Биосферадағы энергия ағыны және зат айналымы

Биосфера күнелтіп, өмір даму үшін заттар бір ағзалар пайдаланған соң басқа ағзалар сіңіре алатын түрге ауысып отыру керек. Айналымның екі түрі бар: үлкен (геологиялық) және кіші (биогендік немесе биохимиялық).

Үлкен айналым жүздеген млн. жылға созылып, жек қыртысының қабаттарында жүреді.

Кіші айналым биосфера шегінде биогеоценоз деңгейінде жүреді. Мүндай айналымды биогеохимиялық цикл деп атайды. Ол: 1) газдық (азот, оттегі, көмірқышқыл газы, бу) және 2) шөгу (фосфор, кальций, темір) болып бөлінеді.

Су айналымы өсімдіктер мен жануарлардың өлі материямен байланысындағы маңызды көпір. Үлкен айналымда су литосфераны бұзып, теңіздерге алып кетеді. Көмірқышқыл газы айналымы – фотосинтез. N₂ айналымы микроағзалар арқылы өңделіп, өсімдіктер сіңіретін түрге айналып отырады.

Көміртегі айналымы. Табиғатта көміртегі көптеген түрде, орың ішіндеорганикалық қосылыстардың құрамында болады. Бұл элементтің биогендік айналымының негізін құрайтын органикалық зат – көмір қышқыл газы (СО₂ ). Табиғатта СО₂ атмосфераның құамында және еріген күйде гидросферада болады. Органикалық заттардың құрамында көміртегі фотосинтез үрдісі нәтижесінде түзіледі. Фотосинтез барысындағы түзілген қанттар күрделі көмірсуларға (крахмал, гликоген), және де протеидтерге, липидтерге айналып жатады.

Тыныс алу нәтижесінде барлық ағзалар күрделі органикалық заттарды тотықтырады; бұл үрдістің соңғы саты СО₂ сыртқы ортаға шығып, қайтадан фотосинтез үрдісіне қатысады.

Тірі ағзалар өлгеннен кейін олардың құрамында көміртегі бар органикалық қосылыстардан тұратын ұлпаларын редуценттер биологиялық ыдыратуға ұшыратады. Осындай ыдырау нәтижесінде түзілген СО₂ тағы айналымға түседі. Бұл үрдісті топырақтық тыныс алу деп атайды.

Кейбір жағдайлардың әсерінен көміртегі айналымы тоқтап, жер қойнауында шым тезек, көмір, мұнай түрінде қалып қояды.

Азот айналымы. Органикалық қосылыстардың азотының басты көзі – атмосфера құрамындағы молекулалық азот. Тірі ағзаларға пайдалы түріне айналудың әртүрлі жолдары бар. Мысалы, найзағайдың әсерінен азот оксидтері түзіліп, жаңбырмен шайылып, топыраққа жетеді.

Азот сіңіруінің маңыздылау түрі болып келетіні – күрделі протеидтер түзетін азоттоқтатушы микроағзалар қызметі. Өлу нәтижесінде бұлар топырақты азотпен байытып отырады. Сонымен азот айналымында ең үлкен қызмет атқарушылар – микроағзалар: азоттоқтатушылар, нитрификаторлар, денитрофикаторлар. Атмосфераға азот топырақ құрамындағы шіріктерден бөлінген газдармен қайтады.

Оттегі айналымында тірі заттың белсенді геохимиялық қызметі айқын байқалады. Ғаламшардың жасыл өсімдіктері жылына 300∙10⁹ т оттегін өндіріп отырады екен. Осының 25% ғана құрғақтың өсімдіктері бөледі, қалғанын фотосинтезге қатысатын Әлемдік мұхиттың ағзалары бөліп отырады.

Оттегі жану үрдісінде, тірі ағзалардың тыныс алуына, микроағзалардың тотығу реакцияларын жүргізуіне пайдаланылады.

Фосфор айналымы. Табиғатта фосфор көп мөлшерде тау жыныстарының құрамында болады. Олардың ыдырау нәтижесінде фосфор жерүсті экожүйесінде немесе жауын-шашынмен шайылып, гидросферада пайда болады. Екі жағдайда да бұл элемент қоректік тізбекке түседі. Көптеген жағдайда редуценттер құрамында фосфоры бар органикалық заттарды анорганикалық фосфаттарға айналдырады да, олар өсімдіктер арқылы қайтадан айналымға қосылады.

Күкірт айналымы. Топыраққа күкірт кейбір тау жырыстарының (күкірт колчеданы FeS₂, мыс колчеданы CuFeS₂) табиғи ыдырауы және органикалық заттардың ыдырауы нәтижесінде пайда болады. Тамырлық жүйе арқылы күкірт өсімдіктерге сіңеді де, олардың құрамында цистин, цистеин, метиланин тәрізді аминқышқылдары түзіледі. Жануарларға күкірт қорек арқылы келеді.

Биогендік катиондар айналымы. Тірі ағзаладың метаболизм үрдісіне әртүрлі катиондар қатысады. Көп мөлшердегілерін макроэлементтер дейді де, оларға натрий, калий, кальций магнийді жатқызады. Ал аз мөлшерде болғанымен, тіршілікке өте керек элементтерді (темір, мыс мырыш, марганец және т.б.) микроэлементтер деп атайды. Биогендік катиондардың құрғақтағы басты көзі топырақ, оған олар тау жыныстарының ыдырауы арқылы келеді. Тамыр арқылы өсімдіктерге еніп, оларды шөпқоректі жануарлар жеп, одан әрі қарай қорек тізбегіңің жоғарғы сатысына кетеді. Экскременттер (гуано) мен өлі ағзалардың минералдануы нәтижесінде биогенді элементтер топыраққа қайтып келіп, қайта айналымға түседі. Бұл қарапайым цикл биогендік элементтердің өзендер мен теңіздерге кетуімен бұзылады. Ауыл шаруашылығында егін ору кезеңінде мұндай жағдайдан құтылу қиын. Ал органикалық және минералды тыңайтқыштар мәселені тек жартылай ғана шеше алады.

Дата добавления: 2015-12-08