Экология және тұрақты даму

Кафедра: Жалпы гигиена және экология

 

Пән: Экология және тұрақты даму

 

Дәріс тақырыбы: В.И.Вернадскийдің                           

                            биосфера – ноосфералық  

                            концепциясы. 

                            (В.И.Вернадскийдің         

                            биосфера және ноосфера 

                            туралы ілімі).

 

Дәріскер: б.ғ.к.,аға оқытушы Бегимбетова Г.А.

 

 

  

    1.Кенесариев У.И., Жакашов Н.Ж. Экология және халық   
    денсаулығы. Алматы, 2003. 
2. Ишмұхамедова Н.Б Экология негіздері бойынша білімді     
    қалыптастыру мен дамытудың әдістемесі. Алматы       
    « Ғылым» 2006. 
3. Бейсенова Ә.С., Шілдебаев Ж.Б., Сауытбаева Г.З.    
    Экология. Алматы, «Ғылым», 2001.  
4. Сағынбаев Г.К. Экология негіздері. Алматы, 1995.  
5. Бродинский А.К. Жалпы экологияның қысқаша курсы     
    Алматы « Ғылым» 2000 
6. Ә.Т.Қанаев, З.Қ.Қанаева Экология Алматы:  ҚазҰУ,  2008.  
7. С.Ж.Колумбаева.,Р.М.Білдебаева.,М.Ә.Шәріпова  
     Экология  және тұрақты даму оқу құралы Алматы ,    

         ҚазҰУ,2012

  

 

    Әдебиеттер:

1. В.И.Вернадскийдің  биосфера туралы ілімі

2. Биосфера құрылымы. Қасиеті мен қызметі

3. Геологиялық  (үлкен) зат айналымы

4. Биологиялық  (кіші )  зат айналымы

5. Биогеохимиялық  (циклдар) зат айналымы

4. Биосфера эволюциясы 

5. Ноосфераның  пайда болуы мен дамуы 

 

 

Жоспар:  

• "Биосфера" терминiн ең алғаш ұсынған көрнектi австриялық геолог – Э.Зюсс (1875 ж.). Ол биосфераны Жердiң ерекше қабаты  деп түсіндірді. Бірақ та биосфера туралы ілімнің негізін салушы академик В.И.Вернадский болды, ол «тіршілік аймағы » туралы түсінікті дамытты.

 

• Академик В.И.Вернадскийдiң биосфера мәселелерi жөнiндегi негiзгi идеялары ХХ ғасырдың басында  қалыптаса бастады. Оның "Биосфера" атты еңбегi 1926 жылы жарыққа шықты. 

 

• Биосфераның белгілі шекарасы бар, ол атмосфераның төменгі бөлігін, литосфераның жоғарғы қабатын және барлық гидросфераны алып жатыр.  

 

Биосфера  (грек тілінен аударғанда bios - өмір, sphaira – шар деген мағынаны білдіреді) – барлық тiрi организмдердi және осы организмдермен үздiксiз алмасып тұратын планета заттарын жинақтаған Жердiң ерекше қабаты.  

 

 

• Тірі зат – планетаны мекендейтін тірі организмдер. В.И.Вернадский: «Тiрi зат - бiздiң планетадағы ең құдiреттi геохимиялық күштердiн бiрi».
• Костық зат – тірі организмдердің әрекетіне байланыссыз процестердің нәтижесінде түзілетін тірі емес денелер (магматты және метаморфтық жыныстар).
• Биогенді зат - тірі организмдердің әрекеттерінің нәтижесінде түзілетін тірі емес денелер (кейбір тұнба түзетін жыныстар: ізбестер, бор ж.б., сонымен бірге мұнай, газ, тас көмір, атмосфералық оттегі ж.б.).
• Биокостық зат – геологиялық процестер мен тірі организмдердің бірге әрекет ету нәтижесінде түзілетін биокостық денелер (топырақ, лай балшық, жер қыртысының желденуі ж.б.).
• Радиоактивті зат -  радиоактивті элементтердің атомдары (уран -²³⁸U, ²³⁵U; торий - ²³²Th; радий -²²⁶Ra; радон - ²²²Rn, ²²⁰Rn; калий - ⁴⁰K; рубидий - ⁸⁷Rb; кальций - ⁴⁸Ca; цирконий - ⁹⁶Zr; берилий – ⁷Be, ¹⁰Be; көміртегі -  ¹⁴C) және басқалар.
• Ыдыраған атомдар – табиғатта ыдыраған күйде кездесетін элементтердің жеке атомдары (микро- және ультромикроэлементтер атомдары: Mn, Co, Zn, Cu, Au, Hg ж.б.).
• Космостық табиғаты бар зат – космостан Жер бетіне түсетін заттар (метеориттер, космостық шаң).

 

 

  
В.И.Вернадский биосфераны организмдердің мекен ету ортасымен тіршілік ету аймағы деп қарастырады. Ол биосферада геологиялық бір-бірімен байланысқан жеті әр түрлі құрылымын анықтады.  

 

• Зат айналымы Жердің ішкі энергиясы мен Күннің сыртқы энергиясының үздіксіз түсуінен жүреді.

 

• Қозғалыс күштеріне, белгілі шарттық үлесіне, ішкі зат айналымына байланысты геологиялық, биологиялық және антропогендік айналымдарға бөлуге болады. Жер бетінде адамның пайда болуына дейін алғашқы екі айналым табиғатта жүрген (орындалған).

 

 

Зат айналым – Жер биосферасының  құрамына кіретін заттардың, яғни атмосфера, гидросфера,  литосферада жүретін  процестерге қатысуы.

 

• Эндогенді процесс (ішкі динамикалық процестер) Жердің ішкі энергиясының әсерінен жүреді. Бұл энергия радиоактивті ыдыраудың, химиялық реакциялардың нәтижесінде минералдардың түзілуі, тау жыныстарының кристалдануы ж.т.б. арқасында бөлінеді. Эндогенді процестерге тектоникалық қозғалыстар, жер сілкінісі, магматизм, метаморфизм жатады.
• Экзогенді процесс (сыртқы динамикалық процестер) Күннің сыртқы энергиясының әсерінен жүреді. Экзогенді процесс тау жыныстары мен минералдардың желденуі, бұзылған өнімдердің бір орыннан екінші орынға тасымалдануы, бұзылған өнімдердің жиналуы  мен сіңірілуі нәтижесінде тұнбалы жыныстардың түзілуінен т.с.с. жұмсалады. Экзогенді процестерге атмосфераның, гидросфераның (өзендердің, жер асты суларының, мұхиттардың, теңіздердің, батпақтардың, мұздардың), сонымен бірге тірі организмдер мен адамдардың геологиялық әрекеті жатады.
• Сонымен, эндогенді және экзогенді процестер бір–біріне қарама-қарсы әрекет жасайды.

 

  
 
 
 
Үлкен немесе геологиялық зат – тау жыныстарының түзілуінен, үгілуінен және бұзылған өнімдердің  элементерінің  басқа жерге ауысыуымен байланысты. Бұл айналымды күн сәулесінің  сіңірілуі,шағылуы, жылу өткізгіштігі,жылу сиымдылығы  атқарады.  
 

Кіші  немесе биологиялық зат  айналым- бұл өсімдіктер, жануарлар, саңырауқұлақтар, микроорганизмдер және топырақ арасындағы зат айналым.  

 

 

 

 

 

 

Кіші биологиялық зат айналымының үлкен геологиялық зат айналымынан айырмашылығы биосфералық аралықта жүреді. Айналымның негізгі энергия көзі – күн сәулесі. Бiрақ табиғатта биосфераға тән бiр ғана процесс жүредi, ол: күн сәулесiнiң энергиясы тек жұмсалып қоймай, сонымен бiрге ұзақ уақыттарға байланысқан түрде сақталады, бұл процесс фотосинтез нәтижесiнде органикалық зат жасалуы кезiнде жүредi. Бұл энергия кейiннен толып жатқан биохимиялық реакциялардың жүруiне жұмсалады.

 

 

• газ тәрізді  заттардың атмосферадағы немесе гидросферадағы(мұхиттарда) айналымы
• жер  қыртысындағы шөгінділер

 

• Бұл айналымдарға  су, көміртек, күкірт, оттек, азот, фосфор   жатады

 

  
 
Биогеохимиялық  (циклдар)айналымдар - организмдер тіршілігінің барысында  энергия мен зат айналымды үлкенді-кішілі  үздіксіз айналымда болатын  процесс. Бұл айналымды  2  типке бөлді  

 

 

 

 

 

Су  айналымы үлкен геологиялық айналымға жатады.  Әлемдік мұхиттан су буланып, құрлыққа ауысады да, атмосфералық жауын-шашын болып түседі, қайтадан жер бетiлiк және жер астылық, ағызынды  сулар арқылы мұхитқа түседі. Табиғатқа антропогендiк әсерлер - климаттың өзгеруi, топырақ құрылымы, жасанды су қоймалары, өсiмдiктер, ластанулар, т.б. су айналымына әсер етедi. Судың Жердегi айналымы жыл сайын 500 мың км³ аса су пайдаланылады. Біздің планетамызда табиғи жағдайлардың қалыптасуына  су айналымының атқаратын рөлі зор. Жердегі судың барлық қоры өсімдіктердің суды транспирациялауы мен биохимиялық циклде оның сіңіруіне бөлінеді және 2 млн жылда қалпына келеді.

 

      Биосферадағы  су  айналымы

 Биосферадағы көміртек айналымы (Дювиньо, Танг, 1968)  

 

 

 

Көмiртек айналымы. Бұл көмiртегі айналымы биологиялық айналымнан шығып, геологиялық зат айналымына ауысады. Көміртегі айналымына адамдардың араласуы ( мұнайдың, газдың, көмірдің жануы, дегумификация процесі) атмосферадағы СО₂ мөлшерінің жоғарылауына алып келеді, ол парникті эффектінің дамуын тудырады. СО₂ айналымының жылдамдығы, яғни атмосферадағы барлық көмірқышқыл газы тірі зат арқылы өтеді, оған шамамен 300 жыл кетеді.

 

 

  
     Биосферадағы  күкiрт айналымы (Рамад, 1981)  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Күкiрт табиғатта кең таралған элементтердiң бiрi, ол бос күйiнде де, қосылыстар: сульфиттер, сульфидтер, сульфаттар түрiнде де кездеседi. Тірі организмде күкірт белоктарда ион түрiнде болады. Тірі организмдер өлгеннен кейін күкірттің бір бөлігі топырақта микроорганизмдердің көмегімен H₂S дейін тотықсызданады, екінші бір бөлігі сульфаттарға дейін тотығады да, қайтадан күкірт айналымға түседі. Түзілген күкіртті сутек атмосфераға бөлініп шығады, ол тотығып, топыраққа шөгінді болып қайта түседі. Адамдардың отынды жағуы (әсіресе, көмірді), химиялық өнеркәсіптердің сыртқа шығаратын шығыстары атмосферада күкірттің қос оксидінің (SO₂) жиналуына алып келеді. Ол су буларымен әрекеттесіп, жерге қышқыл жаңбыр түрінде түседі.

  Биосферадағы  оттек айналымы (Клауд, Джибор, 1972)

 

• Оттек айналымы. Оттек айналымы негізінен атмосфера мен тірі организмдер арасында жүреді. Бос күйiндегi оттектiң биохимиялық және физиологиялық процестердегi рөлi  ерекше. Қалыпты жағдайда оттек молекуласы екi атомды (О₂). Электр разрядтарында үш атомды молекула - озон (О₃) түзiледi. Оттегінің аздаған мөлшері судан және озонның ультракүлгін сәулесінің әсерінен түзіледі. Айналым жылдамдығы – шамамен 2 мың жыл. Тұрмыстық және өнеркәсіптік қажетке жыл сайын 23 % оттегі жұмсалатыны анықталған, бұл цифр үнемі жоғарылап отырады.

 

            Биосферадағы  азот айналымы (Делвич, 1972)

 

 

 

 

 

 

 

 

Азот  айналымы. Атмосферадағы азот (N₂) қоры өте көп (78 %). Азот қосылыстарынан нитраттар ауыл шаруашылығында тыңайтқыш ретiнде қолданылады. Аммоний,  барий, хром, темір, алтын, мыс нитраттары  түрлi өнеркәсiптерде қолданылады. Тыңайтқыш ретiнде пайдаланылатын натрий, калий, кальций нитраттарын шамадан артық қолданғанда, олар тамақ өнiмдерiнде жинақталып, организмнiң улануына әкелiп соғады.

       Биосферадағы  фосфор айналымы (Дювиньо, Танг, 1968)  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фосфор  айналымы. Фосфордың негізгі массасы көптеген тау жыныстарының құрамында кездеседi, бұл жыныстардың бұзылуы нәтижесiнде  ол құрлықтық экожүйелерге немесе жауын-шашынмен шайылып, ең соңында гидросфераға түседi. Фосфор тыңайтқыштарын дұрыс пайдаланбаудан, топырақтың су және жел эрозиясынан топырақтан фосфордың көп  мөлшері жоғалады. Бұл, бір жағынан, фосфор тыңайтқыштарын артық пайдалануға және фосфор  рудаларының қорының сарқылуына алып келеді (фосфориттер, апатиттер ж.б.). Екінші жағынан, топырақтан су қоймаларына көп мөлшерде биогенді элементтердің (фосфор, күкірт, азот ж.б.) түсуі жасыл балдырлардың және басқа да су өсімдіктерінің күрт дамуын, суқоймаларының эвтрофикациялануын тудырады.

• Қазіргі биосфераның қалыптасуы – ғасырлар бойы  орын алған эволюцияның нәтижесі. 
• Адам санасы мен ғылыми ойдың рөлін бағалай келе В.И.Вернадский мынадай қортынды жасады:
• ғылыми шығармашылықтың дамуы адамның өзі тұратын биосфераны өзгертетін  күш болып табылады;
• биосфераның өзгерістері ғылыми ойдың өсуі мен қатар жүретін құбылыстар; 
• биосфераның бұл өзгерістері адам еркінен тыс,табиғи процесс  ретінде жүреді;
• тіршілік ортасы- биосфера планетасының ұйымдасқан қабықшысы болғандықтан, оның геолрогиялық тарихына  да өзгертудің жаңа факторы- адамзаттың ғылыми жұмысының енуі  биосфераның  жаңа фазаға, жаңа күйге- ноосфераға өтуі табиғи процесс.
•  

 

 

Биосфера  эволюциясы - түрлердің, олардың арақатынастарының үздіксіз бір мезгілде өзгеріп, жойылып, екінші бір түрдің пайда болуы.  

• Ноосфера (грекше-noos – ақыл-ой, sphaira-шар). 

 

• Ноосфера ұғымын ғылымға  1927 жылы француз ғалымдары Э.Леруа мен П.Т. Шарден енгізді. 1930-40 жылдары В.И.Вернадский  «Ноосфера туралы бірер сөз» деген мақаласын  жарыққа шығарған. 

 

• Соңғы жылдары биосфера эволюциясының ноосфералық стадиясын  зерттеу үшін антропогендік әсердің негізінде болатын болашақтағы қоршаған ортаның жағдайын математикалық модельдеу әдістері пайдалануда. 

 

 

Ноосфера- адамның парасатты тіршілігі  оның дамуын  қамтамасыз ететін негізгі  фактор болып табылатын биосфераның  жаңа  жай-күйі.   

• Биосфера дегеніміз не?
• Биосфераның тірі заты,оның функциясы қандай?
• Ноосфера дегеніміз не?
• Биосфераның болашағы қандай?

 

 

 

  
  Бақылау сұрақтары: (кері байланыс)