Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі

«Географиялық орта химиясы»

Семей

Абиотикалық фактор - тірі организмдерге әсер ететін ортаның бейорганикалық элементтерінің жиынтығы.

Антропогендік фактор (А.ф.) - қоршаған ортаға тигізетін адам баласы іс-әрекетінің тікелей немесе жанама әсері.

Адам экологиясы- адам мен оны қоршаған ортасының жеке, табиғаттың экономикалық, әлеуметтік қарым - қатынастарының ғылыми негіздегі заңдылықтарын зерттейтін кешенді пән.

Аллен ережесі - жылықанды жануарлардың климат суыған сайын құлағы, тұмсығы, құйрығы т.б. органдары қысқа бола береді, салмағы үлкейеді.

Бергман ережесі – белгілі бір түрге жататын жылықанды жануарлардың дене тұрқы үлкен болып, суық облыстарда көп кездеседі.

Биоценоз – табиғи жағдайлары бірегей жерлерде тіршілік ететін және бір - біріне әсер ететін өсімдіктердің, жануарлардың, микроорганизмдердің жиынтығы.

Биосфера - Жер қабатының «тірі денелер», сондай- ақ «денелер» сияқты ұғымдарды ұстап тұратын бөлігі.

Биогеоценоз - тірі ағзалар мен қоршаған ортадағы өлі компаненттердің белгілі бір географиялық территорияда өзара байланыстағы, ішінде біртекті және табиғи шектеулі биосфераның ең кіші құрылымдық бірлігі.

Биоценоз - белгілі территориядағы немесе акваториялардағы тҥрлердің түрлі (жануарлардың, өсімдіктердің, микроорганизмдердің) дараларының өзара және қоршаған ортамен байланысып жатқан бірлестігі.

Вернадский В.И. – XX ғасырдың 20- жылдарында биосфера туралы тамаша ілім қалыптастырған орыстың (совет) белгілі геологы.

Геосфера - Жердің тірі емес бөліктері атмосфераны, гидросфераны және литосфераны біріктіретін географиялық бөлігі.

Өсімдіктер экологиясы - академик Комаров айтуы бойынша «өсімдіктер мен жануарлардың комплексінің түзілуін, яғни осы климаттың және топырақ жағдайларында органикалық заттарды максимал турде беретін комплексінің түзілуі». Өсімдік тіршілігін олардың физиологиясын білмей адам үшін қажетті максимал пайда беру жағдайын тудыра алмаймыз.

Қоршаған орта - адамды қоршап тұрған және оның өмір сүруіне объективті әсер ете алатын, оның түрлі қажеттілігін (биологиялық, мәдени және басқадай) қанағаттандыра алатын объектілер бірлестігі.

Табиғи қоршаған орта - адамның өмір сүру іс - әрекетіне және оның қажеттілігін қанағаттандыратын, тірі және өлі табиғат объектілерінің, өзін қоршаған ортасының бөліктері.

Экожүйе - бір-бірімен заңдылықты қарым-қатынаста болшатын, зат алмасу мен энергия мөлшерінің таралуымен байланысты, тіршілік ортасындағы әртүрлі ағзалардың және өмір сүру талаптарының бірлестігі.

Экологиялық корреляция заңы – экожүйеде барлық тірі ағзалар бір-біріне сәйкестікте ғана өмір сүре алады. Ортаға бірдей талап қоятын екі түр бірге тіршілік ете алмайды.

Экожүйе – бұл зат айналымы жүретін кез-келген организм мен абиотикалық компоненттердің бірлестігі.

Экология- адамның тіршілік ортасы мен онымен қарым - қатынастары, табиғат және қоғам туралы ғылым.
2 Дәрістер

1 МИКРОМОДУЛЬ «Кіріспе. Химиялық экология»

1-тақырып. Кіріспе. Химиялық экология.

Жоспар:

2. Биосфера. В.И.Вернадскийдің биосфера туралы ілімі және ноосфера концепциясы.

3. Биосфераның химиялық ластануы.

Тақырыптың қысқаша мазмұны:

Ғалымдар биосфераның ауадағы шекарасын жер бетінен есептегенде 15 км биіктікке дейін, суда -12 км тереңдікке дейін, жер қыртысында -5 км тереңдікке дейін болады деген ортақ шешімге келді.

Биосфера – адамдардың денесі сияқты,- дейді көрнекті орыс ғалымы, академик В.И.Вернадский.

Биосфера – экология ғылымының зерттеу саласы болып саналатын жер шарындағы тірі организмдер орналасқан экологиялық жүйе. Биосфераның

құрамына литосфераның жоғары қабаты, гидросфера түгелімен, сол сияқты

атмосфера қабаты кіреді. Биосфера тірі организмдердің тіршілік етуіне

қолайлы орта.

Биосфераның даму эволюциясы және оның болашағы тек Жер қыртысының дамуымен байланысты.

Академик В.И.Вернадский (1863-1945) биосфераны ғылыми тұрғыда

толық зерттеп, оның теориялық негізін салған.Оның биосфера туралы ілімі –

жаратылыстану ғылымдары бойынша осы күнге дейін маңызын жоймаған

теориялық еңбек. В.И.Вернадскийдің биосфера туралы негізгі идеялары өзінің «Биосфера» атты еңбегінде 1926 жылы жарық көрген. Аталған еңбекте

академик биосферадағы тіршіліктің дамуын, қалыптасуын, оның шекарасы мен болашағын зерттей келіп, «биосферадағы тіршіліктің негізгі қозғаушы күші –Күн энергиясы мен химиялық элементтердің тірі және өлі заттар арасындағы миграциясы жүзеге асатын зат алмасу процесі, яғни организмдердің көбеюі мен дамуы» деп тұжырым жасайды. Шын мәнінде, биосферадағы жалпы тіршіліктің пайда болуы бейорганикалық элементтер негізінде органикалық заттардың пайда болуы тұрғысынан қарастырылады.

Биосфера өзін құрайтын 3 құрамдас бөлігімен сипатталады. Олар – литосфера, гидросфера және атмосфера.

Академик В.И.Вернадский биосферадағы тіршілік процестерін зерттей

келе химиялық элементтердің бір тобын «тірі заттар» деп атады. Олар

биофильді заттарға жататын сутек, көміртек, оттек, азот, фосфор және күкірт

элементтері еді. Биофильді элементтердің атомы тірі организмдердің денесінде күрделі органикалық қосылыстар түзе отырып, көмірсуларды, липидтерді, ақуыздар мен нуклеин қышқылдарын құрайды. Ал бұл органикалық заттар тіршілік тірегі екені мәлім.

В.И.Вернадский биосфераның қалыптысу және даму эволюциясындағы

«тірі заттардың» рөлін өте жоғары бағалады. Тірі организмдердің, әсірісе адам баласының іс-әрекетін биосфера шегіндегі биогеохимиялық фактор деп бағалай келіп, биосфера өзін-өзі реттеп отыратын табиғи жүйе екендігін дәлелдеді.

Яғни, ғаламшардағы ең жоғары сатыдағы дамыған тіршіліктің өзі тірі

организммен байланысты екендігін баса айтты. Шын мәнінде, тірі организмдер ғарыштық энергияны жердегі химиялық энергияға айналдыра отырып, ғаламшардағы тіршіліктің көптүрлілігінің дамуына мүмкіндік береді. Осының бәрі биосферадағы химиялық элементтердің миграциясы болып табылады. Бұл процестер табиғаттағы зат және энергия айналымдарымен шектеліп, биосфера шегіндегі ғаламдық зат алмасулардың үздіксіз қозғаушы күшіне айналады.

Ең басты мәселе – биосферадағы айналымдардың қалдықсыз жүруі.

Соның нәтижесінде, биосфера деп аталатын «үйімізде» ешбір басы артық

зиянды қосылыстар түзілмейді, бәрі де қайтадан айналымға түсіп, табиғаттың

өзін-өзі тазартуы жүріп жатады. Ол процестердің ең басты қозғаушы күші –

Күн сәулесі екенін естен шығармауымыз керек.

В.И. Вернадский табиғаттағы зат айналымдарының тұрақты даму

процесіндегі адамның рөліне ерекше мән берді. Тіптен, оның дәлелдеуінше,

адам баласы теңдесі жоқ биосферадағы ең қуатты геологиялық күш ретінде

бағаланды. Яғни, болашақтағы биосфераның тағдыры адамзаттың ақыл-

ойының сапасына немесе деңгейіне байланысты екендігін болжай келе өзінің

өте маңызды теорияларының бірін тұжырымдады. Ол биосфераның жаңа

тұрғыдағы сипаты, Жердің сапалы қабықшасы – ноосфера туралы болжамдар

еді. Ал «ноосфера» деген ұғымды ғылымға француз математигі Э.Леруа

енгізген болатын.

Кейбір ғылымдардың көзқарасы бойынша «биогеоценоз» ұғымының мазмұны негізінен зерттеліп отырған макрожүйенің құрылымдық сипаттамасын берсе, ал «экожүйе» ұғымы ең алдымен оның функционалдық мәнін көрсетеді.

Табиғи экожүйелер көлемі бойынша әр түрлі болуы мүмкін: су қоймасы,

мұхит, шалғындық, орман, тайга, дала.

әсер ететін тірі табиғаттың негізгі функционалдық бірлігі. Экожүйенің тіршілікетуі тірі ағзалар жиынтығы мен ортаның арасында зат, энергия және ақпарат алмасуымен байланысты.

Экологиялық жүйелер функционалдық және құрылымдық белгілері бойынша

ерекшеленеді.

өсімдіктердің табиғи белгілері, ал су экожүйелері – геологиялық және

физикалық белгілері бойынша ерекшеленеді.

Кең қолданылып жүрген құрылымдық жіктелу бойынша ғаламшарды

төмендегі экожүйелерге бӛледі:

1) құрлық экожүйелері – тундра, тайга, орманды дала, дала, шөлейт, шөл,

тропиктер, тал;

2) тұщы су – ағынсыз су (көл, тоған) және ағынды су (өзен, бұлақ, жылға),

батпақтар мен батпақты ормандар экожүйелері;

3) теңіз экожүйелері – теңіздер мен ашық мұхит.

Термодинамикалфқ тұрғыдан экожүйелер қоршаған ортамен үнемі зат

және энергиямен алмасып отыратын және осы арқылы ішкі энтропиясын

тӛмендетіп, сыртқы энергиясын арттыратын ашық, тепе-теңдігі жоқ жүйе

болып табылады.

Мұндай жылдамдықпен бейорганикалық табиғаттан тірі заттарға қажетті

биогенді элементтердің ағысы жүріп отыратын болса, Жердегі олардың қоры

әлдеқашан таусылар еді. Бірақ, биогенді элементтердің үнемі қоршаған ортаға қайтарылып отыруына байланысты, өмір жалғасып келеді. Биоценоздағы түрлердің арасындағы қоректік қатынастардың нәтижесінде өсімдіктер синтездеген органикалық заттар, өсімдіктер қайта пайдалана алатын қосылыстарға дейін ыдырацды. Бұл процесс биологиялық зат алмасу деп аталады.

Биоценоз қоршаған ортамен заттық - энергиялық байланыссыз тіршілік

ете алмайды.

Бірлестіктерге тән қасиет – олардың жаңа биомасса жасауға қабілеті болып

табылады. Бұл қасиет жүйенің ӛнімділігі ұғымының негізінде жатыр.

Экожүйелердегі органикалық заттың жасалу жылдамдығын – биологиялық

ӛнімділік деп атайды. Тірі ағзалардың денесінің массасы биомасса деп атайды.

Экожүйенің биологиялық өнімділігі – бұл олардағы биомассаның жасалу

жылдамдығы.

Бірінші реттік өнімділік деп, бірінші реттік өндірушілердің биомассасының

түзілу жылдамдығын айтады. Бұл маңызды кӛрсеткіш. Себебі ол экожүйенің

биотикалық компоненті арқылы өтетін жалпы энергия ағынын, яғни экожүйеде мүмкін болатын тірі ағзалардың санын анықтайды.

100% күн энергиясының шамамен 1% - ы ғана хлорофилл сіңіреді де,

органикалық молекулалардың синтезіне пайдаланады (қалған 99%-ы күн

энергиясы шағылысады, жылуға айналып сіңіріледі немес суды буландыруға

жұмсалады).

Өсімдіктердің энергияны жинау (химиялық байланыстар энергиясы түрінде)

жылдамдығын жалпы бірінші реттік өнім деп атайды (ЖБӨ). Шамамен бұл

энергияның 20% өсімдіктер тыныс алуға және басқа тіршілік қызметіне

жұмсайды. (R) Тыныс алу мен басқа да тіршілік процестеріне жұмсалатын энергияны алып тастағандағы органикалық заттың жиналу жылдамдығын таза бірінші реттік өнім (ТБӨ) деп атайды:

ТБӨ= ЖБӨ - R

Қоректену кезінде тамақ (зат пен энергия) бір трофтық деңгейден екіншісіне

өтеді. Қорытылмаған тамақты жануарлар экперименттерімен сыртқа шығарады (мұнда да органикалық затқа жиналған энергияның белгілі бір мөлшері болады).

Жануарлар да өсімдікер тәрізді энергияның бір бөлігін тыныс алу мен басқа да тіршілік процестеріне жұмсайды. Тыныс алу, ас қорыту және экскрецияға

кеткен шығыннан басқа қалған энергия өсуге, тіршілігін ұстап тұруға және

көбеюге жұмсалады.

Гетеротрофты ағзалардың органикалық заттарды жинау жылдамдығын екінші ретті өнім (ЕӨ) деп атайды. Екінші ретті өнім барлық трофтық деңгейлерде болады.
2-тақырып. Атмосфераның химиялық экологиясы.

Дәріс мақсаты: Атмосфераның химиялық экологиясы түсініктерімен таныстыру

Жоспар

2. Атмосферадағы заттардың реакцияға қабілеттілігі.

3. Көктұман (смог) ұғымы.

Тақырыптың қысқаша мазмұны:

1. Атмосфераның химиялық құрамы

Атмосфера пайда болғаннан бері жүздеген миллион жылдар өтті, барлық

тіршілік иелері оның құрамы бойынша қалыптасқан. Газ қабаты барлық тірі

организмдерді ультрафиолеттік, рентгенді және космостық сәулелерден

қорғайды. Атмосфера жерді метеориттердің құлауынан қорғайды.

Атмосферада күн сәулесі таралып, сүзілетін болғандықтан бірқалыпты жарық береді және де дыбыс таралатын орта болып есептеледі. Гравитациялық күштердің әсерінен атмосфера ғаламда таралмайдыда жермен бірге айналып жүреді.

Атмосфераның құрамы мен қасиеті әртүрлі биіктікте әртүрлі келеді, сондықтан да оны тропо-, страто-, мезо-, термо- және экзосфера деп бөледі:

1. Трофосфера ( полюстен 0-ден 7 км-ге дейін және экватордан 18 км-ге

дейін). Трофосферада барлық атмосфераның 80%-ы болады, ол жерде бүкіл су буы болады. Трофосферада температура орта есеппен әр 100 м сайын 0,6

өзгереді. Мұнда барлық ауа-райы дамиды. Жердегі ауа-райы мен климат

атмосферадағы жылу, қысым мен су буының құрамына байланысты дамиды.

Ауадағы барлық құбылыстар, яғни жаңбыр, бұлт, тұман, жел, дауыл, қар осы

трофосферада болады. Су буы күн энергиясын жұтып алады, ауа тығыздығын

арттырады және барлық шӛгінділердің кӛзі болып табылады. Трофосфераның температурасы 10-12 км биіктікте азайып -550С-ге дейін өзгереді. Трофосфераның шекарасында жіңішке жұқа қабатша – тропопауза орналасқан.

Өзендер сияқты белгілі арнасы жоқ, желдің ыңғайымен жүретін тропопаузаның ұзындығы мыңдаған км-ге, ені жүздеген км-ге, биіктігі 1-ден 3-км-ге дейін созылып жатады. Мұнда үнемі қатты дауыл болып, желдің жылдамдығы секундына 80-100 метрге дейін жетеді.Содан соң стратосфера орналасқан.

2.Стратосфера (40км-ге дейін). Трофосфераның жоғарғы бөлігі 55 км

Төңірегінде болады. Бұл ауаның бӛлігінде ауа температурасы әрбір 100 м сайын 0,1-0,20С шамасында ӛзгереді. Температура біртіндеп 00С-қа дейін төмендейді.

Стросферада ауаның шамамен 19 % болады, су буының шамасы азаяды. 22-

км биіктікте озон қабаты орналасқан. Оның кӛлемі аз, жалпы салмағы 3,29х10тоннадай шамасында болады. Озон қабатын жер бетіндегі атмосфералы қысымға сай қысыммен алып қарайтын болсақ, онда оның қалыңдығы 3 мм шамасында болады. Сондықтан да өте жұқа, жердегі түршілік үшін ерекше орын алатын осы озон қабатын сақтауға аса кӛңіл бөлген жөн.

Озонның екінші қасиеті - өте тұрақсыз. Ол тез бұзылып жоғалып кетеді.

Секунд сайын 100 тонна озон қабаты пайда болып, соншасы жоғалып кетіп

жатады. Ауада озонның бір жылдан артық сақталмайды. Озон қабаты күннің

ультракүлгін сәулесінің әсерімен ауадағы оттегі мен азот қостотығы және басқа да газдардың қосылуы нәтижесінде пайда болады. Стросферада ауа төменнен жоғарыға қарай жылжитын болғандықтан озон қабатын 25-50 км биіктікке дейін табуға болады, алайда қалыңдау тараған қабаты 25-30 км аралығында.

Озон қабаты ұзындығы 200-300 нанометр шамасындағы ультракүлгін

түстес күн сәулесін толықтай ұстап, жер бетіне жібермейді. Соның нәтижесінде 30-60 км биіктіктегі ауа 300С-қа дейін жылынса, одан тӛменгі қабаттарда өте салқын – 60-700С шамасында болады.

Озонның тез бұзылып, жоғалуына адамдар кінәлі. Халықшаруашылық

салаларында түрлі аэрозолдарды шашуға, бояуларды сұйылтуға, сырдың

жылтыр түрін кетіруге қолданылатын хлорфторметандар атмосфераға зиянсыз газ ретінде қосылады да 30 км биіктікке көтерілген соң күннің ультракүлгін түстес сәулесінің әсерімен хлорға, фторға бөлініп, кейін осы екеуінің септігінен озон қабаты бұзылады.

Атмосферада атом бомбаларын сынау, ғарышқа ракетамен жерсеріктерін

ұшыру, жоғары биіктікке ұшатын ұшақтар да озон қабатына өз зиянын тигізеді.

Стратосфера стратопаузамен аяқталынады.

3.Мезосфера (80 км-ге дейін). Онда температура – 60-800С-қа дейін төмендейді.

Мұнда полярлық көріністердің пайда болуына себеп болатын газдар ионы

жоғары екені байқалады. Мезосфера мезапаузамен бітеді.

4.Термосфера 800 км-ге дейінгі қашықтықта орналасқан. Жеңіл газдардың

сутегі мен гелийдің және зарядталған иондар саны кӛбееді. Термосферада

газдар ионды жағдайда болған соң кейде ионосферада деп те атайды. Ауаның

ионды болуы оның электрлік қасиетіне байланысты. Мұнда, мысалы, критон-

(Кr) көп жинақталғандықтан жердің кедергі жасау күші азайып, тіпті ӛзгеруі де мүмкін.

5.Экзосфера (1500-2000 (3000) км-ге дейін.) Мұнда космостық кеңістікке

атмосфералық газдың сейілуі болады. Ол атмосфераның ең жоғарғы бӛлігі

болып есептелінеді. Ауаның ең жоғары, өте селдір, биіктей келе көрінбей

кететін протондардан тұратын, 1000-1200 км-ден 1500 км-ге дейінгі аралықты Протоносфера деп атайды. Дәлірек айтқанда, протоносфера да жердің шегі емес, оны қоршап жатқан радиациялық белдеу деп аталатын қабат бар. Ондағы ауа күн сәулесімен келіп, жердің магнитті ӛрісі арнасына қосылған протон мен электроннан құралған.Олар жердің магнитті өрісінің күшімен шиыршық сым секілді айналып жүреді. Радиациялық белдеу (1500 км-ден 60000 км-ге дейінгі аралық) 3-ке бөлінеді:

-ішкі жағы- жерден 1500-4000 км аралығында, өте қуатты протондардан

тұрады;

-жоғарғы жағы - 50000-60000 км аралығында, қуаты аз электрондардан тұрады.

Осы қабатта қуаты 10 миллион амперге жететін қоршаулы тоқ жер шарын

айналып жүреді.

Атмосфера деген атау гректің екі сөзінен: atmos –ауа және phaira-шар,алынған. Көбіне өзіміздің тіршілігімізде қолданытын ауаны біз атмосфера деп атай береміз Бірақ-та, бұл ұғым дұрыс емес, себебі   ауа   атмосфераньң негізгі бөлігінің бірі ғана. Атмосфера әр түрлі газ, су буы және ауа тозаңы бөлшектерінің қоспаларынан тұратын Жердің газ тәрізді қабыкшасы. Ауа осы газды қабаттың жреге жақын орналасқан бөлігінде шоғырланады және бұл ең тығызды  қабат болып саналады. Жоғары биіктікке көтерілген сайын  атмосфералық қысым төмендеп отырады:

Биіктік (км)     0       1      2       3       4       5        20          50             100

Қысым  (мм)  760   671  593   524  463   405   41,0         0,40            0,007