ан орта

Қоршаған орта-тірі жүйелерді (адамдар, жануарлар) қоршаған (қоршаған орта деп аталуы да содан), зерттеу объектілері тірі және өлі табиғат болатын орталардың бір бөлігі. Атмосфера су, оттек, азот және көміртектің айналымын реттейтін механизмдердің басты бөлігі. Атмосфераның маңызы Жерді космостық жойқын әсерлерінен сақтайтын экран болуында. Қысқа толқынды қатаң рентген және ультракүлгін сәулелер атмосфера қабатына сіңіріледі, бірақ жер бетіне дейін жетпейді. Оттек биологиялық тотығудың басты компоненті ретінде ерекше маңызды . Зат алмасуды үзбеу үшін тканьдар мен жасушаларға оттектің үздіксіз берілуі қажет.

«Қоршаған орта химиясы» дейтін терминнің жалпыға бірдей анықтамасы жоқ. Қоршаған ортаны зерттейтін түрлі мамандар бұл терминге әр түрлі түсінік береді.

Қоршаған ортаны зерттеуге ат салысып жүрген мамандар «қоршаған орта химиясы» түсінігін озон қабатының бұзылуымен, әлемдік жылынумен т.с.с. байланыстырады. Сонымен қатар, қоршаған орта химиясының бүкіл аймақтағы және белгілі бір жергілікті жерлердегі қышқылдық жаңбырлар, су ресурстарының (су қорлары) ластануы сияқты проблемаларды зерттеудегі рөлі анықталды.

Көптеген зерттеуші ғалымдар үшін «қоршаған орта химиясы» дейтін ұғым тек «ластанумен» байланысты сияқты, бірақ мұндай көзқарастар салыстырмалық жағынан қарағанда онша дұрыс емес. Мысалы, кәдімгі ас тұзы ауыз суының құрамында болса ол «ластандырғыш» затқа жатады, ал теңіз суларын бұл затыз көзге елестетуге болмайды.

Химия ғылымының өзі қазір көптеген анорганикалық, органикалық, физикалық т.с.с. бөлімдерден тұрады.

Төмендегі 1-суретте әлем дүниесінің қалыптасуының түрлі кезеңдерін зерттейтін ғалымдар жүйесіндегі қоршаған орта химиясының алатын орны туралы бірсыпыра мағлұмат берілген. Бұл суретте бүкіл әлем құрылысын (жүйелердің жалпылама иерархасы) және әлемнің қалыптасуының кезеңдерін зерттейтін ғылымдардың алатын орындары көрсетілген. Қоршаған орта химиясының құрамына химияның кіші-гірім бөлімдері, мысалы, жер қыртысы (топырақ) химиясы, гидрохимия, атмосфера химиясы, органикалық табиғи қосылыстар химиясы, геохимия т.б. кіреді.

Қоршаған ортахимиясы жердің барлық қабаттарында, сонымен бірге биосферада болып жататын процестерді зерттейді, барлық химиялық қосылыстардың, соның ішінде табиғи және жасанды қосылыстардың миграциясын (бір жерден бір жерге ауысуы) және олардың бір-біріне айналуын зерттейді.

Қоршаған орта химиясы химиялық процестерді кешенді түрде қарастырады, айталық, химиялық заттардың жер қабаттарында пайда болуын, миграциясын,жер қабаттарындағы ағыстарын («глобалды циклдер»), қосылыстар мен элементтердің өзара әрекеттесулерін зерттейді, сонымен қатар, қоршаған ортаны ластанудан қорғаудың тәсілдерін, оларды жетілдірудің әдістерін жасаудың негізін құрайды.

Қоршаған орта химиясы құрылымы :

Литосферадағы физика-химиялық процестер;

Гидросферадағы физика-химиялық процестер;

Атмосферадағы физика-химиялық процестер;

Ластандырушы заттар химиясы, ондай заттарға табиғи және жасанды заттар (бұндай заттардың пайда болуы, тасымалдануы, миграциясы, геосферадан шығарылуы) жатады.

Қоршаған орта химиясында химияның қазіргі замандағы негізгі әдістерінің бәрі қолданылады (химиялық, физика-химиялық талдау әдістері), бірақ ластаушы заттардың микроконцентрациясын жиі анықтаудың қажеттілігінен қазіргі кездегі жаңа, қиыстырылған әдістер-тиімділігі жоғары болу (мысалы, сұйықтық хроматография), сапалық және сандық дәл анықтау (мысалы, масс-спектроскопия) әдістері қолданылады.

Бүкіл Әлем бір мезетте болған жарылыстың (Үлкен Жарылыс (Big Baнg) нәтижесінде пайда болған деп есептеліп келеді. Астрономдар осы уақытқа дейін сол жарылыстың галактикалық қозғалыынан және сәулеленудің микротолқын фонынан алғашқы от шашып тұтанудың дәлелдерін тауып келеді. Үлкен жарылыстың алғашқы секунтына зат пен сәулеленудің қатынасы 1:10⁸-не тең болғаны анықталды. Бұдан бірнеше минуттан кейін сутектің (Н), дейтерийдің (Д) және гелийдің (Не) салыстырмалы құрамдары қалыптасты. Бұлардан гөрі ауырлау элементтер осы газдардың жұлдыздар ішіндегі әрекеттесулерінен кейін пайда болады. Ауыр металдар, мысалы, Темір (Ғе), жұлдыздар ядросында пайда болуы мүмкін, ал жарылыстың әсерінен жойылған жас жұлдыздардан бұдан да ауыр элементтер түзілген.

Күн жүйесі планеталарының пайда болуы туралы гипотезалардың бірі- олардың өте жас жұлдыздар жаратылысының қалдықтары болып саналатын ыстық газдардың диск түріндегі бұлттарынан пайда болуы. Конденсацияланған булардан қатты бөлшектер түзілген, олардың бір-бірімен бірігіп ұсақ денелер (планетезималдар) түзіп, бұл денелердің бірігуінің нәтижесінде тығыз ішкі планеталар (Меркурийден Марсқа дейін) түзілген.

Дәріс 2.

Жердің негізгі кабаттарының пайда болуы: литосфера, гидросфера, атмосфера Биосфера – әлемдік масштабтағы экожүйе Атмосфераның пайда болуы.

Жердің беттік қабаты-гидросфера және атмосферазаттардың жердің жоғарғы мантиясынан бөлініп шығуы нәтижесінде түзілген. Химиялық элементтердің салыстырмалы мөлшерлері кремнийдің 10⁶ –не тең атомдарына келетін әр элементтің атомдарының санымен анықталынады. (3-сурет).

Көптеген мәліметтердің негізінде, ұшқыш элементтер мантиядан вулкандардың атқылауынан пайда болған деп есептеге болады, вулкандардың атқылауы нәтижесінде жердің беті де түзіледі. Ең дұрысы, Атмосфераға алғашқы кезде көміртек диоксиді мен азоттан, сутек пен су буының аздаған мөлшерінен тұрған.

Қазіргі кездегі оттекті атмосферада жер бетінде тіршілік пайда болғанға дейін қалыптаспаған.

Күн жүйесінің планеталары ішінде жер ең бірегей планета.

Ауа, су және Жер бір-бірімен әрекеттесуі нәтижесінде жер бетінде таң қаларлық объектілер-тірі организмдер пайда болады, солардың арасында сіздер мен біздер де бармыз. Қазіргі негізгі көзқарастар бойынша:

Биосфера-Жердің ерекше қабаты, онда тірі организмдердің барлығы қоныстанған, жердің осыорганизмдермен үздіксіз алмасуда болатын бөлігі (4-сурет).

Биосфера табиғат жағдайларына байланысты үш ортаға-атмосфера, гидросфера және литосфераға бөлінеді.

Биосфера тіршілік (өмір) болатын қабат (В№И№ Вернадский,1926ж).

Жер планетасындағы барлық организмдер жиынтығын Вернадский тірі зат деп аталады, оның басты сипаттамасы ретінде толық массасын, химиялық құрамын және энергиясын қарастырды.

Сірескен зат (косное вещество) деп Вернадский биосферада пайда болу процесіне тірі организмдер қатыспайтын заттарды айтады.

Биогенді зат-тірі организмердің тіршілік әрекеттері нәтижесінде түзілген заттар. Бұл заттар энергияның күшті көзері (тас көмір, битумдар, әк тасы, мұнай). Биогенді заттар түзіліп біткеннен кейін, олардың тірі организмдердің тіршілік әрекеті азаяды.

Ерекше категория ретінде биосірескен заттарды айтуға болады. В.И. Вернадский пікірі бойынша, бұл заттар биоферада тірі орагнизмдердің және сірескен заттардың бірігіп қатысуы нәтижесінде түзіледі, бұл кезде олардың динамикалық тепе-теңдігі сақталады.

Биосірескен заттарда организмдер шешуші рөл атқарады. Жер планетасындағы биосірескен заттарға, мысалы, жер қыртысы (топырақ), жердің желмен мүжілген жұқа қабыршағы, барлық табиғат сулары жатады. Осылардың барлығының қасиеттері Жердегі тірі затпен байланысты.

Сөйтіп биосфера-жердің тірі заттың әсері болатын бөлігі. Жердегі тіршілік оның бетіндегі ең көрнекті процесс, бұл процесс күн энергиясын пайдаланады және Менделеев кестесіндегі барлық дерлік элементтердің қозғалысын тудырады.

Биосфераны организмдердің өмір сүретін орыны болғандықтан организмдермен қоса үш сфераға бөлуге болады:

Аэробиосфера, онда аэробионттар орналасқан, аэробионттардың өмір сүру көзі ауаның ылғалы;

Гидробиосфера -глобальді су әлемі ) жердің үстіндегі су қабаты, онда гидробионттар орналасқан;

Геобиосфера- жер бетінің үстіңгң бөлігі (литосфера), онда геобиониттар орналасқан.

Қоғамда болып жатқан ғылыми-техникалық даму жағдайында адам мен табиғат арасында кикілжіңдер туындауда. Адамдардың белсенді қызметі біздің планетамыздың сырт жағдайын өзгертіп қана қоймай, сонымен қатар биосферада жүретін үрдістергеде кері әсерін тигізуде. Адамдардың антропогендік қызметі заттардың биотикалық айналымының бұзылуына, табиғи қорлардың азаюына, термодинамикалық тепе-теңдіктің бұзылуына және т.б. әкелуде. Осы кикілжіңнің тереңірек дамуы планетамыздағы барлық тірі ағзалардың, сонымен қатар адамныңда жойылуына себебші болатын ғаламдық апатқа әкелуі мүмкін.

Осыған байланысты адам мен оны қорщаған орта арасындағы қарым-қатынас, адамның табиғатта алатын орны түбегейлі қайта қарастырылуы керек. Қоғамның өмір сүруі мен дамуы биосфераның даму заңдылықтарына сәйкес келуі керек.

Биосфера туралы ілімдер (В.И. Вернадский, 1926), биогеоценоз (В.Н. Сукачев, 1940) және и экологиялық жүйе (А. Тенсли, 1935) туралы ұғымдар биосфераның элементарлы құрылымдық-функционалдық бірлігі ретінде қоғам мен қоршаған орта арасындағы қарым-қатынас стратегиялық концепциясын құрастыруда негіз болады.

Биогеоценоз (экожүйе)- әртүрлі организмдердің (өсімдіктер, жануарлар және микроорганизмдер) бір-біоімен тығыз байланысқан және оларды қоршаған өлі табиғатпен (биотоптар) зат және энергия алмасатын тұрақты тобы(6-Сурет).Биогеоценоз кеңістік бойынша шектелген (мысалы, емен орманының биогеоценозы) және салыстырмалы түрде тірі организмдердің түрлерінің құрамы жағынан, сондай-ақ биотикалық емес факторлар жарық, температура, қысым және басқалар жағынан біртекті. Күн энергиясының минерал, минерал заттардың, газдардың және судың үнемі әсерінен тірі организмдердің тіршілік процестері қамтамасыз етіледі, бұл процестер кезінде жылулық, оттек, көміртек диоксиді және тіршілік әрекеттерінің қалдықтары бөлінеді. Биогеоценоздың негізгі функциясы –энергияның жинақталуы және қайта таралуы, зат айналымы. Биогеоценоз компоненттерінің бір-бірімен әрекеттесу процесінде тірі организмдер басты рөл атқарады.

Биогеоценозға кіретін орагнизмдерді үш функционалды топқа-продуценттерге, консументтерге және редуценттерге жатқызуға болады.

Продуценттер автотрфты организмдердің (фото-және хемосинтетиктер) тобын құрайды, олардың биотоптардан анорганикалық заттарды пайдаланады, күн сәулесі энергиясын (немесе анорганикалқ заттарды тотықтырған кезде бөлінетін энергияны) пайдаланады және органикалық заттарды синтездейді. Бұл топқа өсімдіктер және кейбір бактериялар жаады.

Консументтер –гетеротрофты организмдер, олар дайын органикалық заттарды (тамақ түрінде) энергия көзі ретінде және олардың тіршілік етуіне қажетті заттарды пайдаланады. Консументтерге барлық жануарлар, кейбір саңырауқұлақтар, бактериялар, өсімдіктер (жыртқыш өсімдіктер, паразит өсімдіктер) жатады.

Редуценттер- ыдыратқыштар, олар орагизмдердің қалдықтарын шірітіп-ыдыратып анорганикалық жай қосылыстарға айналдырады. Биоценоздың аталған үш компоненттерінің арасындағы трофикалық қатынас биогеоценоздың барлық экономикасын, яғни энергия ағымын және зат айналымын анықтайды.

Продуценттер минералды заттарды және күн энергиясын сіңіріп, өздерінің дене құрылысын құрайтын органикалық затарды түзеді, сөйтіп күн энергиясы химиялық байланыстар энергиясына айналады.

Консументер продуценттерді және бір-бірін жеп (өсімдік жегіштер, жыртқыш және паразит организмдер), қоректік органикалық заттарды ыдыратып, оларды және бөлінген энергияны өздерінің дене мүшесін құруға және тіршілік етулеріне жұмсайды.

Ал редуценттер өлген организмдердің органикалық заттарын ыдыратып, өздеріне қажетті материалдар мен энергияны алады. Редуценттер анорганикалық заттардың қайта келуін қамтамасыз етеді, бұл қайтарылған анорганикалық заттарды продуценттер қайтадан пайдаланады. Заттардың ылғи да осылай айналысы биогеоценоздық, минералдық заттар қорының аздығына қарамастан, ұзақ уақыт өмір сүруінің кепілі болып табылады.

Биогеоценоздың барлық организмдерінің бір-бірімен және физикалық ортамен әрекеттесуі динамикалық тепе-теңдікпен сипатталады.(жүйенің экологиялық гомеостазы). Биогеоценоздар биосфераның құрылымдық-функционалдық бірлігі, материалдық- энергетикалық ұяшықтары және олар зат айналымымен, энергия ағымдарымен тығыз байланысты. Биогеоценоздардың бір-бірімен зат алмасуы газ, сұйық және қатты түрінде, сонымен қатар тірі зат түрінде де (мысалы, жануарлар миграциясы) іске асады.

Биосферадағы үздіксіз процестер –жер бетіндегі тіршіліктің болуының және оның дамуының кепілі. Әрбір түр биотикалық айналу процесінің сатысы (буыны) болып есептеледі. Тіршіліктің үздіксіздігі синтезделу және ыдырау процестерімен қамтамасыз етіледі. Биосферадағы түсетін күн эергиясы энергияға бай жоғарымолекулалық органикалық заттардың синтезіне жартылай жұмсалады. Бір трофикалық деңгейден екіншісіне берілген кезде энергия біртіндеп тарқап кетеді. Зат айналымында микроорганизмдердің рөлі ерекше, олар өсімдіктер мен жануарлардың өлі қалдықтарын анорганикалық заттарға айналдырады, бұл анорганикалық заттарды өсімдіктер фотосинтез үшін пайдаланады. Биосферадағы барлық тірі заттар шамамен 8 жыл сайын жаңарып отырады. Жерде өсетін өсімдіктердің заттары 14 жылда, ал мұхиттың барлық биомассасы 33 жылда жаңарып отырады.

В.И.Вернадский биотикалық айналымды Жер планетасындағы тіршіліктің негізі деп қарастырды. Сөйтіп, биосфера-барлық барлық тірі организмдердің және олардың өмір сүретін ортаның жиынтығы. Өмір сүретін ортаның құрылымына су, атмосфераның төменгі бөлігі және жер қабатының жоғарғы бөлігі кіреді. Биосфераның тірі және өлі заттары бір-бірімен үздіксіз әрекеттесуде және тығыз байланысты болып, біртұтас жүйені құрады.

В.И.Вернадскийдің тірі материя мен жердегі геохимиялық процестердің әрекеттесулері туралы проблеманы көп жылдар бойы зерттеген еңдектері нәтижесінде биосфера туралы ілімі жарыққа шықты, бұл ілімнің негізгі қағидалары мынадый:

1. Биосфераның тұтастығы онда жүретін, физикалық константалармен, радиация деңгейімен т.б. факторлармен шектелген процестердің үлестілігімен анықталады.

2. Атомдар қозғалысының Жердегі заңдары, энергия өзгерістері космоспен үндесудің нәтижесі, олар биосферадағы үндестік пен бірлестікті, қамтамасыз етеді. Энергияның биосферадағы негізгі көзі ретінде Күн Жердегі тіршілік процестерін реттейді.

3. Биосфераның тірі заты ескі геологиялық заманнан бастап күн энергиясын күрделі органикалық заттардағы химиялық байланыстардың энергиясына белсенді түрде айналдырады. Бұл кезде тірі заттың мәні өзгермей, тек оның өмір сүру формасы өзгереді. Тірі заттың өзі кездейсоқ жаралған жоқ, ол күн сәулесі энергиясының Жердің нақты энергиясына айналуының нәтижесі.

4. Организмдер ұсақ болған сайын, олар тез көбейеді. Көбею жылдамдығы тірі заттың тығыздығына байланысты. Өмірдің таралуы оның геохимиялық энергиясы жерінің нәтижесі.

5. Автотрофтық организмдер өмір сүруіне қажеті нәрселерді қоршаған сірескен материалдардан (косная материя) алады. Гетеретрофтардың тіршілігі үшін органикалық қосылыстар қажет. Фотосинтездейтін организмдердің (автотрофтар) таралуы олардың күн энергиясын сіңіруімен байланысты.

6. Тірі зат космос энергиясының белсенді тасымалдануы оның максималды көбеюімен, барлық мүмкін болатын кеңістікті толтыруымен қоса жүреді. Бұл процесті В.И.Вернадский « Өмірдің қысымы »деп атайды.

7. Химиялық элементтердің бөлу формалары –тау жыныстары, минералдар, магма, шашыраған элементтер және тірі зат. Жер бетінде үнемі заттардың өзгерістері, айналымы, атомдар мен молекулалардың қозғалысы болып жатады.

8. Біздің планетамызда тіршіліктің таралуы жасыл өсімдіктердің тұрақтылық өрісімен анықталады. Тіршіліктің максималды өрісі организмдердің өмір сүруінің шектерімен шектеледі, бұл өріс тірі затты құрайтын химиялық қосылыстардың ортаның белгілі бір жағдайларына төзімділігіне тәуелді.

9. Биосферадағы тірі заттардың мөлшері тұрақты, ол атмосферадағы газдардың, ең бірінші оттектің, мөлшеріне сәйкес болады.

10. Кез –келген жүйе орнықты тепе-теңдікке келеді, ол кезде жүйенің еркін энергиясы нөлге жақындайды.

Ноосфера-биосфера дамуының жоғарғы сатысы.

В.И.Вернадский еңбектерінде биосфераның эволюциясы туралы көзқарастары ерекше оын алады. Ол биосфера дамуының үш кезеңін қарастырады.

Бірінші кезең заттардың биотикалық айналымы болатын алғашқы биосфераның пайда болуы. Бұл кезеңдегі қозғаушы факторлар-Жердегі геологиялық және климаттық (ауа райы) өзгерістер.

Екінші кезең-бірклеткалы және көп клеткалы эукариотты организмдердің пайда болуының нәтижесінде биосфера құрылымының күрделіленуі. Мұнда қозғаушы күштің рөлін биологиялық эволюция атқарады.

Үшінші кезең-адамзат қауымының пайда болуы, сөйтіп биосфераның біртіндеп ноосфераға айналуы. Бұл кезеңнің қозғаушы факторы адам баласының ақыл-оймен жүргізетін заттың бір-бірімен байланысының ұтымды реттелуі.

Соңғы кездерде ноосфера термині (грек, « ноос» ақыл-ой) кең таралып келеді. Бұл терминді тұңғыш рет француз ғалымы Э.Леруа және П.Тейяр де Шарден (1937) енгізген. Ал В.И. Вернадский ноосфера деген түсінікті табиғат пен қоғам байланысынан туатын жаңа форма ретінде әрі қарай дамытты. Бұл форма табиғат заңдарымен ақыл-ойдың және әлеуметтік-экономикалық заңдардың тығыз байланыстылығымен сипатталады. Қазіргі кезде ноосфераның қалыптасуына табиғи процестермен қатар, адам баласының тигізетін әсері үлкен.

Біздің заманымыздағы биосфера тірі және сірескен (косное) заттардың ұзақ уақыт бойы эволюциялық процесінің нәтижесінде қалыптасты. Биосфера дамуындағы адамның рөлі ең алдымен биоәлеуметтік табиғатымен анықталады. Адамның гетеротрофты организм ретінде өмір сүруі органикалық азықтық тағамдармен , ауамен, сумен т.с.с. байланысты. Сонымен қатар, адам баласының тірі табиғаттың ішінде ерекше маңызды қасиеттері бар олар ақыл-ойы, еңбек ету қабілеті, шығармашылық әрекеті және өндірістік қарым-қатынасы.

Ерте заманда өмір сүрген адамдардың іс-әрекеттері биосферадағы тепе-теңдікке ешқандай әсерін тигізген жоқ. Адам баласы пайдаланған ресурстар, адамдардың тіршілік өнімдері, басқа да тірі организмдердің тіршілік өнімдері сияқты, жалпы зат айналымында болды. Бірте-бірте адамдардың іс-әрекеттері өмір сүрген ортаның жағдайларына бейімделген ғана болмай, ақыл-ойдың нәтижесінде қоршаған табиғатты өзгерте бастады.

Адамдар өсімдіктер мен жануарлардың табиғи түрлерін көбейту мақсатында көптеген жаңа сорттарын шығарады, сонымен қатар көптеген түрлер жоғалды немесе жоғалудың қасында болды (дронт, стеллер сиыры, кезбе кептерлер және т.б.)

Қазір адамдардың іс-әрекеті табиғат пен биосферадағы тепе-теңдікті бұзатын күшті экологиялық факторларға айналып қоршаған табиғатқа адамдардың әсері қазіргі кезде планетарлық масштабқа жетті.

Адам әрекетінің нәтижесәнде климат, ланшафт, атмосфераның құрамы, тірі жануарлардың түрлері мен сандары өзгеріске ұшырады. Ағаштарды жаппай кесудің нәтижесінде атмосфераға оттектің бөлінуі және көмірқышқыл газының қайта пайдаланылуы азайып, жерқыртысының эрозиясы, климат өзгерісі, су жүйелерінің бұзылуы байқалады. Органикалық жанармайдың жануы әсерінен атмоферадағы оттектің құрамы, азаяды (мысалы, автокөліктің 100 км. жол жүруіне бір адамның бір жылда пайдаланатын оттек жұмсалады).

Соңғы кезде атмосферада көмірқышқыл газының өнеркәсіп шаң-тозаңының көбейгені байқалады. Соның әсерінен «парниктік эффектінің» (булану, жылулану эффектісі) пайда болуы жылудың жер бетінен космосқа таралуының бұзылуы байқалады, планетада климаттың бірте-бірте жылынуын туғызады. Жыл сайын атмосфераға миллиондаған тонна ласталған заттар келіп түсті.

Ерекше қауіптілікті күкіртті газ тудырады, ол су буларымен қосылып қышқылдық жаңбырлары жаууның себебі болады. Біздің планетамызда су жүйелерінің нашарлау жерді суландыру (ирригация) шалшық суларды кептіріп жерді тазалау (мелкорация) жұмыстары кезінде білінеді.

Жерасты суларының азаюы; кіші –гірім өзенднрдің жоғлуы, ірі өзендердің жоғалуы, ірі суаттардың кеуіп қалуы байқалады (мысалы, Жер беті мен Арал теңізі жоғалды). Адамның Атмосфераға айтарлықтай әсері бар , мысалы, ауылшаруашылығына қажеттілік үшін жерді жырту (қазіргі егістікке жердің 30% пайдаланылады) топырақтың эрозиясын, оның тұздануын, жер асты суларының көтерілуін тудырады. Адамдар биосферамен біртұтас жүйеде болмайтын, жаңа энергия қорларын бермейтін техносфераны жасап жатыр. Сөйтіп, адамзат әрекеті экологиялық тепе-теңдікке, биосфераға қауіпт төндіруде.

Экологиялық тоқыраудан шығудың жолы - Жерде ноосфераны қалыптастыру. В.И. Вернадскийдің ноосфера туралы ілімі оның ғылыми еңбектерінң нәтижесі.

Ол былай деп жазған:

«бір кезде биосфера ақыл-ой сферарасы - ноосфераға ауысады».

Ұлы бірлестік болады, соның нәтижесінде планетаның дамуы ақыл-ойдың күшіне бағынады. Жерде ноосфераның қалыптасуы туралы өзінің аяқталған « Научная мысль как планетная явление» деген еңбегінде жан-жақты көрсеткен.

Биосфераның ноосфераға (ақыл-ой сферасына) ауысуын қарастыра отырып, И.В. Вернадский ноосфераның қалыптасуының нақты шарттарын көрсетті. Олар:

• Адамдар планетаға қоныстанып және оны жаңғыртып біртұтас болулары керек;

• Байланыс құралдары, елдер бір-бірімен ақпарат алмасуы көкейкестілік тездетілуі керек;

• Жер бетіндегі барлық елдердің арасындағы байланыстар, оның ішінде саяси байланыстар күшейтілуі керек;

• Биосфераның шегі кеңейіп, космосқа ұшу керек;

• Энергияның жаңа көздері ашылып, оларды пайдаланып, энергияның дамуы керек;

• Адамдар арасында нәсіліне, дініне қарамай нақты теңдік орнауы керек;

• Жердің алғашқы табиғатын халықтың санының өсуіне байланысты олардың материалдық, эстетикалық және рухани қажеттіліктерін қамтамасыз ететіндей етіп ақылмен көркейту керек;

• Қоғам өмірінде ешқандай соғыс болмауы керек.

• Өмір сүрудың жалпы деңгейі өсіп, аштықты және ауруларды олдырмау керек.

Ноосфера-биосфера дамуының ең жоғарғ сатысы; бұл сатыда адамдардың көркейту әрекетін табиғат дамуының жалпы заңдарын ескере отырып, табиғи және әлеуметтік процестерді ғылыми тұрғыдан түсінуге негізделеді. Ноосфераның қалыптасуы стихиялық емес, оның қалыптасуына ажамдардың саналы түрдегі іс-әрекеті, табиғатқа ақыл-ойдың белсенді араласуы қажет. Биосфераның өзгерістері адам мұқтажымен байланысты болуы қажет, бірақ биосфераның өзіне зиян келмеуі керек. Адам мен биосфераның осындай қарым-қатынасы коэволюция деп аталады.

Ноосфераның құрылымы мынадай компоненттерден тұрады: адамзат, ғылыми білімдердің жиынтығы, биосферамен тұтастықта болатын техника және технология.

Ноосфера адамзаттың тіршілігін ғана емес, экосфераның тірі және өлі табиғаттарының үйлесімді сақталуын, биогеоценоздағы органикалық организмдер ресурстарының сақталуымен бірге табиғаттың сақталуын қарастырады.

В.И. Вернадскийдің идеясы қазіргі замандағы тұрақты даму концепциясыда айтылады.

Адамзаттың мәдени дамуын өзінің қиын-қыстау деңгейіне (критический уровень) жетті, бұл деңгейден кейін дамудың жаңа сапалы сатысы басталуы мүмкін, немесе дамудың апатқа ұшырауы да мүмкін. Тұрақты даму кезінде табиғат ресурстарының тұтынуы мен өндірілуі арасында теңдік (баланс) орнайды және әл-ауқаттың өсуі мен әлеуметтік қаралуды, жеке адамның гармоникалық дамуының тұрақты түрде жоғарылауы қамтамасыз етіледі.

Тұрақты даму-экономиканың өсу қарқынының үдемелі қозғалысы, мұндай көзқараста қоршаған ортаға жасалатын қысым оның қасиеттерін қайта жақсартумен теңдесуі керек. Ноосфералық көркейтулер адамзаттан рационалды (орынды, ұтымды) ойлауды, алдын-ала ғылыми болжауды, экология, эконогмика және саясаттың бірлігін сақтауды талап етеді.

Ноосфера- биосфераның сапалы жаңа күйі, ол ылғи да эволюциялық дамуда болады.

Дәріс3.

Атмосфера – биосфераның механизмін реттеуші. Атмосфераның құрылысы, ерешеліктері

Сыртқы ірі планеталар, күннен алысырақ орналасқандықтан тығыздығы аз газдардан құралады, бұл газдардың конденсациясы едәуір төмен температураларда жүрген сутек пен гелий, элементтер түзілуінің ең алғашқы қалдықтары ретінде, әлемде ең көп мөлшерде. Әйтсе де, нақтырақ айтқанда, космоста элементердің салыстырмалы құрамдары жұлдыздардың пайда болу процесі кезінде қалыптасқан.

Литий, бериллий және бор жұлдыздар ішінде онша тұрақты емес, сондықтын олардың әлемдегі құрамы да азырақ.

Көміртек азот және оттек жұлдыздардағы тиімді циклді процестердің нәтижесінде түзілгендіктен олардың салыстырмалы түрдегі мөлшерлері көп.

Кремний жұлдыздардағы фотодиссоциацияға едәуір тұрақты, сондықтан ол бізде қоршаған ортадағы минералдардың басым көбі болып саналады.

Қазіргі кездегі көзқарастар бойынша, мұхит қыртыстары мұхиттың орталық қыраттарынан газдардың және судың аздаған мөлшерде бөлініп шығуы нәтижесінде пайда болған. Жаңадан пайда болған жас Жердің бетінің (Жер қыртысының) қалыңдығы барлық планета көлемінің 0,0001%-нан да аз болатын жыныстардан қалыптасқан. Континетальді және мұхит қыртыстарын түзетін жер беті қабатының құрамы уақыт өткен сайын өзгеріп, хиимялық элементтердің жер бетінен 100 км тереңдікте балқып, мантиядан возгонкалауы нәтижесінде эволюцияланады.

2-суретте Жердің қимасының сызбанұсқасы берілген.

Жер бетінің қазіргі кездегі құрамында ең көп мөлшерде оттек болатыны, ол кремний, алюминий және бсқа элементтермен силикаттар түзетіні белгілі болды.

Жер қазіргі кездегі масасына дейін өскеннен кейін тұрақсыз изотоптардың радиоактивтілік ыдырауы әсерінен және планетезималдармен соқтығысудың кинетикалық энергиясын аздап сіңірудің нәтижесінде қызуға ұшыраған.

Осындай қызудың әсерінен темір және никель балқып, тығыздықтары көп болғандықтан олар планетаның ортаңғы қабатына жылжып жер ядросын қалыптастырады. Ядро суынуы кезінде пайда болған, құрамы MgFeSiO₃ материалдар жер мантиясын түзеді.

Жер қыртысында ең көп тараған элементтер:

• Оттек 47%

• Кремний 209,5%

• Алюминий 8,05%

• Темір 4,65% және басқалар.

Жерде оттек қосылыстары ең көбі. Олар силикаттар, алюмосиликаттар, оксидтер және гидрооксидтер. Карбонаттық қосылыстар бұлардан азырақ таралған. Минералдар тобы тау жыныстарын құрайды. Мысалы, граний кварцтан, дала шпатынан және слюдадан түзілген тау жынысы.

Силикаттар және алюмосиликаттар жер қыртысының негізі болып табылады. Жер қыртысының 90%-ы кальций және магний силикаттарынан, алюмосиликаттарынан және кремнеземнен тұрады. Бұл минералдар тау жыныстарының және олардың желмен мүжілген өнімдерінің, топырақтың және саз балшықтың құрамдарын құрайды.

Атмосфера су, оттек, азот және көміртектің айналымын реттейтін механизмдердің басты бөлігі. Атмосфераның маңызы Жерді космостық жойқын әсерлерінен сақтайтын экран болуында. Атмосфера арқылы тіршілік көзі болып саналатын күн сәулесі өтеді. Атмосфера толқын ұзындығы 0,3-тене 0,52 нм дейін электрмагниттік сәулеленулерді, сонымен қатар ұзындығы 1 мм-ден 30м дейін радиотолқындарды өткізеді, электромагниттік сәулелендіруде күн сәулесі энергиясының 82%-ын құрайды. Қысқа толқынды қатаң рентген және ультракүлгін сәулелер атмосфера қабатына сіңіріледі, бірақ жер бетіне дейін жетпейді. Оттек биологиялық тотығудың басты компоненті ретінде ерекше маңызды . Зат алмасуды үзбеу үшін тканьдар мен жасушаларға оттектің үздіксіз берілуі қажет.

Атмосфералық азот өсімдіктердің қоректенуіне қажет заттардың көзі болып табылады, ал көмірқышқыл газы фотоминтез процесінің жүруі үшін қажет. Жерде тіршіліктің даму процесі кезінде барлық тірі организмдер,оның ішінде адамдар, атмосфераның дәл осы құрамына үйренген, сондықтан оның өзгерісі тез сезіледі. Атмосфераның тірі организмдерге тура әсерімен бірге жанама әсері де болады, мысалы, жер бетіне жететін күн радиациясы, климат және басқа да биосфераның өмір сүруін реттейтін факторлар атмосферамен байланысты.

Атмосфералық озонның (О₃) ерекше маңызы бар, ол толқын ұзындығы 0,29 нм-ден төмен қысқа толқынды ультракүлгін сәулеленулерді күшті жұтады.

Сөйтіп, атмосфера жердегі тіршілікті қысқа толқынды сәулелерден қорғайды. Сонымен қатар ол күннің инфрақызыл сәулеленулерін өткізеді, бірақ ондағы озон, көмірқышқыл газы және су буларының арқасында жердің инфрақызыл сәулеленулерін өткізеді.

Егер бұл газдар атмосферада болмаса, онда Жер үстіндегі қабатының температурасы-23⁰С болатын жансыз шарға айналған болар еді, ал шын мәніндегі температура +14,8⁰С.

Жерде тіршіліктің болуы атмосферамен,оның физикалық және химиялық қасиетерімен тікелей байланысты.

Атмосфераның құрамы және құрылысы.

Атмосфера химиясы соңғы екі онжылдықта жалпы жұртты алаңдатып отыр. Атмосфера тағдырына назар аудару мақсатында мемлекетбасшылары Стокгольмде, Монреалда, Лонданда және Рио-де-жанейрода бас қосып кездеседі. Әдетте теледидарлар ғылыми мәселелерге онша көңіл бөлмейтін, озон тесігін және 1991 жылғы персия шығанағындағы соғыста орын алған мұнай өртінен тараған орасан қалдықтарды қашықтан түсірген түрлі-түсті суреттермен көрсетті, озон тесігі туралы мәселелер теледидар экранынан әлі күнге дейін түспейді. Мұндай назардың аударылуы жердің геологиялық резервуарларының ішінде атмосфера ең кіші резервар екендігімен байланысты туып отыр.

Органикалық молекулалардың синтезін, қазір біз организмдер деп атайтын құрылымдарды қандай кездейсоқ, оқиғалар тудырғаны белгісіз, бірақ олардың пайда болуына жағдайлармен шектеулердің болғаны рас. 1950 жылдары дизоксирибонуклеин қышқылы (ДНК) ашылғаннан кейін және метан мен аммиак бар жолмен қарапайым молекулаларды ашқаннан кейін көптеген ғалымдар тіршіліктің пайда болу себептері табылды деп есептеді.

Бірақ, қазір биомолекулалардың минтезі шектелген ерекше орталарда, мысалы, сазды минералдарда немесе вулкандардың су астындағы жолдарында жүргені шындыққа жанасатын сияқты.

Ең ықтимал болжамдар бойынша , тіршілік (өмір) 4,2-3,8 млд. жылдай бұрын мұхиттарда басталған. Қазып алыған организмдердің ең көнесі –жасы 3,5 мың жылға тең жыныстарда болатын бактериялар. Жасы осындай жыныстарда жеткілікті түрде метаболизмнің болғаны туралы айғақтар бар, бұл метаболизмдерде орагикалық заттардың синтезделуіне күн энергиясы пайдаланылған. Ең алғашқы реакциялар вулканнан пайда болған күкіртке негізделген:

СО₂+2Н₂S→СН₂О+2S+Н₂О

Ең ақырында табиғатта судың фотохимиялық ыдырауы немесе фотосинтез жүре бастады.

Н₂О+ СО₂ →СН₂О+ О

Фотосинтез нәтижесінде түзілген оттектің маңызы зор болды. Алғашында оттек тотықсызданған заттар мен минералдарды тотықтыру үшін жұмсалады. Бір кезде оттектің мөлшері оның жұмсалған мөлшерінен артық болып, оттек бірте-бірте атмосфераға жинала басталады. Алғашқы биосфера өзі түзген уландырғыш өнімі –оттектің жаппай тотықтырғыш әсеріне бейімделуге мәжбүр болды. Бейімделуді биосфера биогеохимиялық метаболизмнің жаңа типтерін дамытумен іске асырды, сөйтіп жерде тіршілік өмірдің әр түрі пайда бола бастады. Бірте-бірте атмосфераның қазіргі кездегі құрамы қалыптасты.

Дәріс 4.

Жер геосферасындағы атмосфера туралы түсінік. Экзосфера, термосфера,стратосфера, тропосфера құрылысы туралы ТҮСІНІКТЕР

Атмосфера массасы жердің массасының 9·10^-5% -ын құрайды. 6-суретте атмосфераның құрылысы сызбанұсқа түрінде көрсетілген, оның құрамы 1-кестеде берілген.

7-суретте атмосфера құрылысы 10 км дейін берілген, ал 100 км-ден шамамен 1000 км дейінгі құрылыс:

Экзосфера, 100-1000км,

Термосфера (85-100 км),

Мезосфера (50-85 км),

Стратосфера (10-50 км),

Тропосфера (10 км дейін),

Ең төменгі қабат атмосфера масасының 90%-ын құрайды, оның биіктігі 16 км дейін, 100 км-ден жоғары қабаттары бүкіл атмосфера массасының миллионнан бір бөлігін ғана құрайды.

Құрғақ ауаның орташа молекулалық массасы, 28,27.

Атмосфера құрамы биіктікке байланысты едәуір өзгереді. Теңіз деңгейлеріндегі ауаның құрамы өзіне тән өзгеше болады.

Атмосфераның жоғарғы қабаттарында тепе-теңдік орнайды. Озон жердің инфрақызыл сәулелерін өткізбей шағылтады, сөйтіп жердің суынуына кедергі жасайды. Атмосфераның жоғарғы қабаттарында Күннің ультракүлгін сәулелерінің әсерінен оттек молекуласының фотодиссоциациясы болады. О₂ – молекуласының О-атомымен соқтығысуы нәтижесінде озон түзіледі.

Тепе-теңдік күйге, сонымен қатар Cl –атомдары, NO-молекулалары едәуір әсерін тигізеді, олар озон молекуласының ыдырауында катализатор рөлін атқарады. Атмосфераның жоғарғы қабаттарында азот оксиді концентрациясының көбеюі стратосферада дыбыстан жылдам (дыбыстан тез) ұшақтардың ұшуымен байланысты.

Бұл ұшқыштардың іштен жанатын қозғалғыштарында өте жоғары температурада пайда болуы, сондықтан азот оксиді синтезделіп, ол атмосфераға ұшып таралады.

Дыбыстан тез ұщқыштарды қолданудың зиян жақтарын жою-қоршаған ортаны қорғау проблемаларының бірі. Сонымен қатар озон қабатына хлорфторкөміртектері зиян әсерін тигізеді.

Дәріс 5.

Ауаның химиялық құрамы. Атмосфераның фотосинтездің нәтижесі маңызы Атмосфераның химиялық құрамын анықтау

Бұл қосылыстардың молекулалары атмосфераның жоғарғы қабаттарында фотолизге ұшырайды. Хлор атомдары NO-молекуласы сияқты, озон ыдырауының катализаторы болып « озон тесіктері» пайда болуына ықпал жасайды. Планетаның «озондық қабатын» сақтау қазіргі заманның ең маңызды проблемалары.

Оның үстіне оттек стратосферада фотохимиялық реакцияға түсіп, жерді ультракүлгін сәулелерден қорғайтын озонды түзеді. Бұл озон экраны жоғары организмдердің құрғақ континенттерге қоныстануына ықпал жасайды. Жалпы алғанда, Жер кездейсоқ түрде басқарылатын геохимиялық жүйе емес, ол біртұтас тірі организм.

Дәріс 6.

Атмосферадағы химиялық элементтер мен газдардың шамамен алғандағы құрамы. Тропосферадағы құрғақ ауаның химиялық құрамы

Кесте 2. Тропосферадағы құрғақ ауаның химиялық құрамы.

Газ	Құрамы, көлемі %	Газ	Құрамы, көлемі %
N2	78,09	Kr	1,0∙10^– 4
O2	2, 5	CH4	1,4∙10^– 5
Ar	0,93	H2	5,0∙10^– 6
CO2	0,03	Xe	8,0∙10^– 5
Ne	1,8∙10^– 4	NOx	5,0∙10^– 5
He	5,24∙10^– 4	O3	1,0∙10^– 6

Бұл проблема төңірегінде (кейде Гея теориясы деп атайды) көптеген философиялық пікірталастар Гея теориясы бойынша, биология Жер планетасының тірі организмдердің тұрақтандыруға қабілетін бақылайды, ол үшін атмосфераны, мұхиттарды, құрлықтарды тіршілік өмірдің болуына және дамуына ыңғайлы жасайды. Гея көзқарастарының жақтастары әзірше аз, бірақ бұл идеялар геохимиялық циклдегі организмдердің рөлі туралы пікірлерге стимул жасайды.

Атмосфераның жалпы құрамы Жер бетінің барлық жерінде бірдей дерлік, себебі оған атмосфера шеңбері болатын күшті араластырылу әсер етеді. Горизантальді бағыттағы араластырылу Жердің айналуынан болады.

Атмосфераның жоғарғы және төменгі шектерінде жағдайлардың өте күшті айырмашылығы бар: төменнен атмофераға Жердің тартылу күші мен жылуы, ал жоғарыдан Күннің сәулеленуі әсер етеді. Бұл әсерлердің нәтижесінде Жер атмосферасының вертикальді құрылымы айтарлықтай күрделі, сондықтан атмосфераны бірнеше концентрлі резервуарларға бөліп қарастырады.

Жердің тартылыс күшінің әсерінен ауаның тығыздығы биіктеген сайын тез азаяды. Бұл азаю дәрежелік функциямен сипатталады: биіктіктің әрбір 5850 метрінде қысым (демек, газдың концентрациясы) 2 есе азаяды (8 – суреттегі қисықтардың әрбір иілісі температураның әртүрлі биіктіктегі айырмашылығын көрстеді). Жердің бетіне дейін тек жақын УК, жақын ИҚ және көрінетін жарық қана жетеді, басқа сәулелердің барлығы атмосфера газдарымен жұтылады. Жер бетіне жеткен сәулеленулер оны қыздырады. Жердің беті өз кезегінде, біріншіден, ауаны қыздырады, екіншіден, ИҚ сәулеленуді бөледі, бұл сәулеленуді буландырылған газдар (парниковые газы) жұтып, атмосфераны қосымша қыздырады.

Қызған ауа конвекциялық ағынмен жоғары көтеріледі. Көтерілетін газдың температурасы нөлден басқаша болғандықтан ол (бірінші кезекте ондағы буландырылған газдар) ИҚ сәулеленуді шығарады. Бұл сәулелену буландырылған газдармен жұтылып қайтадан шығарылатындықтан атмосфераның жоғарғы (сиретілген) қабаттарында жұтылу аз, сондықтан атмосфера биіктік өскен сайын суынады, 20 км биіктікте ауаның орташа температурасы -60⁰С–ге дейін төмендейді.

Жоғарғы қабатта ауаның сиректілігі сонша, оған орта және қатқыл ультракүлгіндер өтіп, озонның фотохимиялық түзілуі мен ыдырау реакциясын тудырады. О₃ және О₂–нің атомарлы оттектен түзілген кезде энергия бөлінеді, сондықтан 20 км–ден жоғары атмосфераның температурасы қайтадан өсе бастайды (шын мәнінде, осы реакциялардың нәтижесінде электрмагниттік сәулелену жылу энергиясына айналады. Температураның бірінші минимумының облысы тропопауза деп аталады, ол атмосфераның төменгі бөлігін (тропосфера) жоғарғы бөлігінен (стратосфера) бөліп тұрады.

Тропопауза конвекциялық ағындардың өтуіне кедергі жасайтын тосқауыл сияқты. Тропосфералық газдар стратосфераға тек диффузия арқылы өтеді, сондықтан тропосфераға түскен ластаушы заттар стратосфераға тез өте алмайды (10 жылдан кейін өтеді).

Стратосферадан стратопаузаға дейін биіктеген сайын температурада өседі. Стратопаузадан жоғарыда ауаның сиректілігі сонша, ол тіпті қатқыл ультракүлгін сәулелерді өзінен өткізеді, сондықтан Күн сәулесін жұтудан онда қызу болмайды. Одан да жоғары, 80 км биіктікте газдар вакуумды улбтракүлгінмен және рентген сәулелерімен әрекеттеседі, соның әсерінен газдардың молекуласынан электрондар бөлініп, молекулалары бұзылады. Соның салдарынан осы облыстан жоғары биіктікте (мезопауза) бос эектрондардың жоғары концентрациясы (10⁵ эл/см³) және сонымен бірге экзотикалық бөлшектер О₂⁺, О⁺, Н₅О₂⁺ т.с.с. болады.

Иондардың концентрациясы көп болатындықтан атмосфераның мезопаузадан жоғары қабатын ионосфера деп атайды. Ионосфераның температурасы биіктеген сайын өседі. Бұның себебі иондар мен электрондардың бөлінуімен жүреді. Атмосфераның ең жоғары қабаттарына кинетикалық энергиялары жоғары бөлшектер ғана жете алады.

Су булары да маңызды газдар, бірақ олардың мөлшері күшті құбылып, өзгеріп отырады. Атмосферада судың концентрациясы температураға тәуелді.

Көміртек диоксидінің концентрациясы көптеген басқа инертті (әрекеттеспейтін) микрокомпонентті газдармен салыстырғанда аз. Су және СО₂-ге (аз дәрежеде) қарағанда,көптеген газдардың атмосферадағы концентрациясы тұрақты. Бұдан интернетті газдардың маңызы жоқ деп айтуға болмайды, бірақ атмосфераны зерттейтін химиктердің назарын әдетте реакцияға қабілетті газдар аударады.

3-кесте ластанбаған ауаның жалпы құрамы берілген. Кестеде фон (орта) ретінде болатын компоненттер берілген, ол орталарда атмосфералық химиялық реакциялар жүреді.

Дәріс 7

Атмосфераның заманауи химиялық компоненттері Атмосфераға химиялық элементтердің табиғи түсу жолдары (газ түрінде).

Атмосферадағы микрокомпонентті газдарды қарастырайық. Реакцияға қабілетті онша емес метан газын алайык. Оның атмосферадағы мөлшері 1,7 ррт жуық.

Метан оттекпен төмендегідей әрекеттеседі:

СН₄+2О₂→СО₂ + 2Н₂О

Реакция тепе-теңдік күйде деп есептеп тепе-теңдік константасының теңдеуін жазайык.

Теңдеуді қысым арқылы жазсақ:

Тепе-теңдік константасы шамамен 10¹⁴⁰-не тең. Константасының бұл үлкен мәні реакцияның тепе-теңдігі оң жаққа күшті ығысқанын көрсетеді, демек атмосферада СН₄ –тің концентрациясы өте төмен. Бұдан атмосферадағы газдардың тепе-теңдікте болуы міндетті еместігін көрсетеміз. Бұл атмосфераның тұрақсыздығын көрсетпейді, тек оның химиялық тепе-теңдікпен сипатталмайтынын білдіреді.

Көптеген микрокомпонентті газдар атмосферада тұрақты күйде болады. Бұл күй газдың атмосфераға түсіп және одан шығуының арасындағы теңдікті (баланс) көрсетеді.

Атмосфера үшін газдың көзі мен олардың атмосферадан кетуінің арасында баланстың болуы өье қажет. Бұл жағдай төмендегі теңдеумен жиі сипатталады:

Ғ_кіріс = Ғ _шығыс = А/τ

Мұнда Ғ_кіріс және Ғ _шығыс - атмосфераға келген және одан кеткен газдың ағыны, А-атмосферадағы газдың жалпы мөлшері; τ-газдың атмосферада болған уақыты.

Тепе-теңдік жағдайында кіріс шығысқа тең болуы керек. Бұл кезде жүйені тұрақты деп есептейді. Метанның атмосфераға келуінің жылдамдығы 500 Т · жыл^-1 (яғни 500·10⁹ кг Т · жыл^-1 ). СН₄–тің атмосферадағы құрамы 1,7 ррж.Атмосфераның жалпы жалпы массасы 5,2·10¹⁸ кг. Егер метан мен атмосфераның молекулалық массаларының аздаған айырмашылығын (яғни, 16/29) ескерсек, онда СН₄–тің атмосферадағы жалпы массасы 4,8·10¹² кг. тең. Бұл мәндерді теңдеуге қойсақ, метанның атмосферада болған уақыты τ=9,75 жыл болатынын көреміз. Бұл уақыт метанның атмосферадағы орташа өмірін береді (егер атмосфера жақсы араластырылған болса).

Атмосфераның қазіргі кездегі химиялық компоненттері.

Азот (N₂) және оның қосылыстары

Азоттың молекуласында берік үш байланыс болатындықтан оның реакцияға қабілеті аз. Салмағы ауыр,суда ермейтін және химиялық инертті болғандықтан бұл газдар атмосферадан кетпейді деуге болады. Инертті газдардан кейін азоттың атмосферада болу уақытын ең үлкен -10⁶ жылға тең.

Азоттың биохимиялық рөлі екі жақты,

біріншіден, радиацияға қабілетті өте күшті оттекті сұйылтады-әдетте өсімдіктердің бәрі жанып кеткен болар еді.

Екіншіден, оның химиялық реакцияға түсетін мөлшері барлық биосфераны қосылыстарымен қамтамасыз етуге жеткілікті.

Азоттың молекуласында берік үш байланыс болатындықтан оның реакцияға қабілеті аз.

Салмағы ауыр,суда ермейтін және химиялық инертті болғандықтан бұл газдар атмосферадан кетпейді деуге болады. Инертті газдардан кейін азоттың атмосферада болу уақытын ең үлкен -10⁶ жылға тең.

Азоттың биохимиялық рөлі екі жақты, біріншіден, радиацияға қабілетті өте күшті оттекті сұйылтады-әдетте өсімдіктердің бәрі жанып кеткен болар еді.Екіншіден, оның химиялық реакцияға түсетін мөлшері барлық биосфераны қосылыстарымен қамтамасыз етуге жеткілікті.

Азот реакцияға не нитрофикациялайтын (оны аммоний тұздарына дейін тотықсыздандыратын) бактериялардың әсерінен, не өте жоғары температурада (азот (II) оксидіне дейін тотықтыратын) түседі.

Атмосферада мұндай температура найзағай жарқылында, техносферада-іштен жанатын қозғалтқыштардың карбюраторында (Отто жүйесі) және реактивтерді қозғалтқыштарда түзіледі.

Түзілген NO ауадағы оттекпен тез тотығып NO₂–ні береді, NO₂ оттек қатысында бұлттардағы тамшы суымен әрекеттеседі. Бұл реакцияны жазсақ;

4 NO₂+2 Н₂О+О₂= 4Н NO₃

Шынын айтқанда, бұл реакция едәуір күрделі өтеді (NO₂-нің ауадағы) концентрациясы күшті найзағайдың өзінде өте аз және оның төрт молекуласының кездесу ықтималдығы да аз. Азот оксидтерінің реакцияға түсу қабілеттілігі жоғары болғандықтан олардың атмосферада болу уақыты небәрі 4 тәулік қана.

Азот қышқылы жаңбырдың әсерінен атмосферадан жуылып жерге түседі, топырақта болатын негіздермен бейтараптанады, сөйтіп түзілген нитраттар өсімдіктерге сіңеді.

Оттек ()

Оттек барлық органикалық заттарды тотықтыратындықтан тірі организмдерге өте қажет. Жүретін тотығу реакциясы организмдер үшін энергия көзі болып табылады. Организмдер оттексіз де энергия алатын процестер де болады (мысалы, аноэробты демалу), бірақ олардан алынатын энергия аздау.

Егер оттек молекуласын молекулалық орбитальдар әдісімен сипаттайтын болсақ, оттек молекуласының бос аңдатушы ( разрыхляющий) орбиталында екі жұпталмаған электрондар болады, демек, оттек молекуласын бирадикал деп қарастырады:

О^. – – О^.

Сондықтан оттек молекуласының реакцияға қабілеттігі өте күшті. Мәселен, газ фазасында оттек көміртек = көміртек қос байланысымен бәсең байланысып, ақырында оларды үзеді: