Биосфера және оның тұрақтылығы, оның тұжырымдамасы. В.И. Вернадскийдің биосфера және ноосфера туралы ілімі

Теңіз ортасында сульфат - ион хлордан кейін өзін кұрамы бойынша екінші орын алады және автотрофты. аркылы қалпына келтірілетін және аминқышқылы  кұрамьц кіретін күкірттің негізгі  формасы болып саналады. Күкірт айналымы, организмдерде аз құрамды боладі біракта өнімдер негізгі ыдыраудың  жалпы процесінде негіз, болып саналады. Жер бетіндегі экожүйелерде күкірт өсімдіктер өмір сүруін тоқтатқан кезде  топыраққа қайты оралады, оны Н₂S-ке дейін қалпына келтіреті; микроорганизмдер басып алады. Өзге организмдер және оттектің өз әрекеті осы өнімдерді тотықтыруға әкеледі. Түзілген сульфаттарды топырақтағы ерітінділер арқылі, өсімдіктер ерітіп және жүтып қояды - міне, айналым осылаі жалғасады.

Дегенмен күкірт айналымы, азот сияқты, адамньк араласуы арқылы бұзылуы мүмкін. Онын басты себебі, а алдымен, жер астынан қазып алынатын отынды, әсірес: көмірді жағу болып табылады. Күкірт газы (8О₂) фотосинтез процесін бұзады және өсімдіктердің жойылуына әкеледі.

Адам қызметiнiң биосфераға әсерi

      Өткен уақыт, қазiр және келешек. Жер бетiнде миллион жыл бұрын пайда болған адам жинаушы болды. Оның 500га азықтық территориясы болды және тәулiгiне 25-30 км жүрдi. Сол уақытта Жер бетiнде 2 млн адам тiршiлiк еттi.

      Миллион жыл бұрын адам отты пайдалануды үйренiп, қосымша энергия алды. Бұл оның қоңырқай климатқа қоныстануға және аңшылықпен шұғылдануына мүмкiндiк бердi. Отты пайдалану және қару жасау, бiрiншi экологиялық тоқырауға соқтырды, оның себебi аңшылардың орталық белдеудегi үлкен сүтқоректiлердi жою болды. Бұл тоқырау адамдарды жинаушылықтан егiншiлiкке және мал шаруашылығына өтуге мәжбүр еттi.

      Алғашқы егiншiлiк цивилизациясы жеткiлiксiз ылғалдану аудандарында түзiлiп, суғару жүйесiнiң пайда болуына соқтырды.Бұл археологиялық қазбалар көрсеткендей, тигр және Ефрат бассейндерiнде локалды экологиялық апат тудырды, нәтижесiнде топырақ эррозиясы және тұздануынан мемлекеттер жойылды немесе әлсiредi. Мұндай апаттар қазiр де кең тараған: дүние жүзiнде иррогациялық тұздану әсерiнен суғаруға қарағанда көп жерлер iстен шыққан.

      Егiншiлiк ылғалы жеткiлiктi территорияларда, яғни орманды дала және орманды аймақта дамиды, нәтижесiнде ормандарды қарқынды кесу басталады. Ормандарды кесу ылғалдың айналымын қысқартты, оның өзi шөл ауданының кеңейуiне әсер еттi.

Қазiр шөлдер минутына 20 га жылдамдықпен кеңейедi, бұл тұздану  жылдамдығымен бiрдей. Бұл ылғал  айналамен байланысқан аномалиялардың артуына әкеп соқтырады: қуаңшылық, селдену, қатты желдер. Биотаның реттеушi ролi азайды, мұхит құрамының ролi артады. Кейбiр мәлiметтер бойынша, бiздiң құрлықтағы орман ауданы 100 жыл бұрын 30-40%, ал 10 мың жыл бұрын 50-60%-ке қысқарды. Қазiр орман ауданы құрлықтың 23-30% құрайды, ол шөл ауданына, пайдаланудың артуы индустриялды емес кезеңге дейiн де экологиялық апатпен бiрге жүрдi.

Экологиялық тоқырау мен  апааттар бiздiң планетамыздың эволюциясында, оның биосферасында және адамзат  тарихында жаңалық емес. Полеогеография мен полеонтология табиғатта  болатын экологиялық апаттар  мен тоқыраулардың көптеген дәлелдерiн  бередi. Локальды экологиялық апаттар  жиi болады: вулкан атқылауы, орман өрттерi, жер сiлкiнiсi және т.б. Олардың әлемдiк апаттардан ерекшелiгi, организмдердiң түрi жойылмайды, ал олардың саны мен биомассасы тез қалыпқа келедi.

Ертедегi биологиялық апаттар  және бүгiнгi локальды апаттардың геофизикалық себептерi бар, бiрақ биосферадағы табиғи процесстер олардың зардаптарын тез орнына келтiредi.

Соңғы 100 жыл iшiнде тұтыну тез жүрдi – екi қатар, яғни 100 есе. Бұл өндiрiстiк және оны айыстырған ғылыми-техникалық революция кезеңдерi. Қазiргi кезде тұтынуды келесi интегралды көрсеткiшпен көрсетуге болады: Жердiң бiр тұрғынына 20 т шикiзат өндiрiп, өсiрiледi, ол 2 т соңғы өнiмге өндiрiлiп, тұтынылады. Шаруашылық қызмет құрлықтың үштен бiр бөлiгiн қамтыған (шамамен 60 млн шаршы шақырым).

Шикiзаты өңдеу процессiнде  көптеген заттар түзiледi. Адам шамамен 10 млн зат синтездей алады,үлкен  масштабта шамамен 50 мың өндiредi, өте үлкен масштабта – 5 мың  атау өндiредi. 90% шикiзат қалдыққа кетедi . Соңғы өнiмнiң 2 тоннасынан бiр жыл iшiнде 1 т қайтадан шығарылады. Сонымен, соңғы 100 жыл iшiнде антропогендi жасалынған заттарды қоршаған ортаға шығарылудың  әсер механизмi түзiлдi.

Табиғатқа бөтен, қалдықтар, радиоактивтi заттар, жылу шығарылады. Әртүрлi аймақтар мен елдерде қоршаған ортаға антропогендi қысым әртүрлi. Сандық түрде кестеде көрсетiлген мәлiметтерден көрiнедi. Көптеген дамыған елдерде ол рұқсат шегiнен 10 есе көп, Нидерландыда – 400 есе, Ресейде 7 есе артқан.

Кесте. Орташа әлемдiк қысым қатынасы бойынша қоршаған ортаға антропогендi қысым.

 

 

 

Елдер	Қысым коэфициентi(шексi бiрлiкте)
Нидерланды Германия Ұлыбритания Жапония АҚШ Қытай Индия Ресей	41,5 19 16,1 16 3,4 1,1 1 0,7

В.И. Данилов-Данильян мәлiметi бойынша, 1995.

Экологиялық қысымның өсуi әлеуметтiк  зардаптардан - дүние жүзiнде азық-түлiктің жетпеуi, қаладағы халықтың науқасының өсуi, жаңа аурулардың пайда болуы, халықтың экологиялық миграциясы, халықтың қауiптi экологиялық өндiрiстер салуына байланысты түзiлген локальды экологиялық жанжалдардан көрiнедi. Бiз экологиялық агрессияның көрiнiсiмен кездесемiз – басқа елдерге токсиндi технологиялық процесстер мен қалдықтарды шығару және осы агрессияға қарсы шығатын «жасылдар» ұйымының түзiлуi.

Дамыған елдердiң қоршаған ортаны қорғау және технологияны жетiлдiру саласындағы жетiстiктерiне, энергия  және ресурс сақтау процесiндегi жетiстiктерiне қарамастан тiршiлiкпен қамтамассыз ету жүйесiнде деградация жүруде: атмосфераның газдық құрамы өзгередi, ол жылу эффектiсiнiң күшеюiне, қышқылды жаңбырдың таралуына, озон қабатының жұқаруына әкеп соқтырады. БҰҰ-ның жердiң барлық тұрғындарын таза ауыз суымен қамтамасыз ету керек деген мiндетi шешiлген жоқ; Жердiң үштен бiр бөлiгi оған жетпейдi.

Адам болашақта не болатынын, балалары мен немерелерi және барлық адамзат алдында не күтiп тұрғанын бiлуге ұмтылады. Қазiргi бiлiмi мен болып жатқан құбылыстарды қолдана отырып, болашақты жорамалдауға қазiр де ұмтылуда. Осындай мақсат жағымсыз құбылыстарды болдырмау, қажеттi жұмыстар жасау болып табылады. Экологтардың бұған тiкелей қатысы бар.

Болашақ туралы бiз не бiлемiз? Халықтың санының өсетiнiн, индустриялды дамыған елдерге қазба отынның қоры азаюы мен оның сапасы төмендеуiне байланысты энергияның жаңа түрлерiн iздеу керек болатынын бiлемiз. Көптеген футурологтар қалдықтардың көп мөлшерiн жою, жоғары сапалы энергияны үнемдеу қажет деп санайды. Олардың айтуы бойынша, халықтың энергияны тұтынуының қазiргi деңгейден өсуi индустриялды дамыған елдердiң өмiрiн жақсартпайды, керiсiнше керi әсер тудыруы мүмкiн. Осы сұрақтар бойынша көптеген басылымдар бар. Олардың көпшiлiгi әлемдiк эколого - экономикалық және әлеуметтiк мәселелердiң қатерлi зардабын көрсетедi. Бiрақ кейбiреуi қазiргi тоқырау орталығында орналасқан: адам мен табиғат және байлар мен кедейлер арасында.

Дүниежүзi экологтарының ойы бойынша, егер бiз әлемдiк апаттан сақ болуымыз үшiн, бұл тоқырауларды жоюымыз керек. Оған тек бүкiл дүниежүзiнiң бiртұтастығын қамтамассыз ету керек, ал барлық елдердiң халықтары Жердiң ресурстары шексiз еместiгiн түсiнуi қажет. Авторлар ұстанылатын бағыттарды анықтаудан бастау қажеттiгiн айтады. Әр аймақтың дамуы өз жолымен жүруi қажет, бiрақ ұлттық мүдденi ойлау ғана емес. Сонымен, дүниежүзiнiң моделi, көп деңгейлi дүниежүзiлiк регионалды моделi бар, жоспарлаудың есептi техникалық құрамында негiзделген иiлгiш модель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

Вернадский Владимир Иванович

(12.03.1863 – 6.01.1945)    

 Кеңес минералогы, кристаллограф,  геохимик, биогеохимик, радиогеолог,  СССР ҒА академигi (1912 жылдан), УССР  ҒА академигi (1919 жылдан), оның алғашқы  президентi (1919-1921). Петербургте туылған.  Петербург университетiн бiтiрдi (1885). Ф.Ульяновпен бiрге студенттiк  халықтық үйiрмесiне қатысты. 1886-1888 жылдары Петербург универитетiнiң  Минералогиялық мұражайында жұмыс  жасады. Шет елде жұмыс жасады (1889-1890). 1890 жылдан – приват-доцент, 1898-1911 жылдары Москва универстетiнiң  профессоры. Патша өкiметiнiң реакциялық  саясатына қарсы наразылық белгiсi  ретiнде университеттен кеттi. 1914 жылдан бастап Петербург ҒА  геологиялық және минералогиялық  мұражайдың директоры. СССР ҒА  Ресейдiң табиғи өндiргiш күштерiн  зерттеу Комиссиясының ұйымдастырушысы  мен төрағасы (1915-1930), ол комиссиядан  бiрнеше институттар ашылды. 1917-1921 жылдары Украинада жұмыс жасады. 1919 жылы УССР ҒА алғашқы Химиялық  лабораториясын қалады, кейiн ол  УССР ҒА Жалпы және биорганикалық  химия институты деп өзгердi. 1922-1939 жылдары өзi ұйымдастырған Мемлекеттiк  Радий институтының директоры, 1928-1945 – СССР ҒА геохимиялық мәселелер  Лабораториясының директоры, ол 1947 жылы геохимия және аналитикалық  химия институты болып өзгердi. 1927 жылы СССР ҒА Тiрi заттар  бөлiмiн ұйымдастырды, кейiн 1929 жылы  ол Биохимиялық лаборатория болып  ауысты (1927-1945-директоры).

Вернадскийдiң ғылыми қызығушылығы жан-жақты. Геохимияның негiзiн қалаушы  бола отырып, Жердiң құрамы мен құрылысының  заңдылықтарына алғаш зерттеулер жүргiздi (Жер қыртысы, гидросфера және атмосфера). Жер қыртысындағы химиялық элементтердiң  миграциясын және оның эволюциясындағы  радиоактивтi элементтердiң алатын орнын зерттедi. Геохимиялық процестердегi тiрi заттардың алатын рөлi туралы теорияны жасады (1923). Оның жұмыстары қазiргi геологияның, минералогияның, гидрогеологияның дамуының негiзгi бағыттарын анықтады.

Биология саласында негiзгi зерттеулер жүргiздi. Өмiрiнiң соңғы 20 жылын жануар және өсiмдiк организiмiнiң химиялық құрамын зерттеуге арнады. Тау жыныстарының желдену процесiндегi микроорганизмдердiң алатын орнын, кейбiр организмдердегi бiрнеше элементтердiң концентрациялану құбылысын және олардың пайдалы қазбалар орындарының түзiлуiне қатысуын айтып өттi. Биосфераға анықтама бердi (1926). Биосферадағы тiрi организмдер жиынтығын тiрi зат деп атады.

К.А. Тимирязевтың күн сәулесiнiң өзгеруiнде өсiмдiктiң ролi туралы жұмыстарына сүйене отырып, тiрi зат күн сәулесiн трансформациялап, биорганикалық материяны үздiксiз алмасуға қатыстыруын көрсететiн iлiм жасады. Биосфера iлiмiнiң негiзiн қалаушы, биогеохимияның негiзiн қалаушылардың бiрi. Көп еңбектерi жаратылыстану және ғылым тарихының философиялық мәселелерiне арнады. Кеңес геохимиктерiнiң мектебiн жасады.

Чехославакия (1926) және Париж (1928-ж.бастап) ҒА-ның мүшесi, Югославия ғылыми академиясының және өнерiнiң және де көптеген ғылыми қоғамдардың мүшесi (1928 ж.бастап).

СССР Мемлекеттiк сыйлығының иегерi (1943). СССР ҒА Президиумы сыйлықтар және В.И. Вернадский атындағы (1963) Алтын медалiн тағайындады. Оның атымен (1947) СССР ҒА геохимия және аналитикалық химия институты аталған.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жаңа бағыттың әдiстемелiк негiзi математика мен есептеуiш техникадағы қазiргi бағыттағы бүкiл жиынтығы болды: Дж. Форрестердiң жүйелiк динамикасы , М. Месаровичтың көпдеңгейлi иерархиялық жүйелер теориясы, В. Леонтьевтiң «нығын-шығу» әдiсi, Л. Конторовичтiң математикалық бағдарлауы және т.б.

Модельдеу нәтижесiнен шығатын келесi негiзгi позицияларды бөлiп қарайды:

-технологиялық прогресс  қалаулы және қажет , бiрақ әлеуметтiк, экономикалық және саяси өзгерiстер де қажет;

- халық пен ресурстар  шектеулi планета да шексiз өспейдi;

- бiзге ортаның сиымдылығы  белгiсiз,яғни жердiң физикалық ортасы мен тiршiлiкке қажеттi жүйе халықтың болашақ өсуiнiң қажетiн өтей алатындығы бiзге белгiсiз;

- болашақ әлемдiк құрылыстық табиғаты белгiсiз;

- цивилизация бiртұтас  жүйе, сондықтан ресурстар қатынасының  шекке жақындауында бiрлестiк  бәсекелестiкке қарағанда өте  бағалы. Қазiргi заманның атақты экологы  Ю. Одумның қозқарасы бойынша, бiз оптимист бола аламыз, егер:

1) адамзат алдыңғы тұрған қиыншылықтарды және мәселелердi көре бiлсек және ғылыми болжамдар үшiн қажет есептердi жүзеге алсақ;

2) барлық мәселелер мен  қиыншылықтарға оларды жою немесе адамға Жер бетiнде тiршiлiк етуге мүмкiншiлiк беретiн жағдайға дейiн деңгейге төмендету.

Қазiр болашақты көре бiлу позициялары былай ерекшеленедi : жаңа технологияларға толық сенiммен қоғамды өзгерту керек деген ойға ауысуға, табиғатқа қожайындықты төмендету, жаңа халықаралық саяси және экономикалық механизмдердi ресурстарды пайдалануды шектеу және тұтынуды қатаң реттеу мақсатында пайдалану. Соңғы позицияға сәйкес, адамзат әлемдiк экожүйенiң бөлiгi ретiнде шектелген ресурстар жағдайында табиғат заңдарының әсерiне де ұшырайды. Бiз , адамзат қоғамы, цивилизация және қоршаған орта арасындағы қарама-қарсылықпен күрделi жағдайдамыз.

 Алғашқы «биосфера»  термині француздың белгілі натуралисті  Жан Батис Ламарктің (1744 – 1829) еңбектерінде кездеседі. Оның  пайымдауынша «биосфера» термині  грекше «биос» - тіршілік, «сфера»  - шар немесе қабық дегенді  білдіреді Олай болса, жер ғаламшардағы  тіршілік аймағы бар қабат  болып саналады.Бұл туралы кейіннен  көптеген зерттеулер шықты, ғылыми  деректер жинақталып, түрлі жаратылыстану  ғылымдарында қолданыла бастады.  Биосфера терминін геология ғылымында  кеңінен австрия ғалымы Э.Зюсс 1875 ж. қолданды.  
      Биосфера жөніндегі алғашқы ғылыми ой – пікірлер 19 және 20 ғасырлардағы шет елдерде шыққан атақты ғалым В.В.Докучаев еңбектеріндеде кездеседі. 
      Биосфера туралы тұтас ілімнің негізін салған көрнекті орыс ғалымы, геохимик В.И.Вернадский (1863 – 1945) болды. Ол Жердің химиялық құрылысын тіршілік химиясымен байланыстыра отырып, жер бетін өзгертудегі тірі ағзалардың ролін ашып берді. В.И.Вернадский оларды «тірі заттар» деп атаған. В.И.Вернадский биосфера туралы ілімін қазіргі дүние жүзінің ғалымдарына толығымен мойындатты.  
      Сонымен, эволюция барысында Жер ғаламшарының айналасындағы тірі ағзалардың тіршілігіне қажетті және қолайлы ерекше қабық немесе биосфер пайда болды. 
      Қазіргі замандағы биосфера өзіне литосфераның жоғарғы жағын және атмосфераның төменгі жағын толығымен, гидросфераны да енгізеді. 
      Гидросфера –жер ғаламшарындағы барлық су айдындарын құрайды.Оған жер бетін алып жатқан мұхиттар мен теңіздер, өзендер мен көлдер, жерүсті және жерасты суларын жатқызады.Гидросферада тірі ағзалар массалары біркелкі орналаспаған.Негізгі масса,фитопланктондар су үстінің (50-80 мертлік қабаттарында) күн сәулесі түсетін ,соның нәтижесінде фотосинтез процесі жүретін қабаттарында кездеседі. Тірі ағзалар сондай- ақ 11 км. тереңдікте де кездеседі (Мариан қазаншұңқырында погонофорлар кездескен). 
      Литосфера – (грекше –«литос» - тас) жер шарындағы құрлықтың беткі қыртысты қатты қабығы. Литосфера қабатында тірі ағзалар 2-3 км.тереңдікте де таралған. 
      Жердің ауа қабаты атмосфера деп аталады.Құрлықтың үстіңгі 100км биіктікке дейінгі бөлігіндн атмосфера қабаты орналасқан. Оның шеті жер бетіндегі тірі ағзалардың тіршілігін Күннің ультракүлгін сәулелерінен қорғайтын ерекше қабат- озон қабатымен шектеседі, оның тіршілік үшін маңыздылығына байланысты «озон қорғаны» деп те атайды. 
      Сонымен, биосфера жердің үш қабатындағы (гирдросфера, литосфера, атмосфера) тірі ағзалар тіршілік етеді (В.И.Вернадский бойынша,тірі денелер). 
Биосферадағы тірі ағзалар биомассаының ең көп тараған аймағы құрлық пен мұхит бетінде, яғни литосфера мен атмосфераның, гидросфераның және атмосфераның, литосфера мен гидросфераның түйіскен шекарасында байқалады. Бұл жерлерде тіршілікке өте қолайлы жағдайлар: температура, ылғалдылық, оттегі және ағзалардың қоректенуіне қажетті заттар және басқада элементтер жеткілікті түрде кездеседі.  
Биосферадағы тірі ағзалардың ең көп шоғырланған аймағын В.И.Вернадский «тіршіліктің беткі қаймағы» деп таған. Атмосфераның жоғарғы қабатына көтерілген сайын және теңіз бен мұхиттардың терең қабатына жақындаған сайын тіршіліктің шоғырлануы азаяды.Биомассаның жиналуы жасыл өсімдік тіршілік әрекетіне тікелей байланысты болады. 
        Жалпы тірі ағзалардың химиялық құрамы атмосфера және литосфера құрамынан көп айырмашылық жасайды.Оның есесіне олардың химиялық құрамында сутегі мен оттегі атомдары көбірек кездеседі, бірақ тірі ағзалар құрамында көміртегі, кальций және азоттың мөлшері басым болады. Тірі ағзалардың құрамында Менделеев кестесіндегі элементтердің бәрі де кездеседі деп айтуға болады. В.И.Вернадскийдің айтуы бойынша тірі ағзалар Әлемдік материяның ең белсенді бөлігін құрайды. Олар биосферадағы күрделі геохимиялық жұмыстарды жүзеге асырып, Жердің беткі қабаттарын түрлі өзгерістерге ұшыратады. 
 
Биосферада екі түрлі зат айналымы жүзеге асырылады: 
Үлкен – геологиялық – тірі және өлі табиғат атомдары арасындағы биогендік миграция. 
Кіші – биологиялық – тірі ағзалар атомдары арасындағы биогендік миграция. 
 
Биосферада кейбір активті химиялық элементтер атомдар күйінде бір ағзадан екіншісіне немесе өлі табиғатқа және қайтадан үздіксіз өтіп отыру нәтижесінде тұрақты болады.  
Соңғы 600 млн.жылда кембрийден бастап, Жер бетіндегі негізгі айналымдар өзгерген жоқ. Биосфераның тұрақтылық жағдайы ең алдымен олардағы тірі табиғат жағдайына, күн энергиясының фиксациясына және атомдардың биогендік миграциясына тікелей байланысты. 
Бірақ бұл тұрақтылықтың да шегі болады, оның бұзылуы үлкен келеңсіз жағдайларға әкеліп соғады. 
Жер бетінде биосфераның тұрақтылығын бұзатын биосфералық емес энергия көздері пайда болды (атомдық, сутектік). 
Қазіргі заманда адамзат баласының өзі де қоршаған ортаға өз өмірлеріне қауіп туғызатын көптеген залалдар келтіріп отыр. Бұл залалдарды әзәрше қалыпқа келтіруге болады. Сондықтанда экология ғылымының да алданда тұрған ең елеулі міндеттердің бірі – биосферадағы болып жатқан процестерді реттеу және бұзылған ортаны қалпына келту жұмыстарын қолға алу. Биосфераның заңдарының негізі орындалуда, бірақ барлық дүние жүзі елдерінің экологтарының қосылуымен үлкен іс тындыруға болады.