1) Кіріспе .Биосфера және жалпы экология туралы ілім.

ХХ ғасыр керемет өзгерістер заманы болды. XIX және XX ғасыр басындағы іргелі жаңалықтардың ашылу технологиялық іске асырылуы мүмкін болады. Бұл, әлем экономикасының күшті, бұрын-соңды болмаған өсуінің ғылыми техникалық негізі болады.

Жалпы, жердiң барлық экожүйелерi планетаның бетiн алып жатқан бiр үлкен экожүйенiң құрамдас бөлiгi болып табылады. Бұл әлемдiк экожүйенi биосфера деп атайды. Биосфера – ерекше биос - өмір және тіршілік, «Sphaira» (сфера) шар, қоршаған орта деген сөздерінен алынған, яғни жер шарындағы адамзаттың жан-жануарлардың, өсімдіктердің және басқа тірі организмдердің тіршілік ететін ортасы деген мағына береді. Бұл терминді 1875 жылы бірінші рет Австрияның атақты геологы Э. Зюсс ғылымға енгізді. Бірақ биосфера және оның жер бетінде жүріп жатқан процестері туралы ілімнің негізін салған академик В.И. Вернацкий болды. Планетадағы ағзалардың барлық жиынтығын В.И.Вернадский тірі зат деп атады. Оның негізгі сипаттамасы ретінде массаның химиялық құрамы мен энергиясының жиынтығын қарастырды.

Биосфераның шекаралары. 1926 жылы В.И.Вериадский биосфераның шекарлары туралы мәселені қойды.қандай физико-химиялық жағдайлар тіршілікке анағұрлым қолайлы болып табылатындығын көрсетті.

1. Көмір қышқыл газы мен оттегінің жеткілікті мөлшерде болуы.

2. Судың жеткілікті болуы.

3. Температуралық режим тым жоғары және тым төмен болмауы керек.

4. Минералдық қоректену элементтерінің жеткілікті болуы.

5. Су ортасының белгілі бір тұздығы.

қазіргі кезде тіршілік жер қыртысының жоғары бөлігінде (литосфера), жер атмосферасының төменгі қабаты (тропосфера) және жердің сулы қабықшасында (гидросфера) таралған.

Литосферада тіршілікті ең алдымен тау жыныстары мен жер асты суларының температурасы шектейді. Ол тереңдікке байланысты артады да, 1,5-15км тереңдікте +100 С-дан асады. Жер қыртысында бактериялды табуға болатын тереңдік-4км. Мұнай кен орындарында 2-2,5км тереңдікте бактериялардың саны біршама көп болады. Мұхиттарда тіршілік 10-11км тереңдікке таралады. Тіршіліктің таралу шекарасы теңіз денгейімен салыстырғанда 6км биіктікте өтеді.

Атмосфера жер шарын түгелден орап тұрады. Ол гректің «atmos» - бу, «sphairi» (сфера) сөзінен шыққан. Оның қалыңдығы 100 км-ге дейін жетеді. Атмосфераның негізгі құрамында оттегі (20,95 %), яғни 1,5 * 1015 тонна аргон (1,28 %), азот (75,50 %), яғни 3,8 * 1012 тонна және басқадай газдар кездеседі. Атмосфера негізінен – тропосфера, стротосфера және иопосфера қабаттары болып үшке бөлінеді. Тропосфера – грекше «tropos» (тропос) – бұрылысы, «sphaira» (сфера) – шар. Өзгермелі қабат деген мағына береді. Жер бетіне тікелей жайласқан төменгі тығыз қабаты. Орташа биіктігі 10 * 12 км-ге жетеді. Стротосфера – латынша «stratum» - төсем, тағы сондай сияқты теңіз деңгейінен 9-11 км жоғары жататын атмосфера қабаты. Иопосфера – гректің «ion» - қозғалғыш қабат деген сөзінен алынған. Қалыңдығы 800 км-ге жетеді.

Гидросфера – табиғи су қоймаларынан (мұхиттардан, теңіздерден, көлдерден, өзендерден) құралады. Бұл құрлықтың 70 % алып жатыр. Гидросфераның көлемі 400 млн шаршы км.Қазіргі кездет Атмосферада СО2 концентрациясы өте жылдам өсуде: 200 жылда оның мөлшері миллионның 280-350 бөлігіне (1990 ж.), ал өсудің жартысынан көбі 1950 ж. кейінге келуде. Метанның мөлшерінің өсуі де осындай соңғы 200 жылда 0,8 ден 1,65 (1990 ж.). Бұл өсуде 1950 ж. кейінге сай келуде. Азот оксидтері болса миллиардтың 280 мен 510 бөлікке [Barnola et ol, 1987], жаңа газдар хлор, фтор, көміртек оксидтері түзіліп нолден 0,3 бөлікке дейін өсті.

Атмосферадағы биосфераның жоғары шегі 20 км биіктікке дейін жетеді. Онда микробтардың споралары (өршігіш тұқымы) кездеседі. Бактериялар атмосфералардың азон қабатында да өсіп-өнеді. Биосферада мол кездесетін микроорганизмдер жер бетінен 50-70 метрге дейінгі биіктікке ғана тарайды. Литосферадағы биосфераның төменгі шегі 2000 – 3000 м-ге дейін тереңдікке жетеді. Олар онаэробта бактериялар. Гидросферадағы биосфераның шегі 11 км-ге дейінгі тереңдікке жетеді. Теңіз жануарлары және өсімдіктері (қызыл, жасыл, қоңыр балдырлар) үшін су өте қолайлы орта. Таза, мөлдір болғандықтан күн сәулесі оның 200 метр тереңдігіне дейін тарайды. Бұдан кейінгі судың қабаттарын мәңгілік қараңғылық басып тұрады. Мұндай қабаттарда да тіршілік ететін организмдер болады.Топырақ қабатындағы ластағыштар концентрациясының өсуінен ауа мен су қабаттарындағы сияқты деградацияға ұшырауда 1970-1990 жж. Ауыл шаруашылығынан 480 млрд. т топырақтың құнарлы қабыты жойылды. Ол Индияның барлық егістігінің көлеміне тең болады. Соңғы 20 жылда шөл көлемі 120 млн га өскен [Медоуз,1994]. Адам өзінің энергетикалық қуатын (күшін) арттырып отыруда. Ертедегі Тас дәуірлерде адам өзінің метаболикалық қуатының тек 130 Вт пайдаланған. Мал шаруашылығы, ауыл шаруашылығы даму дәуірінде 250-300 Вт, ал дәстүрлі ауыл шаруашылық және мал шаруашылығында 500 Вт/сағ [Горшков 1995]. Бұндай қуат өсуі неолит заманындағы революциясы яғни өндірістік революция басталғанға дейін, яғни 10 мың жыл бойы жүрген.Бірақ, мұндай саясаттың алғашқы 15-жылында адамзат қоршаған ортаның жекеленген локальды мәселелерін шешуде жаһандық табиғи өзгерістерді жұмысарта алмауы былай тұрсын, бұл өзгерістер шиеленісіп жаһандық, әлеуметтік, экономикалық дағдарыс болашақты ойлаушылардың барлығы үшін проблемаға айналғаны айқын болады.

Экология ( лат. оіkos – үй, баспана; logos – ілім) – жеке организмнің қоршаған ортамен қарым-қатынасын, ортаға бейімделу заңдылықтарын, сондай-ақ организм деңгейінен жоғарырақ тұрған биологиялық жүйелердің – популяциялардың, организмдер қауымдастықтарының, экожүйелердің, биосфераның ұйымдастырылу және қызмет атқару заңдылықтарын зерттейтін ғылым. Экология терминін ғылымға енгізген Э.Геккель (1866). Экология ғылымы жедел дамып, көптеген жаңа салалары пайда болды. 19 ғасырдың аяғы, 20 ғасырдың басында ғалымдар негізінен жекелеген факторлардың, әсіресе климаттық факторлардың, организмдердің таралуы мен сан динамикасына әсерін зерттеді. Бірімен-бірі тығыз байланысқан, біртұтас құрылымдық бірлік түзетін азғалар қауымдастықтары (қ. Биоценоз) туралы ұғым да осы кезде қалыптаса бастады (К.Мәбиус, 1877; С.Форбс, 1887). 20 ғасырдың басында Экология жеке ғылым бағыт ретінде таныла бастады, ал “экологияның алтын ғасыры” аталған 20 – 40-жылдары популяциялар мен қа-уымдастықтарды зерттеудің басты бағыттары айқындалып, Экологияның негізгі ережелері мен заңдары тұжырымдалды: Ф.Клементс (1916) биоценоздардың өзгеріп, дамитынын және бұл бейімделушілік сипатындағы құбылыс екендігін көрсетті; А.Тинеманн (1925) өнім ұғымын енгізді, ал Ч.Элтонның Э. бойынша алғашқы оқулығында (1927) биоценоздарда жүріп жатқан процестердің заңдылықтары көрсетіліп, трофикалық қуыс ұғымына анықтама берілді, Экологиялық пирамидалар ұғымы тұжырымдалды; 1926 жылы В.И. Вернадскийдің “Биосфера” атты кітабы жарыққа шығып, онда алғаш рет Жердегі бүкіл тірі азғалар жиынтығының – “жердің тірі затының” ғаламдық рөлі айқын көрініс тапты. А.Тенсли (1935) және В.Н. Сукачев (1940) еңбектері бірімен бірі өзара тығыз байланысқан, қоршаған физикалық ортамен зат және энергия алмасып отыратын азғалар кешені туралы көзқарастардың дамуына, экожүйе және биогеоценоз ұғымдарының қалыптасуына әкелді. Популяция санының ауытқуларын, популяциялар арасындағы әсерлесулерді сипаттайтын матем. модельдер құру (А.Лотка, В.Вольтерра, 1925, 1926), сол модельдерді эксперимент барысында тексеру (Г.Ф. Гаузе, 1934) сияқты, қазіргі теория Экологияның негізін құрайтын зерттеулер де сол жылдары қалыптаса бастады.