Биосферада көміртегінің таралуы. Көміртегі қосылыстарының биогенді қорлары (жинақталуы). Парниктік әсер

Экожүйенің табиғи жолмен дамуы: біріншілік, екіншілік сукцессия.

Стационарлы тіректерде атмосфера құрамын анықтау үлгілерін алудың ерекшеліктері (құралдар, жұмыстың мерзімділігі, зерттеу мәліметтерін тіркеу).

1. Биосферадағы көміртегі айналымы - көмірсулардың, майлардың, белоктардың, нуклеин қышқылдарының (ДНҚ, РНҚ) және тіршілікке қажет басқа органикалық қосылыстардың негізгі «құрылыс материалдарына» жататын көміртегі - биологиялық айналымның негізгі қатысушысы.

Осы кезеңде биосферадағы көміртегінің жалпы массасы шамамен 4000 Гт, оның 1000 Гт биомасса үлесіне жатады. 90-100 Гт мөлшерде көміртегі тыныс алу және ыдырау (деструкция) процестерінде де бөлініп отырады. Сонымен, көміртегімен есептегенде биосфера массасының жаңару мерзімі 10 жылды құрайды.

Көмір қышқыл газының Жер биосферасындағы жылжуы екі бағытта жүреді:

1) фотосинтез процесі кезінде өсімдіктер көмір қышқыл газын сіңіріп, өсімдіктер массасын құрайды, ары қарай бұл масса көмір, шымтезек, мұнай, шөгінді тау жыныстары түрінде литосфераға ауысады.

2) Әлемдік мүхитта еріп, көмір қышқыл газы тірі организмдер немесе химиялық реакциялар көмегімен кальциймен қосылып қуатты карбонатты жыныстар түзеді. Бұл жағдайда көміртегі фотосинтез өнімдерімен салыстырғанда 4 есе көп жиналады.

Көміртегі айналымы жасыл өсімдіктер мен кейбір микроорганизмдердегі фотосинтез процесінде атмосфералық көмір қышқыл газын сіңіруден басталады. Өсімдіктер сіңірген көміртегі бөлігін жануарлар пайдаланып, көмір қышқыл газын бөледі. Тіршілігін жойған өсімдіктер мен жануарлар ең соңында топырақта микроорганизмдер арқылы ыдырайды. Осы ыдырау процестерінің нәтижесінде ұлпалар құрамындағы қосылыстар көміртегі диоксидіне дейін тотығып, атмосфераға қайтьш оралып отырады (2-сурет).

Атмосферадағы көміртегі фотосинтез процесі кезінде өсімдіктердің органикалық заттарына еніп, әрі қоректену тізбегіне қатысады. Фотосинтез үшін көміртегінің көзі атмосферадағы немесе суда еріген көмірқышқыл газы болып табылады. Ағзалардың тыныс алу процесінде көміртегі органикалық заттардан босатылады. Көміртегінің негізгі массасы өлі органикалық заттардан редуценттер арқылы (бактериялар, саңырауқұлақтар) бөлінеді. Өсімдіктер түзген органикалық заттың құрамында көміртегі қоректену тізбегі бойынша тірі, не өлі өсімдік ұлпалары арқылы өтіп, тыныс алу, ашу немесе отынның жануы нәтижесінде көмірқышқыл газы түрінде атмосфераға қайтады. Көміртегінің шамалы (аз) бөлігі Вернадскийдің айтуынша, заттар айналымнан торф, көмір, мұнай, су экожүйелеріндегі карбонаттар түрінде «геологияда минералдар түзуге кетеді».

Көміртегі циклінің негізгі бұзылуы геологиялық құрылымдардан бөлінетін заттарға байланысты. Сонымен қатар өсімдіктер бірлестігінің ауданы мен өнімділігінің өзгеруі нәтижесіне де байланысты. Осы көміртегінің бір бөлігі атмосферада көмірқышқыл газы мен метан түрінде жиналып, «жылыжай әсерінің» пайда болуына ықпал етеді.

Парниктік эффект. Атмосфераның құрамы мен жағдайы ғарышпен жер арасындағы сәуле, жылу алмасу процесіне әсер етеді. Күннен жерге немесе жерден ғарышқа қуат берілу процесі биосферадағы температураны белгілі бір деңгейде сақтайды, орташа алғанда +15°. Бұнда биосферадағы температура жағдайын сақтап тұруда Жерге жылу қуатын алып келетін күн радиакциясының рөлі жоғары. Осы процесс бірі-бірімен тығыз байланыста болады. Сондықтан Жердегі жылу балансының өзгеруі биосфераның орта температурасының ұлғаюына әкелуі мүмкін. Бұл жағдай антропогендік қосындылардың атмосферада соңғы жылдары көбеюіне байланысты болып отыр. Атмосферадағы газдар мен басқа қосындылардың көбеюінен, Жерден ғарышқа көтерілетін жылудың көлемі азаяды да, Жер бетінде қалып қояды. Ал бұл жағдай климаттың жылынуына әкеліп соғады. Бұл процесте көмірқышқыл газының рөлі өте зор. О бастан көмірқышқыл газының жердегі климат пен температураны қолдап тұратын концентрациясы 0,003 пайыздан аспаған ал кейінгі жылдары бұл газдың көлемі әр он жыл сайын 2 жылға ұлғайып отыр. Бұл жылдамдық соңғы жылдары тездетіп барады. Жер тұрғындары жылдан-жылға ормандардың көлемін азайтуда және отын жағуда.

Климаттың әр түрлі моделін жасап, зерттеу 2050 жылы жерде орташа температура 4,5°С дейін көтерілуі мүмкін. Жер шарының мұндай жылынуы мәңгілік мұздардың еруіне әкелетін болса, Әлемдік мұхиттың деңгейі 0,5-1,5м көтеріледі. Климаттың одан ары жылынуы 2100ж Әлемдік мұхиттың деңгейін 2метрге дейін көтереді. Ал бұл 5млн шаршы километр құрлықты су басып кетуіне әкелуі мүмкін. Ал бұл – барлық құрлықтың 3 пайызындай көлемі, жер шарындағы қолданбалы жердің 30 пайызындай көлемі. Парниктік эффектің Жер тұрғындарына алып келер зардабы ұшан теңіз. Сондықтан осы күрделі мәселелер жөнінде адамзат алдын ала тиімді шаралар қабылдамаса, жердегі өмір – тіршілікке үлкен қатер туындауы мүмкін.

2. Экожүйе (экосистема) система ішіндегі түрлердің көп түрлілігі мен зат айналымын түзейтін энергия ағымы мен қамтамасыз ететін берілген биотоптағы барлық организмдерді (яғни биоценоз біріктіретін кез келген) бірлестікті (әр түрлі көлемдегі және жеке рангтегі) белгілеу үшін пайдаланады. Бұл терминді ғылымға А. Тенсли (1935 ж) енгізген. Экожүйелердің негізгі биологиялық қасиеттерінің бірі – олардың әр түрлі деңгейде болуы. Ең жоғары ұйымдасқан деңгей – биосфера мен ноосфера, қарапайым экожүйелер (биогеоценоздар) биосфераның ғылыми тұрғысынан біркелкі болып келеді. Әсіресе, ондағы өсімдік бірлестіктері (фитоценоздар), жануарлар бірлестіктері (зооценоздар), физикалық, химиялық және биологиялық жағдайлары, сонымен бірге тұрақты энергия ағымы мен зат алмасулары бір тұтас жүйе ішінде әрекет етеді. Экожүйенің құрамына тірі организмдердің (өсімдіктердің, жануарлар мен микроорганизмдердің) үлкен тобы кіреді. Олар экологиялық, бірлестіктер (экосистема) құрайды. Өмір сүретін ортанын (топырақ, су, ауаның) құрамы біргей, бірынғай – экотоп енеді. Экожүйе эволюциялық даму кезінде жеке биологиялық түрлер мен әр түрлі популяциялардың айналаны қоршаған ортаға және бір–біріне бейімделуі негізінде құрылған. Бұл ортаның өзгеруімен құрамға кіретін ағзалардың сандық шамасының өзгеруіне қарсы тұра алатын, өзін–өзі басқаратын қарсы тұра алатын, тұрақты механизм. Дегенмен популяциядағы, экожүйедегі және биосферадағы өзін–өзі басқару процесі тіпті де шексіз емес. Егер айналаны қоршаған ортадағы (топырақ, ауа, климат) өзгерістер, ағзалар бейімделген тұрақты шамадан асса, онда экожүйедегі үйлесімдік бүтіндей бұзылады. Ландшафта, әсіресе табиғи жағдайлардың (орман, тоғай өрті, өзен арнасының ауысуы сияқты) күрт өзгеруімен немесе адамның шаруашылық кезіндегі теріс әрекеті – топырақтың (жел және су эрозиясына ұшырауы), улы химикаттар (пестицидтер, гербицидтер, десиканттар) қолданылуы негізінде бүкіл экожүйенің бұзылуынан, әйтпесе, тізбектің бір бөлігінің жоғалуынан ауыр қиыншылыққа ұшырайды. Мұндай жағдайда ол бастапқы қалыпқа келмес ірі өзгеріске енеді. Айналаны қоршаған орта мен тірі ағзалардың бір – бірімен жалғасуы, сәйкестенуі қалай туады. Тіршілік бірнеше өркендеу дәрежесінде байқалады. Клеткаағзапопуляция бір түрге енетін ағзалардан жиынтығы ценоз, бір жерде өмір сүретін көптеген ағзалардың жиынтығы және экожүйе (биогеоценоз) түрінде. Әрбір ценозға кіретін түрлердің саны, олардың ара қатынасы, құрылысы және бір түрге енетін жекеленген ағзаларға байланысы мүлдем ерекше. Сондықтан жер бетінде бірлестіктер есепсіз мөлшерде кездеседі. Әйтсе де басты белгілерін, әсіресе, ағзалардығ күрделігін, энергияның пайдалану жолын, қоректену тәсілдерін, өсіп–өну және кеңістіктегі қозғалыс мүмкіндіктеріне еске ала отырып, оларды үш қатарға бөледі. ------ --=Тізбекті өзгерістер бірлестіктегі тәуліктік, мерзімдік және көпжылдық периодты ішкі жағдайлар мен ағзалардың (ішкі) эндогендік ырғақтарының байқалуымен болатын өзгерістерді сипаттайды.Бірлестіктегі түспелі өзгерістер бірлестікті ақыр аяғында сол бірлестікте басқарушы түрлердің пайда болуына әкеледі.Осылайша, бірлестіктің өзреруі сукцессия деп аталады. Олар бірінші және екінші деп бөлінеді.

Бірінші суцессия – тіршілігі жоқ жерде тіршілік түғызады.

Екінші сукцессия – бұрын тіршілік болып, түрлі экстремалдық жағдайларға байланысты (өрт,мұздану т.б.)жойылып кеткен жерде тіршілік пайда болуы немесе басқадай ағзалық құрамда қайта қалпына келтіреді.

3. Стационарлық бақылау дегеніміз арнаулы бақылау пунктерінде бақылаушылардың жұмыс істеуін айтады.

Жерлердің сапалық жағдайына әсер етіп жатқан поцесстердің дамуын, сандық сипаты туралы шынайы мәліметтер алу үшін республикамызда мемлекеттік аумақты-зоналы бақылау пункттерінің жүйесі құрылды. Топырақ мониторингі үшін бақылау пункттерінің барлық топырақ климаттық зоналарда және республика аумағында орналасуы жалпы принцип болып табылады.Бақылау пункттері стационарлық (СЭА) және жартылай стационарлық экологиялық алаңдарға (ЖСЭА) бөлінеді.Бақылау пункттерінің ауданы 100 га құрайды.Әр бақылау учаскесінде топырақты зерттеу үшін 3-ке жуық стационарлық алаңдар алынады.Стационарлық экологиялық алаңның ауданы 1га кем болмауы тиіс.Стационарлық экологиялық алаңдарда әр жыл сайын бақылау жүргізіледі.Онда жерлердің сапасына әсер етуші топырақ параметрлерінің өзгерісі, агроөндірістік құндылығы бақыланады.Сонымен бірге дефляция, су эрозиясы, топырақтың тұздануы, токсикалық заттармен ластану процесстерін, топырақтағы гумустың, азоттың құрамының динамикасын, қоректендірудің жылжымалы элементтерін, топырақтың су-физикалық және физико-химиялық қасиетін тудыратын антропогендік және табиғи факторлары зерттеледі. Стационарлық экологиялық алаңдардағы бақылаулар: - 1 рет қана; - ай сайын; - декада сайын. - ауыл шаруашылық өсімдіктердің даму фазасы бойынша бақылаулар жүргізіледі.Республиканың жер қорының жағдайының өзгерісінің 2006 жылдың 1 қаңтарындағы жағдайы бойынша елімізде 484 стационарлық және жартылай стационарлық бақылау пункттері құрылған

Билет №25