Жер планетасынын бардык тирүү жандыктары бири-бири менен жана айлана-чөйрө менен тыгыз байланышта болуп, экосистемаларды түзүшөт. Бул өз ара аракеттенүүчү организмдердин жамааттары бири-биринен обочолонгон эмес. Алар ар кандай мамилелер менен, биринчи кезекте, тамак-аш менен байланышкан. Экосистемалардын жыйындысы биосфера деп аталган бирдиктүү планеталык экосистеманы түзөт. Бул макалада биосферанын түзүлүшү, анын курамы жана негизги функциялары каралат.
Илим
Бул түшүнүк илимге биринчи жолу 1803-жылы Дж. Б. Ламарк тарабынан киргизилген жана Жер планетасындагы бардык тирүү организмдердин жыйындысын билдирген. XIX кылымдын аягында «биосфера» терминин биосферанын структурасына чөкмө тектердин жансыз заттарын кошкон Дж. Зузе колдонгон. Биосфера жөнүндөгү окуу 1926-жылы В. И. Вернадский тигил же бул жол менен илимий маалыматтардын эбегейсиз көлөмүн жалпылаганда пайда болгон.жандуу жана жансыз материянын ортосундагы байланышты чагылдырат. Окумуштуу биздин планетабызды тирүү организмдер гана жашашпастан, ошондой эле алар тарабынан активдүү түрдө өзгөртүлүп жатканын көрсөтө алды. Мындан тышкары, Вернадскийдин пикири боюнча, адамдын жаратылыш процесстерине кийлигишүүсү ушунчалык маанилүү болгондуктан, биосферанын өнүгүүсүндөгү жаңы фаза – ноосфера жөнүндө сөз кылууга болот. Бүгүнкү күндө биосфера илими билимдин ар кандай тармактарынын маалыматтарын бириктирет. Алардын арасында биология, химия, геология, климатология, океанология, топурак таануу жана башкалар бар.
Биосферанын структурасы тирүү организмдер топурактын, атмосферанын жана гидросферанын зарыл составын өз алдынча сактай ала тургандай. Алар негизги экологиялык ролду ойнойт. Мунун негизинде илимпоздор топурак менен абаны жүз миллиондогон жылдык эволюциянын ичинде тирүү организмдер өздөрү жараткан деген гипотеза жасашкан. Кембрийге караганда тереңирээк жайгашкан геологиялык тоо тектердин түзүлүшүндөгү кийинки тектер менен окшоштуктарды изилдеп, Вернадский планетада жашоо эң жөнөкөй организмдер формасында дээрлик башынан эле болгон деп болжолдогон. Кийинчерээк геологдор бул гипотезанын туура эмес экенин далилдешти.
Күн Жердеги бардык тиричиликтин болушунун энергетикалык негизи болгондуктан, биосфераны түзүлүшү жана составы тирүү организмдердин биргелешкен активдүүлүгүнүн натыйжасында пайда болгон жана күн энергиясынын агымы. Эми Жердин биосферасынын түзүлүшү менен таанышалы.
Тирүү жана жансыз
Биосферанын составын жана структурасын эске алуу менен, баарыдан мурдажандуу жана жансыз материядан (инерттүү материядан) тураарын белгилей кетүү керек. Тирүү организмдердин негизги бөлүгү Жердин үч геологиялык кабыкчасында топтолгон: атмосфера (аба катмары), гидросфера (океандар, деңиздер жана башкалар) жана литосфера (тектин үстүнкү катмары). Бирок бул кабыктар эң чоң экосистемада бирдей эмес таралган. Ошентип, гидросфера биосферанын структурасында толук чагылдырылган, ал эми литосфера менен атмосфера жарым-жартылай (тиешелүүлүгүнө жараша жогорку жана төмөнкү катмарлар) чагылдырылган.
Биосферанын жансыз компоненти төмөнкүлөрдөн турат:
- Тирүү организмдердин тиричилик аракетинин продуктусу болгон биогендик зат. Ага төмөнкүлөр кирет: көмүр, мунай, чым, табигый акиташ, газ ж.б.
- Организмдердин тиричилик активдүүлүгүнүн жана биологиялык эмес процесстердин биргелешкен натыйжасы болгон биоинерттүү зат. Буга: топурак, ылай, суу сактагычтар жана башкалар кирет.
- Биологиялык циклге кирген, бирок тирүү организмдердин тиричилик аракетинин продуктусу болбогон инерттүү зат. Бул топко төмөнкүлөр кирет: суу, металл туздары, атмосфералык азот ж.б.
Биосферанын чек аралары
Биосферанын курамы, структурасы жана чек аралары сыяктуу түшүнүктөр бири-бири менен тыгыз байланышта. 85 километрге чейинки бийиктикте бактериялар жана споралар табылганына карабастан, биосферанын жогорку чеги 20-25 км деп эсептелет. Бийик тоолуу жерлерде күн радиациясынын күчтүү таасиринен тирүү заттын концентрациясы анча деле байкалбайт.
Гидросферада жашоо бардык жерде бар. Ал тургай, тереңдиги 11 км болгон Мариана траншеясында окумуштууФранциядан келген Ж. Пикар омурткасыздарды гана эмес, балыктарды да байкаган. Бактериялар, балырлар, фораминифералар жана рак сымалдуулар Антарктикадагы муздун 400 метрден ашык астында жашайт. Бактериялар бир километрлик ылай катмарынын астында жана жер астындагы сууларда кездешет. Ошого карабастан, тирүү жандыктардын эң көп топтолушу 3 кмге чейинки тереңдикте байкалат. Ошентип, планетанын ар кайсы бөлүктөрүндө биосферанын чек аралары жана түзүлүшү ар кандай болушу мүмкүн.
Атмосфера, литосфера жана гидросфера
Атмосфера негизинен кычкылтек жана азоттон турат. Анын курамында аз өлчөмдө аргон, көмүр кычкыл газы жана озон бар. Жердеги жана суу жандыктарынын жашоосу атмосферанын абалынан көз каранды. Кычкылтек тирүү организмдердин дем алуусу жана өлүп жаткан органикалык заттардын минералдашуусу үчүн зарыл. Көмүр кычкыл газын өсүмдүктөр фотосинтез үчүн колдонот.
Литосферанын калыңдыгы 50дөн 200 кмге чейин, бирок тирүү организмдердин түрлөрүнүн негизги саны анын калыңдыгы бир нече ондогон сантиметрге жеткен жогорку катмарында топтолгон. Литосферанын тереңдигине жашоонун таралышы бир катар факторлордон улам чектелген, алардын негизгилери: жарыктын жетишсиздиги, чөйрөнүн жогорку тыгыздыгы жана жогорку температура. Ошентип, литосферада жашоонун таралышынын төмөнкү чек арасы 3 км тереңдикти түзөт, анда бактериялардын кээ бир түрлөрү табылган. Адилеттүүлүк үчүн айта кетчү нерсе, алар жерде эмес, жер астындагы сууларда жана мунай горизонтторунда жашаган. Литосферанын баалуулугу өсүмдүктөргө жашоо берип, аларды бардык керектүү заттар менен азыктандыргандыгында.
Гидросферабиосферанын маанилүү компоненти болуп саналат. Суунун 90%ке жакыны планетанын бетинин 70% ээлеген Дүйнөлүк океанга туура келет. Анда 1,3 миллиард km3, дарыялар менен көлдөр 0,2 млн km3 сууну камтыйт. Организмдин тиричилик активдүүлүгүнүн эң маанилүү фактору суудагы кычкылтек менен көмүр кычкыл газынын болушу.
Кызыктуу сандар
Биосферанын курамы, түзүлүшү жана функциялары масштабы менен таң калтырат. Эми биз кызыктуу фактылар менен таанышабыз. Суунун курамында көмүр кычкыл газы абага караганда 660 эсе көп. Кургакта өсүмдүктөр дүйнөсүнүн көп түрдүүлүгү басымдуулук кылат, ал эми деңизде - жаныбарлар дүйнөсү. Жердеги бардык биомассанын 92 пайызын жашыл өсүмдүктөр түзөт. Океанда 94% микроорганизмдер жана жаныбарлар.
Орто эсеп менен сегиз жылда бир жолу Жердин биомассасы жаңыланып турат. Бул үчүн кургактагы өсүмдүктөргө 14 жыл, океан өсүмдүктөрүнө 33 күн керек. Жер шарынын бардык суусу тирүү организмдер аркылуу өтүшү үчүн 3000 жыл, кычкылтек 5000 жылга чейин, көмүр кычкыл газы 6 жыл керектелет. Азот, көмүртек жана фосфор үчүн бул циклдер дагы узагыраак. Биологиялык цикл жабык эмес – тирүү заттын болжол менен 10% чөкмө кендерге жана көмүлгөн жерлерге өтөт.
Биосфера биздин планетанын массасынын 0,05% гана түзөт. Ал Жердин көлөмүнүн 0,4%ке жакынын ээлейт. Тирүү жандыктардын массасы инерттүү заттын массасынын 0,01-0,02% гана түзөт, бирок алар геохимиялык процесстерде абдан маанилүү роль ойнойт.
200 миллиард тонна органикалык кургак салмагы жыл сайын өндүрүлөт, жана жылыФотосинтез 170 миллиард тонна көмүр кычкыл газын сиңирет. Микроорганизмдердин турмуштук активдүүлүгүнүн процессинде жыл сайын биогендик циклге 6 миллиард тонна азот жана 2 миллиард тонна фосфор, ошондой эле өтө көп сандагы темир, магний, күкүрт, кальций жана башка элементтер катышат. Бул убакыттын ичинде адамзат 100 миллиард тоннага жакын минералдарды өндүрөт.
Жашоо процессинде организмдер биосфераны турукташтыруу жана трансформациялоочу заттардын айлануусуна олуттуу салым кошот, алардын касиеттери жана түзүлүшү жогору күчтөрдүн бар экендиги жөнүндө ойлонууга мажбурлайт.
Энергия функциясы
Биосферанын түзүлүшү жана составы менен таанышкандан кийин анын функцияларына өтөбүз. Энергия менен баштайлы. Белгилүү болгондой, өсүмдүктөр күн радиациясын өзүнө сиңирип, биосфераны турмуштук энергия менен каныктырат. Кармалган жарыктын болжол менен 10% продюсерлер муктаждыктары үчүн (негизинен клеткалык дем алуу үчүн) колдонулат. Калгандарынын баары биосферанын бардык экосистемаларында азык-түлүк чынжырлары аркылуу бөлүштүрүлөт. Энергиянын бир бөлүгү жердин тереңдигинде сакталып, аларды өзүнүн күчү менен каныктырат (көмүр, мунай ж.б.).
Биосферанын функцияларын жана түзүмүн кыскача эске алсак да, алар дайыма энергиянын бир түрү катары редокс функциясын бөлүп коюшат. Хемосинтетикалык бактериялар продуцент катары органикалык эмес кошулмалардын кычкылдануу жана калыбына келтирүү реакцияларынан энергия ала алышат. Күкүрттүү суутектин кычкылдануу процессинде күкүрт бактериялары энергия менен, ал эми темир (2 валенттүүдөн 3 валенттүү) темир бактериялары менен азыктанат. Нитрификация да жок отура бербейтиштер. Алар аммоний бирикмелерин нитраттарга жана нитриттерге чейин кычкылдандырат. Ошон үчүн дыйкандар өз алдынча өсүмдүктөргө сиңбей турган аммоний кошулмалары менен талааларды семиртүүдө. Жерди түздөн-түз нитраттар менен уруктандырууда өсүмдүктөрдүн сактоочу ткандары сууга ашыкча каныккандыктан, алардын даамы начарлайт жана аларды жегендерде тамак сиңирүү оорулары күчөйт.
Айлана-чөйрөнү түзүүчү функция
Тири организмдер топуракты түзөт, ошондой эле жердин аба жана суу кабыкчаларынын курамын жөнгө салат. Эгерде планетада фотосинтез болбогондо, атмосферадагы кычкылтек 2000 жылда түгөнүп калмак. Мындан тышкары, түзмө-түз бир кылымда абадагы көмүр кычкыл газынын концентрациясынын көбөйүшүнө байланыштуу организмдер өлүп баштамак. Бир күндүн ичинде токой 50 метрлик аба катмарынан көмүр кычкыл газынын 25% ына чейин сиңире алат. Орто чоңдуктагы дарак төрт адамды кычкылтек менен камсыздай алат. Шаарга жакын жайгашкан бир гектар жалбырактуу токой жыл сайын 100 тонна чаңды кармап турат. Өзүнүн кристаллдай тунуктугу менен белгилүү болгон Байкал көлү аны жылына үч жолу «фильтрлейт» турган майда рак сымалдуулар үчүн абдан ыраазы. Жана бул тирүү организмдер биосферадагы заттардын курамын кантип жөнгө салаарынын бир нече мисалдары.
Концентрлөө функциясы
Тирүү жандыктар жана өзгөчө микроорганизмдер биосферадагы көптөгөн химиялык элементтерди топтой алышат. Дээрлик 90% топурактын азотукөк-жашыл балырлардын ишинин натыйжасы болуп саналат. Бактериялар темирди (мисалы, сууда эрүүчү бикарбонатты кычкылдандырып, алардын айлана-чөйрөсүндө топтолгон гидроксидге чейин), марганецти, ал тургай күмүштү да концентраттай алат. Бул укмуштуудай өзгөчөлүк илимпоздорго микроорганизмдердин аркасында жер бетинде ушунчалык көп металл кендери бар экенине ишенүүгө мүмкүндүк берди.
Кээ бир өлкөлөрдө германий жана селен сыяктуу элементтер өсүмдүктөрдөн алынат. Fucus балырлары титанды курчап турган деңиз суусуна караганда 10 000 эсе көп топтой алат. Күрөң балырлардын ар бир тоннасында бир нече килограмм йод бар. Австралиянын эмен дарегинде алюминий, карагайда – бериллий, кайыңда – барий жана стронций, личинка – ниобий жана марганец, торий көктөлөктө, чымчык алчасында жана пихтада топтолгон. Мындан тышкары, кээ бир өсүмдүктөр баалуу металлдарды "жыйнашат". Демек, 1 тонна эрмендин күлүндө 85 граммга чейин алтын болушу мүмкүн!
Кыйратуучу функция
Жердин биосферасынын жана аны курчап турган чөйрөнүн химиялык түзүлүшү чыгармачылык менен гана чектелбестен, кыйратуучу процесстерди да камтыйт. Бирок, алар да планетадагы заттардын жөнгө салууда чоң ролду ойнойт. Тирүү организмдердин активдүү жашоосу менен органикалык калдыктардын минералдашуусу жана тоо тектеринин бузулушу пайда болот. Бактериялар, козу карындар, көк-жашыл балырлар жана эңилчектер көмүр, азот жана күкүрт кислоталарын бөлүп чыгаруу менен катуу тектерди талкалай алышат. Коррозиялык кошулмалар дарактардын тамырларын да бошотот. Айнек менен алтынды жок кыла турган бактериялар бар.
Ташуу функциясы
Түзүлүшүн эске алуу менен жанабиосферанын функцияларын эске алуу менен, заттын массалык түрдө өтүшүн унутууга болбойт. Дарак жерден сууну атмосферага көтөрөт, мең жерди өйдө ыргытат, балык агымга каршы сүзөт, чегирткелердин үйүрү жер которот - мунун баары биосферанын транспорттук функциясынын көрүнүшү.
Тирүү материя биосферанын жаңы образын түзүп, анын бардык процесстерине активдүү катышып, эбегейсиз зор геологиялык иштерди жасай алат.
Чөкмө тектердин пайда болуу процессин өзүнчө белгилей кетүү керек. Бул процесстин биринчи этабы абанын бузулушу – абанын, күндүн, суунун жана микроорганизмдердин таасири астында литосферанын жогорку катмарларынын бузулушу. Аскага кирип, өсүмдүктөрдүн тамырлары аны жок кылышы мүмкүн. Тамырдан пайда болгон жаракаларга сиңген суу затты эрип, алып кетет. Бул өсүмдүктүн жегич компоненттери менен шартталган. Эңилчектерде органикалык кислоталар өзгөчө көп болот. Ошентип, физикалык бузулуу химиялык бузулуу менен бирге болот.
Планктон организмдеринин өлүшүнөн улам дүйнөлүк океандардын түбүндө жыл сайын 100 миллион тоннага чейин акиташ ташы топтолот. Алардын көбү химиялык келип чыккан, мисалы, кычкыл жана щелочтуу жер астындагы суулардын ортосундагы байланыш аймагында. Бир клеткалуу балырлардын жана радиолярийлердин өлүшү менен кремний камтыган ылайлар пайда болот, алар деңиз түбүнүн жүз миңдеген км2 жерин каптайт.
Топурак түзүүчү функция
Биосферанын касиеттери жана түзүлүшү ушунчалык кеңири болгондуктан, анын бардык функциялары тыгыз байланышта. Ошентип, топурак түзүү массалык алмашуу тармактарынын бири болуп саналатжана экологиялык түзүлүш, бирок маанилүүлүгүнө байланыштуу өзүнчө каралат. Тоо тектерин микроорганизмдер тарабынан талкаланып, андан ары кайра иштетүүдө топурак деп аталган жердин борпоң, жемиштүү кабыгы пайда болот. Ири өсүмдүктөрдүн тамырлары терең горизонттордон минералдык элементтерди бөлүп алып, алар менен кыртыштын жогорку катмарларын байытып, түшүмдүүлүгүн жогорулатат. Топурак органикалык кошулмаларды өсүмдүктөрдүн өлүп калган тамырынан жана сабагынан, ошондой эле жаныбарлардын заңы менен өлүктөрүнөн алат. Бул кошулмалар органикалык заттарды минералдаштырып, көмүр кычкыл газын, органикалык кислоталарды жана аммиакты өндүргөн топурак организмдери үчүн азык болуп саналат.
Омурткасыздар, курт-кумурскалар жана алардын личинкалары эң маанилүү структура түзүүчү ролду ойношот. Алар топуракты жумшартып, өсүмдүк жашоосуна ылайыктуу кылат. Омурткалуу айбандар (меңдер, тиштер жана башкалар) жерди жумшартып, андагы бадалдардын ийгиликтүү өсүшүнө салым кошот. Түнкүсүн муздатылган кысылган аба жерге кирип, тамырлардын жана микроорганизмдердин дем алуусу үчүн зарыл.
Биосферанын укмуштуудай түзүлүшү.
