Гидросферадағы су алмасудың белсенділігі (М. И. Львович бойынша, 1986)

 
36 
 
 
9-
сурет. Биотикалық (биологиялық) айналым 
 
Енді  биотикалық  (биологиялық)  айналымды  циклдық 
формада көрсетеміз (10-сурет). 
Т.  А.  Акимова,  В.  В.  Хаскин  бойынша  (1994)  бастапқы 
биотикалық айналым қарапайым, бір жасушалы продуценттерден 
(
П
)  және  редуцент-деструкторлардан  (
Д
)  тұрды.  Шағын 
организмдер  жылдам  көбеюге  және  әртүрлі  жағдайларға  тез 
бейімделуге,  мысалы,  қоректену  үшін  әртүрлі  субстраттарды  – 
көміртегінің 
көздерін 
пайдалануға 
қабілетті. 
Жоғары 
организмдердің ондай қабілеттері жоқ. Олар тұтас экожүйелерде 
шағын  организмдерден  тұратын  іргетасқа  орнатылған  қондырма 
түрінде ғана өмір сүре алады.  
Алдымен көп жасушалы өсімдіктер (
Р
) – 
жоғары дәрежедегі 
продуценттер дамиды. Олар бір жасушалы организмдермен бірге 
фотосинтез үдерісінде күн энергиясын пайдаланып, органикалық 
заттар  жасайды.  Одан  кейін  биотикалық  айналымға  бастапқы 
консументтер – өсімдіктермен қоректенетін жануарлар (
Т
), одан 
соң  етқоректі  жануарлар  да  қосылады.  Бұл  қарастырғанымыз 
құрлықтың  биотикалық  айналымы.  Осындай  цикл  судағы, 
мысалы, мұхиттағы экожүйелерге де толығымен тән. 
 
 

 
37 
 
10-
сурет. Биотикалық (биологиялық) айналымның құрылымдық циклдері  
(Т. А. Акимова, В. В. Хаскин бойынша, 1994) 
 
Түсініктеме:  ішкі  шағын  шеңбер  –  қарапайым  продуценттер  (
П
)  мен 
редуцент-деструкторлардың  (
Д
)  қатысумен  жүретін  бастапқы  биотикалық 
айналым; 
Р
  – 
өсімдіктер; 
Т
  – 
бастапқы  консументтер  (өсімдіктермен 
қоректенетін жануарлар); 
1
Х
 
және 
2
Х
 –  
екінші және үшінші консументтер 
(етқоректі жануарлар). Барлық циклдар редуценттермен аяқталады. 
 
Барлық организмдер биотикалық айналымда белгілі бір орын 
алады  және  энергия  ағынының  өздеріне  тиген  тармақтарын 
өзгерту  және  биомассаны  тасымалдау  бойынша  өз  қызметтерін 
атқарады.  Олардың  барлығын  организмдерден  келген  заттарды 
ыдыратып,  жалпы  шеңберді  тұйықтайтын  бір  жасушалы 
редуценттер  (деструкторлар)  біріктіреді.  Олар  биосфераның 
бейбиотикалық 
ортасына 
жаңа 
айналымдарға 
қажетті 
элементтердің барлығын қайтарады. Биотикалық айналымның аса 
маңызды ерекшеліктерін атап өткен дұрыс. 
Фотосинтез
 
жыл  сайын  айналымға  биосфера  заттарының 
орасан  зор  массасын  тартатын  және  оның  оттегілік  жоғары 
әлеуетін  қамтамасыз  ететін  аса  қуатты  табиғи  үдеріске  жатады. 

 
38 
Ол  биосферадағы  негізгі  геохимиялық  үдерістердің  реттеушісі 
және    Жер  шарының  жоғары  қабаттарының  бос  энергиясы 
болуын  анықтайтын  себепші  шарттары  болып  табылады. 
Фотосинтез  –  күн  энергиясының  есебінен  жасыл  өсімдіктердегі 
хлорофиллдың қатысумен жүретін химиялық реакция: 
 
2
2
2
2
nO
n
O
n
H
n
С
энергия
O
nH
nCO
+
→
+
+
 
 
Көмірқышқыл газының және судың есебінен органикалық зат 
түзіліп,  оттегі  бөлініп  шығады.  Фотосинтездің  тікелей  өнімдері 
әртүрлі  органикалық  заттар  болып  табылады,  ал  жалпы 
фотосинтез үдерісі айтарлықтай күрделі сипаттағы құбылыс.  
Келесі жолмен құралатын глюкоза фотосинтездің қарапайым 
өніміне жатады: 
 
2
6
6
12
6
2
6
2
6
O
O
H
С
O
H
CO
+
→
+
 
 
Оттегінің  түзілуімен  жүретін  оттегілік  фотосинтезден  басқа 
оттегісіз фотосинтезге немесе хемосинтезге тоқтала кеткен дұрыс 
(11-
сурет). 
 
 
11-
сурет. Өсімдіктер, балдырлар және бактериялар фотосинтезінің сызбасы 
 

 
39 
Хемосинтез  жүретін  организмдерге
  – 
нитрит,  карбоксид, 
күкірт,  тиондық  темір,  сутегі  түзуші  бактериялар  жатады.  Олар 
3
NH
, 
2
NO
, 
CO
, 
S
H
2
, 
S
, 
+
2
Fe
, 
2
H
 
сияқты  тотығу  өнімдері 
бойынша 
осылай 
аталады. 
Олардың 
кейбіреулері 
хемолитоавтотрофтар,  басқалары  –  факультативті  бактериялар. 
Карбоксид  және  сутегі  түзуші  бактериялар  факультативті 
бактерияларға  жатады.  Хемосинтез  терең  су  астындағы 
гидротермалдық көздерге тән. 
Фотосинтез
 
Жер  шарының  барлық  бетінде  жүреді,  орасан 
зор  геохимиялық  нәтиже  береді  және  барлық  биосфераның 
органикалық жанды заттарын жасау үшін жыл сайын биотикалық 
айналымға  тартылатын  көміртегі  массасының  мөлшері  ретінде 
көрсетілуі  мүмкін.  Фотосинтез  арқылы  органикалық  заттар 
түзумен байланысты материяның жалпы айналымына 
N
, 
P
, 
S
 
сияқты химиялық элементтер және 
K
, 
Ca
, 
Mg
, 
Na
, 
Al
 
сияқты 
металдар да тартылады. 
Организм  өлгеннен  кейін  кері  үдеріс  –  органикалық  заттың 
тотығу, шіру арқылы ыдырауы жүріп, ыдыраудың соңғы өнімдері 
құралады.  Жаhандық  ауқымдағы  жалпы  фотосинтез  реакциясын 
келесі өрнекпен 
көрсетуге болады
: 
 
өмір -  
=
+
O
nH
mCO
2
2
2
)
2
(
mO
O
H
n
Cm
+
⋅
 
-  
өлім 
 
Бұл  үдеріс  Жер  биосферасындағы  жанды  заттар  биомассасы 
мөлшерінің  белгілі  тұрақтылыққа  жетуіне  алып  келеді. 
Экосфераның  биомассасы  (2 ·10
12
т)  Жер  қыртысының 
салмағынан    (2  ·10
19
т)  жеті  дәреже  аз.  Жердегі  өсімдіктер  жыл 
сайын  1,6  ·10
11
т  немесе  экосфера  биомассасының  8%-ына  тең 
органикалық  заттар  өндіреді.  Жер  шары  организмдерінің  жалпы 
биомассасының 1% аз болатын деструкторлар өз биомассасынан 
10  есе  артық  салмақтағы  органикалық  заттарды  өңдейді. 
Биомассаның  орташа  жаңару  кезеңі  12,5  жылға  тең.  Жанды 
затардың  массасы  және  биосфераның  өнімділігі  кембрий 
дәуірінен қазіргі кезге дейін (530 млн.жыл) осы кездегідей болды 
делік, сонда жаhандық биотикалық айналым арқылы өткен және 
ғаламшардағы  тіршілік  пайдаланған  органикалық  заттың  жалпы 
салмағы  2-10
12
.5,3-10712,5=8,5-  10 
19
т  болады,  бұл  Жер 

 
40 
қыртысының  салмағынан  4  есе  артық.  Н.С.Печуркин  (1988)  бұл 
есептеулерге  қатысты  былай  деді:  «Біз  денемізді  құрайтын 
атомдар  көне  бактерияларда  да,  динозаврлардың  да, 
мамонттардың да денесінде болған дей аламыз». 
В.  И.  Вернардскийдің  атомдардың  биогендік  көші-қоны 
(миграциясы) заңы: 
«Химиялық  элементтердің  жер  бетіндегі  және  биосферадағы 
көші-қоны  (миграциясы)  немесе  жанды  заттардың  тікелей 
қатысумен  (биогендік  көші-қон)  жүзеге  асырылады,  немесе  ол 
геохимиялық ерекшеліктері қазіргі кезде биосферада мекендейтін 
де, бүкіл геологиялық тарихтың барысында Жерде болған жанды 
заттарға  да  байланысты  ортада  (
2
O
, 
2
CO
, 
2
H
  
және  т.б.) 
жүреді». 
В.  И.  Вернардский  1928-1930  жылдары  биосферадағы 
үдерістерге  қатысты  қорытындыларында  жанды  заттың  негізгі 
бес биогеохимиялық қызметі туралы түсінік берді. 
Біріншісі
  – 
газдық  қызмет.  Жер  шары  атмосферасындағы 
газдардың  көпшілігін  тіршілік  иелері  жасаған.  Жер  астындағы 
жанғыш  газдар  көне  дәуірлердегі  тұнба  қабаттарға  жинақталған 
өсімдіктекті  органикалық  заттардың  ыдырау  өнімдері  болып 
табылады. Олардың ішіндегі ең көп таралғаны – батпақ газы деп 
аталатын метан. 
Екіншісі 
– 
шоғырландыру  қызметі.  Организмдер  өз 
денелерінде  көптеген  химиялық  элементтерді  жинақтайды, 
олардың  ішінде  көміртегі  ең  бірінші  орында  тұр.  Көміртегінің 
көмірдегі  шоғырлану  дәрежесі  жер  қабығындағы  орташа 
көрсеткіштен  мың  есе  артық.  Мұнайдың  пайда  болу  тегі 
биогендік болғандықтан, онда көміртегі мен сутегі шоғырланған. 
Металдар  арасында  шоғырлану  дәрежесі  бойынша  бірінші 
орынды  кальций  алады.  Тұтастай  тау  қыраттары  жануарлардың 
құрамында  кальций  қосындылары  бар  қаңқаларынан  құралған. 
Қосатомды  балдырларда,  радиолярийлерде  және  кейбір 
губкаларда  кремний,  ламинарий  балдырларында  иод,  ерекше 
бактерияларда  темір  мен  марганец,  омыртқалы  жануарлардың 
сүйектерінде фосфор шоғырланады. 
Үшіншісі
  – 
тотығу-тотықсыздану  қызметі.  Ол  қызмет 
валенттілігі  айнымалы  элементтер  үшін  маңызды  рөл  атқарады. 
Әртүрлі  суларда  мекендейтін  организмдер  өз  тіршілігінде  және 

 
41 
өлгеннен кейін де ондағы оттегі мөлшерін реттеп отырады және 
сол  арқылы  валенттілігі  айнымалы  бірқатар  металдардың  (
V
, 
Mn
, 
Fe
) еруіне немесе тұнбаға түсуіне жағдайлар жасайды.  
Төртіншісі 
– 
биохимиялық  қызмет.  Ол  тірі  организмдердің 
өсуімен,  көбеюімен  және  кеңістікте  орын  ауыстыруымен 
байланысты.  Көбею  тірі  организмдердің  жылдам  таралуына, 
жанды  заттардың  әртүрлі  географиялық  облыстарға  жайылуына 
алып келеді.   
Бесінші  қызмет
 
– 
адамның  өнеркәсіптік,  көліктік, 
ауылшаруашылықтық  мұқтаждар  үшін  жер  қабаты  заттарының 
мөлшерін 
жылдан-жылға 
көбірек 
пайдаланып 
жатқан 
биогеохимиялық  қызметі.  Аталған  қызмет  Жер  шарының 
тарихында  ерекше  орын  алады  және  мұқият  қарап,  зерттеуге 
лайықты.  
Сонымен, біздің ғаламшарымыздағы барлық тіршілік иелері – 
жанды заттар биофильдік химиялық элементтердің айналымында 
болады.  Заттардың  биосферадағы  биологиялық айналымы  үлкен 
геологиялық айналыммен байланысты (12-сурет). 
 
 
12-
сурет. Затттардың биосферадағы шағын биологиялық айналымының үлкен 
геологиялық айналыммен өзара байланысы 
 
Әңгіме  ол  үдерістерге  бір-бірімен  қатаң  қызметтік 
байланыстары  жоқ  қатысушылардың  орасан  зор  саны  туралы 
болғандықтан,  биотикалық  айналымның  құрамдас  бөліктерінің 
үйлесімділігі  аса  ерекше  құбылыс.  Тура  және  кері  шығындар 
сомалары  дәлме-дәл  тең  болғанда  айналым  толық  тұйықталған 
болады (Т.А.Акимова, В.В.Хаскин, 1994): 

 
42 
 
21
12
q
Z
q
Z
=
 
 
Егер үдерістердің қандай да біреуінде өсу немесе шетке кету 
(«тұйықталғандық 
ақауы») 
байқалса, 
айналымның 
тұйықталғандығы келесі өрнегімен көрсетіледі:  
 
q
g
g
q
/
)
(
∆
−
=
δ
 
Айналымның тұйықталмағандық шамасы: 
 
q
q
q
/
1
∆
=
−
=
δ
β
 
Ол шамаларды шығындар теңдігін ұстап тұрудың ұзақтығын 
(Т)  толтыру  үдерісі  толық  тоқтаған  кездегі  ыдыстың  босау 
уақытымен  (∆Т)  салыстыра  отырып,  басқаша  көрсетуге  де 
болады: 
 
T
T
T
T
/
)
(
∆
−
=
δ
. 
Тиісінше:  
T
T
T
T
/
1
∆
=
−
=
δ
β
. 
 
Жүйелік  ұйымдастыру  мен  реттеудің  жоғары  дәрежесі 
миллиардтаған  жылдық  эволюцияның  нәтижесінде  пайда 
болғаны сөзсіз.  
Орман аймағындағы жалпы биомассаның мөлшері жоғары, ал 
жерасты  органдарының  оның  салмағындағы  үлесі  аз.  Мұны  
биологиялық айналымның қарқындылық индексі – жер бетіндегі 
төсеніш  массасының  оны  қалыптастыратын  жапырақтар  мен 
бұтақтардың түсу массасына қатынасының шамасы растайды (4-
кесте). 
 
4-
кесте 

жүктеу/скачать 3,12 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: