Геожүйедегі зат және энергия айналымы

Биосферадағы зат және энергия айналшымдары

Кез келген тірі организмнің тыныс-тіршілігі үшін ауа, су, топырақ өте қажет екені белгілі. Ал тірі организмдерде заттар бір түрден екінші түрге айналып, тіршілікке қозғаушы күш болады. Осы процестер жүру үшін Күн энергиясы кажет. Тірі заттар мен өлі заттар арасында ырғақты әрі тұракты зат жөне энергия айнальхмы жүріп, үнемі кайталанып отырады. Бұларды биогеохимиялық айналымдар деп атайды..
Су айналымы. Бүкіл жер шарындағы су Күн энергиясының әсерінен кіші жөне үлкен айналымға түседі. Судың булануы су бетінен топырак ж\е өсімдіктер арқылы жүреді. Одан соң су булары атмосфераға көтеріліп, салкындап, қайтадан жауып, қар, бұршақ түрінде жерге түседі.
Суд ың кінгі айналымы кезінде мұхиттар, теніздер, көлдер бетінен кетерілген су булары кайтадан сол жерге, ал судың үлкен айналымы кезінде буланған судың біразы алыстағы құрлықка түседі. Ендігі жерде күрлыкта жинакталған су корлары өзен, жер асты сулары күйінде кайтадан мүхиттарға кұяды. Осылайша құрлык пен мұхиттар арасындағы судың тепе-теңдігі сақталады.Құрлықтағы су айналымның тұрақты болуы көбінесе өсімдіктерге және адамнын суды тиімді пайдалануына байланысты. Мысалы, орман ағаштарын жаппай кесу, жою, өртеу немесе суды тиімсіз пайдалану су-ң үлкен жөне кіші айналымдарын бұзып, табиғатта экологиялық апаттар тудырады. Соның салдарынан жер бетінде көлдер мен өзендердің суы тартылып, шөлейтті жерлер көбейеді, куаңшылық сиякты адамзат үшін қолайсыз жағдайлар п.б.
Каспий, Арал теңдерінің суында тұз көп. Мысалы, Каспий теңізшің 1 кг суында 14 г тұз болса, Арал тенізшің 1 кг суында 45 г тұз бар. Тұздың шектен тыс көп болуы тірі организмдер үшін зиян. Су айналымының ерекшелігі — литосфера, атмосфера жөне тірі заттар мен топырақтағы ылғал, мұхит, өзен, жер асты суларын жөне атмосфералық ылғалды байланыстыруы.
Экологиялык апат аймағы — Арал төңірегінде су ресурстарының жетіспеушілігінен экожүйелер деградациясы жүруде ж\е кеуіп қалған Арал теңізі түбінен мыңдаған тонна түзды шаң-тозаң үшып, табиғи коршаған ортаға зиянын тигізуде.
Қазіргі кездегі аса қауіп төндіретін мөселелердің бірі — теңіздер мен мұхиттардың мұнаймен ластануы. Каспий теңізінің көтерілуінен мұнай коймалары мен мүнай үңғымалары су астында калып, теңіз жануарлары мен күстарын көп шығынға үшыратуда.
Табиғаттагы көміртек айналымы. Табиғатта көміртек бос күйіңде (алмаз, графит) жөне коспа түрінде (кеміркышкыл газы, көмір, мүнай, табиғи газдар, т.б.) кездеседі. Сол сияқты көміртек тірі организмдердің де күрамында болады. Мысалы, біз ауамен тыныс аламыз.

Экожүйедегі организмдердің барлығында энергия және қоректік зат болады. Бұл барлығына ортақ белгі. Организмдерге тіршілік әрекетін жалғастыру үшін энергия қажет. Қоректік заттар (энергия + зат) экожүйенің биотикалық құрамында болады да, тіршілігі тоқтанада өлі организм ыдырап, заты қайтадан экожүйенің абиотикалық құрамына қосылады. Энергиясы жылу энергиясына айналып ғарышқа таралады. Сөйтіп экожүйеде оның тірі және өлі құрамына қатысатын қоректік заттардың айналымы жүріп отырады. Мұндай айналымынды биогеохимиялық цикл деп атайды.

Бұл айналымның қозғаушы күші күн энергиясы. Фотосинтездеуші өсімдіктер күн жарығының энергиясын пайдаланып анорганикалық заттардан органикалық заттар түзіп экожүйенің биотикалық құрамының басқа өкілдеріне береді. Нәтижесінде экожүйелерден өтетін энергия ағымы және қоректік заттар айналымы жүреді. Сонымен бірге күн энергиясы экожүйенің абиотикалық құрамының климаттық факторына жататын температура, атмосфераның қозғалысы, булануы, ылғалдың түсуін де реттеп отырады.

Сонымен экожүйеде бір сәтте тоқтамай энергия ағымы және зат айналымы жүріп отырады. Энергия ағымы физикадағы термодинамиканың 1-2 заңына бағынады. Термодинамиканың 1 –заңы энергияның сақталу заңында энергия жоқтан пайда болмайды, жоғалмайды, тек бір түрден екінші түрге ауысып отырады. Енді осыны экожүйеге келтірсек күн жарығының энергиясы өсімдіктерде фотосинтез кезінде түзілген органикалық заттардың (глюкоза, крахмал т.б.) құрамында химиялық энергия түрінде жиналады. 1 грамм молекула глюкоза түзу үшін 674 ккал күн жарығының энергиясы қажет болады. 1 грамм молекулада 180 г глюкоза болады. Сонда 400 млрд. тонна глюкозаны синтездеуге жұмсалған күн жарығының энергиясын есептеуге болады.