Biosfera va uning tarkibiy qismlari. Biosferada hayotning chegaralari. Biosferada moddalar aylanishi

BIOSFERA TUZILISHI VA VAZIFALARI
Reja:

1. 
   Biosfera va uning tarkibiy qismlari.
   
2. 
   Biosferada hayotning chegaralari.
   
3. 
   Biosferada moddalar aylanishi.
   
4. 
   Biosferada insonning faoliyati. Noosfera tushunchasi.
   

Biosfera va uning tarkibiy qismlari
Biosfera – (gr. “bios”-hayot. «spaira»-shar) Yer sharining tirik organizmlar ta'sirida bo`lgan qismi bo`lib, uning tarkibi va energetikasi shu organizmlarga faoliyatiga bog`liq. Biosfera Yer yuzining tirik organizmlar yashaydigan yuza qatlami ekanligi to`g`risidagi tasavvurlar J.B. Lamarkdan boshlangan edi. Ammo u alohida termin sifatida fanga birinchi marta 1875 yilda avstriya geologi E.Zyuss tomonidan kiritildi. Zyussning fikricha biosfera – bu yer ustining tirik organizmlar yashaydigan yupqa po`stlog`idir. U biosferani chuqurroq tushuntirib bermadi.
Yerning tiriklik muhiti ekanligi to`g`risidagi o`zidan oldingi fikrlarni rivojlantirgan rus olimi V.I. Vernadskiy 1926 yilda biosfera to`g`risidagi ta'limotni yaratdi. Bu ta'limotga ko`ra biosfera 3 asosiy tarkibiy qismdan iborat:
1)tirik organizmlar
2)tirik organizmlar tarkibidagi biogen modda aylanishida qatnashadigan mineral moddalar.
3)tirik organizmlar faoliyati natijasida hosil bo`lgan va lekin biogen modda aylanishida vaqtincha qatnashmaydigan moddalar.
Tirik organizmlar tabiatda juda ko`p va xilma-xil bo`lib, ular turli yashash muhitlarini egallab olganlar. Bu tirik organizmlar tabiatning boshqa tarkibiy qismlariga (masalan, jonsiz predmetlarga) qaraganda o`zlarida kechadigan biokimyoviy jarayonlarning aktivligi bilan ajralib turadilar va shuning uchun ham ular Yer yuzida o`zgarishlar yasashga qodirlar.
Sayyoramizdagi barcha organizmlar, V.I. Vernadskiy fikricha tirik moddalar bo`lib, ularning asosida vazn, kimyoviy tarkib va energiya yotadi. Bu moddalarni Vernadskiy 3 guruhga bo`ladi:

1. 
   kos (o`lik) moddalar – bularning yaratilishida tirik organizmlar ishtirok etmaydi. Bularga abiotik muhitning omillari, masalan, quyosh radiatsiyasi, havoning namligi, bosimi, ximizmi va boshqalar kiradi;
   
2. 
   biogen moddalar – bular tirik organizmlar tomonidan yaratiladi va o`zlashtiriladi. Bunga toshko`mir, bitum, neft va ohaktosh kiradi;
   
3. 
   biokos moddalar –bular tirik organizmlar va abiotik muhit omillarining birgalikda ta'siri natijasida paydo bo`ladi. Bunga tuproq va tabiiy suvlar kirib, holati tirik organizmlarga bog`liq bo`ladi.
   

Hozirgi vaqtda biosferaga yagona ekotizim sifatida qaraladi. U joylashgan o`rniga ko`ra 3 ta tarkibiy qismdan tashkil topgan.
1.Litosfera – (gr. “litos” - tosh) Yerning sirtqi po`stlog`i bo`lib, u g`ovak modda ya'ni tuproqdan iborat. Yer mag`zidagi barcha tirik organizmlar ana shu qavatda yashaydi.
Tuproq va uning kelib chiqishini birinchi bo`lib rus olimi V.V. Dokuchayev o`rgangan. Uning fikricha tuproq tog` jinslarining quyosh energiyasi, namlik, va tirik organizmlar yordamida nurashidan hosil bo`ladi.
Tuproq biosferaning boshqa tarkibiy qismlariga qaraganda yuqori zichlikka (o`rtacha 2,7 gsm3) ega bo`lib, u to`rtta tarkibiy qismdan iborat. Bular – kattiq zarrachalar, bu zarrachalar orasidagi namlik havo va mikroorganizmlar. Tuproqda yashovchi organizmlar edafobiontlar yoki geobiontlar deb nomlangan bo`lib, ularda tuproqning zichligi, harorati, yorug`lik va ximizmiga nisbatan qator moslanishlar mavjud.
2.Gidrosfera – dunyodagi barcha suvliklar bo`lib, ular Yer yuzi maydonining 70,8% ni egallagan. Gidrosferaning umumiy maydoni 1 mlrd 370 mln. kv.km. ga teng bo`lib, uning katta qismi dengiz va okeanlar bilan band (98,3 %). qolgani esa quruqlikda joylashgan muzliklar, daryo va ko`llardir.
Suvda zichlik, yopishqoqlik, bosim va issiqlik sig`imining kattaligi, uning turli tuzlar va gazlarni eritib olganligi hamda yorug`likni yomon o`tkazishi bu muhitdagi hayot sharoitini belgilaydi. Shuning uchun ham suvda yashaydigan organizmlarda o`sha muhitga nisbatan qator moslanishlar mavjud. Suvda yashaydigan organizmlar gidrobiontlar deb aytiladi va ular o`zlaridagi ekologik moslanishlar yordamida suvning barcha qavatlarini egallab olganlar.
3.Atmosfera – Yer sharini o`rab olgan havo qatlamidan iborat bo`lib, uning og`irligi Yer og`irligining milliondan bir qismiga teng. Bu miqdor 5000 trillion tonnani tashkil qiladi va yer yuzasining har bir kvadrat santimetr maydoniga 1,32 kg. dan to`g`ri keladi. Ana shu miqdordagi havoning teng yarmi 6 km. balandlikkacha bo`lgan qavatda joylashgan. Qolgan yarmining 99% 30 km. balandlikkacha bo`lgan qavatda va 1 % - 3000 km. balandlikkacha bo`lgan qavatida joylashgan. Bu balandlik atmosferaning yuqori chegarasi bo`lib, bu yerda atmosfera havosining zichligi sayyoralararo bo`shlik havosining zichligiga tenglashadi. Yerdan balandga ko`tarilgan sari havoning siyraklashayotganini barcha organizmlar, shuningdek odam organizmi ham yaqqol sezadi.
Atmosfera 3 ta asosiy qavatdan – troposfera, stratosfera va ionsferadan tarkib topgan. Biz bu to`g`rida keyinroq ma'lumot beramiz. Havo zarrachalarining eng zich joylashgan qavati troposfera bo`lib, u biosfera tarkibiga kiradi. Hozirgacha fanda havoda yashovchilar – atmobiontlar ma'lum emas. Ammo ko`pgina organizmlar bor-ki, ular havoda harakatlanish va oziqlanishga moslashib olganlar.
Shunday qilib, biosfera tirik va tirik bo`lmagan tarkibiy qismlardan iborat murakkab ekotizim bo`lib, u iyerarxik (ya'ni tobe'lik) tartibda joylashgan individ, populyatsiya, biotsenoz va biogeotsenozlardan tashkil topgan.
Bu ekotizimda barcha organizmlar bir-birlari bilan va ayni vaqtda abiotik muhit omillari bilan o`zaro ta'sirda bo`ladilar. Organik va noorganik dunyodagi bunday bog`lanishlar biosferani azaldan o`zgarib kelmoqda. Bu o`zgarishlar davomida atmosferaning pastki qavatida erkin kislorod, yuqorirogida esa ozon gazlari paydo bo`ldi, organizmlar tomonidan suv va havodan olingan uglerod oksidi toshko`mir va ohaktosh holida qazilmalarda to`plandi.
Hozirgi kunda biosferaning o`zgarishi qudratli kuchlar ta'sirida yanada tezlashgan. Bu qudratli kuch inson omili bo`lib, insonning o`zgartiruvchi faoliyati tabiatning barcha burchaklarida favqulodda texnogen hodisalar va tabiiy ofatlarni keltirib chiqarmoqda.

Biosferada hayotning chegaralari

Tirik organizmlar Yer yuzining barcha muhitlarini egallab olgan bo`lib, bundan faqatgina bepoyon muzliklar va harakatdagi vulqon kraterlari mustasno. V.I. Vernadskiy o`z vaqtida hayot biosferaning barcha yerida mavjud ekanligini ko`rsatib o`tgan edi. Uning fikricha tirik organizmlar turli muhitga moslashaoladigan bo`lganlari uchun ham ular tobora yangi muhitlarni o`zlashtiraboradilar. Darhaqiqat, hayot dastlab suvda paydo bo`lib, keyinchalik u quruqlik va havo muhitiga ham tarqaldi. Lekin u bu bilan to`xtab qolmadi. Hozirgacha fanga tirik organizmlar 180 ^0S gacha issiqlik muhitida yashayolishlari ma'lum edi. Yangi ma'lumotlarga ko`ra ular 1001 <sup>0S</sup> issiqlikkacha chidayolishlari bashorat qilinmoqda.
Tirik organizmlarning bosimga chidayolish diapazoni ham keng. Ular vakuum sharoitidagi butunlay bosimsiz muhitda ham, bosimi minglab atmosferaga teng bo`lgan muhitda ham o`z hayot faoliyatini saqlay oladilar. Ba'zi bakteriyalar hatto 12 ming atmosfera bosimiga ham chidayolishlari aniqlangan.
Tirik organizmlar shuningdek muhitning ximizmiga ham chidamlidirlar. Biosferaning dastlabki organizmlari butunlay kislorodsiz muhitda yashaganlar. Ba'zi organizmlar (masalan, nematodlar) hozir ham anaerob sharoitida yashaydilar. Ba'zi mikroorganizmlar turli tuzlar va kislotalarning eritmasida ham yashayoladilar (masalan, oltingugurt va azot bakteriyalari). Ayrim organizmlar radioaktiv nurlanishga chidamlidirlar. Masalan, ko`pchilik infuzoriyalar radiatsiyaning fani Yer yuzidagi o`rtacha fondan 3 mln. baravar yuqori bo`lgan sharoitda ham yashayoladilar. Ba'zi bakteriyalarning hatto yadro reaktorlari ichida ham topilishi biosferada hayot chegaralarining nihoyatda keng ekanligini yana bir bor tasdiqlaydi.
Biosferaning hayot chegarali shartli ravishda quyidagicha qabul qilingan: pastki chegara – harorati 100 ^0S gacha issiq suvga ega bo`lgan yer osti qatlamidir. Bu qatlam ba'zi joylarda 10-15 ming metr chuqurlikkacha bo`lib, unda ayrim bakteriyalar yashayolishi aniqlangan; yuqori chegara – yerdan 25-35 km. balandlikda joylashagan ozon pardasi hisoblanadi. Undan yuqorida quyoshning ultrabinafsha nurlari ta'siridan organizmlar yashayolmaydi (kosmonavt va astronavtlar bundan mustasno).
Tirik organizmlar biosferada keng tarqalgan bo`lsalarda, ularning zichligi barcha joyda bir xil emas. Ular Yer sirtining yaqinida ya'ni tuproqning yuza qatlami, hamda atmosferaning pastki qatlamida nisbatan zich joylashganlar. Lekin Yer sirtining barcha joyida ham bir xil zichlikda joylashmaganlar. Organizmlarning zichligi yer ustining yashash sharoiti qulay bo`lgan joylarida, dengiz va okeanlar suvining o`rta va ustki qatlamlarida, shuningdek suvlik, quruqlik va havo muhiti to`qnash kelgan joylar hisoblanmish dengiz va okeanlarning litoral zonalarida (qirg`oqqa yaqin yerlar), kurfazlarda hamda estuariyalarda (daryolarning quyilish joyi) yuqori bo`ladi. Sahrolarda, tundrada, okean tubida va baland tog`larda esa ularning zichligi nisbatan past bo`ladi.

Biosferada moddalar aylanishi

Biosferada hayotning davom etishi uchun unda moddalarning beto`xtov aylanib turishi zarur. Ayniqsa kislorod, uglerod, azot va suvning tuproq(organizm( organizmtuproq; organizmhavoorganizm; yerhavoorganizm; yerhavoyer; yersuvyer; suvhavosuv printsipida aylanib turishi alohida ahamiyatga ega bo`lib, bu aylanishlar Quyosh energiyasi yordamida amalga oshadi.
Biosferada moddalar aylanishi 2 xil bo`ladi – geologik (katta) aylanish va biologik (kichik) aylanish.
1.Geologik modda aylanishi - tabiatda suv va havoning aylanishida namoyon bo`ladi. Har yili Quyoshdan Yerga katta miqdorda energiya yetib keladi. Bu miqdor o`rta kengliklarning har gektariga yilida 9 mlrd kaloriyaga teng bo`lib, bu energiyaning teng yarmi Yerdan suv bug`lanishiga sarf bo`ladi. Suv tabiatda Yer bilan havo o`rtasidagi katta doirada aylanib turadi. Suv bug`lari quruqlik va suvlik yuzasidan havoga ko`tarilib, yog`inlar sifatida yana qaytib tushadi. Bu miqdor yiliga qariyb 520 ming km3 ga tengdir. Soddaroq qilib aytganda, shuncha suv bilan Yer shari sirtini 10m. qalinlikda qoplash mumkin.
Suvning geologik doira bo`ylab aylanishida u bilan birga unda erigan mineral moddalar ham aylanib, shamol yordamida bir yerdan boshqa yerga ko`chib yuradi.
2.Biologik modda aylanish – moddalarning tirik organizmlar hamda ular bilan abiotik muhit o`rtasida aylanishidir. Biologik aylanish geologik aylanishdan keskin farq qiladi. Geologik aylanishda moddalar shunchaki bir joydan boshqa joyga shunchaki ko`chib yursalar, (masalan, yerdan havoga va yana yerga) biologik aylanishda ular ko`chish bilan birga sintezlanib-parchalanib turadilar. Bir-biriga qarama-qarshi bo`lgan bu ikkala jarayon tiriklik asosini tashkil qiladi. Yana shuni aytish joizki, geologik aylanish juda katta miqdordagi energiyani talab qilsa, biologik aylanishda energiya sarfi juda kam. Buning uchun Quyoshdan yetib keladigan energiyaning 0,1-0,3 % kifoya. Bu – fotosintez uchun sarflanadigan energiya bo`lib, biologik modda aylanish ana shu jarayondan boshlanadi. Biologik modda aylanishda quyosh energiyasi nafaqat sarf bo`ladi, balki shu bilan birga u hosil bo`ladigan organik moddalar tarkibida bog`lanib ham qoladi. Toshko`mir yoki yog`ochni yondirganda ajralib chiqadigan issiqlik va yorug`lik ana usha bog`lanib qolgan energiyaning erkin holda chiqib ketishidir.
Biosferada mikroorganizmlar faoliyati natijasida oksidlanish va qayta tiklanish jarayonlari uzluksiz davom etadi. Qayta tiklovchi mikroorganizmlar geterotrof bakteriyalar bo`lib, ular oksidlar tarkibidagi azot va oltingugurtni ajratib chiqaradilar. Oksidlovchi mikroorganizmlar esa avtotrof va geterotrof bakteriyalar bo`lib, avtotrof organizmlar o`z to`qimalarida oltingugurt, azot, temir, marganets va boshqa moddalarni to`playdilar. Ularning o`liklari to`planib qolib, aerob sharoitda temir va temir-marganets rudalarini, anaerob sharoitida esa metall sulfidlarini hosil qiladi. Geterotrof mikroorganizmlar va zamburug`lar esa o`lgan organizmlar tarkibidagi organik moddalarni oddiy minerallarga parchalaydi. Bu minerallar o`z navbatida yana avtotrof organizmlar tomonidan organik moddalarga sintezlanadi, ya'ni biologik modda aylanish zanjiriga qaytariladi.
Erkin kislorod atmosferada asosan fotosintez jarayonida hosil bo`ladi. Bundan tashqari ozroq miqdordagi erkin kislorod atmosferadagi suv bug`i molekulalarining Quyosh nuri ta'sirida atomlargacha parchalanishidan ham hosil bo`ladi. Aynan ana shu kislorod dastlabki yashil o`simliklarning paydo bo`lishida muhim rol o`ynagan.
Tabiatdagi erkin kislorodning qariyb barchasi oksidlanish jarayoniga sarf bo`ladi va faqat juda oz miqdori ozon pardasini hosil qilishda ishtirok etadi.
Nafas olish va yonishda hosil bo`ladigan uglerod oksidlari yashil o`simliklar tomonidan parchalanib, atmosferaga erkin kislorod chiqariladi. Bu jarayon uzluksiz tsiklda davom etadi. Avtotrof organizmlarda kislorod va karbonot angidridning bunday aylanib turishi tirik organizmlarni ham kislorod va ham ozuqa bilan muttasil ta'minlab turadi.
Karbonat angidrid atmosferaga organizmlarning nafas olishida ajralib chiqadi. Bir qism karbonat angidrid vulqonlar otilishida yer qa'ridan chiqadi. U shuningdek yer po`stlog`ining yoriqlaridan ham doimo chiqib turadi. Atmosferaga chiqarilayotgan karbonat angidridning barchasi organik moddalar sinteziga, tog` jinslarining nurashiga va karbonatlar hosil bo`lishiga sarflanadi.
Moddalarning yuqorida aytilgan tartibda geologik va biologik halqada aylanib turishi biosferada tabiiy muvozanatni saqlaydi va hayotning uzluksizligini ta'minlaydi.