру ортасы. Барлық теңіз организмдерін (ағзаларын) планктон, нектон және бентос деп үш үлкен топтарға бөледі. Планктон (грек тіліінң кезбеші деген сөзі мағынада) — тірі ағзалар мен өсімдіктердің өздігінен қозғала алмайтын, тек су ағынымен ғана қозғалыста болатын үлкен тобы. Планктондарды фито- жәәе зоопланктон деп екіге бөледі. Олар негізінен мұхит суларының беткі (50-80 метрлік) аймағынаа жайғасқан. Нектондарға (грек тілінің жүзуші деген сөзі мағынада) су ішінде өздігінен қозғалатын тіршілік иелерін (балықтар, кальмарлар, т.б.) жатқызады. Ал тек қана су түбінде жорғалайтын жәндіктерді бентостарға (грек тілінің тереңділік деген сөзі мағынада) жатқызады.Олар фитобеетос (әр түрлі көпклеткалы балдырлар) және зообентос (моллюскалар, құрттар және басқа омыртқасыздар).
Жоғарыда айтылғанның бәрі тіршіліктің өзі жасаған және басқарған нағыз "өмір тұтастығы" ретінде болып тіршілік кешкен, өзінің табиғи қалпындағы биосфераға қатысты болды. Биосфераның бас құраушысы - адам пайда болғаннан бастап жағдай түбегейлі өзгерді. Ол өзін биосфераны қайта құруды бастаған қуатты геологиялық күш ретінде көрсетті: ноосфера дәуірі басталды.
Ноосфера терминін 1927 жылдың өзінде француз ғалымдары мен философтары Э. Леруа мен П. Тейяр де Шарден ұсынған болатын. Олар бұл атауға ерекше мазмұн берді: оны ғаламшарды бүркеген биосферадан жоғары небір "ойлау қабаты", бірыңғай жамылғы ретінде түсіндірді. В.И.Вернадский өз зерттеулерінде ноосфераны ғаламшарымыз бен оның маңындағы кеңістіктің адамның саналы әрекетінің белгілері орын алған бөлігі деп түсіндірді. Биосфера тәрізді, ноосфера да Жердің барлық салаларына ықпал ететін геологиялық күш екенін дәлелдеді.
Осылайша, В.И. Вернадский тірі организмдер мен қоршаған ортаның өзара бір-біріне ықпалы туралы ілімді кеңейтті. Биосфераға ноосфераның әсер етуі про-лемаларын экология түсініктерімен байланыстырып дамытты.
Қазіргі кезде ноосфера деп дамудың негізгі әсер етуші факторы болып адамның саналы әрекеті қарастырылатын адам менен табиғаттың өзара әрекеттесу аймағын түсінеді. Ноосфераның қүрылымына оның бөлімдері ретінде адамзатты, қоғамдық жүйелерді, ғылыми білімдердің жиынтығын, биосферамен біртұтастықтық жағдайдағы техника мен технологияның мөлшерін жатқызуға болады.
В.И. Вернадскийдің биосфера туралы ілімі бойынша тірі заттар Жердің жоғарғы қабатын өзгертеді. Адамның осындай әрекеті біртіндеп өсе түседі де, адамзат негізгі планетарлық геологиялық күшке айнала бастайды. Сондықтан да адамдар планетамыздың эволюциялық дамуына өздерінің тікелей жауапкершілікті екенін ұмытпау керек. Осы тезисті дұрыс түсіну адамзатқа өзінің болашақта өмір сүруіне қажет. Ал планетамыздың қалай болса солай дамуы биосфераны адамның өмір сүруіне жарамсыз етуіне әкеліп соғуы мүмкін. Сондықтан да адамзат табиғаттан қажеттілігін алуда оны биосфераның мүмкіншілігімен әрқашанда санасқан жөн.
Биосфераға әсер ету биосфера мен қоғамның эволюциялық даму барысында саналы түрде реттеліп отыруы керек. Біртіндеп биосфера дамуы бағытталған сипаттағы ноосфераға айналады.
Міне осы ойлардан биосфераның, табиғаттың, ноосфераның эволюциясының, адамның олармен байланыстығының күрделілігін көруге болады. В. И. Вернадский кезінде адамзат осы кезеңге енді ғана аяқ басты деп көрсетіп отырды.
Табиғат анамен жылдар бойы қалыптасқан тепе-теңдіктің бұзылуы XXI ғасырда бұрын-соңды болмаған деңгейіне жетті. Ғаламат жаңалықтармен бірге өндірістің жедел дамуы, зауыттардың еселеніп салынуы, жер құнарының тас-талқанын шығарған 1953-1962 жылдардағы тың игеру, қазақ жеріндегі сынақ алаңдары күнделікті тіршілікке араласып, жетістігімен қатар апатын да ала келді.
Қазақстанның қазіргі окологиялық жағдайы ғаламдық шеңберде проблема тудыратын мәселегс айналып отыр. Ксңес дәуірінде ірі өндіріс орындарының қаурыт дамуына байланысты табиғат байлығын игеру мәселелерінде қоршаған ортаның бұзылуы ескерілмей, тек қана мол өнім алуға көңіл бөліп, ал табиғаттың ерекшелігін ескермей, көптеген зиян әкелгенін енді ғана біліп отырмыз.
АҚШ, Англия, Франция, Гермаиия, Жапония сияқты бірқатар өркениетті елдерде ірі өндіріс орындарын салмастан бұрын оның қоршаған ортаға әкелетін экологиялық шығынын есептей отырып, сол жердегі халықтың денсаулығына тигізетін әсерін ғылыми түрде тұжырымдап барып қана жүзеге асырады екен.
Жалпы ірі өндіріс орындарын дамыту 3 факторға байланысты:
- Шикізат көзі.
- Адам күші.
- Су ресурстары.
Осы үш фактордың арақатынасын сақтамай ірі өнеркәсіп орындарын дамыту мүмкін емес.
Біздің ірі өндіріс орындарының барлығында жоғарыда аталған экологиялық шарттар ескерілмеген. Ірі өндіріс орындарынан шығатын улы газдар, ауыр металдар, өндіріс орындарынан шыққан лас су көздері, өндіріс орындарының айналасындағы халықтың денсаулығына, топырақтың, ауаның құрамының өзгеруіне үлкен әсер етуде.
Қазақстандағы қазіргі калыптасқан экологиялық жағдайды қанағаттанарлық деп айта алмаймыз. Елімізде қазіргі кездегі қалыптасқан экологиялық мәселелерге байланысты бірнеше өнеркәсіптік аймақтардың экологиялық жағдайына тоқтала кетейік.
Батыс Қазақстан өнеркәсіптік экологиялық аймағына - Каспий маңы, мұнай өндіру мен өңдеу, металлургия, құрылыс материалдары және тағы басқа да салаларға маманданған Атырау, Маңғыстау, Орал, Ақтөбе облыстары кіреді. Бұл аймақтағы негізгі мәселелер - табиғи ортаның мұнаймен ластануы, радиактивті қалдықтармен ластануы адамның денсаулығына және экожүйелерге әсер етіп, шөлдену процестерінің жүруіне, биокөптүрліліктің жойылуына әкелуде. Сондай-ақ мұнда тыныс алу жолдарының қабыну аурулары мұнай өндіретін аудандарда, орташа саны басқа облыстармен салыстырғанда жоғары. Концерогенді көмірсутектердің концентрациясының жоғары болуы бұл аймақта қатерлі ісік ауруы, басқа аймақтармен салыстырғанда 2-4 есс жоғары екен. Жас балалардың өлімі 1000 адамға шаққанда 37 адамды құрайды. Бұл еліміз бойынша ең жоғарғы көрсеткіш болып отыр.
Батыс аймақта Маңғыстау облысы экологиясы ауыр аймақтардың алдыңғы қатарына жатады. Қауіпті нүктелердің топырақ қабаттарын тексергенде бұл өңірді Семей, Аралдан кейінгі үшінші орынға қоюға болады.
Ірі өнеркәсіп пен қалалар, т.б. құрылыстар кешені көбінесе суы мол, адамдар үшін қолайлы жерге салынады. Ол үшін ормандар қырқылып, құнарлы жерлер пайдаланылады. Осының бәрі қоршаған табиғи ортаға өзімен бірге өндіріс қалдықтары мен түрлі тұтыну қалдықтарын көбейтіп үлкен проблема туғызады. Қалдықтарды біз көбіне қоқсықтар дейміз. Ал әрбір отбасындағы бір адам тәулігіне 1,2—1,4 кг қоқыс шығарады.
Нағыз тұрмыстық қалдықтарға: қағаз, тамақ, шыны, металл, тоқыма бұйымдары, пластмасса, резина өнімдерінің қалдықтары, т.б. жатады. Осы қалдықтарды біз күнделікті шығарып отырамыз.
Ал өнеркәсіп қалдықтары көлемі мен зияндылығы жөнінен өте күрделі әрі қауіпті болып келеді. Олар су, дала, орман, т.б. кешендерді ластап, айнала қоршаған ортаға зиянын тигізеді. Бұдан бүкіл тіршілік атаулы және адамдар ауруға шалдығуы мүмкін.
Қалалар жағдайында қалдықтарды қайта өңдеп, тұрмыста пайдалану жұмыстары жүргізіледі. Көбіне металл қалдықтар балқытылып, қайтадан жаратуға келсе, пластмассадан жасаған бұйымдарды жоюға тура келеді.
Қалдықтардың көбін құрылыс материалдарын шығаруға, шикізат өндіруге жұмсайды. Ал кейбіреулерінен кәдімгі тыңайтқыштар алынады. Органикалық қалдықтар құрамында қоректік элементтер: азот, фосфор, кальций, магний, калий көп болады.
Өндіріс және тұрмыс қалдықтарын залалсыздандыру халықаралық
проблема. Ең бастысы зиянды заттарды пайдалы заттарға айналдыру.
Ол үшін үлкен қалаларда калдықтарды өңдейтін зауыт салынуы керек. Алғашқы осындай зауыт 1981 жылы ГФР-дс ашылған. Оның қуаттылығы - тәулігіне 300 т, ал жылына 75 мың т қоқыс өңдейді.
Қолданылған әдебиеттер:
- Бейсенова Ә.С., Самақова А.Б., Есполов Т.И., Шілдебаев Ж.Б. Экология және табиғатты тиімді пайдалану. Оқулық – Алматы: “Ғылым”, 2004 ж.
- Ж.Жатқанбаев. Экология негіздері: Оқулық – Алматы: “Зият”, 2003
- Фазылов С.Д., Молдахметов З.М., Ғазалиев А. “Қазіргі заманғы жаратылыстану концепциялары” оқулық, 2-ші басылым, Алматы – 2003-256 бет.
- Молдахметов З.М., Газалиев А., Фазылов С.Д. Экология негіздері, Оқулық. Қарағанды – 2002 - 255 бет.
