Биосферадағы биогенді элементтердің айналымы

                      «Астана медицина Университеті»  АҚ

                  Жалпы гигиена және экология кафедрасы

 

 

 

                      

 

                 Студенттің өзіндік жұмысы

       Тақырыбы: Биосферадағы биогенді элементтердің айналымы

 

 

 

 

 

                                                                        Тексерген: Зейнулдина А.С

                                                                        Орындаған: Шарапат А.А 122-ЖМ

 

 

 

 

 

 

 

 

                                           Астана 2014 жыл

Жоспары:

1. Кіріспе
2. Негізгі бөлім
1. Биогенді элементтерге қысқаша түсінік;
2. Көміртегі айналымы;
3. Азот айналымы;
4. Оттегі айналымы;
5. Фосфор мен күкірт айналымы;
3. Қортынды
4. Пайдаланылған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

Миллиардтаған жылдар барысында тірі ағзалардың көбеюі, өсуі, зат алмасуы мен белсенділігі, планетаның  беткі бөлігін толық өзгеріске ұшыратты.

Тірі заттың химиялық құрамына өлі табиғатты құрайтын атомдар кіреді, бірақ олар басқаша қатынаста болады. Зат алмасу барысында тірі ағзалар үнемі табиғаттағы химиялық элементтердің таралуын өзгертіп отырады. Осылайша биосфераның химизмі өзереді.  Миллиардтаған жылдар  барысында фотосинтездеуші ағзалар күн энергиясының орасан мол шамасын химиялық жұмысқа айналдырады. Оның қорының бір бөлігі көмір кен орындары және басқа да органикалық заттар – мұнай,торф т.б. түрінде жиналады.

Тіршілік Жердің атмосферасын, мұхиттың суының құрамын өзгертіп, өзен қабатын, топырақ, көптеген тау жыныстарын жасады.

Тау жыныстарының желдену жағдайлары өзгеріп, өсімдіктер жасайтын микроклимат үлкен рөл атқара бастады, Жердің климаты да өзгерді.

Тіршілік биосферадағы биологиялық зат айналымын жүзеге асыра отырып, өзінің және адамның тіршілік етуіне қажетті тұрақты жағдайларды қамтамасыз етеді.

Тірі ағзалар биосферада маңызды биогенді элементтердің зат айналымын жүзеге асырады. Олар кезектесіп тірі заттан бейорганикалық материяға өтіп отырады. Бұл циклдер екі негізгі топқа бөлінеді: газдардың айналымы және шөгінді заттар айналымы. Біріншісінде элементтердің негізгі көзі- атмосфера( көміртегі, оттегі, азот), екіншісінде – таулы шөгінді жыныстар ( фосфор, күкірт және т.б.) болып табылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                          Негізгі бөлім

1.Биогенді элементтерге  қысқаша түсінік

Жер шарындағы барлық заттар айналымда жүреді. Оны басқаша биохимиялық цикл деп те атайды. Биохимиялық циклдың 2 түрі бар: үлкен-геологиялық, кіші- биотикалық.

Биохимиялық айналым — биосферадағы заттар мен энергия ауысуының белгілі бір тәртіппен қайталанып тұруы. Табиғаттағы геосфераның барлық түрлерінде химтялық элементтер мен олардың қосылыстары үздіксіз биогеохимиялық айналымға түседі.

• Ол күн сәулесінің энергиясы және организмдердің тіршілік процесі арқылы жүзеге асады;
• химиялық элементтердің бір геологиялық құрылымнан екіншісіне ауысуын, шоғырлануының көбейіп-азаюын тудырады;
• тіршіліктің сақталуына және эволюциялық дамуға жағдай жасайды.

Биосферадағы кейбір биогендік элементтердің жылдық айналымының қайталануы 95 — 98%-ке жетеді. Биогендік элементтердің қазіргі Жер бетінде таралуы геологиялық эволюция нәтижесінде қалыптасты. Тірі организмдер даму сатысында биосфералық айналымнан геологиялық айналымға ауысып отырады. Ауадағы оттек,азот, Жер қойнауындағы кейбір кендер (мұнай, көмір, т.б.) осындай ауысудың нәтижесі. Адам өзінің шаруашылық іс-әрекеті арқылы биосферадағы биогеохимиялық айналымның өзгеруіне ықпал жасайды. Адамның қолымен жасалған кейбір материалдар (жасанды талшықтар, жасанды жуғыш заттар, ксенобиотиктер) табиғи биогеохимиялық айналымға қатыспайды және биосферада ыдырамайды. Сондықтан болашақта өндіріске қалдықсыз технологияны енгізіп, экожүйеге ауыл шаруашылығы мен өндірістен түсетін өнімдерді тиімді қайта өңдеп, биосферада биогеохимиялық айналымның қалыпты жүріп отыруына жағдай жасау қажет.

Биогенді әлементтер дегеніміз тірі  тірі оргнизмдердің құрамында үнемі болатын химиялық элементтер. Олар витаминдердің,белоктардың гормондардың құрамында белгілі бір тәртіппен,тек сол затқа ғана тән заңдылықпен орналасады.Мысалы азотты (N)алатын болсақ белоктың структурасын құрайтын ең маңызды биогенді элемент . Осындай мысалға көміртекті С де айтуға болады,ол тірі ағзадағы майлар мен көмірсулардың құрамын құрайтын ең басты элемент. Олардың маңызы өте зор. Мысалы, қалқанша бездің гормондарының құрамына кіретін йод (J- бұл да өте маңызды биогенді элеметтердің бірі) жетіспесе адам организмінде не болатынын осы сайттан кейбір сұрақтардың жауабынан оқуыңа болады.Сол сияқты кальций,фосфор (Ca,P) жетіспегенде де  адамда суйектің  аурулары пайда болады. Медицинаға қатысты биохимияның бөлек  БИОЭЛЕМЕНТОЛОГИЯ деген үлкен саласы бар.Биоэлементология химиялық элементтердің тірі организмдердің тіршілігіне әсер етуін зерттейтін биохимияның  улкен бір бөлігі десе де болады .Сұрақ өте ауқымды,көп мысал кетіруге болады.Биогенді элементтерге мысалы көптеген металлдар да кіреді. Олар натрий ,темір,калий,магний ,цинк ...Бұлардың көпшілігі организмде  иондар түрінде болады.тіпті кейбір белоктардың да құрамына кіруі мүмкін Мысалы, темір гемоглобин белогының құрамына кіреді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Көміртегі айналымы

Көміртегі айналымы – табиғатта көміртектің үздіксіз айналу құбылысы. Тірі организмдердегі көміртектің құрамы (құрғақ затқа шаққанда): су өсімдіктері мен жануарларда 34,5 – 40%, құрғақтағы өсімдіктер мен жануарларда 45,4 – 46,5%, бактерияларда 54% болады. Организмдердің өмір сүру процесі кезінде, негізінен, тыныс алу арқылы органик. қосылыстар ыдырап, сыртқы ортаға көмір қышқыл газы бөлінеді. Сондай-ақ көміртек, зат алмасудың күрделі соңғы өнімдері құрамынан да бөлінеді. Жануарлар мен өсімдіктер тіршілігін жойғаннан кейін де микроорганизмдер әрекетінен шіріп, көміртектің біраз бөлігі көмір қышқыл газына айналады. Фотосинтезнәтижесінде өсімдікке сіңеді, одан көмірсуға, крахмалға, т.б. айналады, қорегі арқылы тірі организмдерге ауысады. Демек, табиғаттағы К. а., оның Жер қыртысындағы жинақталуы мен таралуы, едәуір дәрежеде атмосферадағы көмір қышқыл газының фотосинтез кезінде ассимиляцияға ұшырайтын өсімдік организмдерінің өмір сүруімен тығыз байланыста өтеді. Шіру, жану және дем алу нәтижесінде көміртектің белгілі бір бөлігі атмосфераға қайтып оралады, қалғаны органик. немесе карбонаттық қалдық түрінде бөлінеді, минералданып көмір, мұнай, әктас, т.б. кен шоғырларын түзеді. Көміртек атмосфераға адамзаттың өндірістік әрекеті салдарынан да бөлінеді. 

 

Азот айналымы[1] — табиғатта азоттың үздіксіз айналу құбылысы.

Атмосферадағы азот (75,5%) электр құбылыстары мен фотохимиялық процестердің әсерінен әртүрлі азот қышқылыныңтұздарын түзеді де, жаңбыр суында еріп, топыраққа сіңеді, сөйтіп мұхит суына араласады. 
Түйнек бактериялары ауадағы молекула күйіндегі азотты басқа организмдер сіңіре алатындай органикалық қосылыстарғаайналдырады. 
Белокты денелерде 17%-ке дейін азот болады. 
Денитрификаттану процесі (топырақ және су бактериялары арқылы азот қышқылы тұздарының бос азотқа дейін ыдырауы) жүріп, әуелі азот қышқылына, одан кейін бос азотқа айналады да, ол ауаға түседі. Ал нитрификаттану процесінің (аммиак пен азотты органикалық қосылыстардың тотығуы) нәтижесінде әртүрлі азот тотықтары (N2O, NO, N2O3,N2O5) түзіледі.

 

 

 

Оттегі айналымы

Жердегі оттегінің айналымы шамамен 2000 жылда, судың – шамамен 2 млн.жылда жүріп өтеді. Бұл заттардың атомдары Жер шарында әр түрлі тірі зат арқылы өтеді.

 Биосфера ұзақ даму  кезеңін басынан өткізді. Бұл  процесс тіршілік формасын өзгертіп, судан құрлыққа шығып, зат айналымының  жүйесін өзгертті.

Атмосферадағы оттегінің мөлшері бірітіндеп артты. Соңғы 600 млн.жылда зат айналымдардың жылдамдығы мен сипаты қазіргі кездегі деңгейіне жақындады. Биосфера үлкен, үйлесімді экожүйе ретінде жұмыс істейді. Ондағы ағзалар тек қоршаған ортаға бейімделіп қана қоймай, өздері де тіршілікке қолайлы жағдайларды жасайды.

 

 

 

Фосфор мен күкірттің айналымы

Күкірт айналымы– табиғатта күкірттің үздіксіз айналу құбылысы. Күкірт өзінің оксидтері SО3 пен SО2, күкіртсутек Н2S және бос күкірт күйінде жанартаулардың атқылауы кезінде сыртқы ортаға шығарылады. Сонымен қатар табиғатта К. а-на көп мөлшерде темір, қорғасын, мырыш, т.б. металдардың сульфидтері қатысады. Сульфидтер құрамындағы күкірт биосферада көптеген микроорганизмдердің әсерінен сульфаттық күкіртке дейін тотығып топырақ пен судың құрамында болады. Топырақтағы сульфаттарды өсімдіктер бойына сіңіреді. Адам мен жануарлардың организмінде күкірт аминқышқылдары мен белоктың құрамында болады, ал өсімдіктерде эфир майларының, т.б. құрамына кіреді. Топырақта және теңіз лайларында өлі организмдер қалдықтарының ыдырауы кезінде күкірттің өте күрделі өзгерістері байқалады. Микроорганизмдер әсерінен белоктың ыдырауы нәтижесінде пайда болған күкіртсутек әрі қарай бос күкіртке не сульфаттарға дейін тотығады. Бұл процесте түрлі микроорганизмдердің қатысуы нәтижесінде күкірттің көптеген аралық қосылыстары түзіледі. Топырақтағы күкіртсутектен түрлі сульфидтік кендер, алсульфаттардан гипс кендері түзіледі. Сульфидтер мен гипстің ыдырауы нәтижесінде бөлініп шыққан күкірт қайтадан К. а-на түседі. 

Фосфор айнымалының газ тәрізді фазасы болмайды. Фосфор ағзаларымен бірнеше рет тұтынылғаннан кейін құрлық пен сулы ортаның тұнба түрінде түбіне  кетеді. Фосфордың қайтып оралуы мұхиттың ағзаларымен орнын толтырмайды, яғни құрлықтың қажеттілігін толтыра алмайды. Фосфорды пайдалану тұнбалық циклмен бітетін, біржақты процесс болғандықтан, ағзалар үшін фосфордың жетіспеушілік қауіпі туады. Сондықтан оның адаммен орнын толтыру минералдық  тыңайтқыштарды енгізу арқылы жүреді.Фосфордың бір бөлігі құрлыққа мұхиттан теңіз өнімдерін енеді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қортынды

Планетадағы барлық заттар үнемі айналымда болады.Күн энергиясы жер бетінде 2 зат айналымын қамтамасыз етеді:улкен геологиялық және кіші геологиялық.Биосферадағы заттардың үлкен айналымы негізгі 2 кезеңнен ерекшеленеді.Жер дамуының геологиялық өне бойында жүріп келетін және биосфераның дамуында негізгі роль атқаратын планетарлық процесс.Геологиялық зат айналымы тау жыныстарының түзілуінен үгілуімен және бұзылған өнімдердің сынықтармен химиялық элементтердің кейн басқа жерге ауысуымен байланысты.Бұл процесстердегі басты рольды су мен топрыақ бетінің термиялық қасиетіи күн сәулелерінің сіңірілуімен шағылуы жылу өткізгіштігі және жылу сыймдылығы атқарылады.Жер бетінің тұрақсызь гидротермиялық жағдайы атмосфера айналымының планеталық жүйесімен бірге жер дамуының бастапқы этаптарында құрлықтарды мұхиттарды және қазіргі геосфарны түзумен байланысты болды.Биосфераның қалыптасуымен үлкен айналымға организмдердің тіршілік өнімдеріде қосылды.геологиялық айналым тірі организмдерді қоректік элементтермен қамтамасыз етіп көбіне олардың тіршілік етуін анықтайды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланылған әдебиеттер

-«Экология» 2009 жыл Оспанова  Г.С.,Бозшатаева Г.Т.

-«Экология оқулығы»  2013 жыл М.Қ.Курсабаев

-«Экология» 2001 год В.М  Лиходед

-www.univerlife.kz

-www.magistr.kz