Биосфера

Биосфера, оның құрылысы және функциясы

Биология -сабақ,

11 сынып

Биосфера ғылымының негізін салушы - В.И. Вернадский

Биосфера және оның жер бетінде жүріп жатқан процестері туралы ілімнің негізін салған академик В.И. Вернадский В. И. Ол биосфера деп ғаламшарымыздағы барлық тіршілік дүнниесі мен олардың арасындағы өзара зат және энергия айналымы тұрақты жүзеге асатын жердің ерекше қабығын атайды.

•   В.И. Вернадский бойынша биосферада 7 әр түрлі, бірақ өзара байланыстағы зат түрлерін бөлуге болады, олар: тірі заттар,  биогендік заттар , енжар заттар, биологиялық енжар заттар, радиоактивті заттар, шашыранды атомдар, ғарыштық заттар. Биосфераның негізгі функциясы — Күн энергиясын фотосинтездейтін ағзалардың пайдалануын және бүкіл тіршілік процестерінің динамикасын қамтамасыз ететін энергия мен заттардың биологиялық айналысы.

Структура биосферы

Биосфера

Гидросфера

–   жер ғаламшарының су қабығы

Тропосфера

  атмосфераның жер бетімен тығыз әрекетте болатын ең төменгі қабаты. 

Литосфера–  жердің сыртқы қатты қабаты жоғарғы гидросфера және 

атмосферамен шектеседі.

Ноосфера -

адамзаттың мекендейтін аясы.

Атмосфера

Гидросфера

• Оны мұхиттар мен теңіздердің суы, құрлық сулары — өзендер, көлдер, бөгендер, мұздықтар, сондай-ақ литосфераның жоғарғы бөлігіне сіңетін жер асты суы, атмосферадағы ылғал құрайды. Гидросфера жер бетінің шамамен 71%-ын алып жатыр. Гидросфераның шамамен 94%-ын мұхиттар мен теңіздер құраса, 4%-ы жер асты суларының, шамамен 2%-мұздықтар мен қарлардың (негізінен Арктика, Антарктида мен Гренландия), 0,4%-құрлықтардағы жер үсті суларының (өзен, көл, батпақ) үлесіне

Литосфера

• Жер қабығының жоғарғы бөлімі — шөгінді қабық; ол шөгінді тау жыныстарынан тұрады, кейде бұған эффузивтер жамылғысын да енгізеді. Жер қабығының тербеліс тарихы қозғалысына байланысты, оның кқалыңдығы әр орында әр түрлі болып келеді. Шөгінді қабықтың астында граниттік қабат орналасады; бұл қабат мұхит ойыстарында ұшырамайды. Граниттік қабаттың астында аралық немесе «базальттық» аса тығыз жыныстар қабаты жатады.

Границы биосферы

• Биосфераның жоғарғы және төменгі шекарасы туралы ғалымдар арасында әлі де нақты мәліметтер жоқ. Тірі азғалар атмосфераның төменгі бөлігінде, әсіресе 100 м биіктікке дейін өте тығыз орналасады. Бірақ жыртқыш құстар биікке еркін көтеріледі, мәселен, кондор 7 км биіктікке көтеріле алады. Ал жоғары көтерілген ауа толқыны микроағзаларды, бактериялар мен әртүрлі спораларды 10 км биіктікке дейін көтереді. Тірі органикалық таралу мүмкіндігін ескере отырып, биосфераның жоғарғы шекарасын озон қабаты (25—30 км), төменгі шекарасын Дүниежүзілік мұхиттағы ең терең мұхит шұңғымаларының табаны арқылы жүргізеді.

• Биосфера  атмосфераның  төменгі бөлігін, гидросфераны жаие литосфераның жоғарғы қабаттарын қамтиды. Тіршілік дүниесінің өнімдері олардың тіршілік ортасы шеңберінен шығып, кеңістік бойынша мейлінше емін-еркін таралады. Сондықтан тіршіліктің таралу аймағы мен биосфераның шекарасымен берлық жерде бірдей сәйкес келе бермейді.

Биосферадағы тіршіліктің пайда болуы туралы көзқарастар

• Тірі ағзаның анорганикалық материядан пайда болуы жайында тікелей экспериментті түрде алынған материал болмағандықтан мұны шешу ғалымдарға оңай түскен жоқ. Идеалистер ең алдымен діни ұғымдарды таратуға ұмтылды. Тірі азғалар құдайдың құдіретімен пайда болды деген терминді ұсынды. Өсімдіктерді, жан-жануарларды, адамдарды өлі инертті заттардан қазіргі біздің көріп жүргеніміздей толық бейнелі түрінде құдай жаратты деп соқты. Грек оқымыстысы Аристотель де тірі ағза өзінен-өзі кенеттен пайда болады дегеннен саяды. Адамзат құрттар, молюскалар немесе шіріген заттардан пайда болды деп түсіндірді. Бірақ Франческо Редидің жүргізген зерттеу жұмыстары, тірі ағза өзінен-өзі кенеттен пайда болды деген ұғымды жоққа шығарды. Ол жас етті алып, оны стаканға салып, бетін дәкемен жауып қойды. Ешбір тірі заттың пайда болғаны болмайтынын дәлелдеп шықты.

Биосфераның құрамы мен құрылымы.

• Биосфераны құрайтын тіршілік дүниесінің құрамында мынадай  химиялық элементтер  кездеседі:  сутек ,  көміртек ,  оттек ,  азот , фосфор ,  кремний . Олар биофильдік элементтер деп аталады. Бұл элементтердің атомдары тірі ағзаларды құрайтын күрделі молекулаларды түзеді, оларға көмірсутектер, майлар, нәруыздар ( белок ) мен нуклейн қышқылдары жатады. Аталған заттар тірі ағзалардың құрамында бір-бірімен тығыз байланыста болады.
• Тірі азғалар мен олардын тіршілік ортасы өзара тығыз байланысып, ұдайы өзгеру мен даму жағдайында болатын жүйелер жиынтығын құрайды. Биосфераны құрайтын тірі азғалар шартты түрде екі үлкен топқа біріктіріледі: флора және фауна.

Жер шары биомассасының жалпы салмағы Жердің жалпы массасымен салыстырғанда (6-1027т) әлдеқайда аз. Биомасса материктер мен мұхиттарда да біркелкі таралмаған. Материктердегі биомасса мөлшері  Дүниежүзілік мұхиттағы  биомассадан 800 еседей көп. Материктерде жасыл өсімліктердің, ал мұхиттарда жануарлардың үлес салмағы басым болады.

Биосферадағы тірі ағзалардың энергетикалық қызметі

• Биосфераның қалыпты тіршілігі үшін және оның дамуы үшін энергия қажет. Ондай негізгі  энергия көзі  —  Күн . Жасыл өсімдіктер  фотосинтез  процесі кезінде Күн сәулесін өзіне сіңіріп, мүшелерінде органикалық заттардың қорын жинақтайды. Өсімдіктердегі органикалық заттарды басқа азғалар пайдаланады. Жасыл  өсімдіктерде жинақталған энергияның есебінен бүкіл биосферадағы тіршілік қалыпты жүріп отырады.

Биосферадағы тірі ағзалардың газдық қызметі

• Газдардың тасымалдануы және олардың бір күйден екінші күйге өзгеруі  тірі ағзалардың  қатысуымен жүреді. Газдық қызмет арқылы биосфераның газдық құрамының тұрақтылығы қамтамасыз етіледі. Жер бетіндегі көптеген газдар биогенді жолмен пайда болған. Тірі ағзалардың тіршілігі нәтижесінде  оттек ,  азот ,  көмірқышқыл газы , күкіртті сутек ,  метан , т.б. газдар тасылмалданады.

Тотығу-тотықсыздану қызметі

• Тірі азғалар топырақ арасында және гидросферада бұл қызметін үнемі атқарып отырады. Тірі азғалар заттарды тотықтыру арқылы  оксидтер  түзеді, ал кейбір заттарды ( көмірсутек ,  күкіртті темір , т.б.) қалпына келтіреді. Кейбір ұсақ азғалар пайдалы қазбалар ( әктәс ,  боксит , т.б.) түзуге де қатысады.

Жинақтау қызметі

Тірі азғалар коршаған ортадан алған,  биогенді элементтерді  өз мүшелерінде жинайды. Тірі азғалар құрамында болатын элементтердің коршаған ортада кездесетін элементтерден едәуір айырмашылығы болады. Тірі ағзалардың құрамында  сутек ,  көміртек ,  азот ,  оттек ,  натрий ,  магний ,  кремний ,  күкірт , т.б. элементтердің жеңіл атомдары көбірек кездеседі. Мұндай элементтердің тірі ағзаларда жинақталуы қоршаған ортаға қарағанда жүздеген, мыңдаған есе көп болады. Осы арқылы биосфераның химиялық құрамының әр түрлі екендігі байқалады.

I, Ca

Si

Ca, P, Mg

Каменный уголь

мел

Биосферадағы зат айналымы

• Тірі ағзалардың ғаламшар табиғатын қалыптастырудағы маңызы өте зор. Тірі азғалар Жер шарындағы биологиялық зат және энергия айналымын жүзеге асырады.
• Өлемдегі тіршіліктің негізгі қозғаушы күші болып табылатын бұл процесс үш кезеңде жүзеге асады. Ең алдымен, Күн энергиясының қатысуымен жүретін фотосинтез процесі нәтижесінде бастапқы (өсімдік текті) органикалық заттар түзіліп және ауаға көп мөлшерде оттек бөлініп шығады. Екінші кезеңде бастапқы органикалық өнімдер жануартектес өнімдерге айналады.

Биосферадағы азот айналымы

• Азот  (  гр.   ázōos  – тіршіліксіз) —  химиялық элемент  – түссіз, иіссіз, дәмсіз – суда аз еритін газ. Бұл элемент  аминқышқылдарының амидтердің ақуыздардың-нуклейін қышқылдарының-нуклеотидтердің және өмірде өте маңызды басқада көптеген  органикалық қоспалардың  құрамына енеді. [1]   N – элементтердің периодты жүйесінің V тобындағы химиялық элемент, реттік нөмірі – 7, атом салмағы – 14.0067. Табиғатта екі изотопы кездеседі:  14 N (99.635%),  15 N (0.365%).
• Атмосферадағы   азот  (75,5%)  электр  құбылыстары мен  фотохимиялық процестердің  әсерінен әртүрлі  азот  қышқылының тұздарын  түзеді де,  жаңбыр  суында еріп,  топыраққа  сіңеді, сөйтіп  мұхит  суына араласады. Түйнек бактериялары ауадағы молекула күйіндегі азотты басқа организмдер сіңіре алатындай органикалық қосылыстарғаайналдырады..

Гроза – атмосферная фиксация азота

Клубеньковые бактерии на корнях сои

цианобактерии

Биологическая фиксация атмосферного азота

Биосферадағы көмірқышқыл газы айналымы

Биосферадағы көмірқышқыл газы айналымы схемасы