Системаҳои экологи
Мафҳуми умумии системаҳои экологӣ
Организмҳои зинда ва омилҳои абиотии муҳит бевосита ба ҳам алоқаманд буда, дар таъсири мутақобилии доимӣ қарор доранд. Ҳар як биосистемаи тамоми ҷамоаҳои биотикии дар китъаҳои додашуда якҷоя амал карда, ба омилҳои табиӣётии муҳит тавре ба ҳам таъсир мерасонанд, ки интиқоли энергия дар байни қисмҳои зинда ва ғайризинда, сохтори муайян ва гирдгардиши моддаҳоро муайян карда чун системаи экологй пешниҳод мешавад.
Системаи экологй воҳиди асосии функсионалии экологи буда, дар дохили он организмҳои зинда ва гайризинда ҷойгир шуда, ҷузъҳое мебошанд, ки ба хусусияти ҳамдигар таъсир расонида ва барои нигохдории ҳаёт дар шакле, ки дар сатҳи Замин вуҷуд дошта шароити лозимиро фароҳам меорад. Мафҳуми «системаи экологи»-ро аввалин шуда соли 1935 экологи инглис А. Тенсли (1871-1955) пешниҳод намуд. Фаҳмиш оиди системаҳои экологй хеле пештар пайдо шуда буд.
Дар замони муосир чунин муайянкунии экосистема васеъ паҳн гардидааст. Системаи экологй — ин ҳар як маҷмӯи организмҳо ва ҷузъҳои ғайриузвиеро, ки дар он гирдгардиши моддаҳо амалӣ шуда метавонад, меноманд. Аз рӯи ақидаи А. Ф. Реймерс (1990), системаи экологй ин ҳар як ҷамоаи организмҳои зинда ва муҳити зисти онҳоро меноманд, ки ягонагии функсионалии бутунро доро буда, дар асоси вобастагии якдигарии алоқаи сабабу оқибатии дар байни ҷузъҳои алоҳидаи экологй мавҷуд буда ба амал меоянд. Аз ин бармеояд, ки маҷмуи омилҳои хоси табииётӣ-кимиёвӣ (биотоп) бо ҷамоаи организмҳои зинда (биосенозҳо) экосистемаро ба вуҷуд меоранд. А. Тенсли соли (1935) чунин таносубро пешниҳод кард.
Экосистема = Биотоп + Биосеноз
Дар адабиётҳои давраи Шуравй мафҳуми «биогеосеноз»-ро, ки соли 1940 В. Н. Сукачев пешниҳод карда буд, васеъ истифода мебурданд.
Аз рӯи таърифи ӯ, биогеосеноз — ин маҷмӯи ҳодисаҳои (атмосфера, ҷинсҳои кӯҳӣ, хок ва шароити гидрологй) монанди табиӣ дар болои сатҳи муайяни Замин амалӣшударо меноманд, ки хусусияти хоси боҳамтаъсиркунии худ ва типи муайяни мубодилаи моддаҳо ва энергияро байни худ ва дигар ҳодисаҳои табиӣ дошта, доимо дар ҳаракат ва инкишоф мебошад. Ақидае вуҷуд дорад, ки гӯё таркиби «биогеосеноз» бештар дараҷаи сохтори тавсифи макросистемаи омӯхташавандаи мафҳуми «системаи экологй» бошад, ки пеш аз ҳама ҷавҳари функсионалии онро инъикос мекунад. Дар ҳақиқат байни ин ду мафҳуми фарқе нест.
Экосистемаҳои мавҷудаи Замин хеле гуногунанд. Онҳоро ба системаи экологии хурд (танаи дарахти пӯсидаистода), системаи экологии мобайнӣ (ҷангал, ҳавз ва ғайра), системаи экологии калон (қитъаҳо, уқёнус ва гайра) ва сайёравӣ — биосфера ҷудо мекунанд.
Системаҳои экологии калони рӯизаминиро биом меноманд. Ҳар як биом аз экосистемаҳои андозаашон хурдтар иборат буда, байни ҳам алоқаманд мебошанд. Якчанд таснифоти экосистемаҳо маълум аст, ки яке аз онҳоро дар ҷадвал пешниҳод мекунем. Дар ҷадвал 16 типи асосии экосистемаҳо пешниҳод шудааст, ки ҳаёти имрӯзаи болои сатҳи Заминро нигоҳ медоранд.
Ҷадвали 29
Типқои асосии экосистемаҳои табиӣ ва биомҳо (аз рӯи Ю. Одум, 1986)
| Биомҳои руизамини | Ҷангалҳои ҳамешасабзи тропикии намнок. Ҷангалҳои нимҳамешасабзӣ тропикие, ки мавсими намнокӣ ва хушк доранд. Биёбон: сералаф ва сербутта. Чапарал — ноҳияҳои бо боришоти зимистона ва тобистонаи хушк. Грансленс ва саваннаи тропикй. Даштҳои минтақаҳои мӯътадил. Ҷангалҳои хазонрези минтақаҳои мӯътадил. Ҷангалҳои бореалии сӯзанбарг. Тундраи арктикӣ ва алпикй. |
| Типҳои экосистемаҳои обҳои тоза | Обҳои истода: кӯлҳо, ҳавзҳо ва г. Обҳои равон: дарёҳо, дарёчаҳо ва ғ. Киштзорҳои ботлоқзоршуда: ботлоқзор ва ҷангалҳои ботлоқзоршуда. |
| Типи экосистемаҳои баҳрӣ | Уқёнуси кушод (пелагиал). Обҳои наздисоҳилӣ. Минтақаи апвелинг (минтақаҳои аз моҳӣ бой). Эстуария (резишгоҳи дарёҳо, мадду ҷазр, бухтаҳои наздисоҳилӣ ва ғ.) |
Системаҳои экологии калони минтақавй
Омӯзиши тақсимоти ҷуғрофии системаҳои экологӣ мумкин аст, танҳо дар дараҷаи воҳидҳои калони экологӣ-системаҳои экологии калон, ки дар масштаби қитъавӣ муоина карда мешавад, амалӣ шавад. Системаҳои экологӣ бо як тартиб ҷойгир нашуда, баръакс дар як гурӯҳи муайяни минтақаҳои доимӣ аз рӯи уфуқӣ, аз рӯи амудӣ ҷойгир мешаванд. Инро қонуни даврии минтақавии ҷуғрофии А. А. Григорева ва М. И. Будико тасдиқ мекунанд: бо ивазшавии минтақаҳои табииётй- географии сайёраи Замин минтақаи манзаравии монанд ва баъзе хусусияггҳои умумии онҳо давра ба давра такрор мешаванд. Оид ба ин ивазшавиҳо дар рафти омузиши муҳити ҳаётии замину ҳавоӣ ҳам гуфта будем. Қонуни даври дар он ҳолате амал мекунад, ки бузургии индекси хушкй дар минтақаҳои гуногун аз 0 то 4-5 тағйир ёбад, яъне себаробар байни қутбҳо ва экватор чунки онҳо ба сифр наздиканд. Ин бузургӣ ба ҳосилнокии аз ҳама баланди манзараҳо мувофиқат мекунад.
Ду омили абиотии асосӣ: ҳарорат ва микдори боришот паҳншавии биомҳои рӯизаминиро муайян мекунанд. Режими ҳарорат ва боришотиро дар сарҳади муайян ва муддати хеле дуру дароз мо иқлим меномем. Иқлим дар ноҳияҳои ғуногуни сайёраи Замин якхела нест. Микдори солонаи боришот аз 0 то 2500 мм ва зиёдтар тагйир меёбад. Дар баъзе ноҳияҳо онҳо тамоми сол баробар меборанд ё ки дар дигар ноҳияҳо ҳиссаи асосии онҳо ба давраи муайян мавсими намнокӣ — рост меояд. Ҳарорати миёнаи солона аз бузургиҳои манфӣ то +38°С тагйир меёбад. Ҳарорат метавонад тамоми сол якхела бошад (дар экватор) ё ки вобаста ба мавсим тағйир меёбад. Лекин режими ҳарорат ва намнокй байни ҳам якхела мувофиқат намекунанд. Аз экватор ба қутбҳо симметрияи (таносуби) муайяни тақсимшавии биомҳои гуногуни нимкураҳоро дидан мумкин аст.
Ҷангалҳои тропикии сербориш (шимоли Амрикои Ҷанубӣ,
Амрикои Марказӣ, қисми ғарбӣ ва марказии экватории Африқо, Ҷанубу-шарқии Осиё, ноҳияҳои наздисоҳилии шимолу-ғарбии Австралия, ҷазираҳои уқёнуси Ҳинд ва Ором). Дорои иқпими ивазнашандаи мавсимй (ба экватор наздик) буда, ҳарорати миёнаи солона аз +17°С баландтар буда (одатан +28°С) боришоти микдори солона аз 2400 мм зиёдтар аст.
Олами растаниҳои ин минтақаро ҷангалҳо фаро гирифтаанд. Садҳо намуди растаниҳои дарахтии баландиашон то 60 м мушоҳида мешаванд. Дар тана ва шахҳои онҳо растаниҳои эпифитй (решаи онҳо ба хок намерасад) ва дарахти чӯброст, ки дар хок расиш ёфта, танааш дар дарахтон печида то нӯги онҳо мебарояд ва бо ҳамин пардаи зичро ҳосил мекунанд.
Олами ҳайвоноти ин минтақаҳо назар ба дигар биомҳо дар якҷоягй аз намудҳои гуногун бой мебошад. Хусусан дубаҳраҳо, хазандаҳо ва паррандаҳо (курбоқа, мор, калтакалос, тӯтӣ), маймунҳо ва дигар ширхӯрони майда, ҳашаротҳои экзотикй (аҷоиб), бо рангҳои баланд, дар обанборҳо моҳиҳои ранги гуногундошта мушоҳида мешаванд.
Хоки ин минтақаҳо хеле камқувват ва камбагал мебошад, чунки қисми зиёди моддаҳои гизоӣ дар биомассаи растаниҳо маҳфуз аст.
Даштҳо (саваннаҳо). Ба саваннаҳо (қисми субэкваториалии Африқо, Амрикои ҷанубӣ, қисми зиёди ҷанубии Ҳиндустон) дохил мешаванд. Иқлимаш қисми зиёди сол хушк ва гарм буда, миқцори зиёди боришоти мавсимӣ дорад, ҳарорати миёнаи солона баланд буда, боришот дар ин ҷойҳо 750-1650 мм-ро дар давоми сол ташкил мекунад. Аз олами растаниҳо бештар галлагиҳо, растаниҳои дарахтии баргрези кам ва аз олами ҳайвонҳо бошад, бештар ширхӯрҳои калони алафхӯр заррофа, ғизол, гӯрхар, каркадан, аз даррандаҳо — шер, леопардҳо, геопардҳо вомехӯранд.
Биёбонҳо (баъзе ноҳияҳои Африқо-Сахара, Шарқи наздик ва Осиёи Марказӣ, ҷанубу-ғарбии Амрико ва шимоли Мексико ва г.). Иқлимаш хеле хушк буда, ҳарорати гарми рӯзонаро шабҳои хунук иваз мекунанд. Боришот ҳамагй 250 мм дар як солро ташкил медиҳанд. Аз олами растаниҳо буттаҳои қадпаст, бештар хордор, баъзе кактусҳо ва алафҳои қадпаст, ки болои заминро ҳамчун қолин бо рангҳои худ баъди боронҳо пушидз мегиранд ба назар мерасанд. Системаи решавии хубинкишофёфта дошта, то чуқуриҳои 30 м ва чуқуртар то сатҳи обҳои зеризаминй ҳаракат мекунанд. Аз олами ҳайвонот дар минтақаҳо хояндаҳои гуногун (мушҳо, кенгуру ва г.), калтакалос, морҳо, гукҳо ва дигар хазандаҳо, бум, уқоб, каргас паррандаҳои хурд ва ҳашаротҳо ба микдори зиёд мушоҳида мешаванд.
Даштҳо (маркази Амрикои шимолй, Россия, ноҳияҳои алоҳидаи Африқо ва Австралиё, ҷанубу-шарқии Амрикои Ҷанубй)-ро дар бар мегиранд. Иқлим мавсимй буда, ҳарорати тобистонаи аз гарми мӯътадил то хеле гарм ва ҳарорати зимистонаш аз 0°С пасттар аст. Боришот дар ин ҷо аз 750 то 2000 мм дар як солро ташкил медиҳад. Аз олами растаниҳо дар ин ҷойҳо аз ҳама бештар галлагиҳо, ки то 2 м дар прерияҳои Амрикои шимоли баландӣ доранд ё ки то 50 см дар даштҳои Россия бо баъзе дарахтон ва буттаҳои алоҳида дар қитъаҳои намнок ба чашм мерасанд. Аз олами ҳайвонот бошад, ширхӯрҳои калони алафхӯр ғизол, бизон (гови ёбой) дар Амрикои шимолй, аспи ёбой (Авруосиё), кенгуру (Австралиё), заррофа, гӯрхар, ғизол, каркадани сафед (Африқо) ва аз даррандаҳо шер, леопардҳо, геопардҳо, кафтарҳо, койотҳо паррандаҳои гуногун ва ширхӯрҳои кобандаи хурд, заргӯш, юрмон, тру бкозу б( ОгусДс/орш аГек) вомехӯранд.
Ҷангалҳои миитақаҳои мӯътадил (Аврупои ғарбӣ, Осиёи Шарқй, шарқии Амрико)-ро ташкил медиҳанд. Иқлими ин ҷойҳо мавсимй буда, ҳарорати зимистон аз 0°С пасттар мешавад. Боришот аз 750 то 2000 мм дар як солро ташкил медиҳад. Аз олами растаниҳо бештар ҷангалҳои навъи дарахтони паҳнбарги баргрез баландиашон 35-45 м (булут, гикорӣ(Ргосуоп), фарк (заранг)), буттаҳо, ушнаҳо, гулсангҳо мушоҳида мешаванд. Олами ҳайвонҳоро дар ин минтақа ширхӯрҳо (оҳуи думсафед, ҷайра, енот, опоссуп (калламуши думдарози амрикой)), санчоб, заргӯш), аз паррандаҳо (дурроҷ, бум, шоҳин ва г.), морҳо, курбоққаҳо, моҳиҳо (озодамоҳӣ, аломоҳй, лаққамоҳй), ҳайвонҳои зиёди дар хок сукунатдошта муҳофизат мекунанд.
Ҷангалҳои сӯзанбарг, тайга (ноҳияҳои шимоли Амрикои Шимолй, Аврупо ва Осиё). Иқлимаш — зимистони давомноки сард, бо боришоти Зиёд дар намуди барф мушоҳида мешавад. Олами растаниҳои ин минтақаро ҷангалҳои ҳамешасабзи сузанбарг, ки қисми зиёдашонро ҷангалҳои коҷй, санавбарзор, пихтазор (як навъи сарв) ташкил мекунанд. Аз олами ҳайвонот дар ин ҷойҳо сумдорони калони алафхӯр (гавазни шимолй, гавазн, ҳайвонҳои хурди алафхӯр (санҷобҳо, заргӯш, хояндаҳо), гург, силовсин, рубоҳ, хирси сиёҳ, вашақ (норки) ва дигар даррандаҳо, ҳамчунин микдори зиёди ҳашаротҳои хунмак дар тобистони кӯтоҳмуддат мушоҳида мешаванд. Дар ин минтақа ботлоқзорҳо ва кӯлҳо зиёд буда, густурдаи ҷангалй хеле ғафс мебошад.
7. Тундра (дар нимкураи шимолӣ, каме шимолтар аз тайга ҷойгир аст). Иқлимаш хеле сард буда, бо рӯзҳои кутбй ва шабҳои қутбӣ маълум аст. Ҳарорати миёнаи солонаи ин ҷойҳо аз -5°С пасттар буда, дар як ҳафтаи тобистони кӯтоҳ замин то чуқурии 1 м об мешавад. Боришот — камтар аз 250 мм дар як сол меборад. Олами растаниҳоро бештар гулсангҳо, ушнаҳо, ғаллагиҳо ва ғешаҳо, буттаҳои қадпаст ва аз олами ҳайвонҳо бошад, сумдорони калони алафхӯр (гавазни шимолй) барзагови мускуснои (мушкин), ширхӯрҳои хурди кобанда (лемингҳо), аз даррандаҳои зимистон ранги (муинаш) худро дигар мекунанд (буми қутбӣ, силовсин, рӯбоҳи шимолй, қоқум (горностай) вомехӯранд.
Дар тундра тобистони кӯтоҳ микдори зиёди паррандаҳои мавсимй маскан мегиранд, ки аз ҳашаротҳо ва бемӯҳраҳои болои обҳои ширини ин минтақаҳо гизо мегиранд.
Намнокӣ яке аз омилҳои муайянкунандай типи биомҳо ба ҳисоб меравад. Одатан маҳз дар намнокии зиёд растаниҳои ҷангалӣ инкишоф меёбанд, ҳарорат бошад типи ҷангалҳоро муайян мекунад. Ҳамин тавр, тағйирот дар биомаҳои дашту биёбон мушоҳида мешавад. Ивазшавии типи растаниҳо дар минтақаҳои хунук дар вақти боришоти ками солона ба чашм мерасад, чунки дар ҳарорати паст об барои буғшавй камтар сарф мешавад. Дар вақти хеле сард будан ва шароити яхи доимӣ ҳарорат ҳамчун омили асосй мегардад. Ҳарорат дар тундра танҳо барои обшавии барф ва қабатҳои болоии хок мерасаду халос. Қабатҳои поёнтари хок доимо яхкарда мебошанд, ки инро яхи доимӣ меноманд. Агар ҳарорат хеле паст шавад, растаниҳои пасти бо сарди устувори тундраро биёбони қутбӣ иваз мекунад. Ҳар як биом таркиби хоси растанй ва ҳайвоноти худро дорад. Мисол, хирсй сафед танҳо дар яхҳои Арктикй ҳаёт ба сар мебарад. Ин бо он вобаста аст, ки барои хирси Сафед дар як вақт оби хунук ва ғизой мувофиқ (пеш аз ҳама тюлен, моржҳои ҷавон, моҳй ва китҳо ба пастоба партофташударо) ва яхҳои ҳаракаткунанда лозиманд. Агар яке аз ин се шароит мавҷуд набошад, хирси сафед наметавонад дар он ҷойҳо ҳаёт ба сар барад.
Ҳамин тавр сохтори экосистема аз ҳама бештар аз муқаррароти функсионалии он ва баръакс вобастагй дорад, ки дар принсипи экологии комплементарй мувофиқати иловагй инъикос ёфтааст, яъне ягон қисми функсионалии экологй (ҷузъҳо, элементҳо ва ғ.) бе дигар қисмҳои иловагии функсионалй вуҷуд дошта наметавонанд. Ба ин пеш аз ҳама мринсипи экологии конгруэнтнокӣ (мувофиқатй) хеле наздик аст. Барои қамин ҳам принсипи ташакклёбии экосистема маҷмӯи принсипҳои жологии комплементарй (иловагй) ва принсипи экологии конгруэнтиро (мувофиқатиро) инъикос мекунанд.
Чи хеле ки гуфта гузаштем, ҳар як экосистема аз чунин ҷузъҳои асоси иборат мебошад: организмҳо ва омилҳои ғайризиндаи
иҳотакунандаи онҳо. Маҷмӯи организмҳои растанй, ҳайвонот ва микрорганизмҳоро биотаи системаҳои экологй меноманд. Роҳи баҳамтаъсиркунии намудҳои гуногуни организм — сохтори биотии он мебошад.
Расми 83. Сохтори умумии экосистемаҳои болоизамии < (марғзори-
чарогоҳӣ) ва обй (кул ё ки баҳр) аз рӯи Ю. Одум, 1986:
Автотрофҳо: А-алафҳо; В- фитопланктонҳо: П- ҳайвонҳои
алафхур: А
ҳашаротҳо ва ширхурҳои ҷамоаи мргзоручарогоҳ; В- зоопланктонҳои
қабатҳои гуногуни об: Ш-детрихурҳо: А-бемӯҳраҳои бошандагони хок;
В-бемӯҳраҳои қаъри обй: IV- даррандаҳо: А-паррандаҳо ва дигар
ҳайвонҳои хушкӣ; В- моҳиҳо: V- сапрофитҳо: бактерия ва
занбурӯғҳои таҷзиякунанда
Аз нигоҳи назари сохтори трофикй (аз юнонй (торЬе — гизо), системаҳои экологиро ба ду қабат ҷудо кардан мумкин аст. 1. Болой — қабати автотрофии мустақил гизогиранда ё ки «ҳалқаи сабз», ки растанй ё ки қисмҳои хлорофиллдоштаи он нури рӯшноии офтобию аз худ карда, пайвастагиХои содцаи ғайриузвиро истифода мекунанд. 2. Поёнй — қабати гетеротрофй (дигарҳоро истифодабаранда) ё ки «ҳалқаи қаҳварона», ки аз хок ва боришот, моддаҳои таҷзияшуда, реша ва ғайра иборат буда, дар он истифода, мубаддалшавй ва таҷзияи пайвастагиҳои мураккаб бартарй доранд (расми 83).
Аз назари биологй дар таркиби экосистемаҳо чунин ҷузъҳоро ҷудо мекунанд: 1. моддаҳои ғайриузвй (С, N. ССЬ, Н2О ва ғ.), ки дар гирдгардиш дохил мешаванд; 2. моддаҳои узвие (сафедаҳо, ангиштобҳо, липидҳо, моддаҳои гумусй ва ғ.), ки қисмҳои биотй ва абиотиро пайваст мекунанд; 3. муҳити ҳавой, обй ва субстратие, ки режими иқлимй ва дигар омилҳои табийётиро дохил мекунанд; 4. продусентҳо, организмҳои автотрофӣ (растаниҳои сабз, обсабзҳои сабзу-кабуд, бактерияҳои фотосинтез- ва хемосинтезкунанда), ки гизоро аз моддаҳои оддии ғайриузвй ҳосил мекунанд (расми 84); 5. консуменгҳо ё ки фаготрофҳо (аз юнонй рЬа§оз- истеъмолкунанда, хӯрандаҳо) — организмҳои гетеротрофй, ҳайвонҳое, ки дигар организмҳо ё ки қисмҳои боқимондаи моддаҳои узвиро истеъмол мекунанд; 6. редусентҳо ва детритофагҳо — организмҳои гетеротрофие, ки асоси онҳоро бактерияҳо ва занбуругҳо ташкил медиҳанд ва энергияро онҳо аз ҳисоби таҷзияи бофтаҳои мурда ё ки бо роҳи фурӯбарии моддаҳои узвии ҳалшудаи сапрофитҳо аз растаниҳо ва дигар организмҳо ҷудо карда шудаанд, мегиранд.
Расми 84. Продусентҳо (аз рӯи Б. Небел, 1993)
Консументҳо организмҳои зинда (биофагҳо) ё ки мурдаи (сапрофагҳо) маводҳои узвиро истеъмол мекунанд. Дар байни биофагҳо организмҳои алафхӯр ё ки фитофагҳо (консументҳои якумин, ки ба онҳо вирусҳо, занбурӯгҳо ва муфтхӯрҳои растаниҳо дохил мешавад), даррандаҳо (консументҳои дуюмин, аз он ҷумла муфтхӯрҳо ва муфтхӯрҳои консументҳои якумин) ва истеъмолкунандаҳои охирон — даррандаҳои калон (консументҳои сеюмин) метавонем ҷудо кунем.
Дар экосистемаҳо алоқаҳои гизой ва энергетикӣ дар байни гурӯҳҳо ҳамеша якхела буда, ба як самт равонаанд:
ё ки пурратар дар намуди:
Автотрофҳо ►консументҳо ►редусентҳо
Ҳар се ҷузъи зиндаи экосистемаро ҳамчун се олами функсионалии табиат баҳо додан мумкин аст, зеро ҷудокунии онҳо дар типи ғизогирй ва истифодаи сарчашмаи энергия асос ёфтааст.
Офтоб ҳамчун сарчашмаи энергия
Сарчашмаи асосии энергияи экосистемаҳо Офтоб мебошад. Расиши энергияи офтоб то болои сатҳи Замин аз рӯи натиҷаҳои ба дастовардаи Т. А. Акимова, В. В. Хаскина (1994) аз 20 млн. ЭДж дар як сол зиёдтар аст. Аз сабаби он ки Замин шакли кураро дорад ба сарҳади тамоми атмосфера танҳо чоряки ин расиш меояду тамом. Аз ин микдор 70%-аш аз тарафи атмосфера инъикос ва фуру бурда шуда, дар намуди нурҳои дарозмавҷй инфрасурх нурпошӣ мешаванд. Расиши нурҳои Офтобй то болои сатҳи замин расида дар як сол 1,54 млн. ЭДж ташкил медиҳанд. Ин микдор энергияи зиёд аз энергияи охирҳои асри XX ҳосилкардаи одамон 5000 маротиба, энергияи барои одамон дастраси канданиҳои захираҳои сӯзишвории узвй, ки дар давоми 100 млн. соли охир ҷамъ шудаанд 5,5 маротиба афзунтар аст.
Расиши энергияи Офтоб ба болои сатҳи Замин ва мубаддалшавиҳои он дар расми 9 оварда шудааст.
Қисми зиёди энергияи Офтоб, ки ба болои сатҳи Замин мерасад ба гармй мубаддал пгуда, об ё ки хокро гарм карда, дар навбати худ аз ҳисоби онҳо ҳаво гарм мешавад. Ин гармй қувваи асосии ҳаракатдиҳандаи гирдгардиши об, ҳаракати ҳаво, резиши уқёнусй, муаяйнкунандаи обу ҳаво, оҳиста оҳиста ба фазои кайҳон гузашта нест мешавад.
Энергияи офтоб дар экосистемаҳо чунин амалҳоро иҷро мекунад:
1. Зиёдатӣ. Растаниҳо ҳамагй 0,5% энергияи то болои сатҳи Замин расидаро истифода мебаранд. Агар одамон танҳо аз ҳисоби энергияи офтоб ҳаёт мегузаронданд, пас онҳо аз ин ҳам камтар энергияро истифода мекарданд. Аз ин бармеояд, ки микдори энергияи нури офтоби ба Замин расида басанда мебошад, ки талаботи одамонро қонеъ гардонад ва аз сабаби он ки энергияи офтоб ба гармӣ табдил меёбад, зиёд истифодабарии он ба динамикаи биосфера бояд таъсир расонад.
Тозагй. Энергияи офтоб — «тоза» аст, гарчанде таассури ядроии дар Офтоб ба амал омада, ки сарчашмаи энергия хизмат мекунад (олудакунандаи радиоактивӣ) аз Замин 150 млн. км дур аст. Барои ҳамин энергияи Офтоб аз дигар энергияҳое, ки мо бо роҳи сӯхтани канданиҳои сӯзишворй, ё ки истгоҳҳои барқии атомӣ ба даст меорем, фарқ мекунад.
Доимиятӣ. Энергияи Офтоб ҳама вақт, ба миқдори беохир дастрас мебошад.
Абадӣ. Олимон тасдиқ мекунанд, ки Офтоб баъди якчанд миллиард сол «хомӯш» мешавад. Лекин барои мо ин аҳамияти амалӣ надорад, чунки аз рӯи маълумотҳои ҳозира одам 3 млн. сол пеш пайдо шудааст. Ин ҳамагй 0,3% млрд.-ро ташкил медиҳад. Аз ин ҷо бармеояд агар баъди 1 млрд. сол ҳам ҳаёт дар рӯи Замин ғайриимкон гардад, барои инсон боз 99,7% захира аст, ин мӯҳлат ҳар 100 сол ҳамагй 0,00001% кам мешавад.
Бо ёрии энергияи Офтоб дар рӯи Замин ду гирдгардиши моддаҳо амалй мешавад: гирдгардиши калон ё ки геологй, ки дар гирдгардиши об ва гардиши атмосферавй хеле хуб мушоҳида мешавад ва гирдгардиши хурд ё ки биологй (биотй), ки дар асоси гирдгардиши калон доимй ва даврй амал мегардад, вале ба таври номувозй дар вақт ва фазо инкишоф меёбад ва каму беш энергияи худро гум карда, аз рӯи қонуниятҳои азнавтақсимкунии моддаҳо, энергия ва ахбор дар ҳудуди экосистемаҳои сатҳи гуногун мушоҳида мешаванд. Ҳарду гирдгардиш бо ҳам алоқаманд буда, система раванди ягонаро ташкил медиҳанд. Ҳисоб карда шудааст, ки ҳамаи оксигени атмосфера ба воситаи организмҳои зинда (дар нафаскашй пайваст шуда, дар фотосинтез озод мешавад) дар давоми 2000 сол, гази карбони атмосфера дар самти муқобил 300 сол ва ҳамаи оби дар Замин буда бо роҳи вайроншавй ва азнавҳосилшавй дар раванди фотосинтез ва нафаскашй 2 000 000 сол лозим аст (расми 85).
Баҳамтаъсиркунии омилҳои абиотй ва организмҳои зинда дар биосеноз бо гирдгардиши пай дар пайи пайвастагиҳои узвй ва маъданй ба амал меояд. Мубодилаи элементҳои кимиёвии байни организмҳои зинда ва муҳити ғайриузвй, ки зинаҳои гуногуни он дар дохили экосистемаҳо амалй мешавад, гирдгардиши биогеокимиёвй ё ки даври биогеокимиёвй ном дорад. Мавҷуд будани чунин гирдгардишҳо барои худидоракунии (гомеостази) системаҳо имконият фароҳам меорад, ки ин ба экосистемаро таҳким мебахшад. Дар асоси фаъолияти экосистемаҳо, яъне гирифтани захираҳо ва истифодаи онҳо дар ҳудуди гиргардиши ҳамаи элементҳо ба амал меояд, ки баъзе аз гирдгардишҳои биокимиёвиро дида мебароем.
Гирдгардиши об. Аз ҳама бештар сарфи энергия дар рӯи сатҳи Замин дар даври гирдгардиши об истифода мешавад.
Ҳар як сония дар гирдгардиши об 16,5 млн. м3 ҷалб карда мешавад, ки дар он 40 млрд. МВт энергияи Офтоб сарф мешавад (Т. А. Акимова, В. В. Хаскин, 1994). Ин гирдгардиш на танҳо кашондани массаи об, балки зинаҳои мубаддалшавй, ҳосилшавии маҳлулҳо ва модцаҳои муаллақ, боришот, булӯршавй, ҷараёни фотосинтез, ҳамчунин таассурҳои кимиёвии гуногунро дар бар мегирад. Дар муҳити оби ҳаёт пайдо шудааст ва давом мекунад. Об — элементи асосии ҳаёт мебошад. Микдоран об яке аз паҳншудатарин моддаи ғайриузвии таркиби материяи зинда мебошад. Микдори об дар организми одам 63% -и массаи бадан, дар занбӯругҳо 80%, растанӣ 80-90%, ва дар баъзе медузаҳо бошад 98%-ро ташкил медиҳад.
Расми 85. Гирдгардиши об, оксиген ва дуоксиди карбон дар ҳудуди биосфера (аз рӯи П. Клауду ва А. Джибору, 1972)
Об дар ҳолати моеъ, сахт ва буг дар ҳар як ҷузъи асосии биосфера — атмосфера, гидросфера ва литосфера мушоҳида мешавад. Ҳамаи обҳоро мафҳуми умумии «гидросфера» ҷамъ мекунад. Қисмҳои гидросфера доимо дар мубодила ва таъсири ҳамдигарианд. Об доимо аз як ҳолат ба ҳолати дигар гузашта, гардиши хурд ва калонро амалӣ мекунад. Бухоршавии об аз болои уқёнус, конденсатсияи буғи об дар атмосфера ва боришот ба болои уқёнус гирдгардиши хурдро ҳосил мекунад. Вақте ки буғи обро ҳаракати ҳаво ба хушкӣ мегузаронад, гардиши об хеле мураккаб мешавад. Як қисми боришот буғ шуда, боз ба атмосфера бармегардад. Аз ҳисоби қисми дигараш дарёҳо ва обанборҳо гизо мегиранд ва дар охир ба воситаи дарё ва обҳои зеризаминӣ боз ба уқёнус бармегарданд ва бо ҳамин гирдгардиши калонро анҷом медиҳанд. Оби ба атмосфера бухоршуда ва ба замин дар намуди боришот баргашта дар давоми сол” 500 ҳаз. км3-ро ташкил медиҳад. Аз ин миқдор 109 ҳаз. км3 ба хушкӣ борида, танҳо 72 ҳаз. км3-и он бухор мешавад. Ин фарқияти об дар таркиби организмҳои зинда ва хок маҳфуз мешавад. Аз болои уқёнуси ҷаҳонй бошад, 448 ҳаз. км3 бухор шуда, танҳо 441 ҳаз. км3 бармегардад, ки фарқияти он аз ҳисоби дарёҳо ва обҳои зеризаминй барқарор мешавад. Дар минтақаҳои наздисоҳили хушкй назар ба дигар қисмҳои он 3-4 маротиба зиёдтар боришот мушоҳида мешавад. Обе, ки ба хушкй меафтад дар ҷараёни полоишӣ ба воситаи хок аз моддаҳои узвй ва маъданй бой гардидааст, обҳои зеризаминиро ҳосил мекунад. Онҳо дар якҷоягӣ бо резиши обҳои болоизаминӣ ба дарёҳо ҳамроҳ шуда, ба уқёнусҳо дохил мешаванд. Дохилшавии об ба уқёнуси ҷаҳонӣ (боришот, резиши дарёҳо) ва буғшавй аз болои сатҳи он дар як сол 1260 мм-ро ташкил медиҳад. Новобаста аз ночиз будани гафсии қабати буги оби дар атмосфера буда (0,03 м), маҳз намнокии атмосфера дар гирдгардиши биокимиёвй ва даври обй аҳамияти хеле калон дорад. Дар маҷмӯъ барои тамоми кураи замин як сарчашмаи воридоти об — намнокии атмосфера ва як сарчашмаи сарфи он буғшавй мавҷуд аст, ки 1030 мм-ро дар як сол ташкил медиҳад. Дар фаъолияти растаниҳо аҳамияти асосии об дар ҷараёни фотосинтез ва бухоршавӣ зоҳир мешавад. Муайян карда шудааст, ки 1 га ҷангалзори коҷи хокаш намнок дар як сол 4000 м3 обро бухор мекунад, ки ин ба 378 мм боришот баробар аст.
Натиҷаҳои гирдгардиши об дар кураи замин имконият медиҳанд, ки фаъолнокии мубодилаи обиро дар қисмҳои гуногуни гидросфера ҳисоб кунем (ҷадвали 30).
Ҷадвали 30
Фаъолнокии мубодилаи обӣ дар гидросфера (аз рӯи М. И. Львович, 1986)
| № | Қисмҳои гидросфера | Ҳаҷми об ҳазор км3 | Фаъолнокии мубодилаи обӣ, миқдори солҳо |
| 1 | Уқёнус | 1370000 | 3000 |
| 2 | Обҳои зеризаминй | 60000 | 5000 |
| 3 | Аз он ҷумла минтақаҳои фаъоли мубодилаи обй | 4000 | 300 |
| 4 | Пиряхҳои қутбй | 24000 | 8000 |
| 5 | Обҳои болоизаминии хушкй | 280 | 7 |
| 6 | Дарёҳо | 1,2 | 0,03 |
| 7 | Намнокии хок | 80 | 1 |
| 8 | Бугҳои атмосферавй | 14 | 0,027 |
| Ҳамаи гидросфера | 1 454 000 | 2 800 |
Обҳои тозаи нӯшокии сайёраи Замин хеле каманд ва ҳамаги 300 млн. км3-ро ташкил медиҳанд, ки аз ин микдор 97% дар пиряхҳои
Антарктида, Гренландия, дар минтақаҳои қутбӣ ва кӯлҳо мафҳузанд. Аммо гирдгардиши табиӣи об моро бовар мекунонад, ки сайёраи Замин бе об намемонад.
Гирдгардиши биотикӣ (биологй). Дар зери мафҳуми гирдгардиши биотикӣ (биологй) гардиши моддаҳоро байни хок, растаниҳо, ҳайвонҳо ва микроорганизмҳо мефаҳманд.
Ба ақидаи Н. П. Ремезова ва диг. гирдгардиши биотикӣ (биологӣ) гуфта дохилшавии элементҳои кимиёвиро аз хок, об ва атмосфера ба организмҳои зинда, мубадцалшавии ин элементҳои дохилшуда ба пайвастагиҳои мураккабтар ва баргардондани онҳо ба ҷараёнҳои фаъолияти ҳар сол бо қисмҳои партофта ё ки фавтидани организмро, ки дар таркиби экосистема дохил шудааст (Н. Ф. Геймерс, 1990) меноманд. Шакли даврии гирдгардиши биотикй чунин сохт дорад (расми 86). Аз рӯи Т. А. Акимова, В. В. Хаскин (1994) гирдгардиши якумини биотикӣ аз якҳуҷайрагиҳои продусентии муқаррарӣ (П) ва редусентҳои вайронкунанда (деструкторҳо) иборат аст. Микроорганизмҳо қобилият доранд тез афзоиш карда, ба шароитҳои гуногун мутобиқат пайдо кунанд, мисол ба сифати ғизо онҳо субстратҳои гуногун — сарчашмаҳои карбониро истифода мебаранд. Организмҳои олӣ ин қобилиятро надоранд.
Дар экосистемаҳои бутун онҳо метавонанд дар намуди надстройка дар пойдевори микроорганизмҳо фаъолият кунанд.
Расми 86. Сохторҳои даврии гирдгардиши биологй (аз рӯи Т.А. Акимова, В.В. Хаскин, 1994)
Аввал растаниҳои бисёрҳуҷайра (Р) — продусентҳои олй дар якҷоягӣ бо микроорганизмҳо дар ҷараёни фотосинтез моддаҳои узвиро ҳосил карда, барои ин энергияи офтобро истифода мекунанд. Баъдтарконсументҳои якумин ба фаъолият оғоз мекунанд — ҳайвонҳои алафхӯр (Т), баъдтар бошад консументҳои гӯштхур. Мо танҳо оиди гирдгардиши биотикӣ дар хушкӣ гуфта гузаштем, ки ин пурра ба гирдгардиши биотикии экосистемаҳои обӣ ҳам дахл дорад, мисол уқёнус.
Ҳар як организм дар гирдгардиши биотикӣ ҷойи муайяни худро дорад, ки вазифаи интиқоли энергия ва биомассаро иҷро мекунад, ки ин системаро организмҳои якҳуҷайравӣ редусентҳо (деструкторҳо) анҷом медиҳанд. Дар охир бошад ҳамаи элементҳои барои гардишҳои нав лозимиро бармегардонанд. Яке аз хусусиятҳои муҳими гирдгардиши биотикӣ ин ҷараёни фотосинтез мебошад (расми 87).
ф Глюкоза
► Ф-1 .
Я*
Г п юкоза • б Фосфат т-Т …Фоуктозз
— фосфат
Фгпэстоза бфосфатфЗ-АФГ^цилиаои.вфоо^т 1″*»^ / ©Эрихроза — 4 фосфат
\
<*> Эр^прозз 4- фосфат
^т^ФсйфодуокситСитоь ‘ фЛ
фС32 смгтжза
ф:^ —ф:
>*&С4Т згапп.тюза 7- фосфат ^ЗЛФГ
I т с‘Рпбозо .’-Оос4ат
гсЧЬО I »Фос&.т^7>>- ,
©СО: ФКл.гиолоза 5-фосфат
— ‘ Эфосфат^ ««Ч
®фрттстсва 3.6 дуфоофат
>Ф;>
©:5 фосфоду.
_ I оксиатсетон
ИАДФН.-1~‘НАДф-
ГД-Фг
АСФ»-|-~*-ЩФ А)ЁрГШ 3- ФГ
^АСФ
Ксз.тиолоза -5 фосфат
Расми 87. Даври барқароршавии пентозофосфатӣ (даври Калвин)
Ф1 — рибулозодуфосфаткарбоксилаза; Фг — фосфоглитсераткиназа; Фз — глитсералдегид-3-фосфат-дегидрогеназа; Ф4 — триозофосфатизомераза; Ф5 — фруктоза-1,6-дуфосфаталдолаза; Фб — 1,6-фосфофруктозофосфатаза; Ф7- глюкозофосфатизомераза; Ф»- глюкозо-6-фосфатаза; Ф9 — транскеталаза; Фю — алдолаза; Фц — дифосфатаза; Ф12 — фосфопентозоизомераза; Ф13 —
фосфопентозоэпимераза; Ф14 — фосфорибулокиназа.
Фотосинтез яке аз ҷараёнҳои тавоной табиӣ буда, ҳар сол микдори зиёди массаи модцаҳои биосфераро ҷалб мекунад ва ба муҳити ҳаво микдори зиёди оксигенро таҳвил медиҳад. Фотосинтез на танҳо идоракунандаи ҷараёнҳои асосии геокимиёвӣ, балки омиле мебошад, ки энергияи озоди дар қабати болои сайёраи Замин ҳосилшударо муайян мекунад. Фотосинтез аз таассурҳои кимиёвие, ки ба туфайли нурирӯшноии офтоб бо иштироки хлорофилли растаниқои сабз амали мегарданд, иборат аст:
пСОг + пНгО + энергия + С„Нг„Оп + пОг
Аз ҳисоби гази карбон ва об модцақои узвӣ қосил шуда, оксигени озод ҷудо мешавад. Маҳсулоти ҳослшудаи раванди фотосинтез ҳаргуна пайвастагиҳои узвӣ (сафеда, ангиштоб, чарб) ба ҳисоб мераванд, вале дар маҷмӯъ ҷараёни фотосинтез хеле мураккаб аст ва онро чунин шарҳ додан мумкин аст. Фотосинтез ҷараёни оксиду барқароршавиеро меноманд, ки дар рафти он аз модцаҳои содцаи беҳади ғайриузвӣ (СОг ва Н2О) бо иштироки нури рӯшноии Офтоб ва молекулаи хлорофилл пайвастагиҳои узвӣ ҳосилшуда, оксигени молекулавӣ ҷудо шуда, як микдор энергия захира мешавад.
Глюкоза яке аз маҳсулоти муқаррарии раванди фотосинтез буда, ҳосилшавии он ба таври зайл сурат мегтрад:
6СО2 + 6Н2О ру™»0” . С6Н12О6 + 6Н2О + “%02 + энергия
хлорофилл
Рушной
//////
Антенаҳои рӯщноиқабулкуыанда
Марказн реаксиони
ФОТОСИНТЕЗИ ОКСИТЕНИ ФОТОСИНТЕЗИ БЕОКСИГЕН
растаниқо; бактерпяқои пурпури
сулфурӣ ва айрисулфурӣ
оосабзқо; бактерияҳри сабз
сианобактерияхо ;
Расми 88. Нақшаи раванди фотосинтези растани, обсабзҳо ва бактерияҳо
Ба гайр аз фотосинтези бо иштироки оксиген (бо номи фотосинтези оксигенй) амалӣ шуда, инчунин фотосинтези бе оксиген ё ки хемосинтезро низ фарқ мекунанд (расми 88).
Ба организмҳои хемосинтезкунанда нитрогеназхудкунандаҳо, карбоксидбактерияҳо, бактерияҳои сулфурӣ, бактерияҳои оҳании тионовӣ, бактерияҳои гидрогенӣ дохил мешаванд. Онҳо аз рӯи субстратиоксидшуда ном гирифтаанд, ки метавонанд 1МНз, N02, СО, Н28, 8, Ғе2+, Нг бошавд. Баъзе намудҳо хемолитоавтотрофҳои облигатй буда, дигарҳо — факултативианд. Ба намудҳои факултативй карбоксидобактерия ва бактерияҳои гидрогенӣ дохил мешаванд. Хемосинтез ба организмҳои чашмаҳои гарми қаъриобй хосанд. Дар ҷараёни фотосинтез, ҳамчунин элементҳои кимиёвии И, Р, 8, аз металҳо К, Са, М§, Ыа, А1 низ иштирок мекунанд.
Дар рафти фавтидани организм ҷараёни баръакс таҷзияшавии моддаҳои узвй бо роҳи оксидшавй, пӯсидашавӣ ва г. бо ҳосилшавии маҳсулоти охирон таҷзия ба амал меояд. Бинобар ин, таассури умумии фотосинтезро мумкин, барои масштабҳои калон ин тавр нишон диҳем:
ҳдёт
шСО^+пНгО I ь Ст хп(Н2О)+ш02
мурқа
Дар рӯи Замин ин ҷараён ба он оварда мерасонад, ки миқдори биомассаи моддаҳои зинда рӯ ба доимиятии муайян меоранд. Биомассаи экосфера 2х1012 т-ро ташкил медиҳад, ки 7 маротиба аз массаи қишри замин (2х1019 т) камтар аст. Растаниҳои сатҳи Замин ҳар сол қариб 1,6х10и т моддаҳои узвй (ба ҳисоби моддаи хушк) ҳосил мекунанд, ки ин 8%-и биомассаи экосфераро ташкил медиҳад.
Деструкторҳо, ки камтар аз 1% биомассаи умумии организмҳои сайёраро ташкил мекунавд, микдори массаи моддаҳои узвиеро таҷзия мекунанд, ки 10 маротиба аз биомассаи худашон бештар аст. Ба ҳисоби миёна азнавшавии биомасса ба 12,5 сол баробар аст. Мисол, бигузор массаи модцаҳои зинда ва ҳосилнокии биосфера ҳамон тавре, ки аз кембрия то замони мо (530 млн. сол) буд, монда бошад, он гоҳ миқдори умумии моддаҳои узвй ба воситаи гирдгардиши биотии глобали гузашта ва барои ҳаёт дар сайёраи Замин истифода шудан 2х1012х5,3х108/12,5=8,5х1019 т-ро ташкил медиҳад, ки аз массаи қишри Замин 4 маротиба зиёдтар аст. Аз ин рӯ, Н. С. Печуркин (1988) чунин менависад: «Мо метавонем бо бовари гӯем, ки атомҳое, ки организми моро ташкил медиҳанд, як вақтҳо дар организми бактерияҳои қадима, диназаврҳо ва мамонтҳо ҷойгир будаанд».
Қонуни биогении интиқоли атомҳоро В. И. Вернадский чунин шарҳ медиҳад: «интиқоли элементҳои кимиёвии болои сатҳи Замин ва биосфера, дар маҷмӯъ ё ки бевосита бо иштироки моддаҳои зинда (интиқоли биогенй) ё ки дар муҳите мегузаранд, ки хусусияти геокимиёвии (О2, СОг, Нг ва г.) доранд», ба монанди онҳое, ки имрӯз дар биосфера паҳн шудаанд ва ба монанди онҳое, ки дар рафти тамоми таърихии геологии Замин амал кардаанд.
В. И. Вернадский дар асоси тахдилҳои ҳаматарафаи худ оид ба равандҳои дар биосфера ба амал омада, 5 вазифаи асосии биогеокимиёвии моддаҳои зиндаи биосфераро пешниҳод намудааст.
Вазифаи якум — газӣ. Миқдори зиёди газҳои ҳавои атмосфераро дар рафти фаъолияти ҳаётй пайдо шудаанд. Газҳои зеризаминии сӯзишворӣ маҳсули таҷзияи модцаҳои узвии пайдоиши растанигӣ доранд, ки пештар дар қабатҳои таҳшинй захира шуда буданд. Аз ҳама паҳншудатарин ин гази ботлоқӣ метан (СШ) мебошад.
Вазифаи дуюм — дараҷаи ғилзатӣ ё ки консенграгсионй. Организм дар худ элементҳои кимиёвии зиёдро ҷамъ мекунад. Дар байни онҳо дар ҷои якум карбон меистад. Миқдори карбон дар ангишт аз рӯи дараҷаи консентратсияаш ҳазор бор назар ба қишри замин бештар аст. Нафт — ҷамъкунандаи карбон ва гидроген мебошад, чунки пайдоиши биогенӣ дорад. Дар байни металҳо аз рӯи консентратсия ҷойи якумро калсий мегирад. Як қатор тегаи кӯҳҳо аз боқимондаи ҳайвонҳо бо асоси оҳакӣ сохта шудаанд. Ҷамъкунандаи кремний обсабзҳои диатомавӣ, радиолария, баъзе исфанҷҳо, йод — обсабзи ламинария, оҳан ва манган — бактерияҳои махсус мебошанд. Ҳайвонҳои мӯҳрадор фосфорро дар устухонҳои худ захира мекунанд.
Вазифаи сеюм — оксиду барқароршавй. Барои бисёр элементҳои кимиёвии валентнокиашон тагйирёбанда оксиду барқароршавӣ роли калон бозид. Организмҳое, ки дар обанборҳои гуногун ҳаёт мегузаронанд, дар раванди фаъолияти худ ва баъди фавтидан ҳам режими оксигениро идора мекунанд ва бо ҳамин барои ҳалшавӣ ё ки тахдпиншавии як қатор металҳои валентнокиашон тагйирёбанда (V, Мп, Ғе) шароит муҳайё мекунанд.
Вазифаи чорум — биокимиёвӣ. Ин бо расиш, афзоиш ва ҷойивазкунии организмҳои зинда дар фазо вобаста аст. Афзоиш ба паҳншавии босуръати организмҳои зинда оварда мерасонад, яъне паҳншавии моддаҳои зинда ба минтақаҳои гуногуни ҷуғрофӣ.
Вазифаи панҷум — фаъолияти биогеокимиёвии одамон, ки сол аз сол микдори зиёди моддаҳои қишри Заминро барои истеҳсолот, нақлиёт, хоҷагии қишлоқ гирифта истифода мебаранд. Ин вазифа ҷои муайянро ишғол карда, омӯзиш ва таҳлили хос талаб дорад. Ҳамин тавр ҳамаи организмҳои зиндаи сайёраи Замин дар гирдгардиши доимй мебошанд. Гирдгардиши биологии моддаҳо дар биосфера, бо гирдгардиши калони геологй алоқаманд аст (расми 89).
Аз нуқтаи назари баъзе олимон (Т. А. Акимова, В. В. Хаскин, 1994) гирдгардиши пурра сарбаста аст, вақте ки баробарии амиқи суммаи сарфи мустақим ва баръакс мавҷуд аст.
2^,21
Агар дар ягон ҷараён афзуншави ё ки ихроҷ мушоҳида шавад («нуқсони сарбастагй») Д?, он гоҳ сарбастагии гирдгардиш чунин намудро мегирад:
<5,=(9-А,)/?
Расми 89. Алоқамандии гирдгардиши хурди биологй бо гирдгардиши калони геологй дар ҳудуди биосфера (аз рӯи Степановский, 2003)
БОРИШОТ
Бузургии кушодашавии гирдгардиш ин тавр навишта мешавад :
/Зя=1-д = Ач/я
Нишондодҳои гирдгардиши биологи дар минтақаҳои гуногуни табиӣ(аз рӯи Родина ва Безинович, 1965)
| Нишондодҳо | Тундра | Минтақаи ҷангалӣ | Даштҳо | Биёбонҳо | ||||
| Арк- тикй | бут-таги | © | булут- зор | о. о & 2 | хушки | & о 1 £ Н св | Эфемер нимбутт агӣ | |
| Биомасса с/га | 50 | 280 | 3000 | 4000 | 250 | 100 | 43 | 125 |
| Ҳиссаи узвҳои зеризаминй бо % | 70-83 | 22-24 | 68-85 | то 90 | ||||
| Қисмҳои сабзи афтида с/га | 2,6 | 9,0 | 30 | 40 | 80 | 15 | 1 | 18 |
| Густурда (подстилкаҳо), вайлок (намад) с/га | 35 | 835 | 300 | 150 | 120 | 15 | — | — |
| Коэффисиенти густурда ва афтида | 14 | 92 | 10 | 4 | 1,5 | 1 | — | — |
Гирдгардиши биологй дар минтақаҳои гуногуни табиӣ фарқ дошта аз рӯи нишондодҳои маҷмӯи биомассаи растанӣ, афтидани узвҳои
растанй, микдори элементҳои дар биомасса буда ва ғайра таснифот карда мешаванд (ҷадвали 31).
Биомассаи умумӣ аз ҳама бештар дар минтақаи ҷангалӣ ва ҳиссаи узвҳои зеризаминй бошад, аз ҳама камтар дар ҷангалҳо мушоҳида мешавад, ки инро индекси (номгӯи) шиддатнокии гирдгардиши биологӣ — таносуби бузургии массаи густурдаи ба он қисм афтида, ки онро ҳосил кардааст, тасдиқ мекунад (ҷадвали 32)
Гирдгардиши карбон. Аз ҳамаи давраҳои биогеокимиёвй гирдгардиши карбон шиддатнокии баланд дорад (расми 90). Дар гирдгардиши карбон СО ва СОг аҳамияти хос доранд. Дар бисёр ҳолат дар биосфераи Замин карбон дар шакли серҳаракати он СО2 мушоҳида мешавад. Сарчашмаи аввали гази карбони биосфера фаъолияти вулқонҳо мебошанд, ки бо дегазатсияи мантия ва қабатҳои поёнии қишри Замин алоқаманд аст. Интиқоли гази карбон (СО2) дар биосфера бо ду роҳ амалӣ мешавад.
Ҷадвали 32
Индекси шиддатнокии гирдгардиши биологӣ
| Типи экосистемаҳо | Индекси суръати гирдгардишҳо |
| Ҷангалҳои ботлоқшуда | >50 |
| Тундраи буттагй | 20-50 |
| Ҷангалҳои сӯзанбарги сиёҳ | 10-17 |
| Ҷангалҳои паҳнбарг | 3-4 |
| Саваннаҳо (даштҳо) | на аз >0,2 зиёдтар |
| Ҷангалҳои намноки тропикй | на аз >0,1 зиёдтар |
Роҳи якум бо фурӯбарии он дар ҷараёни фотосинтез бо ҳосилшавии глюкоза ва дигар моддаҳои узвие, ки аз онҳо тамоми бофтаҳои растаниҳо сохта мешаванд, акс ёфтааст. Баъдтар ин модцаҳои узвӣ ба занҷири ғизой дохил шуда, бофтаҳои тамоми организмҳои зиндаи системаҳои экологиро ҳосил мекунанд. Эҳтимолияти он ки карбони алоҳида дар як давр ба таркиби организмҳои зиёд дохил мешавад хеле кам аст, чунки дар вақти гузариш аз як дараҷаи трофикӣ ба дигараш, имконияти таҷзияшавии модцаҳои узвии карбондошта, дар раванди нафаскашии ҳуҷайра хеле калон аст. Атомҳои карбон аз нав дар намуди СОг ба муҳити атроф афтида, як даврро ба анҷом расонида ба даври дигар огоз мекунанд. Дар ҳудуди хушкй гази карбон аз тарафи растаниҳо дар ҷараёни фотосинтез рӯзона аз худ карда мешавад ва шабона бошад, як қисми онро растаниҳо ба муҳити берун ҷудо мекунанд. Баъди фавтидани растаниҳо ва ҳайвонҳо дар болои онҳо оксидшавии моддаҳои узвӣ бо ҳосилшавии СОг амалӣ мешавад. Атомҳои карбон ба атмосфера дар вақти сӯхтани моддаҳои узвӣ ҳам мушоҳида мешавад. Хусусияти хос ва муҳими гирдгардиши карбон дар он асос ёфтааст, ки дар давраҳои хеле дури таърихии геологй, садҳо сол пеш, қисми зиёди модаҳои узвӣ дар ҷараёни фотосинтез ҳосил шуда, аз тарафи консументҳо, редусентҳо истифода нашуда буданд, балки дар литосфера, дар намуди канданиҳои сӯзишворй — нафт, ангишт, слансҳои сӯзишворӣ, торф ва ғ. захира шуданд. Ин канданиҳои сӯзишворй ба микдори хеле зиёд барои қонеъ гардонидани талаботи энергетикии ҷомеа исгифода мешаванд. Мо онҳоро сӯзонида бо ҳамин гирдгардиши карбонро ба маънои муайян анҷом медиҳем.
Расми 90. Гирдгардиши карбон (аз руи И.П.Герасимов, 1980)
Роҳи дуюми интиқоли карбон аз рӯи ҳосилшавии системаҳои карбонатии дар обанборҳои гуногун, ки СОг ба Н2СО3, НСОз ь, СОз2′ мубаддал мешавад, муайян мешавад. Бо ёрии калсий дар об ҳалшуда (ё ки магний) таҳшиншавии карбонатҳо бо роҳи биогенӣ ва ғайрибиогенӣ ба амал меояд (СаСОз), ки дар натиҷа қабатҳои зиёди оҳакӣ ҳосил мешаванд. Аз рӯи натиҷаҳои ба дастовардаи А. Б. Ронова таносуби карбони дар маҳсулоти фотосинтез захирашуда ба карбони дар таркиби ҷинсҳои карбонатӣ буда дар таносуби 1:4 қарор доранд. Ба гайр аз гирдгардиши калони карбонӣ як қатор гирдгардишҳои хурди он дар хушкӣ ва уқёнус мушоҳида карда мешаванд.
Бе дахолати антропогенй микдори карбон дар «зарфҳои» биогеокимиёвӣ: биосфера (биомасса+хок ва детритҳо); ҷинсҳои таҳшин, атмосфера ва гидросфера доимо нигоҳ дошта мешавад. Аз рӯи натиҷаҳои Т. А. Акимова, В. В. Хаскин (1994) мубодилаи доимии карбон байни биосфера аз як тараф, байни атмосфера ва гидросфера аз дигар тараф бо мубодилаи газии ҷараёни фотосинтез, нафаскашӣ ва вайроншавӣ (деструксия) вобаста буда, тахминан 6х 1010 т дар як солро ташкил медиҳад. Аз ҳисоби фаъолияти вулқонҳо ба гидросфера ва атмосфера ҳар сол ба ҳисоби миёна 4,5х10б т дохил мешавад. Миқцори умумии массаи карбон дар канданиҳои сӯзишворӣ (нафт, газ, ангишт ва ғ.) ба 3,2х1015т баҳогузори мешавад, ки суръати ҷамъшавии он ба 7 млн. т дар як сол баробар аст. Танҳо 0,2% карбон доимо дар гирдгардиши он иштирок дорад. Карбони таркиби биомассаҳо дар давоми 12 сол ва атмосфера бошад, дар давоми 8 сол таҷдид мешаванд.
Гирдгарднши оксиген. Оксиген (Ог) дар ҳаёти организмҳои зиндаи сайёраи мо аҳамияти хеле калон дорад. Аз рӯи микдор оксиген яке аз элементҳои асосии таркиби материяи зинда ба ҳисоб меравад. Мисол, агар оби таркиби бофтаҳоро ба ҳисоб гирем, одам дар таркиби бадани худ 62,8% оксиген ва 19,4% карбон дорад. Дар ҳудуди бисфера мубодилаи босуръати оксиген байни организмҳои зинда ё ки боқимондаи онҳо баъди фавтидан амалӣ мешавад. Растаниҳо аз рӯи қоида истеҳсолкунандаи оксигени озод ва ҳайвонҳо истеъмолкунандаи он бо роҳи нафаскашӣ мебошанд. Гирдгардиши оксиген дар биосфера хеле мураккаб аст, чунки вай бо таассурҳои зиёди моддаҳои узвӣ ва гайриузвӣ дохил мешавад. Дар натиҷа байни литосфера ва атмосфера ё ки байни гидросфера ва ду муҳити дигар (атмосфера ва литосфера) давраҳои гуногун ба амал меоянд. Гирдгардиши оксиген дар баъзе ҳолатҳо гирдгардиши СОг-ро баръакс ба хотир меорад. Ҳаракати равиши яке аз онҳо ба самти муқобили равиши дигар амалӣ мешавад (расми 91).
Истифодабарии оксигени атмосфера ва барқароркунии он аз тарафи продусентҳои якумин хеле тез мегузарад. Мисол, барои пурра аз нав кардани тамоми оксигени атмосфера 2000 сол лозим аст. Дар замони муосир фотосинтез ва нафаскашӣ дар шароити табий бе назардошти фаъолияти одам, бо амиқии хело калон якдигарро баробар мекунанд. Бинобар ҳамин ҷамъшавии оксиген дар атмосфера мушоҳида намешавад ва таркиби он (20,946%) доимӣ мемонад.
Дар қабатҳои болоии атмосфера дар зери таъсири нурҳои ултрабунафш оксиген ба озон — Оз мубаддал мешавад.
/гЯ -> 02 -о 20; 0 + Ог++-ф}’, &Я = +\М$кДж1 мол
Дар ин ҷо Ь — кванти рӯшноии мавҷи дарозиаш аз 225 нм-ро нишон медиҳад.
Барои ҳосилшавии озон тақрибан, 5% нури рӯшноии Офтоб 8,6х1015Вт сарф мешавад. Таассур хеле осону баргарданда аст. Дар рафти таҷзияи озон энергияи муайян ҷудо мешавад, барои ҳамин дар қабатҳои болоии атмосфера ҳарорати баланд нигоҳ дошта мешавад. Консентратсияи миёнаи озон дар атмосфера тақрибан 10% консентратсияи максимали Оз бошад то 4×106 дар баландиҳои 20-25 км мушоҳида мешавад (Т. А. Акимова, В. В. Хаскин 1998).
Расми 91. Гирдгардиши оксиген дар биосфера
(Верзилин ва диг. 1976).
Озон ҳамчун полоиши махсуси ултрабунафш хизмат мекунад, яъне қисми нурҳои марговари ултрабунафшро нигоҳ медорад. Мумкин, ҳосилшавиии қабати озонй яке аз шароитҳои аз уқёнус ба хушкӣ баромадани ҳаёт гардида бошад.
Қисми зиёди оксигени дар рафти даврҳои дуру дарози геологй ҳосилшуда дар атмосфера намонда, балки литосфера онҳоро дар намуди карбонатҳо, сулфатҳо, оксидҳои оҳан ва ғ. гирифтааст. Ин масса 590х1014 т-ро муқобили 39х1014 т оксигени дар биосфера дар намуди газ ё ки сулфатҳо гардишкунанда ва дар обҳои уқёнусу қитъаҳо ҳалшударо ташкил медиҳад.
Гирдгардиши нитроген. Нитроген элементи ивазнашавандаи биогенӣ аст, чунки вай ба таркиби сафедаҳо ва туршиҳои нуклеинй дохил мешавад. Гирдгардиши нитроген яке аз мураккабтаринҳо гардишҳо буда, зеро ки зинаи газй ва маъданиро дар бар мегирад ва яке аз гирдгардишҳои асосй ба ҳисоб меравад (расми 92).
Гирдгардиши нитроген бо гирдгардиши карбон зич алоқаманд аст. Аз рӯи қоида нитроген аз пушти карбон гардиш мекунад, ки дар якҷоягй онҳо дар ҳосилкунии тамоми моддаҳои протеинй иштирок мекунанд. Таркиби ҳавои атмосфера 78% нитроген дорад. Лекин қисми асосии организмҳои зинда бевосита наметавонанд ин нитрогенро истифода баранд. Барои ин пешаки бояд нитрогени озод ба намуди пайвастагиҳои кимиёвии пайваст мубаддал шавад. Мисол, барои азхудкунии нитроген аз ҷониби растаниҳо, лозим аст, ки нитроген ба таркиби ионҳоиаммоний (1’Щ4+) ё ки нитратҳо (N03′) дохил шавад. Нитрогени газмонанд ба атмосфера доимо дар рафти фаъолияти бактерияҳои денитрофикаторй амалй мешавад, бактерияҳои нитрогеназхудкунанда ва сианобактерияҳо бошанд, онро фурӯ бурда, ба нитратҳо мубаддал мекунанд.
НЖ1 ннтрйген бО Л5МД», /Ш1» пннил еялл’ ■ . ер1Ш бнгггрняхоц грундапг ойк «ез«1 «я чо» хо*. ? N0 )
ФНШШИШМшть
А кпшоҳн Iтс еххо. заиоуругхо
Расми 92. Гирдгардиши нитроген (аз рӯи Ф. Рамаду, 1981)
Дар мубаддалшавии нитрогени газмонанд ба шакли аммонигй дар рафти азотофикатсия (азхудкунии нитроген) аҳамияти бактерияҳои авлоди ШгоЫит, ки дар лӯндаҳои решаи растаниҳои лӯбиёгй ҳаёт ба сар мебаранд, хеле муҳим аст. Растаниҳо бактерияҳоро бо ҷойи зист ва (қанд) гизо таъмин мекунанд ва дар ивази он шаклҳои ба онҳо дастраси нитрогенро мегиранд. Ба воситаи занҷири ғизой нитрогени узвй аз лӯбиёгиҳо ба дигар организмҳои экосистема дода мешавад. Дар раванди нафаскашии ҳуҷайра сафедаҳо ва дигар пайвастагиҳои узвй, нитроген таҷзия шуда, ба муҳит дар шакли зиёди аммоний (ЫН4+) ҷудо мешавад. Баъзе бактерияҳо қобилият доранд онро ба шакли нитратҳо (N03′) табдил диҳанд. Ҳардуи ин шакли нитрогенро тамоми растаниҳо аз худ мекунанд. Нитроген, ҳамин тавр гирдгардиши биогении маъданиро амалй мекунад. Ин шакли маъданноккунй баргарданда аст, чунки бактерияҳои дар хок буда, доимо нитратҳоро ба шакли нитрогени газмонанд мубаддал мекунанд.
Дар муҳити обй ҳам намудҳои зиёди бактерияҳои нитрогеназхудкунанда мавҷуданд, лекин вазифаи асосии азхудкунии нитрогени атмосферавиро танҳо намудҳои қобилияти фотосиитез дошта — обсабзҳои сабзу кабуди авлоди АпаЪаепа, N08108, ҒпсЬобевтшт ва г. дороанд.
Гирдгардиши нитроген дар дараҷаи деструкторҳо хеле хуб мушоҳида мешавад. Протеинҳо ва дигар шаклҳои нитрогени узвии дар таркиби растаниҳо ва ҳайвонҳо буда, баъди мурдани онҳо зери таъсири бактерияҳои гетеротрофӣ, актиномитсетҳо, занбӯруғҳо афтида, барои худ энергияи муайян ба даст оварда, нитрогени узвиро то аммиак барқарор мекунанд.
Дар хок ҷараёни нитрификатсия ба амал меояд, ки аз занҷири таассурҳое иборат аст, ки бо иштироки микроорганизмҳо ионҳои аммоний (МН4+) то нитратҳо (N02″) ё ки нитритҳо то нитратҳо (N03′) оксид мешаванд. Барқароркунии нитритҳо ва нитратҳо то пайвастагиҳои нитрогени молекулярии газмонанд (N2) ё ки оксиди нитроген (N20) мафҳуми асосии денитрофикатсияро дар бар мегирад.
Ҳосилшавии нитратҳо бо роҳи ғайриузвй ба микдори кам доимо дар атмосфера, дар ҷараёни ба ҳам пайвастшавии нитроген бо оксиген дар ҷараёни зарядҳои барқй (раду барқ) ба амал омада бо боришот ба болои хок бармегардад.
Дигар сарчашмаи нитрогении атмосфера вулқонҳо мебошанд, ки микдори нитрогени аз гирдгардиш баромадаро дар шакли таҳшин шудан дар қаъри уқёнус, пурра мекунад.
Миқцори нитрогенй, нитратие, ки бо роҳи абиогенй ҳосил шуда аст ва аз атмосфера ба хок меафтад 10 кг/га-ро дар як сол, бактерияҳои озод бошанд 25 кг/га ва бактерияҳои ТПгоЬшт дар ҳамзистй бо растаниҳои олӣ 200 кг/га дар як сол пайвастагиҳои нитрогении барои растаниҳо дастрасбударо ҳосил мекунанд. Қисми зиёди нитрогени пайвастро бактерияҳои денитрификаторӣ ба N2 мубаддал гардонида боз ба атмосфера бармегардонанд. Танҳо 10% нитрогенй дар таркиби аммоний ва нитритҳо ба қайд гирифташударо аз хок растаниҳои олй фурӯ бурда ва ба ихтиёри намояндаҳои бисёрҳуҷайрагиҳои биосеноз медиҳанд.
Гирдгардиши фосфор. Гирдгардиши фосфор дар биосфера бо ҷараёнҳои мубодилаи моддаҳо дар растаниҳо ва ҳайвонҳо вобастааст. Ин элементи хеле муҳим ва лозимии протоплазмаҳо дар таркиби растаниҳои рӯизаминй ва обсабзҳо 0,01-0,1%, ҳайвонҳо аз 0,1% то якчанд фоиз оҳиста оҳиста аз шакли пайвастагиҳои узвй ба фосфатҳо мубаддал мешавад, ки аз сари нав онро растаниҳо истифода мебаранд (расми 93).
Лекин фосфор бо тафовут аз дигар элементҳои биофилй дар ҷараёни интиқоли худ шакли газӣ ҳосил намекунад. Фосфор ба монанди нитроген дар атмосфера нею, балки дар намуди маъданӣ дар литосфера захира карда мешавад. Сарчашмаи асосии фосфори гайриузвй ҷинси кӯҳҳои оташфишонй (апатитҳо, (шпати саҳрой)) ё ки ҷинсҳои таҳшинй (фосфоритҳо) мебошанд. Аз ҷинсҳои мазкур фосфори ғайриузвй ба г ирдгардиш ишқоршавӣ ва ҳалшавии он дар обҳои қитъавй ҷалб мсшавад. Фосфор ба экосистемаҳои хушкй, хок афтида, аз маҳлули обй, дар намуди ионҳои фосфори гайриузвй (РО43′) аз тарафи растаниҳо фурӯ бурда мешавад ва ба таркиби пайвастагиҳои узвии гуногун дохил шуда, ба шакли фосфати узвй мегузарад. Ба воситаи занҷири ғизоӣ фосфор аз растаниҳо ба дигар организмҳои экосистема мегузарад. Фосфори кимиёвии пайваст бо боқимондаи растаниҳо ва ҳайвонот ба хок афтида аз тарафи микроорганизмҳо боз ба ортофосфати маъданӣ табдил меёбад ва баъди ин давр такрор меёбад. Дар системаҳои обӣ фосфор ба воситаи резиши об оварда мешавад. Дарёҳо беист уқёнусро аз фосфор бой мегардонанд. Дар обҳои шӯри баҳрҳо фосфор ба таркиби фитопланктонҳо, ки ғизои асоси барои дигар организмҳои баҳрй ба ҳисоб мераванд, дар бофтаҳои ҳайвонҳои баҳрӣ, мисол моҳиҳо захира мешавад.
Расми 93. Гирдгардиши фосфор дар биосфера (Верзилин ва диг. 1976)
Як қисми пайвастагиҳои фосфор ба воситаи занҷири ғизой ё ки мурдаи организмҳои обй ба қабатҳои чуқуртари об интиқол меёбад. Қисман ба хушки баргаштани фосфор бо ёрии баландшавии қишри замин болотар аз сатҳи баҳр, паррандаҳои баҳрй, моҳидорӣ амалӣ мешавад. Гирдгардиши фосфор дар сатҳи биосферавй пурра сарбаста нест. Механизмҳои баргардонидани фосфор аз уқёнус ба хушкй дар шароити табиӣ қобилият надоранд, то ки ҷубррони талафоти ин элементро барқарор кунанд.
Гирдгардиши сулфур. Як қатор пайвастагиҳои газмонанди сулфур ба монанди гидрогенсулфит Н28 ва оксиди сулфит 8О2 маълуманд. Лекинқисми зиёдк гирдгардиши ин элемент аз ҳисоби таҳшинҳои табий дар хок ва об ба амал меояд.
Сарчашмаи асосии сулфури барои организмҳои зинда дастрасбуда сулфатҳо (8О4) мебошанд. Дохилшавии сулфури гайриузвиро ба экосистемаҳо дар об, хуб ҳалшудани сулфатҳо осон мегардонад. Растаниҳо сулфатҳоро фурӯ бурда, онҳоро барқарор карда ва туршиҳои аминии сулфурдор (метионин, систин ва систеин)-ро ҳосил мекунанд, ки онҳо дар ҳосил кардани сохтори сеюмини сафедаҳо барои ҳосил кардани купрукчаи дисулфидии байни қисмҳои гуногуни занҷири полипептидии сафедаҳо вазифаи муҳимро иҷро мекунанд. Дар расми 94 гирдгардиши пурраи сулфур пешниҳод карда шудааст, ки дар он ҷо нишонаҳои асосии гирдгардиши биокимиёвй мушоҳида мешаванд:
Тач?иии сулфиди оҳан ва дохилшавии оксидҳои, сдглфур оо атмосф<*ра ‘
[и нас|угБа ркарорш ад! сулфур днр бо
‘рИҚО
Бшстер^ I: ИЯЙроЬ!Г паПЬн(.т( оулсрург
1Х.ОИ
Н8НДЯИ1
1\1Х,ОИ /
► Слансҳо вн дигнр чнпсҳои оулфу!>Дор
Расми 94. Гирдгардиши сулфур (аз рӯи Ф. Рамаду, 1981)
Захираҳои зиёди дар хок, таҳшинҳо ва ками дар атмосфера буда;
Роли асосиро дар мубодилаи сулфур микроорганизмҳои махсус, ки вазифаи муайяни оксидшавй ва ё ки барқарокуниро иҷро мекунанд дороанд. Маҳз ба туфайли оксидшавӣ ва барқароркунӣ мубодилаи сулфур, байни сулфатҳои дастрасбуда (8О4) ва сулфидҳои оҳани дар қаъри хок ва ҷинсҳо захирашуда ба амал меояд. Микроорганизмҳои махсус таассурҳои зеринро ба амал меорад: Н}5 -^>5-> 50} бактерияҳои сулфурии беранг, сабз ва пурпурӣ; 50л -> Н25 (барқароркунии анаэробии сулфит) — ОезиИоу^Ьпо; Н28^>804 (оксидшавии аэробии сулфид) — тиобатсилаҳо; сулфури узвй ба 8О4 ва Н28 микроорганизмҳо гетеротрофи аэробй ва анаэробй.
Таҷдиди микробҳо аз таҳшинҳои қаъри обӣ, ки зинаҳои гази А28- ро ба боло таҳрик медиҳанд.
Баҳамтаъсиркунии ҷараёнҳои геокимиёвӣ ва метеорологй — эрозия, ҳосилшавии боришот, ишқоршавӣ, борон, абсорбия — десорбия ва гайра бо чунин ҷараёнҳои биологии монанди ҳосилшавии маҳсулот ва таҷзия.
Баҳамтаъсиркунии ҳаво, об, хок дар идоракунии гирдгардиши массаи оби глобалй.
Дар маҷмуъ экосистема назар ба нитроген ва фосфор ба сулфур камтар эҳтиёҷ дорад. Барои ҳамин, сулфур барои растанӣ ва ҳайвонот камтар ҳамчуномили махдудкунанда ба ҳисоб меравад. Новобаста аз ин, сулфур яке аз элементҳои асоси дар ҷараёни умумии ҳосилшавӣ ва таҷзияшавии биомасса ба ҳисоб меравад. Мисол, дар рафти ҳосилшавии сулфури оҳан дар таҳшинҳо фосфор аз шакли ҳалнашаванда ба ҳалшаванда гузашта барои организмҳо дастрас мешавад. Ин тасдиқи он аст, ки як гирдгардиш гирдгардиши дигарро идора мекунад.
Ҷараёни интиқоли энергия дар системаҳои экологй
Нигоҳ доштани фаъолияти ҳаётии организмҳо ва гирдгардиши моддаҳо дар системаҳои экологй, яъне ҳастии системаҳои экологй аз ҷоришавии доимии энергияи барои фаъолият ва худҳосилкунӣ ҳамаи организмҳо вобаста аст (расми 95).
Дар тафовут аз моддаҳо, ки дар қисмҳои гуногуни системаҳои экологӣ гардиш ёфта аз нав истифода мешаванд, энергия танҳо як бор истифода мешавад, яъне равиши энергия ба воситаи системаҳои экологӣ хаттӣ ҷараён мегирад.
Яктарафа ҷоришавии энергия ҳамчун ҳодисаи универсалии табиӣ аз рӯи қонунҳои термодинамикй амалй мешавад. Қонуни якуми термодинамика тасдиқ мекунад, ки энергия метавонад аз як шакл (мисол, рӯшноӣ) ба дигар шакл (мисол, энергияи тавоноии гизо) мубаддал шавад, вале наметавонад офарида ё ки нест карда шавад. Қонунн дуюми термодинамика тасдиқ мекунад, ки ягон ҷараёне нест, ки дар вақти мубаддалшавии энергия як қисми он талаф наёбад. Миқдори муайяни энергия дар чунин мубаддалшавиҳо ба энергияи гармии дастнорас парешон мешавад, яъне талаф меёбад. Барои ҳамин ягон мубаддалшавие нест, мисол моддаҳои ғизоӣ, ки организм аз онҳо сохта шудааст самараи 100% дошта бошад.
Ҳамин тавр, организмҳои зинда мубадцалкунандаҳои энергия ба хисоб мераванд ва дар рафти ҳар дафъаинаи мубаддалшавии энергия як қисми он дар намуди гармӣ талаф меёбад. Организмҳои зинда гармиро ба сифати сарчашмаи энергия барои иҷрои кор истифода намебаранд, онҳо танҳо энергияҳои рӯшноӣ ва кимиёвиро истифода мебаранд.
Расми 95. Интиқоли энергия дар системаҳои экологӣ
(аз рӯи Ф. Рамад, 1981)
Занҷири ғизой ва шабакаи дараҷаи трофики.
‘ ЭНЕРГИЯЙ / /! 1 УС.ОФТОБ
ГАЗИКАРЕОН МЛлКШ
— ^—
V 4
ПРОДУГЕНТХОХ.
/ X
‘НСУМЕНТХОЙ ТАРТИБИПФ1ГТОФАГХО)
ГОЖУМЕНТХОИ ТАРТИБИ И (ДАРРАНДАХО’
•НСУМЕНТХОИ ТАРГИЫТ ШШРРАНМХ<
гшУчГ*//
КОН(
НТХОИ ТАРТИБИIV (ДАРРАНДАХО)
I >. /ж\ Г V > 4ГШ-..
РЕДХСҒЧТХО
Расми 96. Гирдгардиши биологии моддаҳо: занҷири ғизой
(аз рӯи А.Г. Банников ва диг., 1985).
Дар дохили экосистемаҳо энергияҳое дар таркиби моддаҳо мавҷуданд, аз тарафи организмҳои автотрофӣ ҳосил карда шудаанд ва ҳамчун ғизо барои гетеротрофҳо хизмат мекунанд. Алоқаи гизоӣ — ин механизми интиқоли энергия аз як организм ба организми дигар мебошад. Мисоли оддй ин хӯрдани растанӣ аз тарафи ҳайвонҳо мебошад. Ҳайвонҳои растанихӯрро бошад ҳайвонҳои дигар мехуранд. Бо ҳамин роҳ интиқоли энергия ба воситаи як қатор организмҳо мегузарад, ки ҳар як организми баъдина аз ҳисоби организми пешина энергия ва ғизо мегирад (расми 96).
Ин тарзи пайдарҳамии интиқоли энергияро занҷири гизой (трофикй) меноманд. Ҷойи ҳар як аъзо дар занҷири ғизой дараҷаи трофикӣ мебошад. Дараҷаи трофикии якумро растаниҳо ё ки продусентҳо ишғол мекунанд. Организмҳои дараҷаи трофикии дуюмро, консументҳои якумин, сеюминро — консументҳои дуюмин ва ғ. меноманд.
Одатан се типи занҷири ғизоиро фарқ мекунанд: занҷири гизоии даррандаҳо аз растаниҳо ибтидо гирифта ва аз организмҳои хурд ба организмҳои андозаашон калон мегузарад. Дар хушкӣ занҷири ғизоӣ аз 3-4 аъзо (банд) иборат аст
Расми 97. Занҷири ғизой дар экосистемаҳои хушкӣ ва обӣ:
I- Продусентҳо; II- алафхурҳо; Ш, IV, У-гӯштхурҳо;
О-вайронкунандаҳо (аз рӯи Рамада, 1981)
Занҷири гизоии муқаррарӣ чунин шакл дорад:
Продусент ► алафхур >гуштхур
Чунин занҷирҳои ғизой ҳам хеле паҳншудаанд:
Маводи растанӣ (мисол, шахд) -> паша —> тортанак -> замткобак -> бум
Шарбати буттаи гулоби —>ширинча —^божье коровка -ҷтортанак -> иаррандаҳои ҳашаротхур -апаррандаҳои дарранда.
Дар обҳо, аз ҷумла экосистемаҳои баҳрӣ занҷирй гизоии даррандаҳо назар ба хушкӣ хеле дарозтар аст (расми 97 ва ҷадвали 32 ).
Занҷири гизоие, ки муфтхӯрҳо дар он дохил мешаванд аз мисолҳои дар боло оварда фарқ мекунанд ва он аз организмҳои калон ба хурд мебарад. Дар ҳолатҳои алоҳида, организмҳо аз руи таксонҳои аз ҳам дур, яке дар дохили дигаре инкишоф меёбад, муфтхури якум дар дохили дуюм ва ғ. Мисол, дар ҳашаротҳо гипермуфтхӯри хеле зур инкишоф ёфтааст ва бисёр вақт чунин намуд дорад.
I П 1П IV
Растании > Кирминаи * Муфтхӯр ; Гипермуфтхӯр
санавбар > алафхур» > Барконидҳо * наездникҳо
А1Ые8 а1Ьа СЬог181онсига Аран1е1е$$р СЬаНЫйае
тигшана
Дар атрофи ҳар як намуди ҳашароти растанихӯр зоосенозҳои муфтхӯр ва дарранда ташаккул меёбанд, ки онҳо занҷирҳои ғизоии гуногунро ҳосил мекунанд, ки хӯҷаин дар банди аввал ҷойгир мешавад. Ин типи занҷири ғизой аз организмҳои фотосинтезкунанда оғоз шуда, номи чарогоҳиро (ё ки занҷири хӯрдашуда, ё ки занҷири истифодашаванда)~ро гирифтааст.
Ҷадвали 32
Сохтори занҷири гнзой дар экосистемаи баҳрӣ
(аз рӯи Ф. Рамад, 1981)
| Дараҷаи трофикй | Вазифаи экологӣ | Типи организм | Намуд | |
| I | Продусент | Фитопланктон I | СЬае!осего8 1 | |
| II | Консументи (алафхӯр) 1 | I | _ Ф Зоопланктон 1 | Ф Са1апих (харчанги бепой) 4 |
| III | Консументи (гӯштхури I) 4’ | II | Моҳиҳо (микрофагҳо) | Атто(1у1е8 (лесчанка) 4 |
| IV | Консументи (гӯштхури Ц) 1 | III | Мовдҳо (макрофагҳо) 4 Паррандаҳо (ихтиофагҳо) | С1иреа (шӯрмоҳӣ) 1 |
| V | Консументи (гӯштхури Ш) | IV | у РЬа1асгосотах (моҳихӯрак) |
Типи сеюми занҷири ғизои аз боқимондаи мурдаи растаниҳо, аз мурда ва наҷосати ҳайвонҳо иборат буда онро ба занҷири ғизоиидетритӣ (сапрофитӣ) ё ки занҷири детритии таҷзиякунй дохил мекунанд. Дар занҷири ғизоии детритии экосистемаҳои рӯизаминй вазифаи муҳимро дар ҷангалҳои паҳнбарг, ки қисми зиёди баргҳои онҳоро ҳайвонҳои алафхӯр ба сифати ғизо истеъмол намекунанд ва онҳо ба таркиби густурдаи ҷангал дохил мешаванд, иҷро мекунанд. Баргҳоро детритофагҳои гуноғун — занбӯругҳо, бактерияҳо, ҳашаротҳо (мисол, коллембола) ва ғ. майда карда, баъдтар онҳоро кирмҳои (боронй) заминӣ фурӯ мебаранд, ки гумусро дар қабатҳои болоии замин баробар паҳн карда муллро ҳосил мекунанд.
Дар ин дараҷа, дар занбуругҳо митселлия ҳосил мешавад. Микроорганизмҳои таҷзиякунанда боқимондаи моддаҳои узвии организмҳои фавтидаро минерализатсия карда, занҷирро ба охир мерасонанд. Дар маҷмӯъ, занҷири ғизоии детритии муқаррариро мумкин аст, ин тавр пешкаш кунем:
-густурдаи ҷангал «.кирми боронй «дурроҷи сиёҳ «. пайғу
(ястреб); -ҳайвонҳои мурда ► кирминаи пашаи лоша ► қурбоқаи
алафзорӣ —«баҳтури муқаррарӣ.
Крис\гмеитхои дарачди сеюм (гӯштхурҳо)
Расми 98. Занҷири ғизои ва самти интиқоли моддаҳо (аз рӯи Е.А Криксунов ва диг., 1995)
Дар ин нақшаҳо танҳо занҷири ғизоие нишон дода шудааст, ки як организм дигар организмро ба сифати гизо истифода мекунад. Дар воқеъ алоқаи ғизой дар системаҳои экологӣ хеле мураккабтар аст, чунки ҳайвонҳо метавонанд организмҳои типҳои гуногунро аз як занҷири ғизоӣ ё ки аз занҷири ғизоии гуногун истеъмол кунанд. Мисол, даррандаҳои дараҷаи трофикии болой. Дар баъзе ҳолатҳо ҳайвонҳое вомехӯранд, ки ҳам растанй ва ҳам ҳайвонҳоро ба сифати ғизо исгифода мебаранд. Онҳоро ҳамачизхӯр меноманд. Ҳамин тавр, ҳар се типизанҷири ғизоӣ дар экосистемаҳо якҷоя мавҷуд буда, дар баъзе ҳолатҳо намояндағони онҳо дар алоқаҳои гизой аз пеши ҳам гузашта ва дар якҷояғӣ шабакаи гизои (трофики)-ро ҳосил мекунанд (расми 98).
Ҳам дар гузашта ва ҳам имрӯз занҷири ғизоии организмҳои зинда он қадар ба куллӣ тағйир наёфтааст (расми 99).
;:Про,лусентҳс
Консументҳо
таотибй тартиьй таотиеи» ( тзотиби
якум дуюм : сеюм ■ чорум
^Бронтозавр ^дДллозавр;
‘
Чурбоққа
:: „ >, пашшаи» Г’ * | _ 1
I Растанюго ниҳрят Текодонт ЛОрхитолестК
1 ‘
Расми 99. Занҷири гизоии организмҳои зиндаи имрӯз (А)
ва дирузи (Б) давраи мезозой
Биорадусентқо
, л .
Аҳроми экологй. Дар дохили ҳар як системаи экологй шабакаи трофикй хеле хуб ташаккул ёфтааст, ки микдори муайяни организмҳо дар дараҷаҳои гуногуни занҷири ғизоӣ ҷойгиранд. Барои омӯзиши муносибати байни организмҳо дар системаи экологй ва барои тасвири графикии онҳо одатан ба ҷои нақшаи шабакаи ғизоӣ, аҳроми экологиро истифода мебаранд.
Аҳроми экологй сохтори трофики системаҳои экологиро дар шакли геометрй ифода мекунад. Онҳо дар намуди росткунҷаи бараш якхела, лекин дарозии он ба объекти омӯхташаванда бояд мутаносиб бошад. Аз ии ҷо аҳроми миқдорй, биомассавӣ ва энергиявиро фарқ кардан мумкин аст. Аҳроми экологӣ тавсифи фундаменталии ҳар як биосенозро инъикос мекунад, вақте ки онҳо сохтори трофикиро нишон медиҳанд.
Аҳроми миқдорй барои омӯзиши сохтори трофикии экосистемаҳо хеле сода ва мувофиқ аст. Аввал микдори организмҳои ҳудуди муайянро ҳисоб карда, баъд онҳоро аз рӯи дараҷаи трофикй гурӯҳбандй карда, дар намуди росткунҷа, пешниҳод мекунанд, ки дарози (ё ки майдони) он ба микдори организмҳо мутаносиб буда, дар ин майдон зиндагӣ мекунанд (ё ки дар ҳаҷми муайян, агар системаи обй бошад). Қоидаи асосиеро муайян карданд, ки дар ҳар як муҳит растаниҳо аз ҳайвонҳо бештаранд, алафхӯрҳо аз гӯштхурҳо афзунтаранд, ҳашаротҳо аз паррандаҳо зиёдтаранд ва ғайра (расми 100).
Расми 100. Нақшаи оддии аҳроми миқцори (аз рӯи Г.А. Новиков, 1979)
Аҳроми микдорӣ зичии организмҳоро дар ҳар як дараҷаи трофикӣ инъикос мекунад. Дар сохтани аҳроми микдории гуногун, гуногуншаклии калон мушоҳида мешавад. Мисол, дар ҷангал микдоридарахтон (продусентҳои якумин) назар ба ҳашаротҳо (алафхӯрҳо) камтаранд, ки ин дар занҷири ғизоии сапрофитҳо ва муфтхӯрҳо ба чашм мерасад.
Аҳроми биомассавӣ, бештар ва пурратар муносибати ғизоии системаҳои экологиро инъикос мекунад, чунки дар он массаи умумии организмҳои ҳар як дараҷаи трофикй ба ҳисоб гирифта мешавад. Росткунҷаҳо дар аҳроми биомассавй, массаи организмҳои ҳар як дараҷаи трофикй бо воҳиди майдон ё ки ҳаҷм мансуббударо инъикос мекунанд. Шакли аҳроми биомасса дар бисёр ҳолатҳо ба шакли аҳроми микдорӣ монанд аст. Барои ҳар як дараҷаи трофикии баъдина камшавии биомасса хос аст (расми 101, 102).
Аҳроми энергиявй. Барои баҳо додан ба алоқаи байни организмҳо дар дараҷаҳои гуногуни трофикӣ, аҳроми энергиявй хизмат мекунад. Муайян кардани микдори энергияи дар биомасса захирашударо ба осонй муайян кардан мумкин аст, вале микдори умумии энергияи дар ҳар як дараҷаи трофикии фурӯбурда (истофода шуда)-ро баҳо додан хеле мураккаб аст. Барои ин, донистан лозим аст, ки дар рафти аз як организм ба дигар организм гузаштани энергия дар занҷири гизой, бо энергия чй рӯй медиҳад.
-ч Фвхоп.-гавкговқо
Пештар қайд карда будем, ки дар ҷараёни фотосинтез, танҳо як қисми энергияи фурӯбурдашудаи рӯшноии Офтоб истифода мешавад. Энергияи дар намуди ангиштобҳо захирашуда маҳсулоти умумии системаҳои экологй (Мв), барои сохтори протоплазма ва расиши растаниҳо, қисми дигараш дар ҷараёни нафаскашӣ (Н1) сарф мешавад. Маҳсулоти асоси (соф) (Мс) аз рӯи баробарии зерин ёфта мешавад:
— / КаС5ати хоки ва
зери хоки
:Х!ем[<э гхр одусентэ^о Дитобирсфера
Пелагиал
| X ?>Л,опродусе нтх,о Каър ук.€нзгс
Расми 102. Намудҳои аҳроми биомассави дар ҷузъҳои гуногуни
биосфера (аз рӯи Н.Ф. Реймерс, 1990)
Мс = Мв — д
Ҳамин тавр сарфи энергияро дар дараҷаҳои трофикй тақсим карда, мо тасвири пураи аҳроми ғизоии экосистемаҳоро ёфта метавонем. Равиши энергия дар занҷири гизоӣ, дар рафти гузаштаи аз як дараҷаи трофикӣ ба дигараш кам мешавад.
Мс > М2 > Мз ва ғ.
Р. Пиндеман соли 1942 нахустин шуда қонуни аҳроми энергиявиеро пешниҳод кард, ки онро баъзе вақт «қонуни 10%» меноманд. Мувофиқи ин қонун аз як дараҷаи трофикии аҳроми экологй ба дигар дараҷа гузаштан ба ҳисоби миёна 10% энергия сарф мешавад. Ба гетеротрофҳои баъдина ҳамагӣ 10-20% энергияи аввала дода мешавад ва микдори энергияе, ки то 3-юмин гӯштхӯрҳо (дараҷаи трофики У-ум) мерасад ҳамагӣ 0,0001% энергияи продусентҳо фурӯбурдаро ташкил медиҳаду халос, яъне коеффитсенти таъсири фоидаовар (КТФ) хеле кам.
Ҳосилнокии системаи экологй бо равиши энергияе, ки ба воситаи ин ё он системаи экологӣ мегузарад алоқаи зич дорад. Дар ҳар як системаи экологй як қисми энергияи дохилшудае ба щабакаи трофикӣ меафтад, дар намуди пайвастагиҳои узвӣ ҷамъ мешавад. Доимоистеҳсолкардани биомасса, яке аз ҷараёнҳои асосии биосфера мебошад. Моддаҳое, ки дар раванди фотосинтез ё ки хемосинтез ҳосил мешаванд, маҳсулоти якумини системаҳои экологӣ (ҷамоаҳо) номида мешаванд, ки микдори онҳоро бо вазни тар ё ки хушки растанӣ, ё бо воҳиди энергетикӣ ккал ё ки Ҷоул ифода мекунанд.
Суръати имконияти ҳосилшавии маҳсулоти якуми биологиро пеш аз ҳама имкониятҳои шароити фотосинтетикии растанӣ муайян мекунад, чунки танҳо як қисми энергияи рӯшноии Офтоби ба сатҳи болои барги сабз афтида аз тарафи растанӣ истифода мешавад. Танҳо 49%-и то Замин омада расидаи нурҳои рушноии офтобро нурҳои фаъоли фотосинтетикӣ (НФФ) ташкил медиҳанд, ки дар ҷараёни фотосинтез бевосита иштирок мекунанд. Коэффисиенти таъсири фоиданоки (КТФ) максималии фотосинтез дар табиат 10-12% энергияи НФФ-ро ташкил медиҳад, ки 50% имконияти назариявии кишти ҷуворимакка ва най дар шароити Тоҷикистон (дар шароити мусоид) ба қайд гирифта шудааст.
Барои фитосенозҳо КТФ 5% будан, хеле баланд ҳисоб мешавад. Барои тамоми сайёраи Замин бошад, дар маҷмӯъ фурӯбарии нури рӯшной аз тарафи растаниҳо 0,1%-ро ташкил медиҳад, ки ин бо як қатор махдудиятҳои фаъолияти фотосинтетикии растаниҳо, норасоии гармӣ, намнокӣ, хусусияти хок ва г. вобаста аст.
Коэффисиенти миёнаи истифодабарии НФФ аз тарафи растаниҳо барои минтақаҳои гуногуни олам аз 0,2 то 5-8% мерасад. Суръате, ки растаниҳо энергияи кимиёвиро захира мекунанд ҳосилнокии умуми якумин (ҲУЯ) номида мешавад. Қариб 20%-и ин энергияро растаниҳо дар ҷараёнҳои фотосинтез ва нафаскашӣ истифода мекунанд. Суръати захирашавии моддаҳои узвӣ бидуни ин сарфа, ҳосилнокии софи якумин (ҲСЯ) номида мешавад, ки ин энергияро метавонанд дигар организмҳои дараҷаи трофикии баъдина истифода кунанд. Миқцори модцаҳои узвие, ки организмҳои гетеротрофӣ захира мекунанд ҳосилнокии дуюмин (ҲДМ) номида мешавад. Маҳсулоти дуюминро барои ҳар як дараҷаи трофикии алоҳида ҳисоб мекунанд, чунки афзуншавии масса дар ҳар кадоми онҳо аз ҳисоби энергияи дараҷаҳои пешина амалй мешавад.
Р. Уиттекер (1980) тамоми ҷамоаҳоро аз рӯи ҳосилнокӣ ба чор синф тақсим мекунад:
Ҷамоаҳои ҳосилнокиашон аз ҳама баланд 3000-2000 г/м2 дар як сол ҳисобида мешавад. Ба онҳо ҷангалҳои тропикй, кишти шолй ва найшакар дохил карда мешавад. Захираи биомасса дар ин синф ҳосилнокии хеле гуногун буда, аз 50 кг/м2 ҷамоаҳои ҷангалй то ҳосилнокии зироатҳои яксолаи хоҷагии қишлоқ баробар мешавад.
Ҷамоаҳои ҳосилнокиашон баланд, яъне 2000-1000 г/м2 дар як сол. Ба ин синф ҷангалҳои хазонрези минтақаҳои мӯътадил, марғзорҳо, кишти ҷуворимакка дохил шуда, ҳосилнокии биомассаи онҳо ба синфи якум наздик аст. Биомассаи минималй ба ҳосилнокии софи биологии зироатҳои яксола мувофиқ аст.
Ҷамоаи ҳосилнокиаш мӯътадил, яъне 1000-250ғ/м2 дар як сол. Ба ин синф массаи асосии зироатҳои хоҷагии қишлоқ, буттаҳо, даштҳо дохил мешаванд. Биомассаи даштҳо дар ҳудуди 0,2-5 кг/м2 тағйир меёбанд.
Ҷадвали 33
Биомассаи растаниҳои хушкӣ ва ҳосилнокии солонаи онҳо
(аз рӯи ҳисоби вазни хушк, бо тонна) (Рябчиков, 1972)
| Гуруҳи системаҳои экологй | Майдон ба ҳисоби (га) Ш | Маҳсулнокии массаи растаниҳо | Массаи зиндаи растаниҳо | ||||
| Дар 1 га | Умуми 10» | Дар 1 га | Умуми 10’ | Ҳиссаи решаҳ 0 | ^иссаи меваҳо ва қисмҳои сабз бо % | ||
| Ҷангапҳои минтақаҳои тропикй | 1500 | 30 | 45 | 500 | 750 | 20 | 5 |
| Ҷангалҳои минтақаҳои мӯътадил | 2530 | 10 | 25,3 | 300 | 759 | — | — |
| Буттаҳо ва ҷангалҳои хурд | 1300 | 10 | 13 | 100 | 130 | 25 | 10 |
| Ҷамоаҳои растаниҳои алафӣ (беша, дашт, ботлоқ, саваннаҳо) | 1200 | 9 | 17 | 30 | 59 | 65 | 32 |
| Зироатҳои хоҷагии қишлоқ | 1200 | 5 | 6 | 5,5 | 6,6 | 60 | 38 |
| Боғҳо растаниҳои ороишй ва ёбоии дар канори майдонҳои кишт ва роҳбуда | 700 | 10 | 7 | 50 | 35 | — | — |
| Растаниҳои иимбиёбон, биёбон, тундра ва баландкух | 3020 | 2 | 6 | 10 | 30,2 | 80 | 10 |
| Кулли растаниҳои хушкй | 12200 | — | 120 | — | 1770 | — | — |
| Растаниҳои обии кӯлҳо, дарё ва обанборҳо | 320 | 5 | 1,6 | 0,2 | 0,064 | — | — |
| Пиряхҳо | 1630 | ||||||
| Сохтмон, роҳҳо, коркардҳои куҳӣ | 310 | ||||||
| Регҳои равон, шахҳо, шӯразамин | 440 | ||||||
| Ҷамъи растаниҳои хушкӣ | 14900 | 121 | 1770 |
ҶаМоаҳои ҳосилнокиашон паст, аз 250 г/м дар як сол пасттар биёбонҳо, нимбиёбонҳо, тундра дохил мешаванд.
Биомасса ва ҳосилнокии якумини типҳои асосии экосистемаҳо дар ҷадвал пешкаш шудаанд.
Ҳосилнокии хушки моддаҳои узвии рӯи Замин дар як сол 150-200 млрд. т-ро ташкил медиҳанд, ки аз ду се ҳиссааш дар хушкӣ ва се ҳиссааш дар уқёнус ҳосил мешаванд. Одамон ҳамагй 0,2% маҳсулотҳои якуминро истеъмол мекунанд (ҷадвали 33).
Захираҳои рӯи Замин аз он ҷумла маҳсулоти чорводорӣ ва фаъолияти одам дар хушки ва уқёнус метавонад танҳо 50% талаботи аҳолии имрузаи сайёраи Заминро таъмин намояд. Бинобар ин, баланд бардоштани ҳосилнокии биологии экосистемаҳо, бахусус, маҳсулотҳои дуюмин яке аз вазифаҳои асосии башарият ба ҳисоб меравад.
Ҷадвали 34
Биомасса ва ҳосилнокии якумини типҳои асосии системаҳои экологӣ (аз рӯи Т. А. Акимова, В. В. Хаскин, 1994)
| Системаҳои экологй | Биомасса т/га | Маҳсулот т/га дар як сол |
| Биёбонҳо | 0,1-0,5 | 0,1-0,5 |
| Минтақаҳои марказии уқёнусҳо | 0,2-1,5 | 0,5-2,5 |
| Баҳрҳои қутби | 1-7 | 3-6 |
| Тундра | 1-8 | 1-4 |
| Даштҳо | 5-12 | 3-8 |
| Агросенозҳо | 8-20 | 5-10 |
| Саванна | 8-20 | 5-10 |
| Тайга | 70-150 | 5-10 |
| Ҷангалҳои паҳнбарғ | 100-250 | 10-30 |
| Ҷангалҳои намноки тропикй | 500-1500 | 25-60 |
| Рифҳои марҷонй | 15-50 | 50-120 |
Ташаккулёбии экосистема — ҷараёни динамикӣ мебошад. Дар системаҳои экологй тағйирёбии доимӣ вобаста аз ҳолат ва фаъолияти аъзоёни он, таносуби популятсия ба амал меояд. Тагйироти гуногуне, ки дар ҷамоаҳо ба амал меоянд ба ду типи асосй, яъне даврӣ ва мустақим дохил карда мешаванд.
Тагйирёбиҳои даврии ҷамоа инъикоси шабонарӯзӣ, мавсимй ва бисёрсолавии даврӣ будани шароитҳои берунй ва зоҳирии мазунияти эндогении организмҳоро нишон медиҳад. Динамикаи шабонарӯзии экосистема бо ритми ҳодисаҳои табий алоқаманд буда, тавсифи даврй дорад. Дар ҳар як биосеноз гурӯҳҳои организмҳое мавҷуданд, ки фаъолнокии ҳаёти онҳо ба вақтҳои гуногуни шабонарӯзй мувофиқ меоянд, ки яке аз онҳо рузона фаъол аст, дигарҳо бошанд шабона. Аз рӯи ин дар таркиб ва таносуби намудҳои алоҳидаи биосенозхо дар ин ё он экосистема тагйирёбиҳои даврй ба амал меояд, чунки организмҳои алоҳида дар як вақти муайян аз он берун карда мешаванд. Динамикаи шабонарӯзии биосенозро ҳам растаниҳо ва ҳам ҳайвонҳо таъмин менамоянд. Тавре маълум аст, растаниҳо дар давоми шабонарӯз шиддатнокй ва ҷараёнҳои физиологии худро тагйир медиҳанд, зеро шабона фотосинтез намегузарад. Дар баъзе ҳолатҳо гули растаниҳо танҳо шабона кушода шуда, аз тарафи ҳайвонҳои шабона гардолуд мешаванд, дигарҳо бошанд, барои гардолудшавии рӯзона мутобиқ шудаанд. Динамикаи шабонарӯзй дар биосенозҳо аз рӯи қоида ҳамон вақт зоҳир мегардад, агар ҳарорат, намнокӣ ва дигар омилҳо рӯзона ва шабона фарқ кунанд.
Тағйирот дар биосеноз бештар дар рафти мушоҳидаи динамикаи мавсимй ба чашм мерасанд. Ин пеш аз ҳама бо даври биологии организмҳо, ки аз ҳодисаҳои даврии мавсимии табиат вобастагй доранд, боис мешавад. Тағйирёбии мавсими сол ба фаъолияти ҳаётии ҳайвонот ва растаниҳо (хобравӣ, хобравии зимистона, диапауза () ва кӯчиш аз ҳайвонҳо ва давраи гулкунӣ, мевадиҳй, фаъолнокии расиш, баргрезӣ, оромии зимистона дар растаниҳо) таъсир мерасонад. Тагйирёбии мавсимӣ ба сохтори қабати биосенозҳо ҳам таъсир мерасонад, яъне қабатҳои алоҳидаи растанӣ дар мавсимҳои алоҳидаи сол метавонанд пурра нест шаванд, мисол қабатҳое, ки аз растаниҳои яксола иборатанд.
Тагйирёбии бисёрсола барои ҳаёти ҳар як биосеноз муқаррарй аст. Миқцори боришот дар ҷангалу даштҳои Барибин вобаста ба сол хеле тез тагйир меёбанд, чунки солҳои хушкиро солҳои сербориш иваз мекунанд, ки ин ба растаниҳо ва ҳайвонҳо таъсири калон мерасонад.
Тагйирёбиҳои бисёрсолаи таркиби биосеноз, тагйирёбии атмосфераро муайян мекунад, ки дар навбати худ аз баландшавӣ ё ки пастшавии фаъолнокии нурафкании Офтоб вобаста аст.
Дар ҷараёни динамикии шабонарӯзй ва мавсимй, бутунии биосеноз вайрон намешавад, танҳо тагйирёбиҳои даврии сифатй ва микдорй ба чашм мерасанд.
Тағйирёбиҳои мустақим дар биосеноз ба он оварда мерасонад, ки як биосеноз дигар биосенозро иваз мекунад. Сабаби ин оқибатҳо, ба он вобаста аст, ки ин ё он омил муддати дуру дароз ба як самт таъсир мерасонанд. Мисол, олудашавии зиёди обанборҳо, дар натиҷаи мелиоратсияи хушк кардани обҳои ботлоқй, аз меъёр зиёд чаронидани ҳайвонҳо ва г. Ивазкунии як биосеноз дигарашро экзогенӣ ном доранд. Дар вақти пурзӯр шудани таъсири ягон омил, ки оҳиста оҳиста ба соддашавии сохтори биосеноз, камшавии таркибии он ва пастшавии ҳосилнокӣ оварда мерасонад, чунин ивазшавиро дигрессивй ё ки дигрессия меноманд.
Ивазшавии эндогенй дар натиҷаи ҷараёнҳои дар дохили биосеноз амалӣшуда, ба амал меоянд. Оҳиста оҳиста ивазшавии як биосеноз дигарашро’ суксессияи (аз лотини 8иссе88юп- пайдарҳамӣ, ивазшавӣ) экологӣ номида мешавад. Суксессия ҷараёни худинкишофёбии экосистема ба ҳисоб меравад. Маълум аст, ки дар натиҷаи фаъолияти ҳаётии организмҳо муҳити атрофии онҳо гайри мусоид дигар мешавад, ки дар натиҷа намудҳои як популятсия, намудҳои популятсияи дигарро танг карда мебарорад. Дар биосенозхо ҳамин тавр ивазшавии намудҳои бартаридошта ба амал меояд. Дар ин ҷо қоидаи экологии такрор кардан амал мекунад. Дуру дароз имконияти мавҷуд будани биосеноз ҳамон вақте мушоҳида мешавад, ки тағйирёбии муҳити дар рафти фаъолияти як организм ба амал омада барои дигар организмҳо таъсири мусоид расонад. Дар рафти баҳамтаъсиркунии муқобили намудҳо, дар рафти суксессия оҳиста оҳиста ташаккулёбии намудҳои устувортар, ки ба шароити муҳити абиотии амиқ мувофиқат мекунанд, ба амал меояд. Мисоли суксессияе, ки як ҷамоа дигарашро иваз мекунад, фарогирии растаниҳо кӯлҳои хурдро, ки дар охир ба ҷои он ботлоқзор ва баъдтар ҷангал пайдо мешавад (расми 103), мушоҳида намудан мумкин аст.
Ивазшавии типҳои суксессия. Асосан ду типи ивазшавии суксессия ҷудо карда мешавад: 1. бо иштироки бошандагони автотрофӣ ва гетеротрофй; 2. бо иштироки танҳо гетеротрофҳо. Суксессияи типи дуюм дар шароитҳое ҳосил мешавад, ки пайвастагиҳои узвӣ пешаки захира мешаванд ё ки оҳиста оҳиста ба ҷамоа дохил мешаванд, мисол дар секрементҳои болоиҳам хобида, дар массаи растаниҳои пусидаистода, дар обанборҳои аз моддаҳои узвӣ олудашуда ва г.
Ҷараёни суксессия. Ба ақидаи Ф. Клементс (1916) ҷараёни суксессия аз чунин зинаҳо ташкил меёбад: 1. Пайдошавии қитъаи барои ҳаёт озод. 2. Кучидани организмҳои гуногун ба он ё ки ҷанин онҳо. 3. Мутобиқшавии онҳо ба ин қитъаи Замин. 4. Рақобати байни намудҳо ва танг карда баровардани намудҳои алоҳида. 5. Азнавсозии муҳити зист аз тарафи организмҳо, ки оҳиста оҳиста устуворшавй ва муносибат ба амал меояд.
Суксессия вобаста бо ивазшавии растаниҳо метавонад якумин ва дуюмин бошад.
Суксессияи якумин ҷараёни инкишоф ва ивазкунии системаҳои экологӣ пештар сокин надоштаро меноманд, ки дар қитъаҳои холи маскан гирифта ба расиш ва афзоиш оғоз мекунанд.
Суксессияи дуюмин бошад ин барқароршавии эсистемаҳои экологие, ки як вақтҳо дар ин сарҳад вуҷуд доштанд. Ин ҳамон вақт ба амал меояд, ки агар дар биосенози ташаккулёфта алоқамандиҳои мавҷуда дар натиҷаи вулқонҳо, сӯхтор, буридани дарахтон, шудгоркунй вайрон шуда бошанд.
Ивазшавие, ки ба барқароршавии биосенозҳои пештара оварда мерасонад, дар геоботаника номи демутатсиониро гирифтааст. Динамикаи гуногунии намудро дар мисоли баъди пурра нестшавии бошандагони фауна ва флораи ҷазираи Кракатау аз тарафи таркиши вулқони соли 1893 ба вуқӯъомада, фаҳмидан мумкин аст. Мисоли дигари суксессияи дуюмин ҷангалҳои сӯзанбарги сибирӣ (тайгаи пихтаю ҷалғӯза) баъди пурра сӯхтани он шуда метавонанд (расми 104). Дар ҷойҳои пурра сӯхташуда баъди 3-5 соли аввал бо ёрии шамол ушнаҳо — Ғипапа ЬудготеЫса, СеегаЬэйоп ригригсиз ва г. пайдо мешаванд. Баъдтар растании Иван-чой (СЬатаепепоп ап§шШ’оНит) ва вейники болозаминӣ (Са1ата§го8Й8 ер1§е1о8) баъди 2-3 моҳи сӯхтор гул мекунанд ва дигар растаниҳо паҳн шудан мегиранд. Оҳиста оҳиста дигар зинаҳои суксессия огоз мешаванд, ҷойи марғзори вейниковиро, буттаҳо, баъд ҷангали тӯсзор ва сиёҳбед, ҷангалҳои омехтаи санавбарзори паҳнбарг, ҷангали санавбарзор ва баъди 250 сол ҷангали пихтаю ҷалгу^авӣ мегиранд ва барқарор мешаванд.
Расми 103. Суксесия дар рафти бо биомасса пур шудани кӯлҳои на он қадар калон (аз рӯи А.О.Рувинский ва диг., 1993)
Суксессияи дуюмин назар ба якумин тезтар барқарор мешавад. Ин бо он вобастааст, ки дар муҳити вайроншуда, тарҳи хок, тухм ва ҷанини бошандагони он нигоҳ дошта шудаанд.
Суксессия бо он анҷом меёбад, ки ҳамаи намудҳои экосистема афзоиш ёфта, микдорашон доими монда, дигар тагйир намеёбанд. Ин ҳолати мувозинаро климакс ва экосистемаро климаксовй меноманд. Дар шароитҳои абиотии гуногун экосистемаҳои климаксовии ҳархела ташаккул меёбанд. Дар ҷойҳои гарм ва сербориш ҷангалҳои тропикии намнок ва ҷойҳои хушку гарм — биёбон пайдо мешавад.
Тагй1фёбиҳои экосистема дар рафти суксессия. 4 типи тағйирёбии суксессиониро фарқ мекунанд:
1. Дар рафти суксессия намуди растаниҳо ва ҳайвонҳо ҳатмӣ тағйир меёбанд. 2. Тағйирёбии суксессионӣ ҳама вақт ба гуногунии намуди организмҳо оварда мерасонад. 3. Биомассаи моддаҳои узвӣ дар рафти суксессия афзун мешавад. 4. Пастшавии маҳсулоти софи ҷамоа ва баландшавии шиддатнокии нафаскашй, ҳодисаҳои муҳимтарини суксессия ба ҳисоб мераванд.
ҳосиллокп
Биомассз
150 <гос; I доо <?5о>
Чангзяи Ҷангали сзяддсзру оиежпа ча:ғ\’заю сарв
№
‘Й
10С050;: 1г5<1?5)
Зинаҳо: Марио)ш Пӣшшиши Ҷанталн Ҷангалн Ҷлнгали ‘доохоЬоугхио Ш» °™.. <*** сягхбсз дарахтош!
5а{
Расми 104. Суксессияи дуюмини ҷангалзори сузанбарги
сибирй (аз рӯи Н.Ф.Реймерс, 1990)
Эъзоҳ: миқдор ва росткунҷаҳо-тағйирёбии фаъолияти рафти зинаҳои суксессияи дуюминро нишон мдиҳад. Биомасса ва ҳосилнокии биологи дар масштаби интихоби нишон дода шудаанд (хатти каҷ миқдор ва сифати ёнҳоро нишон медиҳанд).
Ивазшавии ҳар як зинаи суксессия аз рӯи қоидаҳои муайян мегузаранд, ки ҳар як зинаи пешина барои зинаи баъдина замина тайёр мекунад, яъне қонуни пайдарҳамии гузариши зинаҳои инкишоф амал мекунад. Дар табиат ягон системаи эколоғии кӯҳна, бо ҳолати аввалаи худ барнамегардад.
Дар рафти тағйирёбии ягон омили абиотй ё ки биотй, мисол сардиҳои сахт, интродуксияи намудҳои наве, ки бо шароити нав мутобиқ шуда наметавонанд, се роҳ онҳоро интизор аст:
Мигратсия (кӯчидан). Як қисми популятсия ба ҷойи дигар кӯчида, дар он ҷой барои худ шароити мувофиқ пайдо карда, фаъолият мекунад.
Адаптатсия (мутобиқ шудан). Дар захираҳои генӣ мумкин аллелҳое мавҷуданд, ки ба фардҳои алоҳида имконият фароҳам меоранд, то ки насли онҳо ба шароити нав мутобиқ шаванд. Баъди чанд насл бо
таъсири интихоби табиӣ популятсияе пайдо мешавад, ки ба шароити ҳаётии тағйирёфта мутобиқат пайдо мекунад.
3. Мурда рафтан. Агар ягон фард аз тарси шароитҳои ғайримусоид ба ҷойи дигар кӯчида натавонад, он гоҳ популятсия мемурад ва захираи гении онҳо нест мешавад. Агар як намуд фавтида ва ягон фарди дигар намуд зинда монда афзоиш кунанд, мутобиқат пайдо карда ва дар зери таъсири интихоби табиӣ тағйир ёбанд, он гоҳ сухан дар бораи суксессияи такомули (эволютсионӣ) меравад.
Аз ин рӯ, қонуни такомулии экологии барнагардандагӣ тасдиқ мекунад, ки самти такомулй на танҳо дар дараҷаи биосистемаҳо, балки дар дигар дараҷаҳои иерархии биотаҳо ҳам амалй мешавад.
12.10. Биосфера ҳамчун системаи экологии сайёравӣ
Биосфера системаи экологии сайёравй буда, ба геобиосфера, гидробиосфера ва аэробиосфера тақсим карда мешавад. Геобиосфера вобаста аз омилҳои муҳитҳосилкунанда ба терробиосфера ва литобиосфера, дар ҳудуди геобиосфера маринобиосфера (океанобиосфера) ва дар таркиби гидробиосфера аквабиосфера ҷудо карда мешавад. Ин ҳосилаҳоро зерқабатҳо меноманд. Омилҳои аз ҳама муҳими муҳитҳосилкунанда зинаи табиётии муҳити ҳаётй — обй -ҳавоӣ дар аэробиосфера, обй (обҳои ширин, тоза ва шӯр) дар гидробиосфера, сахти ~ ҳавоӣ дар террабиосфера ва сахти — обй дар литобиосфера дониста мешаванд.
Дар навбати худ онҳоро ба қабатҳои алоҳида тақсим мекунанд: аэробиосфераро ба тропобиосфера ва алтобиосфера; гидробиосфера бошад ба фотосфера, дисфотосфера ва афотосфера қисмат мешавад.
Омилҳои ҳосилкунандаи ин сохторҳо ба ғайр аз муҳити табийётӣ, энергия (рӯшной ва гармй), шароити хоси ташаккулёбй ва такомули ҳаётӣ — самти такомули биотаҳо ба хушкй, чуқурӣ, фазои болои Замин, қаъри уқёнус хеле гуногунанд. Дар якҷоягй бо апобиосфера, парабиосфера ва дигар қабатҳои поёнй ва болоии биосферавй, ки онро «қабати самбӯсагии ҳаётй» номидаанд ташкил медиҳад ва мавҷуд будани геосфера (экосфера)-ро дар ҳудуди мегабиосфера таъмин мекунад.
Олимон таъкид мекунанд, ки биосфера аз 8-9 дараҷае ки ҳар кадоми онҳо гирдгардиши мустақили моддаҳоро дороанд, ташкил меёбад, ки дар ҳудуди 7-тои онҳо алоқаҳои экологии моддаҳо ва энергия ва дар ҳудуди 8-ум алоқаи ахборй мушоҳида мешавад. Биосфера дар асоси қонуниятҳои омилҳои беруна нею, балки аз рӯи қонуниятҳои . дохилй ташаккул меёбад. Яке аз хусусиятҳои муҳими биосфера ин баҳамтаъсиркунии олами зинда ва гайризинда мебошад, ки дар қонуни биогении интиқоли атомҳои В. И. Вернадский инъикос меёбад.
Қонуни биогении интиқоли атомҳо ба инсоният имкон фароҳам меорад, то ҷараёнҳои биогеокимиёвиро дар рӯи Замин ва дар минтақаҳои алоҳида идора кунад. Миқдори моддаҳои зинда, чи тавре маълум аст тағйир намеёбанд, ки инро В. И. Вернадский дар қонуни доимии миқцори моддаҳои зинда хуб ифода кардааст — микдори модцаҳои зиндаи биосфера барои давраи геологии муосир доимӣ аст. Ин қонун оқибати миқцории динамикаи баробарвазнӣ барои системаҳои глобалӣ — биосфера ба ҳисоб меравад.
Модцаҳои зинда ҳамчун захиракунандаи энергияи рӯшноии Офтоб ба таъсирҳои беруна (кайҳонӣ) ва дохилй бояд ҷавоб гардонанд. Камшавӣ ё ки зиёдшавии миқцори модцаҳои зинда дар як ҷойи биосфера бояд ба ҷараёнҳои амиқи баръакс дар ҷойи дигар оварда расонад.
Ба ғайр аз константӣ ва доимиятии миқцори модцаҳои зинда, ки дар қонуни ягонавии табииётй-кимиёвии модцаҳои зинда инъикос меёбад, дар табиати зинда доимо нигоҳдории ахборот ва сохтори соматикй мушоҳида мешавад, гарчанде дар рафти такомул каме тағйир меёбад. Ин хусусиятро Ю. Голдсмит қонуни нигоҳдории сохторҳои биосфера — ахборӣ ва соматикй ё ки қонуни якуми экодинамика ном гузошт.
Барои нигоҳдории сохтори биосфера организмҳои зинда барои ба балоғат расидан ё ки баробарвазнии экологй кӯшиш мекунанд, ки инро қонуни ба климакс кӯшиш кардан ё ки қонуни дуюми экодинамикаи Ю. Голдемит меноманд. Қонуни сеюми Ю. Голдемит оид ба асосҳои тартиби экологӣ ё ки мутуализми экологй ном дорад. Қонуни мутуализми экологй, қонуни низоми пурракунии фазо ва муайянкунии вақту фазоро тасдиқ мекунад. Яъне пурра кардани фазо дар дохили системаҳои табиӣ вобаста аз баҳамтаъсиркунии зерсистемаи онҳо, тарзе баробар карда шудаасг, ки хусусияти доимиятии номувофиқатии қисмҳои системаро ба таври минималй, амалй созад. Ба қонуни чоруми Ю. Голдемит, қонуни худназоратй ва худидоракунии модцаҳои зинда дохил мешавад. Яъне системаҳои зинда ва системаҳо дар зери таъсири моддаҳои зинда, қобилияти худназораткунӣ ва худидоракуниро дар рафти мутобиқшавй ба муҳити атрофи тағйирёфтаро дороанд.
12.11. Фаъолияти инсон ва такомули биосфера
Олим Э. И. Колчинский (1988) дар такомули биосфера чунин гояҳоро ҷудо мекунад: оҳиста оҳиста афзуншавии биомассаи умумй ва ҳосилнокӣ; зиёд шудани захираи энергияи рӯшноии Офтоб дар рӯи замин; зиёдшавии ахбори ғунҷоиши биосфера; зиёдшавии вазифаҳои биогеокимиёвии моддаҳои зинда ва пайдошавии вазифаҳои нав; баландшавии таъсири фаъолияти ҳаётии инсон ба атмосфера, гидросфера ва литосфера ва афзуншавии вазифаи моддаҳои зинда, маҳсулоти фаъолияти ҳаётии онҳо дар ҷараёнҳои геологй, геокимиёвй ва табийётй- ҷугрофй; васеъшавии таъсири ғирдгардишҳои биологй ва мураккабшавии сохтори онҳо ва г. Ба ин таъсири фаъолияти инсонро дар биосфера илова намуда, шохаи ба поён майл доштаи такомули биосфераро ба эътибор гирифтан лозим аст, чунки системаҳои такомулёфта абадӣ нестанд, яъне «ибтидо» ва «охир» ҳастии худро доранд. Агар дар такомули моддаҳои зинда ахбороти генетикй доими ва дар геноми одам генҳои пешавлодони ӯ амал кунад, пас дар таркиби биосфера намудҳои синну соли ҷуғрофии гуногуни «экогеноэлементҳо» ё ки биоэлементҳо мушоҳида мешаванд. Дар баъзе ҳолатҳо ивазшавии такомули биоэлементҳо дар як минтақаи калон ба амал меояд, яъне ҷойи экосистемаҳои пештараро экосистемаҳои нав мегиранд.
Ҷараёнҳои табиӣ дар раванди такомул ба миқдори зиёд нест кардани растаниҳо ва ҳайвонҳо аз тарафи одамон тағйир меёбанд, ки сабаби ин на танҳо дар плиосен нест шудани ҳайвонҳои калонҷусса, балки вайрон кардани занҷири ғизоӣ буд. Дар давраи муосир бошад, нестшавии намудҳо бо суръати хеле баланд мегузарад ва ба ақидаи Э. И. Колчинский ҷараёнҳои баръакс камшавии биомасса, ҳосилнокӣ ва ахбори биосфера ва тағйирёбии азхудкунии энергияи офтоб ва ғ. мушоҳида шуда истодааст. Аз ин рӯ такомули биосфераро ҳам аз нигоҳи болоравӣ ва ҳам регрессивй омӯхтан лозим аст.
Такомули организмҳои зинда аз шаклҳои пеш аз ҳаётй ва пеш аз организмӣ пайдо шудаанд. Аз ибтидои вақти геологи принсипи Реди амал мекунад, яъне зинда танҳо аз зинда пайдо мешавад ва байни моддаҳои зинда ва гайризинда сарҳади касногузар аст, новобаста аз он ки ҳама вақт байни онҳо таъсири байни ҳам мушоҳида мешавад. Ин қоида баъдтар дар ақидаҳои В. И. Вернадский соли 1924 ба шакли нав дароварда шуда, қонуниятҳои маҳдудияти байни моддаҳои зинда ва гайризинда, мувофиқати дохили ҷамоаи биотикӣ ва алоқаи биотоп — биосенозро муайян мекунад.
Дар такомули воқеӣ гарчанде ки ба қонунҳои умумибиологӣ микро- ва макроэволютсия, ҳамчунин экогенез итоат мекунад. қоидаи Реди гуногунҷабҳа буда, тарзи намудҳосилшавй, ташаккулёбии био-, экобио — ва экосистемаҳоро нишон медиҳад. Қонуни гирдгардиши биогеокимиёвии сарбастаи глобалй хусусияти хоси ҳар як зинаи инкишофи биосфера мебошад. Пеш аз ҳама ба ҳиссаи гирдгардиши геокимиёвй, нею ба биологӣ дикқат додан лозим аст. Чунки оҳиста оҳиста дар раванди такомул даври калони гирдгардиши биосферавй (аввал дар об ва баъдтар дар системаи хушкӣ — уқёнус) вайрон шуда истодааст.
Фаъолияти одам бошад ба гомогенизатсия (якхелагй, яктаркибӣ)-и системаҳои биосферавӣ оварда мерасонад. Сол аз сол системаҳои экологии табиӣ ба агросистемаҳои яктаркиба мубаддал гардонида мешаванд, ки ҳамаи ин ба пастшавии дараҷаи даврҳои биокимиёвии сарбаста оварда мерасонад. Барои ҳамин, сирри ниҳонии дар биосфера ва пеш аз ҳама ҷамъшавии омехтаи газҳои атмосфера дар он мебошад, ки пештар онҳо аз тарафи биотаҳо пурра истифода карда мешуданд. Чи қадаре, ки организмҳо ба муҳити биосферавӣ таъсир мерасониданд, ҳамон қадар такомул тезтар мегузашт. Аз нуқтаи назари Э. Бауэр (1935) инкишофи системаҳои биологй натиҷаи афзуншавии корҳои муҳити берун, яъне таъсири ин системаҳо ба муҳити берун буд.
Аз нуқтаи назари табииётӣ-риёзиотӣ теоремаи ҳудуди болоравии энтропия дар биосфсра, ки К. С. Трингер соли 1964 пешниҳод карда буд, маҳсулоти энтропияи модцаҳои зиндаи биосфера то ҳудуди муайян афзун мешавад, ки бо баробарии зерин ифода карда мешавад:
с1$ (А . г,
—Ьх—2-хО-с’ Л)), КИ
А А
1- вақти мутлақ;
г-воҳиди вақти биологӣ;
8зр — энтропияи хоси як намуди зинда;
е — асоси логарифми ҳақиқӣ (натуралӣ);
Муҳимии ин дар он аст, ки энтропия минимум дар ҳолати нобаробар тақсим шудани моддаҳо дар система ба амал меояд. Фаъолияти инсон ин нобаробариро вайрон карда, моддаҳои зиндаро якхела (гомогеннй) мекунад, бо ибораи дигар «пӯсти зиндаи» намуди Заминро канда мегирад ва ҷараёнҳои энтропия ва негэнтропияро тағйир медиҳад. Бартари доштани фаъолияти инсонро дар инкишофи таърихии биосистемаҳо мушоҳида намудан мумкин аст. Дар рафти такомули биосфера якчанд фалокатҳои сайёравй мушоҳида шудаанд. Мисол, 650 млн. сол пеш бӯҳронӣ такомули экологй ба нестшавии намудҳои зиёди обсабзҳои якҳуҷайраги оварда расонд. 450 млн. сол пеш қисми зиёди бошандагони зиреҳи сахтдоштаи уқёнусҳо, 230 млн. сол пеш бошад намудҳои зиёди дубаҳраҳо ва 65 млн. сол пеш хазандаҳои азимҷусса ва дигар гурӯҳи организмҳо нест шудаанд. Сабаби ин нестшавиҳоро олимон ҳархела шарҳ медиҳанд, мисол хазандагони азимҷуссаро бо сардиҳое, ки сабаби он афтидани метеорит- астероидҳо буданд алоқаманд мекунанд. Ин ҳодисаро коидаи такони бӯҳронй меноманд, ки бо бӯҳронҳои табий сайёравй ва табий антропогенй (наздикшавии замин бо дигар ҷирмҳои калони кайҳонӣ, бархӯрдани астероид ва Замин, тез тагйирёбии иқлими Замин, харобшавии биотаҳо ва ғ.) вобаста мекунанд, ки ҳама вақт ба тағйирёбии ҷиддии системаҳои табий оварда мерасонад. Аз ин сабаб, афзуншавй ва сустшавии такомулӣ ба чашм мерасад ва принсипи муттасилӣ ва номуттасилии инкишофи биосфера амал мекунад, яъне тағйирёбиҳои оҳистаи такомулиро қойунҳои зинаи инкишофи тези он ва фавтидани шаклҳо қариб бе гузариш иваз мекунанд. На танҳо системаҳои табиӣи дараҷаҳои гуногун дар раванди такомул роли муҳимро мебозанд, балки тағйирёбиҳои антропогении биосфера такони ҷиддие мешаванд, ки дар ҳар лаҳза шароитҳои экологии рӯи Замин бо куллӣ тагйир меёбанд. Барои ин лозим меояд, ки мо нишондиҳандаҳоеро дошта бошем, ки чӣ барои ҳаёти мо хатарнок ва чй гуна хатар ба мо таҳцид намекунад, ки ба ақидаи як қатор олимон ин нишондод нуқтаи Пастер ва қоидаи як ва даҳ фоиза амал мекунад. Нуқтаи асосии Л. Пастер он лаҳзае ба ҳисоб меравад, ки агар дараҷаи
оксигени атмосфераи Замин дар раванди такомул 1%-и замони муосирро ташкил кунад. Ҳаёти аэробӣ маҳз ба ҳамин давра рост меояд, яъне ба давраи архей. Ақидае ҳаст, ки ҷамъшавии оксиген таркишмонанд дар 20 ҳазор сол идома ёфт (расми 105).
Тдкок»ти срганизжоп зннда
Такмпия ■раазншпо-* ва хайвонога
дугжи
Такшузш
к-растаниховги.
хайвонога зарачзнолй
Мшдори оксяггн лор атмосфера
гт бос 500 «о | зоо гоа ^ тоо ю
— Мзшнон сол пкш Даврап «ангнштсанл!» Дзвран лшозаврхо
мзйлошз чзнппзорхо
Оззмонп хгошя
Расми 105. Пайдоиши оксиген дар атмосфера (аз рӯи Е.Одум, 1971)
Нуқтаи дуюми Пастер дар архей суръат гирифта миқдори оксигени мавҷуд буда 10%-и оксигени замони муосирро ташкил медод. Имконияти пайдошавии озоносфера ба вуҷуд омад (расми 106) ва оҳиста оҳиста дар пастобаҳо ва баъдтар дар хушкӣ ҳаёт ибтидо гирифт.
Нуқтаҳои Пастер ва қонуни аҳроми энергияи Р. Линдеман барои тасвияи қоидаи як ва даҳ фоиза асос гузошт, ки онро қонуни Линдеман меноманд, яъне рақами 1% аз таносуби энергияи истифодабурда ва энергияи барои устувории муҳит лозимро нишон медиҳад. Ҳиссаи энергияи барои биосфера лозими аз 1% зиёд, ки аз қонуни Линдеман бармеояд, наздики 1% маҳсулоти авваларо ҳайвонҳои мӯҳрадори дараҷаи олй истифода мекунанд, қариб 10%-ро ҳайвонҳои бемӯҳра ҳамчун консументҳои дараҷаи пасттар ва ҳиссаи боқимондаро бактерияҳо ва занбурӯғҳои сапрофагй. Инсон бошад, танҳо дар ҳудуди асрҳои XIX ва XX миқдори маҳсулоти зиёди биосфераро (на камтар аз 10%) истифода кардан гирифт, ки ин ба принсипи Ле Шателл — Браун (қариб 0,5% энергияи умумии биосфера) мувофиқат намекунад. Барои ҳамин ҳам ба инсоният лозим меояд, ки муносибати худро нисбат ба биосфера дигар кунад. Н. Ф. Реймерс дар корҳои худаш нишон медиҳад, ки вайроншавии се дараҷаи иерархияи системаҳои экологӣ ба ҷараёнҳои бебозгапгт ва буҳронҳо оварда мерасонанд- Барои ҳамин аз нуқтаи
назари у устувории биосфераро сершумории рақобати таъсири байниҳамдигарии экосистемаҳо нигоҳ медоранд. Аз ин рӯ такомули
Нурхои ултробуялфш
Нурчоя
//////
, . _ . _ —-О ^ОЗ! ^ ‘ Шон каы
/О \ ап I Г с-,гг /К НУБО]
<?зон кам шудааст
сргашгззгхоп знняаро нест меқуная
О,
Огсигж
бауобарн
о-‘ о,
-~~о,
оэон
Расми 106. Механизми ҳосилшавии қабати озонӣ (аз рӯи Е.А. Криксунов ва диг., 1995)
биосфера ҳамин хел пеш мерафт ва таъсири антропогенй ин равишҳоро вайрон мекунад. Қоидаи сершумории экосистемаҳо аз қоидаи такрори экологй ва назарияи боэтимодӣ сарчашма мегирад.
12.13. Инкишофи биосфера ва гузариш ба ноосфера — қабати ақлонӣ
Бо пайдоиши ҷамъияти инсонӣ такомули биосфера шакли сифатий дигарро соҳиб шуд, яъне гузариш ба ноосфера. Дар зери мафҳуми ноосфера муносибати табиат ва ҷамъият, ки фаъолияти акдонии одам омили асосии инкишоф ба ҳисоб меравад, қарор дорад. Калимаи «ноосфера» аз юнонӣ гирифта шуда, маънояш «ноос»- ақл буда, қабати ақлониро ифода мекунад. Мафҳуми ноосфераро олими фаронсавӣ Э. Леруа (1927) барои фаҳмиши зинаи геологии инкишофи биосфераи муосйр пешниҳод кардааст. П. Тейер де Шарден ақидаи дӯсти худ Э. Леруаро такмил дода, дар китоби худ «Одами беназир» ноосфераро ҳамчун қишри нав тавсиф медиҳад — «қабати акд, ки дар охири давраи сеюми тавлид шуда, аз болои олами растаниҳо ва ҳайвонҳо берун азбиосфера ва аз болои он паҳн мешавад». Баъдтар олими рус В. И. Вернадский ягонагии одам ва биосфераро таҳлил карда, ба акди инсонӣ ва ақли илмии он баҳо дода, чунин хулосаҳо баровардааст:
Равиши фаъолияти илмӣ он куввае ҳаст одам биосфераеро, ки дар он зиндагӣ мекунад, дигар мекунад;
Тагйирёбии биосфера ин ҳодисаи ногузири ташаккули акди илмӣ мебошад;
Ин тағйирёбии биосфера новобаста аз иродаи одам ба амал меояд, яъне ба таври табиӣ, ҳамчун ҷараёни дар табиат амалӣшуда;
Азбаски муҳити ҳаётӣ ин қабати муташаккилонаи сайёра- биосфера мебошад, пас дохилшавии дигар омили тағйирдиҳандаи он ҳам фаъолияти илмии одамон, ҷараёни табиӣ гузариши биосфераро ба зинаи нав, ба ҳолати нав — ноосфера оварда мерасонад;
Дар замони муосир онро назар ба пештара мо хубтар дарк мекунем, чунки дар ин ҷо қонунҳои табиат кушода мешаванд. Илмҳои нав геокимиё ва биогеокимиё имкониятҳоро бадараҷае мерасонанд, ки баъзе ҷараёнҳои муҳимро бо забони риёзиёт баён менамоем.
Хулосаҳо оид ба он ки биосфера, оҳиста оҳиста ба қабати акдонӣ мегузарад, қонуни ноосфераи В. И. Вернадский ном гирифтааст.
Оид ба такомули биосфера М. М. Камшилов (1974) чунин гуфтааст:
Дар рафти гирдгардищи калони моддаҳо биосфера пайдо шудааст;
Бо мурури инкишофи ҳаёт, биосфера васеъ мешавад;
Дар он ҷамъияти одамон пайдо мешаванд;
Ҷамъияти одамон моддаҳо ва энергияро на танҳо аз биосфера, балки аз муҳити абиотӣ ҳам истифода мебаранд;
Биосфера ба ноосфера дар натиҷаи фаъолияти ақлонии одам (ноогенез) мегузарад; Идоракунии муносибати одам ва табиат бо ёрии ноогенетика амалӣ мешавад; ҳаёт бо роҳи ноогенез инкишоф ёфта ҳар чи бештар моддаҳо, энергия ва тавоноии ахбор табиати гайризиндаро аз худ карда, аз ҳудуди Замин баромада паҳн мешавад.
Ноосфераи таваллудшудаистода бошад, чунин аломатҳоро доро аст (расми 107);
Зиёдшавии микдори маводи аз литосфера гирифта ва коркарди онҳо дар солҳои 90-уми асри гузашта аллакай аз 100 млрд. т гузаштааст, ки ин қариб 4 маротиба аз массаи маводи ба воситаи дарёҳо шуста ба уқёнус интиқол дода зиёдтаранд;
Ба таври зиёд истифода кардани маҳсулотҳои фотосинтези дар давраҳои гуноғуни геологӣ ҳосилшуда, бо мақсади сарфи энергетикӣ мувозинаи кимиёвии биосфераро ба тарафи муқобили ҷараёни фотосинтез равона месозад, ки ба баландшавии микдори СОг дар биосфера ва камшавии Ог оварда мерасонад;
Ҷараёнҳои дар ноосфера амалй шуда ба захирашавй нею, балки ба парешонии энергияи Замин меорад, ки ин ба биосфераи аввала хеле наздик аст. Ҳамаи ин ба проблемаи муҳими энергетикй меорад;
Дар ноосфера микдори зиёди моддаҳое пайдо мешаванд, ки пештар онҳо дар биосфера набуданд. Металкунонии биосфера ба амал меояд;
Бо иштироки технологияи ядроӣ ва энергетикй дар ноосфера элементҳори нави кимиёвии ба уран монанд, пайдо мешаванд. Ба даст овардани энергияи ядроӣ аз ҳисоби тақсимшавии ядрои вазнин ба амал меояд. Дар ояндаи наздик ҳосилкунии энергияи термоядроӣ аз ҳисоби синтези ядроҳои сабук ба нақша гирифта шудааст, ки метавонем аз сӯзишвориҳои канданиҳои фоиданок ба сифати энергия даст кашем;
Расми 107. Геокимиёи ноосфера (аз рӯи А.И. Перелман, 1973)
Ноосфера аз ҳудуди биосфера ба туфайли прогрессии илмию- техникӣ мебарояд. Космонавтикаи пайдошуда одамро аз ҳудуди сайёраи Замин бароварда ба ӯ имконият медиҳад, ки имкониятҳои беохири дар кайҳон мавҷудбударо аз худ кунад. Имконият пайдо мешавад, ки дар дигар сайёраҳо биосфераи сунъиро созем;
Бо ҳосилшавии ноосфера сайёраи Замин ба ҳолати сифатии нав мегузарад. Агар биосфера ин қабати Замин бошад, пас ноосфера — ин қабати системаи офтобӣ мебошад. Ноосфера дар оянда қисмати системаи офтобй шуда, бо мақсади фаҳмиш ва истеҳсолии ҷамъиятии одамон хизмат мекунад.
Як қатор олимон (В. Л. Барсуков, А. А. Яшин, 1988; В. А. Кутарев, 1990 ва ғ.) тасдиқ мекунанд, ки қонуни ноосфераи В. И. Вернадский хаёли динӣ ё ки иҷтимой аст. Ба ақидаи онҳо ин орзу ва боварии хеле хуб аст, вале аз ҳақиқати воқеӣ дур аст ва ҳамчун пешгӯии илмӣ ва ҳамчун қонуни муайяни ноосфера асоснок карда нашудааст, гарчанде онҳо худи қонунро боадолатона меноманд. Ба ақидаи онҳо ин қонун он вақте амиқ аст, ки агар одам аз рӯи акд микдори популятсияи худро идора кунад ва ба табиат мувофиқи қонунҳои он фишор орад. Биосфера дар шакли тағйирёфта нигоҳ дошта мешавад, вале тамаддун, яъне намуди одами боақл мумкин аз байн равад. Ба ақидаи Н. Ф. Реймерс (1994), одамон табиатро нею, балки пеш аз ҳама худашонро идора мекунанд, ки ба ақидаи қонуни ноосфераи В. И. Вернадский хеле наздик аст.