В. И. Вернадский Биосфера туралы түсінік

1. 
   Биосфера туралы түсінік
   

Тірі организмдер қоршаған ортамен тығыз қарым-қатынаста екені ертеден белгілі. Биосфера туралы түсінік голланд ғалымдары Б.Варениус және Х.Гюгенс, француз табиғаттанушысы Ж.Бюффон еңбектерінде кездеседі. Француз табиғаттанушысы Ж.Кювье тірі организмдер тек қана сыртқы ортамен заттар алмасу арқылы тіршілік етеді деп есептеген. Биосфера туралы ілімнің басталуын «биология» терминін енгізген француз табиғаттанушысы Ж.Б.Ламарк (1744-1829) есімімен байланыстырады. Бірақ 1875 жылы австриялық геолог Эдуард Зюсс өзінің «Альпі тауларының шығу тарихы туралы» кітабының соңғы тарауында жер шарының әртүрлі қабаттары жайында баяндаған кезде, осы терминді алғаш рет қолданған болатын. Бірақ бұл үстіртін айтылған сөз ғылыми ойдың дамуында айтарлықтай роль атқара алған жоқ.

Биосфера туралы ілімнің ғылыми негізін қалаушы белгілі орыс геолог-ғалымы В.И.Вернадский (1863-1945) болды. Ілімнің негіздері оның биосфера кітабында баяндалған.

Ол өзiнiң дарындылығы арқылы қазiргi жаратылыстану ғылымының барлық салаларында елеулi iз қалдырды. Оның шығармашылық шыңының бiрi 1926 ж. биосфера туралы iлiмiн жасауы болды. 1926 ж. Вернадский Ленинградта, 3 жылдан соң Парижде және бiрнеше жылдан кейiн Берлинде “Ғарыштағы биосфера”, “Биосфера” деген аса құнды ғылыми еңбектерiн жазды. Ол жер бедерi кездейсоқ құбылыстардың нәтижесiнде пайда болмаған, оған керiсiнше өз шекарасы бар, жердiң геологиялық қабағы болып саналатын биосфераның ерекше әсерi болғанын атап көрсеткен. Ол өмiрiнiң соңғы жылдарын биосфера қабығының құрылымдық ерекшелiктерiн талдауға арнады. Осындай ғылыми зерттеулерiнiң нәтижесiнде “Жердiң және оны қоршаған ортаның бисферасының химиялық құрылысы” деген iргелi еңбегiн жазды. Бiрақ оны шығаруға үлгере алмады. Оның бұл еңбегi 1965 ж. жарық көрдi. Бұл еңбегiнде ғалым биосфера эволюциясы туралы өз ойын қысқаша тұжырымдай келе: “Адамзат жалпы алғанда, өте ықпалды геологиялық күшке айналуда. Ол, ақыл-ойы мен еңбегiнiң алдына еркiн ойлай алатын адамзаттың қажетi үшiн бiртұтас биосфераны қайта құру мәселесiн қойып отыр” деп, аса көрегендiкпен ескерткен болатын.

В.И.Вернадский планеталық тірі заттардың планетаның бет-әлпетін өзгертуге және оның дамуына қолайлы эко-жүйелерді қалыптастыруға қабілетті аса қуатты геологиялық фактор екенін дәлелдеді. В.И.Вернадский бойынша тірі заттар күн энергиясын қабылдай алады және ыдырауы кезінде химиялық және физикалық жұмысқа жұмсалатын энергия бөліп шығаратын химиялық қосылыстарды жасайды.

В.И. Вернадскийдiң анықтамасы бойынша “Биосфера” Жер ғаламщарының тiршiлiк таралған ерекше қабығы. Ол биосфераның тек өзiне ғана тән ерекшелiгiн бөлiп көрсеттi. Оның бiрiншiден - тек биосферада ғана тiршiлiк бар, ал екiншiсi – тек биосфера ғана күн энергиясын сiңiрiп, пайдалануға қабiлеттi деген тұжырымдар едi. Қазiргi көзқарас бойынша “Биосфера – Жер ғаламшарында кездесетiн барлық тiрi организмдердiң және ол организммен үздiксiз алмасуда болатын заттардың жиынтығын құрайтын ерекше қабығы”. Биосфера – атмосфераның төменгi бөлiгiн, гидросфераны және литосфераның жоғарғы бөлiгiн қамтиды.

Биосфера жаһандық экожүйе болып табылады, кез-келген экожүйе сияқты абиотикалық және биотикалық бөліктерден тұрады.

Биосфераның биотикалық бөлігіненабиотикалық бөлігініңайырмашылығы, мұнда әр түрге жататын азғалар бір-біріне өзара және айналадағы ортаға әсерін тигізеді. Биотикалық бөліктің қалыпты жағдайдан ерекше ауытқуы ағзалардың қалыптасқан тіршілігіне әсерін тигізбей қоймайды, соның нәтижесінде табиғи тепе-теңдік бұзылады. Мысалы, жәндіктерөсімдіктерді тозаңдандырады, бір ағза екінші бір ағнаны қорек етеді, микроорганизмдертопырақ құрылымын өзгертеді, т.б.

Биосферадағы тірі заттың болуы –тірі организмдердің үш тобының қарым-қатынасы (продуценттер, консументтер, редуценттер) өтетін биотикалық заттар айналымы нәтижесі. Биотикалық айналым арқылы үздіксіз органикалық заттардың құрылуы және ыдырауы өтеді. Тірі организмнің тіршілік әрекетінен өтіп жатқан химиялық элементтердің глобалды миграциялық циклі Жердің үш геологиялық қабаттарын байланыстырады. Бұл айналымды жүргізуші күн энергиясы болып табылады.

Сонымен, В.И.Вернадский биосферада атомдардың биогендiк миграциясының негiзiнде биогеохимиялық ұстанымдарды үш бөлікке бөліп сипаттады:

• 
  биосферада химиялық элементтердiң биогендiк миграциясы тіршіліктің максимальды әсер етуiне "всюдности" әрқашан ұмтылады.
  
• 
  Түрлер эволюциясы геологиялық уақыт түрінде, биосферадағы тіршілікке атомдардың биогендiк миграциясы бағытында жүредi.
  
• 
  Күннің ультракүлгін сәуле энергиясының, химиялық заттардың қосылыстары арқылы органикалық қосылыстар түзілген.
  

Биосфераның бөлімдері:

1. 
   Тропосфера
   
2. 
   Гидросфера
   
3. 
   Литосфера
   

Гидросферада ең терең қабатына шейін (Тынық мұхиты, Мариан нүктесі, 11 км), ал Литосферада 3 км тереңдікке дейін таралған (мұнай шөгінділеріндегі бактериялар). Тіршіліктің төменгі шегі жер қабатының температурасының өзгеруімен байланысты, 3 км тереңдікте температура 100 ° С жетеді. Литосфера – жердің қатты қабаты. Ол екі қабаттан құралған. Үстің қабаты граниттен, оның қалыңдығы 10 километрден 40 километрге дейін жетеді. Ал астыңғысы базальттан тұрады. Қалыңдығы 30-80 километрдей. Жоғарыда айтылғандай минералды қабаттардан басқа жерді тағы бір ерекше қабат – биосфера қоршап тұрады. Ол тірі организмдер тараған аймақтардың бәрін қамтиды. Биосфераның пайда болуымен бірге, жер бетінде тірі организмдер өсіп- өніп, сыртқы қоршаған ортаның эволюциялық дамуына сәйкес қалыптасады.

Биосфераның негізгі ерекшелігі – онда тірі заттың болуы. Тірі зат – ол барлық тірі организмдердің жиынтығы, қатты геологиялық күш. Олар әртүрлі минералды жыныстарды, тұщы суды, атмосфераны түзуге қатысады. Барлық тірі организмдер күн сәулесін пайдаланып геологиялық процестерге әсер етеді. Биосферада тірі организмдер арасында үздіксіз заттар айналымы өтеді. Биосфера энергияны сырттан алатын себебінен , ол ашық жүйе болып табылады.

Биосфераның тірі емес компоненттері – онымен күрделі заттар және энергия алмасуда болатын Жер бетінің геологиялық бөліктері. Биосфераның шекарасы – тіршілік шекарасы (1-сурет).

Биосфераның тағы мынандай ерекше сипаттамасы бар: біріншіден, судың көп мөлшерде болуы; екіншіден, күшті күн энергиясының ағымы; үшіншіден, биосферада үш агрегатты түрде (қатты, сұйық, газды) болатын заттар шекарасы бар. Мұның бәрі тірі организмдер арқылы өтетін белсенді заттар және энергия алмасуын қамтамасыз етеді.



1-сурет. Биосфераның шекарасы

1 - озон қабаты, 2 - қар қабаты, 3 - топырақ, 4 - жануарлар,5- бактериялар

В.И.ВЕРНАДСКИЙ – БИОСФЕРА ІЛІМІНІҢ НЕГІЗІН ҚАЛАУШЫ
2.1. В.И.Вернадскидің өмір жолы
Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) – дарынды орыс ғалымы, 1863 жылы Петербургта туған.Кеңес минералогы, кристаллограф, геохимик, биогеохимик, радиогеолог.1905 жылы Мәскеу университетіне түскен. Алайда 1905 ж. революциясы басталған кезде ол оқуын тастап, Германиядағы Фрайбург және Берлин университеттерінде оқуын жалғастырған. Кең эрудициялы, Жер ғылымдары саласындағы ірі маман болған. Бірнеше ғылымдардың (геохимия, радиогеология, биогеохимия) негізін қалаған. Ол Петербург университетінің физика - математика факультетін бітірген. Оның ұстаздары –ірі ғалымдар Д.И.Менделеев, В.В.Докучаев, А.Н.Бекетов, И.М.Сеченов және т.б. ХІХ-ХХ ғасырларда Мәскеуде, Петербургта геология және минерология саласында В.И.Вернадскийдің мектебі қалыптасты. 1910 ж. Мәскеу университетіне қайтып келіп, ұстаздық қызмет атқарған. СССР ҒА академигi (1912 жылдан), УССР ҒА академигi (1919 жылдан), оның алғашқы президентi (1919-1921). 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.1916 жылы оның ғылыми шығармашылық жолының жаңа кезеңі басталды. 1916-1926 жылдары биосфераның тірі заты туралы ілімді қалыптастырды. 1926 жылы "Биосфера" атты кітабы шықты, онда В.И.Вернадский биосфера туралы ілімнің негізгі қағидаларын көрсетті (кесте 2).
В.И.Вернадский

(1863-1945)

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.

1. 
   В.И.Вернадский кім?
   
2. 
   В.И.Вернадскийдің өміріндегі негізгі кезеңдерді сипаттап бер.
   
3. 
   Геохимия, биогеохимия ғылымдарының дамуына қосқан үлесі туралы не айтуға болады?
   

Қазіргі биосфераның қалыптасуы ғасырлар бойы орын алған эволюцияның нәтижесі. Биосфера эволюциясы дегеніміз жер бетіндегі тірі организмдердің пайда болуынан бастап, қазіргі биосфера қабығының толық қалыптасу аралығындағы ұзақ уақытты қамтитын биологиялық процесс.

Тіршілік жайындағы идеалистік концепцияның пайда болғанына миллиондаған ғасыр болды. Оның негізін салушы гректің ертедегі философы Аристотель (ол біздің заманымызға дейінгі ІҮ ғасырда өмір сүрген. Аристотельдің айтуынша тіршілік дегеніміз - қоректену, өсу және қартаю. Осыдан кейін биология ғылымының бүкіл тарихында аристотельдік формуланы идеалистер өңдеп, оған әрқилы мән және баға берумен болды. Ол жануарлардың құрылыс ерекшеліктеріне байланысты қарапайым түрлерінен күрделену ретіне қарай белгілі жүйе бойынша жіктеді. Аристотель алғаш рет жануарларды қансыздар (омыртқасыздар) және қандылар (омыртқалылар) деп екі топқа бөлді. Ол өсімдіктердің құрылысын зерттеді және тірі организмдер өлі табиғаттан белгісіз бір құдіреттің арқасында пайда болады деген пікірді ұсынды. Аристотельдің еңбектері орта ғасырлар бойы өз құндылығын жоймай, тірі табиғат туралы көзқарастардың негізі болды. XV ғасырдың екінші жартысында өнеркәсіп салаларының өркендеуі, жаңа елдердің ашылуы, сауданың қарқынды жүруі жануарлар мен өсімдіктер туралы мәліметтердің жинақталуына жол ашты. Жаңадан ашылған елдерден Еуропаға бұрын белгісіз болып келген жануарлар мен өсімдіктердің түрлері әкелінді. Үндістан мен Америкадан — қалампыр, картоп, жүгері, темекі, қызанақ, асқабақ, какао өсімдіктері әкелінді. Ғалымдар өсімдіктер мен жануарлардың жаңа түрлерінің пайдалы және зиянды жақтарын сипаттап жазды. Тек сипаттап жазу жеткіліксіз болды. Енді құрылысы мен тіршілігі жағынан ұқсас өсімдіктер мен жануарларды топтастырып, ғылыми жүйелеу жағына да көңіл бөліне бастады.

К.Линней өсімдіктерді жүйелегенде көбіне гүлдеріндегі аталықтары мен аналықтарының санына, ал жануарларды тыныс алу және қан айналым мүшелерінің құрылысына қарай 6 класқа жіктеді. Мысалы, сүтқоректілер, құстар, қосмекенділер, балықтар, жәндіктер, құрттар деп бөлді. Құстарды отрядка жіктегенде тұмсықтарының пішініне, сүтқоректілерді тістерінің құрылысына қарап топтастьфды. Мұндай кездейсоқ белгілеріне қарап жүйелеудің нәтижесінде, К.Линней көптеген кемшіліктерге жол берді. Сондықтан оның жүйесі "жасанды жүйе" болды, осыған сәйкес бір- біріне туыстық қатысы жоқ организмдер бір туысқа жатқызылды. Мысалы, сәбіз бен зығырдың гүлдеріндегі аталықтарының саны бесеу болғандықтан бір туысқа біріктірген. Шын мәнінде бұл екі өсімдік екі түрлі туысқа жатады. Ол тауық пен түйеқұсты бір отрядка топтастырды. Негізінде, тауықтар—қырлы төссүйекті құстар, ал түйеқұстар — қырсыз төссүйектілер болып, жеке отрядтан да жоғары жүйелік топтарға жатады. К. Линней өз жүйелеуінде осындай кемшіліктеріне қарамастан, биологиядағы ғылыми жүйелеуге көп үлес қосты. Ол адамды сүтқоректілер класына, оның приматтар (маймылдар) отрядына жатқызып, түрін—саналы адам (Homo sapiens) деп ғылыми дұрыс жүйеледі.

К.Линней түр өзгермейді деген пікірді ұстанып, жаратушы бастапқы кезде қанша түрді жаратса, казір де сонша түр тіршілік етуде деп тұжырым жасады. бұл да оның кемшілігінің бірі.

Тірі организмдерді жүйелеуде көрнекті швед ғалымы Карл Линнейдің (1707—1778 жж.) еңбегі аса зор болды. Ол биология ғылымындағы алғашқы жүйеленім (систематика) ғылымының негізін салушы. 1735 жылы "Табиғат жүйесі" деген еңбегі жарық көрді. К.Линней 8000-нан астам өсімдікке және 4000-нан астам жануарға сипаттама жазды. К.Линней өз дәуірінде органикалық дүниені жүйелеудің жетілдірілген жүйесін жасады. Ол сол кездегі ғылымға белгілі өсімдіктер мен жануарларды толық жүйелік топтарға жіктеп шықты. К. Линней, сондықтан да өз заманының көрнекті ғалымы болды.