Жер геосфералары: Гидросфера жер ғаламшарының су қабығы немесе құрлықтағы мұхиттағы және атмосферадағы, яғни жер шарындағы барлық сулардың жиынтығы. Гидросфера жер бетінің шамамен 71%-ын алып жатыр. Литосфера — жердің қатты қабығы,гидросфера және атмосферамен шектеседі.Шөгінді қабық, ол шөгінді тау жыныстарынан тұрады, кейде бұған эффузивтер жамылғысын да енгізеді. Атмосфера - жердің ауа қабығы. Атмосфера – ауа, химиялық қоспалар мен су буынан тұратын күрделі жүйе. Биосфера- жердің тіршілік қабаты. Географиялық қабық-литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфераның өзара әрекеттесуі.
Жердің газ қабықшасы – атмосфера негізінен екі газдың қосылысынан: азот пен оттегіден, қалған бір пайызы түгелдей дерлік аргон мен көмірқышқыл газынан тұрады. Басқа газдар (неон, гелий, криптон, сутегі, озон, метан т.б.) өте аз мөлшерде кездеседі.
Атмосфера құрамының осындай болуы төменгі қабаттарға тəн. 500 шақырым биіктікте молекулалық оттегі мүлде жоқ десе де болады. Атмосферадағы азот пен оттегінің жалпы мөлшері биіктеген сайын тез кеміп отырады, өйткені бұл газдар салыстырмалы түрде ауыр. 600 шақырымнан жоғарыда жеңіл гелий газы басым болады. 2000-20000 шақырым аралығына дейін ең жеңіл газ – сутегі басым (Жердің сутегілі күмбезі). Атмосферасының қалыптасуында маңызды рөлді «тірі зат» (В. И. Вернадский бойынша), яғни планетаның барлық ағзалары мен олардың туындылары атқарған. Мысалы, белсенді тотықтырғышқа жататын оттегіні өсімдіктер жинақтамайтын болса, ол атмосфера құрамынан баяғыда-ақ жойылып кетер еді. Бастапқыда атмосфера оттегісіз болған еді. Оттегінің бар массасы географиялық уақытта Жер қыртысын тотықтандыруға кеткен. Көптеген ғалымдар көзқарасы бойынша Жер қыртысындағы байланысқан оттегінің негізгі бөлігі өткен геологиялық кезеңде, фотосинтез барысында түзілген. Тіршілік алғаш мұхитта пайда болғанын ескерсек, атмосферадағы алғашқы бос оттегі су өсімдіктерінің фотосинтездік қызметінен болған деп пайымдауға болады. Оттегінің жинақталуына байланысты атмосфераның жоғарғы қабаттарында Жер бетіне күннің ультракүлгін радиациясын өткізбейтін «озон шымылдығы» пайда болды. «Озон шымылдығының» пайда болуы арқасында өсімдіктер құрлықты мекен ете бастады. Силурий кезеңінің аяғында (шамамен 435 млн жыл бұрын) құрлық өсімдіктерінің көптеген түрлері пайда болып, бос оттегінің жинақталуын бірнеше есе жеделдетті. Атмосферадағы газ күйіндегі азоттың бастапқы көзі Жер мантиясындағы газсыздану үрдістері болды. Нəтижесінде азот атмосфераға аммиак (NH3) түрінде келіп, сосын ауа оттегісімен тотығып, молекулалық азот пен суға ыдырады. Атмосферада аз мөлшерде азоттың басқа да тотықтары (азот тотығы (NO3), азоттың қос тотығы (NO2), азот ангидриді (N2O5) пайда болды. Мантияның газсыздануы атмосферада басқа да газдардың, оның ішінде көмірқышқыл газының пайда болуына себеп болды. Бастапқыда, атмосферадағы көмірқышқыл газының жинақталуы осы газдарды мұхиттың сіңіріп отыруына байланысты тежеліп отырды. Мұхит ұзақ уақыт жер қойнауынан шыққан газдарды сіңіріп, палеозойдың соңына қарай (570 млн жыл бұрын) газдармен қанықты. Осыдан кейін биосфера эволюциясы үрдістерін, яғни оттегі өндірілуін жеделдететін көмірқышқылды атмосфера қалыптаса бастады. Атмосферадағы СО2 мөлшері фанерозойдың негізгі бөлігінде 0,1-0,4% құрады. 350 млн жыл бұрын аяқталған девоннан бастап төрттік дəуірге дейін, жылдық фитомасса өнімі 160-190 есе өсті, ол оттегі массасының қазіргі деңгейімен шамалас (20,95%) болуын қамтамасыз етті. Өнімділіктің күрт өсуі өз кезегінде атмосферадан көмірқышқыл газының алынуын арттырды. Көмірқышқыл газының алынуы мезозойдың соңы – кайнозойдың басында өсе түсті. Көміртегі атмосферадан өлген өсімдік қалдықтарымен бірге шөгінді қабаттарға органикалық көміртегі формасында (көмір жəне мұнай қабаттары) жəне гумосфера (топырақ органикасы) формасында түсті. Соңғы геологиялық дəуірде, атмосферадағы CO2 мөлшері, антропогендік əсерлерге байланысты үнемі төмендеп отырды. Əрине, бұл үдерістерге байланысты өсімдіктердің жалпы массасының төмендеуі де қатар жүрді.
Жалпы алғанда, атмосфера өзінің қазіргі күйін миллиондаған жылдар барысында сақтап келеді, оның құрамындағы су буы ғана кең ауқымда өзгеріп отырады.
Жердің гравитациялық өрісінде атмосфера құрылысы қабатты болып келеді. Атмосфераның жалпы массасының (5,1•1015 т немесе 500 триллион т.) жартысына жуығы теңіз деңгейінен басталатын алғашқы 5 шақырым қабатта жинақталған. Атмосфераның 10 шақырым қабаты оның массасының 75% қамтиды. Атмосфераның шамамен осы деңгейге дейінгі бөлігі тропосфераға жатады, дегенмен Жердің тəуліктік айналуына байланысты оның Жер шарының əр ауданындағы қалыңдығы əртүрлі болады: полюстер үстінде 8-10 ш, қоңыржай белдеулер үстінде 10-12 ш. жəне экваторда 16-18 ш. Тропосфера құрамы су буымен қосқанда атмосфера массасының 80% тең. Тропосферада көптеген метеорологиялық үдерістер жүріп жатады, ылғалдың конвективтік тасымалдануы жүріп, бұлттар қалыптасады. Барлық ылғалдың 80% немесе одан да көбі осы тропосферада қалыптасады.
Тропосферадан жоғары, Жер бетінен 40-55 ш. қабатта стратосфера орналасқан жəне ондағы ылғал мөлшері өте аз. Стратосфераның төменгі бөлігінде температура жыл мезгілдеріне байланысты аздап өзгеретіндігі болмаса, тұрақтылығымен ерекшеледі (-50°С шамасында). 30 шақырым биіктіктен бастап температура салыстырмалы түрде жылдам көтеріле бастайды (+20°С дейін). Оның себебі, күн радиациясы молекулалық байланыстарды үзуге пайдаланылып сіңірілгендігіне орай (молекулалар диссоциациясы) стратосферада жылжымалы бос атомдар пайда болады.
Стратосфера мен тропосфера арасындағы ауыспалы қабат тропопауза деп аталады. Тропопаузаның биіктігі ендік пен жыл мезгіліне байланысты өзгеріп отырады. Тропопауза ауданы кейде күшті болатын желдермен сипатталады. 20 шақырымнан жоғары бөлігінде жаз уақытында шығыс желдері басым болады.
Стратосферадан жоғары ионосфера орналасқан. Оны негізінен төменгі – мезосфераға жəне жоғарғы – термосфераға бөледі. Мезосферада температура тропосферадағыдай өзгереді, яғни биіктікке байланысты төмендейді де мезопауза деңгейінде – мезосфера мен термосфера шекарасында ең төмен көрсеткішіне жетеді (көбінесе – 100°С төмен).
Жер бетінен 85-800 шақырым қашықтыққа созылатын термосферада температураның қайтадан көтерілуі байқалады. 200-300 шақырым қашықтықта температура 1500°С дейін көтеріліп, шартты түрде атмосфера шекарасы деп есептелетін қашықтыққа (2000-20000 ш.) дейін тұрақты болады. Термосферадағы температура көтерілуі атомдарды иондауға кететін күн энергиясы сіңірілуіне байланысты іске асады. Сондықтан, онда оң иондар мен бос элементтердің бірталай мөлшері болады. Иондалған қабат қысқа радиотолқындар таралуында маңызды рөл атқарады. Қысқа толқындар иондалған қабатқа жеткен соң кері шағылысады. Аталған қабатта поляр шұғыласы мен магниттік дауылдар болып тұрады.
Планета атмосферасы бірнеше маңызды функцияға ие. Ол Жер бетіндегі Күн радиациясының сипаты мен дəрежесін реттейді. Кейінгі жылдары жер серіктері арқылы нақтыланған Жер альбедосы (радиацияның планетадан шағылысып қайтатын бөлігі) 0,33 тең.
Альбедоның қалыптасуына ең көп əсер ететін атмосфера (оның бұлтты қабаты мен аэрозольді компоненті). Күн энаргиясының 25% жуығы бұлттардан шағылысып, космос кеңістігіне өтіп кетеді. Атмосферадағы жылыжайлық газдар (көмірқышқыл газы, метан, озон, азот тотығы, хлорфторкөміртегілер) жəне су булары инфрақызыл сəулелерді тұтып қалып, оларды жер бетіне қайтарады. Атмосфераның өзі бұлттар пайда болуы кезінде жоғары көтерілген ауа ағымы мен бөлінген жылу арқылы қызады. Егер атмосфера жылуды ұстап қалмайтын болса, онда Жердегі температура шамамен 33% салқын болып, тіршілік пайда болмайтын еді. Жерде температураның бірқалыпты таралмайтындығы атмосфера ауасының планетадың əр аймағына ауысып отыруына себеп болады. Ауа ағымымен бірге су буы да ауысып отырады. Тропосферада атмосфера ылғалының қалыптасуы мен таралуы жүріп жатады жəне ондағы 6–7460 меридиандық ылғал тасымалдануының маңызы зор. Əлемдік мұхиттың экваторлық белдеуінде буға айналған су қоңыржай белдеулерге ауысады да, қайтадан суға айналып жерге жауады. Атмосфера циркуляциясы арқасында планетадың өндірісі дамыған аудандары су қорларымен қамтамасыз етіледі. Ылғал ауысуы мен жауын-шашын қалыптасуы үрдістерінде атмосфералық аэрозольдар – ауада қалқып жүретін қатты жəне сұйық бөлшектер ерекше маңызды. Атмосфералық аэрозольдарсыз тұман мен бұлттардың пайда болуы мүмкін емес, сонымен қатар оларсыз табиғаттағы су айналымы да болмайтын еді. Атмосферадан өтетін күн радиациясы тек жылу энергиясының көзі ғана емес, ол атмосферадағы көптеген фотохимиялық үрдістерге ықпал етеді. Фотохимиялық үрдістер барысында атмосферада реакцияға түсу қабілеті жоғары бос радикалдар пайда болады. Мысалы, гидроксильдік радикал (НО*) су буы мен озон молекулалары ыдырағанда түзілген атомдық оттегі арасында пайда болады. Гидроксильдік радикал күкірт, азот, көміртегі диоксидтерімен реакцияға түсіп, атмосферада қышқылдық орта түзеді. Атмосферада басқа көптеген қоспалар болған жағдайда фотохимиялық үрдістер арқасында көптеген химиялық қосылыстар түзіледі. Атмосферадағы ауа ағымы арқылы бұл қосылыстар, солармен бірге қышқылдар да алыс қашықтықтарға, кейде мыңдаған шақырымға дейін тасымалданады.
Атмосфера ауасынсыз биосфера мен адамзаттың, жəне басқа да организмдердің тіршілік етуі мүмкін емес. Адам тіршілігі үшін ауа – ең басты қор. Тамақсыз адам 5 күн өмір сүре алады, ал ауасыз 5 минуттан артық өмір сүрмейді. Осыны ескере отырып мынадай қажеттіліктер мөлшері құрастырылған. Қажеттіліктер мөлшері бойынша адам шамамен 1кг тамақ, 1,5кг су ішеді, 12кг кем емес ауа жұтады (демалып отырған кезде). Белсенді жұмыс істегенде бұл көрсеткіш 10 есеге өседі.
Атмосфера көптеген биосфералық үдерістерге ықпал етеді. Атмосфераны құрайтын газдық компоненттер, ең бастысы оттегі мен көмірқышқыл газы, тірі организмдердегі зат алмасуға қатысады.
Биосферадағы ең көп элемент азот, кейбір өсімдіктердің азотфиксациялау қасиеттеріне байланысты, заттардың жалпы айналымында маңызды биологиялық рөл атқарады. Биомасса қалыптасуына қатысқан азот кейін органикалық қалдықтар ыдырауы кезіндегі денитрификация үдерісі барысында атмосфераға қайта айналып келеді. Сонымен қатар азот ауа оттегісі үшін инертті сұйылтқыш ретінде де маңызды. Біз таза ауа деп есептейтініміз геологиялық дəуірлер барысында қалыптасқан газдар қосылысы. Миллиондаған жылдар бойы тірі ағзалар атмосфера құрамына бейімделгені соншалық, егер атмосфера құрамы аздап өзгеріске түссе ағзалар өміріне үлкен қауіп төнеді. Мысалы, егер ауада көмірқышқыл газы 0,07% асып кетсе, онда оның адамдар мен жануарлардың тыныс алу органдарының функциясын нашарлататыны байқалған. Егер СО2 4% асып кетсе, организм өледі.
Атмосферадағы үрдістерге климаттық құбылыстар да тəуелді. Атмосфера жылуды, ылғалдылықты, жарықты, бұлттануды, тұманды реттей отырып, аумақтың агроклиматтық əлеуетін айқындайды. Ауылшаруашылық дақылдары үшін жылу қорларымен қатар аумақтың ылғалдық режимі де өте маңызды. Жылу мен ылғалдылық қатынасын анықтау адам мен жануарлардың күйі үшін де маңызды. Мысалы, адам көңіл-күйінің жақсы болуы ылғалдылық пен жылудың келесі қатынастарына сай екені анықталған.
Атмосфера барлық энергияны қажет ететін өндірістік үрдістерде басты рөл атқарады. Ол энергия атмосфера оттегісін жағу арқылы алынады. Оттегі қалпына келетін қорларға жатқанымен, тез арада сарқылуы да мүмкін. Адамзаттың техникамен қарулануының қазіргі деңгейінің арқасында оттегіні пайдалану жердегі өсімдіктер өнімінің 23% жетті. Кей өңірлерде, мысалы АҚШ-та, жалпы оттегі пайдалану бірнеше онжылдықтардан бері АҚШ-тың барлық фитоценоздары өндіретін өнімнен тұрақты түрде артып отыр.
Адамзат Жерде оттегінің жетіспеушілігі проблемасына тап болады деген ең алғашқы болжам 1970 жылы жасалған. Бұл болжам қазіргі таңда да өзінің өзектілігін жойған жоқ.
Адамзат үнемі өзгеріп отыратын климат қалтарысында ол өзгерістерді белгілі бір қалыптан шығып кетпейтіндей дəрежеде ұстап тұратын белгісіз бір қатаң заңдылық бар екенін баяғыда түсінген. Ауа райының температура, ылғалдылық, жауын-шашын мөлшерін ұзақ жылдар бойы бақылау нəтижесінде олардың орташа көрсеткіштерінің тұрақтылығын сақтау деңгейі жоғары дəрежеде екеніне көз жеткізуге болады. Ауа райының осы айтылып отырған көпжылдық режимі климат деп аталады. Климат тұрақтылығының сыры Жердегі жылу балансын айқындайтын факторлардың бірқалыптылығында. Жерге түсетін Күн радиациясының жəне оның ендік бойынша орташа таралу көрсеткіші, жердің жылдық орташа альбедосы, жылудың белдемдік тасымалдануы тұрақты болып, биосфера компоненттерінің энергия алмасуы сақталады. Басқаша айтсақ, климат тұрақтылығы дегеніміз геофизикалық,геохимиялық жəне биотикалық факторлардың салыстырмалы тұрақтылығының көрінісі. Дегенмен, климат тұрақтылығы, сол сияқты аталған факторлар тұрақтылығы да белгілі бір дəрежеде алдамшы құбылыс. Нақты климат өзгерістеріне геологиялық дəуірлерді салыстыру арқылы көз жеткізуге болады. Бағы замандарда Жердің климаты бірнеше рет өзгерген. Палеогеографтар мен геологтардың жер қыртысының шөгінділерін зерттеулері біздің планетамыздың климаты өткен геологиялық дəуірдің миллиондаған жылдары барысында қазіргіден мүлде басқа болғанын көрсетеді. Орта жəне жоғарғы ендіктерде қазіргіге қарағанда температура əлдеқайда жоғары болған. Оған Шпицбергендегі (Норвегия) таскөмір кендері дəлел болады. Ондай өзгешеліктердің болуы бұрын континенттердің орналасуы мүлде басқаша болғандығын көрсетеді. Олигоценде, Америка мен Еуропадағы құрлықтың көтерілуі мен ондағы тау жүйелерінің пайда болуы жылу тасымалдануының бағытын өзгерткен. Бұрын теңіздер арқылы бөлініп жатқан Азия мен Еуропа бір континентке біріккен жəне солтүстік ендіктерге баратын жылу мөлшері кеміген. Миоценде мəңгі жасыл өсімдіктер солтүстік аудандарда біртіндеп жойылған, олардың орнын жапырақ тастайтын ағаштар басқан. Плиоценде мұз басуы – планета тарихындағы ұлы мұз дəуірі басталған, полярлық мұз жамылғысының аумағы үлкейген. Соңғы 1-2 млн жылдарда Солтүстік жарты шарда мұз белдемдері ерекше режимде қалыптасқан: кейде мұздықтар ауданы орта ендіктерге дейін барып, кейде олардың оңтүстік шекарасы жоғарғы ендіктерге дейін қайтып отырған. Соңғы мұз басу шамамен 10 мың жыл бұрын аяқталған. Мұздың көлемі аз мөлшерге ұлғайғанның өзінде Жер альбедосын арттырып (мұз өзіне түскен күн радиациясының көп бөлігін жояды), мұз қамтыған аумақтың тез суынуына себеп болады, сол арқылы мұз жамылғысының одан ары ұлғаюын қамтамасыз етеді. Қорыта айтқанда, Жер климатын болжау өте қиын. Климат Жердің күн радиациясын сіңіру жағдайларының барлық факторларына жедел жауап беруі мүмкін. Өсімдік жамылғысының дамуы мен шөлдер пайда болуы, мұнаймен ластануға байланысты мұхиттың шағылыстыру мүмкіндігінің өзгеруі жəне фитопланктонның таралу дəрежесі Жердің температуралық өрісін өзгертуге əкеліп соғуы мүмкін, яғни климат осы аталған факторларға тəуелді. Жер жүзінде климаттың қалыптасуы климат қалыптастырушы факторлардың əсері мен климатты қалыптастыру үрдістері негізінде жүреді.
Климат қалыптастырушы факторларға мыналар жатады: географиялық ендік – өңірдің нақты географиялық белдеуде орналасу орны талтүсте Күннің көкжиектен қандай қашықтықта орналасуын, соған байланысты өңірдің жылу режимі мен басым ауа массаларын айқындайды; теңіздер мен мұхиттардың алыс-жақындығына байланысты өңірдің жылдық жəне тəуліктік температура амплитудасы, сонымен қатар жауын-шашынның жылдық мөлшері мен ылғалдылығы қалыптасады; мұхиттың жылы жəне суық ағыстары температура режимі мен жауын-шашын мөлшеріне əсер етеді, жылы ағыстар бұл көрсеткіштерді арттырады, ал суық ағыстар кемітеді; бедер климатқа абсолюттік биіктігі (биіктік белдеулер құбылысы), жоталардың күн түсуіне қатысты орналасу бағыты (беткейлер экспозициясының экваторға немесе полюстарға бағытталуы) жəне басым желдері арқылы əсер етіп, температуралық режим мен жауыншашын мөлшерін қалыптастыруға қатысады; жербеті жамылғысы – орман ағаштары ашық далаларға қарағанда температура ауытқуы мен жел жылдамдығын кемітеді, ылғалдылықты арттырады. Қар жамылғысы қар жоқ жерлерге қарағанда қысқы аязды бəсеңдетеді, ал көктемде ылғалдылықты жоғарылатады. Климат қалыптастырушы үрдістерге мыналар жатады:
- жылу айналымы – өңірдің жылу режимін анықтайтын үрдістер мен көрсеткіштер – жалпы күн радиациясы, радициялық баланс, орташа жылдық температура жəне температураның маусымдық өзгерістерімен сипатталатын температуралық режим;
- ылғал айналымы өңірдің ылғалдық режимін келесі көрсеткіштер арқылы сипаттайды: жылдық жауын-шашын мөлшері, олардың маусым бойынша таралуы, ылғалдылық типі, жылдық булану мөлшері жəне ылғалдану коэффициенті;
- циркуляция нəтижесінде желдің маусым бойынша таралуы, сол арқылы басым болатын желдер қалыптасады.
Олар жалпы циркуляция желдері (пассаттар, муссондар т.б) жəне жергілікті желдер (арыстан, ебі, бесқонақ т.б.) деп бөлінеді. Кез келген өңірдің немесе жалпы планетаның климаты осы жəне басқа да климат қалыптастырушы факторлар мен климат қалыптастырушы үрдістер əсерінен іске асады. Ауа массасының типтері қай климатттық белдеуге жататындығына жəне ылғалдылық мөлшеріне байланысты қалыптасады. Климаттық белдеулердің негізгі ауа массаларының типтері солардың атауларына сəйкес аталады (арктикалық, антарктикалық, қоңыржай, тропикалық, экваторлық). Аралық климаттық белдеулерде (субарктикалық, субантарктикалық, субтропикалық, субэкваторлық) əр маусым сайын өзінің климаттық белдеуінде жыл бойы басым болатын ауа массалары еніп отырады (қыста полюстер жағынан соқса, жазда экватор жағынан соғады ). Барлық негізгі ауа массаларының типтері (экваторлықтан басқа) қалыптасу орны теңіз не құрлық болғандығына байланысты теңіздік немесе континенттік тип тармағына бөлінеді.
Б.П. Алисовтың климат жіктеуі бойынша құрлықтың əртүрлі климаттық белдеулерінде келесі негізгі климат типтері қалыптасады.
Экваторлық белдеу экваторлық ендіктерде орналасқан, кейде 8° ендікке дейін жетеді. Жылдық қосынды радиация мөлшері 100-160 ккал/см2.
- Ыстық ылғалды экваторлық климат экваторлық белдеудегі құрлықтың ортаңғы жəне батыс бөліктерін, Үнді мұхиты мен Малай архипелагының аралдарын қамтиды. Жыл бойы орташа айлық температура +25+28°С шамасында болады. Циркуляция түрі муссондық: қаңтарда жел солтүстіктен, шілдеде оңтүстіктен соғады. Жылдық жауын-шашын мөлшері 1000-3000 мм (кейде одан да көп), жыл бойы бірқалыпты жауады. Қүн ылғи ыстық жəне ауаның ылғалдылығы жоғары болатындығына байланысты бұл климат типі адамға, əсіресе еуропалықтар үшін өте ауыр. Жылына екі рет өнім алатын тропикалық егіншілік мүмкіндігі бар.
Субэкваторлық белдеулер екі жартышардың субэкваторлық ендіктерінде орналасқан, кей жерлерде 20° ендіктерге дейін жетеді. Жылдық қосынды күн радиациясы 140-170 ккал/см2, радиациялық баланс 70-80 ккал/см2. Жылдың əр маусымында ауа массасының, желдің жəне ауа райының маусымдық ауысуы болып тұрады. Қыста əр жартышарда экваторға бағытталған пассат желі басым болып, циклондық ауа райы қалыптасады. Жазда əр жартышарда пассатқа қарсы экватордан соғатын экваторлық муссон желі басым болып, циклондық ауа райы қалыптасады.
- Субэкваторлық климаттың ылғалдылығы жеткілікті, субэкваторлық белдеудің тропикке шекаралас бөліктерінен басқасын толық қамтиды. Қысқы орташа температура +20+24°С, жазда +24+29°С, температура ауытқуы 4-5°С. Жылдық жауын-шашын мөлшері 500-2000мм. Қысқы маусымда ауа райының құрғақ болуы құрлықтың тропиктік ауасының басым болуына байланысты, ал жазғы маусымда ылғалдың жоғары болуы экваторлық муссондарға байланысты жəне ол жарты жылға дейін созылады. Климат тропиктік ауылшаруашылық дақылдарын өсіруге өте қолайлы.
- Ылғалдылығы төмен субэкваторлық климат тропикпен шектесетін өңірлерде – Оңтүстік Америкада–Каатинг, Африкада–Сахель жəне Сомали түбегі, Азияда Индоганг ойпатының батысы мен Индостанның солтүстік-батысы, Австралияда–Карпентария бұғазының оңтүстік жағалауы мен Арнемленд түбегінде қалыптасады. Қысқы орташа температура +15+24°С, жазда солтүстік жартышарда бұл ендіктерде құрлық байтақ аумақтарды қамтитынына байланысты күн өте ыстық +27+32°С, оңтүстік бөлігінде біраз төмен +25+30°С; жылдың он айына жуық антициклондық ауа райы тұрады. Жылдық ылғал мөлшері 250- 700мм. Қысқы маусымның құрғақ болуы тропиктік ауа массасына байланысты, ал жазғы ылғалды маусым экваторлық муссонға байланысты, ол жарты жылға жуық, кейде екі айға ғана созылады. Бар аумағында ылғалдылық аз болғанымен агротехникалық шаралар қолдану мен егістіктерді суару арқылы тропиктік ауылшаруашылық дақылдарын өсіруге мүмкіндік бар.
Тропиктік белдеулер тропиктік ендіктерде орналасқан, кей жерлерде 30-35° ендіктерді қамтиды; оңтүстік жартышарда тропиктік белдеу Оңтүстік Америка мен Африканың батыс шегіне жетеді. Жыл бойы тропиктік ауа массалары мен пассат циркуляциясы басым болады. Жылдық қосынды күн радиациясы планетадағы максимумына (180-220 ккал/см2) жетеді, радиациялық баланс 60-70 ккал/см2.
- Жағалаулардағы тропиктік шөлдердің климаты материктердің батыс жағалауларында, мұхиттың суық ағыстарының əсерінен қалыптасады. Қысқы орташа температура +10+20°С, жазғы температура +16+28°С, температураның маусымдық ауытқуы 6-8°С. Тропиктік теңіздік суыған ауа жыл бойы жағалауларды бойлап соғатын пассатпен тасымалданады. Жылдық жауын-шашын мөлшері пассат инверсиясына байланысты аз – 50-250мм, кей жерлерде ғана 400 мм жетеді. Ылғалдылық тапшы, ол көбінесе шық пен тұман ретінде түседі. Тропиктік егіншілік оазистерде агротехникалық шаралар жүргізіп, егінді үнемі суарғанда ғана мүмкін болады. Тропиктік құрлықтық шөлдер континенттігімен ерекшеленеді. Қыстың орташа температурасы +10+24°С, жаздікі – солтүстік жартышарда +29+38°С, оңтүстікте – +24+32°С; тəуліктік температура ауытқуы кейде 30°С жетеді. Ылғалдылық өте аз, жазда күн өте ыстық жəне құрғақ болғандықтан ауылшаруашылығына қолайсыз.
- Тропиктік ылғалды климат материктердің шығыс жағалауларына тəн, оған мұхиттың жылы ағысы əсер етеді. Қыстың орташа температурасы 12+24°С, жаздікі +20+29°С, температураның маусымдық ауытқуы 4-17°С. Ылғалдылықтың жылдық мөлшері 500-3000мм, шығыс беткейлерге ылғал екі есе көп түседі. Жауын-шашын жыл бойы, оның көбісі жазда жауады, климат тропиктік егіншілікке қолайлы.
Субтропиктік белдеулер субтропиктік ендіктерде орналасқан, кейде 42-45° ендіктерге жетеді. Бар аумағында ауа массаларының маусымдық өзгеруі жүреді, қыста қоңыржай, жазда тропиктік ауа массалары басым болады.
- Субтропиктік жерортатеңіздік климат материктердің батыс жағалауларында жəне соларға жақын аралдарда қалыптасады. Қысқы орташа температура +4+12°С, кейде үсіктер жүреді, солтүстік жартышардағы жаздық температура +16+26°С, оңтүстік жартышарда +16+20°С. Ылғалдылықтың жылдық мөлшері 500-2000мм. Ылғалдылық таралуы бірқалыпты емес, батыс беткейлерге ылғалдылық екі есе артық түседі. Қысы ылғалды, жазы құрғақ болады. Жауын-шашын көбінесе жауын ретінде, өте сирек қар ретінде жауады, жауған қар тез еріп кетеді. Климаты қолайлы болғандықтан көптеген курорттар сонда орналасқан.
2. Субтропиктік континенттік құрғақ климат субтропиктік белдеудің материк ішіндегі өңірлерінде орналасқан. Солтүстіктегі қысқы орташа температура -8+4°С, оңтүстікте +4+10°С; жазғы температулар солтүстік жартышарда +20+32°С, ал оңтүстікте + 20+ 24°С. Жыл бойы континенттік ауа массалары қалыптасады, қыста қоңыржай, жаз да тропиктік ауа массалары басым болады. Солтүстік жартышардағы жылдық жауын-шашын мөлшері солтүстік жартышарда 50-500мм, оңтүстікте 200-500мм.
- Субтропиктік бірыңғай ылғалды муссонды климат субтропиктік белдеуде, материктің шығыс жағалауларында, мұхиттың жылы ағыстары əсерінен қалыптасады. Солтүстіктегі қысқы орташа температура -8.+12°С, оңтүстікте +6+10°С. Ылғалдылықтың жылдық мөлшері 800-1500мм, кей жерлерде 2000мм. Жауын-шашын жыл бойы жауады.
Қоныржай белдеулер солтүстік жартышарда 58-67° с. е., оңтүстікте 60-70° о.е. дейін жетеді. Жылдық қосынды күн радиациясы 60-120 ккал/см2. Антициклондық ауа райы басым болатындықтан Орта Азияның солтүстігінде ғана 140-160 ккал/см2 . Жылдық радиациялық баланс солтүстік жартышарда 25-50 ккал/см2, оңтүстікте материкте субтропикалық балдеумен шектесіп жатқан құрлықтық аумақтар көп болғандықтан 40-50 ккал/см2. Жыл бойы қоңыржай ауа массасы басым болады.
- Қоңыржай теңіздік климат материктердің батыс жағалауларында жəне соларға жақын аралдарда жылы ағыстар əсерінен, тек Оңтүстік Америкада суық Перу ағысы əсерінен қалыптасады. Қысы жылы+4+8°С, жазы салқын: орташа температуралары +8+16 °С, температураның маусымдық ауытқулары 4-8°С. Климаттың жұмсақтығы бақша жəне сүтті мал шаруашылығына қолайлы.
- -Ауыспалы құрлықтық қоңыржай климаттың қоңыржай теңіздік климатқа қарағанда қысы біршама суық 0-16°С, оңтүстікте 0+6°С дейін жылынады; жазы өте ыстық емес, солтүстік жартышарда +12+24°С, оңтүстікте +9+20°С. Бұл ауыспалы климат ауаның батыстан шығысқа ауысуы барысында қалыптасады, нəтижесінде қыста ауа суып, ылғалдылығы кемиді, жазда қызады. Жылына 300-1000мм ылғал түседі. Жалпы климат адам тіршілігіне қолайлы.
- Қоңыржай континенттік климат солтүстік жартышардың материктерінің ішкі аудандарында ғана қалыптасады. Қоңыржай белдеулердің қысы суық əрі ұзақ: Солтүстік Америкада -4-26°С, Еуразияда -16-40°С; қоңыржай белдеулерде қыстық орташа температура +16+26°С, кей жерлерде +30°С; температураның маусымдық ауытқуы Солтүстік Америкада 30-42°С, Еуразияда 32-56°С. Еуразияңың суықтау болуы материктің өте үлкендігіне байланысты, қыс мезгілінде тұрақты қысқы антициклон қалыптасады. Жылдық жауын-шашын мөлшері 400-1000мм, ол Орта Азияда 200мм дейін төмендейді. Ылғалдылық əрқилы: кей аумақтарда ылғалдылық жеткілікті болса, кей жерлерде қуаңшылық аудандары да бар.
- Қоңыржай муссондық климат Еуразияның шығыс бөлігінде қалыптасады. Қысы суық: орташа температура – 10-32°С, жазы ыстық емес, орташа температура +12+24°С; ауа массасының, желдің жəне ауа райының маусымдық ауысуы байқалады. Жылдық ылғалдылық мөлшерінің жаздық максимумы 500-1200мм. Қыста шамалы қар жамылғысы қалыптасады, ауа райының континенттігі шығыстан батысқа қарай артады. Климат адам тіршілігіне қолайлы: егіншілік, мал, орман шаруашылығы, т.б. жүргізуге болады.
- Қысы суық əрі қарлы климат солтүстік жартышардың материктерінің солтүстік-шығыс бөліктерінде мұхиттың суық ағыстарының əсерінен қалыптасады. Қыстың орташа температурасы -8-28°С; жаз салыстырмалы түрде қысқа əрі салқын: орташа температурасы +8+16°С; температураның маусымдық ауытқуы 24-36°С.
- Жылдық ылғалдылық мөлшері 400-1000мм. Жауын-шашын жыл бойы біркелкі жауады: қыста арктикадан келген циклондар əсерінен қар қалың жауады, оның қалыңдығы 1 метрге дейін жетеді, жазда жауын мұхиттық муссон арқылы келеді. Климат адам тіршілігіне қолайсыз, бұғы шаруашылығын дамытуға жағдай бар, егіншілікке вегетациялық кезеңнің қысқалығы кедергі жасайды.
Субарктикалық белдеу қоңыржай белдеуден кейін, субарктикалық ендіктерде орналасқан, 65-75° с. е. дейін жетеді. Жылдық қосынды радиация 60-90 ккал/см2, радиациялық баланс +15+25 ккал/см2. Ауа массасының жылдық ауысуы мынадай: қыста арктикалық, жазда қоңыржай ауа массасы басым.
- Субарктикалық теңіздік климат материктер жағалауларында субарктикалық белдеуде қалыптасады. Қысы ұзақ бірақ қоңыржай суық: орташа температуралары -14-30°С, тек Батыс Еуропада жылы ағыстар қысты -2°С дейін жұмсартады, жазы қысқа əрі салқын: орташа температуралары +4+12°С. Ауа массаларының маусымдық ауысуы: қыста арктикалық, негізінен теңіз ауасы, жазда қоңыржай теңіздік ауа массалары ауысуға қатысады. Жылдық ылғалдылық мөлшері 250- 600мм, ал теңіз жағалауларында 1000-1100мм. Адамның тіршілік етуіне қолайсыз, егіншілікке қысқа əрі салқын жаз, яғни вегетациялық кезеңнің қысқалығы кедергі болады. Субарктикалық континентік климат субарктикалық белдеуде, материктердің ішкі бөліктерінде қалыптасады. Қыста үскірік аяз ұзақ тұрады: орташа температуралары -24-50°С; жазы салқын əрі қысқа, орташа температуралары +8+14°С. Жылына түсетін ылғалдылық мөлшері 200-600мм. Адам тіршілігіне қолайсыз.
Субантарктикалық белдеу оңтүстік қоңыржай белдеуден кейін орналасқан, 63-73° о. е. дейін жетеді. Жылдық қосынды күн радиациясы 65-75 ккал/см2, радиациялық баланс +20+30 ккал/см2. Ауа массасының маусымдық ауысуы: қыста антарктикалық, жазда қоңыржай ауа басым болады. Субантарктикалық теңіздік климат бүкіл субантарктикалық белдеуді қамтиды. Қысы ұзақ əрі салқын: орташа температуралары -8-12°С; жазы өте қысқа, ылғалдылығы жоғары жəне салқын +2+4°С. Ауа массасының маусымдық ауысуы айқын байқалады: қыста жел Антарктидадан шығысқа соқса, жазда батысқа соғады. Жылдық ылғалдылық мөлшері қысқы максимумда 500-700мм, ылғалдылық жеткілікті.
Арктикалық белдеу солтүстік поляр маңы ендіктерінде орналасқан. Жылдық қосынды күн радиациясы 60-80 ккал/см2, радиациялық баланс +5+15 ккал/см2. Жыл бойы арктикалық ауа массалары басым болады.
- Салыстырмалы түрде жылылау арктикалық климат Атлант жəне Тынық мұхиттың жылы ағыстарының əсеріне байланысты: Солтүстік Америкада – Бофорт теңізінің жағалауларында, Баффинов жерінің солтүстігінде жəне Гренландияда қалыптасады; Еуразияда Шпицберген аралынан Солтүстік Жаңа Жерге, ал материкте Ямал түбегі мен Таймырдың батысына жетеді. Қыс ұзақ, орташа температуралары-16-32°С; жазы қысқа, орташа температуралары 0+8°С. Жыл бойы арктикалық, негізінен теңіздік ауа массалары басым болады. Жылдық ылғалдылық мөлшері 150-600мм, ылғалдылық максимумы жазда болатыны арктикалық циклонның əсерінен. Ылғалдылық жеткілікті əрі артық.
- Қысы суық арктикалық климат арктикалық белдеудің Гренландияның ішкі бөліктерінен басқа қалған аудандарын түгел қамтиды, Солтүстік Мұзды Мұхиттың суық ағыстарының əсерінде болады. Қысы үскірік аязды əрі ұзақ, орташа температуралары -32-38°С; жазы қысқа, орташа температуралары 0+8°С; жылдық ылғалдылық мөлшері 50-250мм. Ең суық арктикалық климат Гренландияның ішкі бөліктерінде болады, онда жыл бойы қыс қайтпайды: орташа температуралары -36-49°С; жазда 0-14°С, ылғалдылық жеткілікті.
Антарктикалық белдеу климаты оңтүстік поляр маңы ендіктерінде, негізінен Антарктида материгінде орналасқан, климат Антарктиданың Мұзды қалқанының əсерінен қалыптасады. Жылдық қосынды күн радиациясы 75-120 ккал/см2. Жылдық радиациялық баланс 5-10 ккал/см2.
- Салыстырмалы түрде жылылау Антарктикалық климат. Антарктида материгінің шеткі сулары үстінде қалыптасады. Қыс ұзақ, антарктикалық сулардың əсерінен шамалы жұмсарған: орташа температуралары -10-35 °С; жазы қысқа əрі суық: орташа температуралары -4-20°С. Жылдық ылғалдылық мөлшері 100-300мм, жыл бойы қар жауады.
- Өте суық антарктикалық климат Антарктида материгінің ішкі бөліктеріне тəн. Жыл бойы температура төмен, күн жылынбайды: қысқы орташа температура -45-72°С, жазғы -25-35°С, жыл бойы антарктикалық ауа басым. Жылдық ылғалдылық мөлшері 40-100мм, жыл бойы бұлтсыз антициклондық ауа райы тұрады.
Жер гидросферасының 97,5% мұхиттардың тұзды суынан, минералданған жер асты суларынан жəне тұзды көлдерден тұрады. Тұщы сулардың көлемі бар болғаны 2,5%, ол 35 млн текше шақырым. Планетаның əр тұрғынына 6 млн текше метр тұщы судан келгенімен, оның көп бөлігін адамзат пайдалана алмайды. Мұздықтарда, жерасты мұздарында, тұрақты қар қабаттарында шамамен 24,4 млн текше шақырым су бар. Бұған қоса, 10,5 млн текше шақырым су жер астындағы су қабаттарында жинақталған, бірақ олардың 4 млн текше шақырымы ғана белсенді алмасу белдемінде орналасқан. Тұщы сулар көбінесе 150-200 м тереңдікте орналасады, жоғарыда айтылған 10,5 млн текше шақырым су да осы қабатта. Бұл жер үстіндегі өзендер, көлдер, батпақты саздардағы су мөлшерінен 100 есе артық. Жер беті суларының таралуы мынадай: тұщы көлдер – 91 мың текше шақырым, батпақты саздар – 11,5 мың текше шақырым, өзендер – 2,1 мың текшее шақырым. Топырақ ылғалының салыстырмалы түрдегі мөлшері көп – 16,5 мың текше шақырым. Топырақ ылғалының түгелдейі дерлік екі метрлік беткі қабатта орналасқан. Бұл қабаттың ылғалдылығы (салмағы бойынша) 10%, яғни ондағы су қабаты 0,2м десек болады. Атмосферада 12,9 мың текше шақырым бу күйіндегі су жəне оның конденсаты бар. Ауа неғұрлым жылы болса, су буы соғұрлым көп болады. Ылғалдылығы ең жоғары белдеулер – тропиктер мен субтропиктер. Жануарлар мен өсімдіктердің құрамында да су бар екенін айта кеткен жөн. Орта есеппен олардың денесінің 80% судан тұрады, оны биологиялық су деп атайды. Оның жалпы көлемі 1.1 мың текше шақырым (өзен суларының жартысынан көп).
Іс жүзінде Жердің бар тұщы суларының көзі əлемдік мұхит бетінен буланатын ылғал. Жылдық булану көлемі –505 мың текше шақырым. Бұл буланған ылғал түгелдей дерлік жауыш- шашын жəне өзен ағысы арқылы мұхитқа қайтып келеді. Осылайша, су айналымы арқасында, мұхит сулары əр 2500 жыл сайын жаңарып отырады. Поляр жəне жерасты мұздары əлдеқайда баяу болса да – 10 мың жыл сайын жаңарып отырады. Беткейлерден төмен ысырылатын тау мұздықтары біршама тезірек – 1600 жылда жаңарады. Жербеті суларының алмасуы əлдеқайда белсенді түрде жүреді. Мысалы, көлдерде су массасының толық алмасуы 17 жылда, батпақты саздарда 5 жылда, топырақта 1 жылда өтеді. Ең тез алмасып отыратыны өзен сулары, ондағы су алмасуы бар болғаны 16 күнде жүреді.
Атмосферадағы ылғал алмасуы екі есе тез, яғни 8 күнде өтеді. Дегенмен су алмасу бойынша рекордшы – биологиялық су. Тірі ағзалардағы су алмасуы бар болғаны бірнеше сағат ішінде өтеді. Жер бетіндегі буланудың жалпы көлемі 577 мың текше шақырым, бұл ылғалдың көп бөлігі – 458 мың текше шақырымы мұхитқа қайтып оралады. Құрлыққа жылына 119 мың текше шақырым жауын-шашын түседі. Жер бетінен буланып кететін ылғал мөлшерінен (72 мың текше шақырым) құрлыққа жауын-шашын түрінде қайтып келіп, өзен ағысымен қайтадан мұхитқа құйылатын суды алып тастасақ, өзен ағысының мөлшері 47 мың текше шақырым болады. Бұл мəнді басқа жолмен, əлемдік мұхит аумағындағы булану мен жауын-шашын арасындағы айырым арқылы да табуға да болады (47 мың текше шақырым).
Жердегі судың сақталуы, жинақталуы жəне оның динамикасы гидросферадағы су айналымы мен су балансы арқылы қарастырылады. Жердің геологиялық тарихында төмендегідей су айналымы жəне ылғал балансы қалыптасқан. Геоғарыштық айналым Жердің планета ретінде қалыптасуының бастапқы кезеңінде жүзеге асты. Ол кезеңде су жəне оның құрамдас бөліктері ғарыш аралық кеңістіктен Жерге метеориттермен жəне ғарыш шаңдарымен түссе, ал кері үдеріс, яғни судың Жерден ғарышқа таралуы сутегінің диссипациясы əсерімен жүзеге асты (атмосфераның қатты сиреген қабатында ультракүлгін сəулелер əсерімен жылжуы). Атмосфералық-мұхиттық айналым архей дəуірінде-ақ Жер бетінің таяз мұхиттар мен жекелеген аралдарға бөлінген кезінде болған сияқты. Бұл айналым үрдісінде мұхит бетінен ылғалдың булануы, оның бұлттармен көтерілуі жəне осы ылғалдың басым түрде мұхиттардың үстіне жаууы жүзеге асады. Айналымның осы типі қазіргі кезде де мұхит акваториясы үстінде ылғал айналымы орын алған кезде көрініс беріп қалады.
Атмосфералық-континенттік-мұхиттық айналым материктердің қалыптасуы жəне даму үдерісі кезінен байқала бастады. Мұндай айналым материктер мен мұхит бетінен ылғалдың булануы, құрлық пен мұхиттардың басқа бір жерлерінде ылғалдың түсуі жəне құрлық бетінен мұхиттарға, жер асты жəне жер беті су ағынымен сипатталады. Алғашқы геологиялық дəуірлерде планетада басымдық сипат алған айналымның бұл типі, қазіргі кезде мұз жамылғысы қалың,органикалық дүниесі жаңадан дамып келе жатқан өңірлерге тəн. Атмосфералық-литосфералық-биосфералық-мұхиттық айналым ның қалыптасуы органикалық дүние қалыптаса бастаған, əсіресе өсімдіктердің мұхиттан құрлыққа шыға бастаған кезімен сəйкес келді. Биосфераның даму үрдісімен байланысты осы айналымның маңызы қазіргі кезде де арта түсуде. Ол бүгінгі күні Жер бетіндегі, күн энергиясы мен гравитация күшінің əсерімен жүзеге асып жатқан үздіксіз үрдіс ретінде гидросфера, атмосфера, литосфера жəне биосфераны түгелімен қамтиды. Ылғал айналымының жылдамдығы гидросфераның əртүрлі бөліктерінде бір-бірінен ерекшеленеді. Мысалы атмосферадағы су буы бір жыл ішінде 40 рет ауысады немесе əрбір 9 тəулікте ылғал алмасуының жоғары жылдамдығы тіркеледі. Атмосферадан бір жыл ішінде түскен ылғалдың булануына жер бетіне түскен энергияның 20% жұмсалады, сонымен бірге, осындай көлемдегі энергия су буын конденсациялау кезінде де қажет болады. Өзендегі судың барлық көлемінің толық алмасуына 16 күн қажет болса, батпаққа – 5 жыл, көлге – 17 жыл, мұхиттар мен теңіздерге – 3000 жыл қажет болар еді. Мұздықтардағы су алмасу тіпті баяу өтеді, тау мұздықтарында – 1600 жыл, құрлық мұздықтарына – 15000-20000 жыл қажет.
Жердің су балансы дегеніміз – жер бетіне жауын-шашын түрінде түскен су көлемі мен құрлық жəне əлемдік мұхиттар бетінен, олардың булануының (белгілі бір уақыт аралығындағы көпжылдық шама) орташа көрсеткіші. Атмосфера циркуляциясы кезінде атмосфералық жауын-шашын түзілуіне жəне олардың ғаламдық деңгейде таралуына себепші болатын ылғал алмасу үрдісі жүзеге асады. Мұхит үстінде жүзеге асатын негізгі үрдіс – бұл судың булануы негізінде атмосфера қабаттарында белгілі деңгейде су буларының жинақталуы. Осы булардың 86% Əлемдік мұхиттардың беткі бөлігінен, қалған 14% құрлық бетінен жеткізіледі. Мұхиттық су айналымының маңызды бір бөлігі – оның үлкен массаларының мұхит ағыстарымен тасымалдануы, бұл ағыстар жергілікті жердің (мұхит акваториясы немесе құрлық) климатына өзінің елеулі əсерін тигізеді. Осы ағыстар, жалпы алғанда, құрлықтағы өзендермен салыстырғанда 3 есе көп су тасымалдайды. Ағыстармен байланысты су алмасу, мұхит бетіне түсетін атмосфералық жауын- шашындар кезінде болатын су алмасудан 50 есе қарқынды өтеді. Материктегі су айналымы өзендердің, көлдер мен батпақтардың, мұздықтар жəне де жер асты суларының қатысуымен жүзеге асады. Өзендер мұхиттарға атмосфера арқылы мұхиттардан құрлыққа тасымалданған су бөлігін қайтарады. Өзен ағысын қалыптастыруда жер асты суларының маңызы ерекше, себебі жер асты сулары ең алдымен тұрақты су көзі болып, материктік айналымды сақтап отырады. Жер асты сулары осы айналымға литосфералық бөліктің қатысуына да ықпалын тигізеді. Өзендер көлдік жүйемен де тығыз байланысты, себебі іс жүзінде барлық ірі көлдерге өзендер суы құйылады. Көл беті булануынан атмосфера қабатына жыл сайын 500-600 км2 қосымша су булары көтеріледі. Су айналымындағы маңызды биологиялық үрдістерге транспирация жатады. Транспирацияға жұмсалатын шығын құрлықтың жиынтықтық шығынының жартысына жуығын құрайды (жылына шамамен 30-35 мың км3). Ол бүкіл жербеті жəне Əлемдік мұхиттардан бөлінетін буланудың 7% құрайды.
Тұщы сулармен Оңтүстік Америка мен Австралия жəне мұхиттық аралдар жақсы қамтамасыздалған (3.2., 3.3-кестелер). Қорда бар тұщы сулардың барлығы бірдей жоғары сапалық көрсеткішке ие емес, сапасыз су қоры қатты ластанғандықтан ауылшаруашылығына немесе өндірістік мақсаттарға жарамайды. Əлемдік денсаулық сақтау ұйымының мəліметінше планетадағы 2 млрд. жуық адам таза ауыз суы тапшылығын көріп отыр. Планетадың кейбір өңірлерінда ауыз су проблемасы ақаба сулар проблемасымен ушығып отыр, себебі, ірі қалалар мен өндіріс орталықтарына жақын орналасқан елді мекендердің су көздері барынша ластануға ұшыраған. Кейбір жағдайда, тұщы су жетіспеушілігін болдырмау мақсатында қашық жерлерден құбырлар тартылуда.
Қазіргі кезде судың ластануы кең таралған құбылыс екені аян. Түптеп келгенде, шаруашылық əрекеттер барысында су нысандарына қоршаған ортаға бөлінетін барлық ластауыштар келіп түседі. Тазаланбаған өндірістік жəне коммуналдық-тұрмыстық сулардың ағызылуы – жербеті сулары ластануының ең басты себебі. Су нысандарына өндірістік жəне коммуналдық-тұрмыстық ластауыштардан басқа, топырақ эрозиясы өнімдерімен бірге, ауылшаруашылығында қолданылатын минералдық тыңайтқыштар мен пестицидтер, мал шаруашылығы фермаларының қалдықтары да түседі. Атмосфераға жіберілетін көптеген ластауыштар жер бетіне қонып, жауын-шашын сулары мен еріген қар суы арқылы өзен-көлдерге түседі. Осылайша, су нысандарының күйі, табиғи ортаның жалпы ластану дəрежесін көрсететін индикатор бола алады. Өзен суларының көп тараған ластауыштары фенолдар. Олар – өте улы карбол қышқылы, креозол, тимол, т.б. Фенолдар бойынша ШМК мөлшері 0,001 мг/дм3. Фенолдарды тотықтыруға су организмдерінің тіршілігіне өте қажетті судағы еріген оттегі жұмсалады. Дүниежүзінің көптеген өңірлерінде өзендердің күйі алаңдаушылық тудырып отыр. Сондықтан, қазіргі кезеңде, су қорларының ластануы қоршаған ортаға зор қауіп төндіріп отыр деп есептеледі. Тазалау құрылымдарын салу мен қондырғылар орнатуға мол қаржы жұмсалып жатса да, Америка мен Еуропаның көптеген өзендері ластанған күйде қалуда, ол əсіресе урбандалған аумақтарда қатты байқалады. АҚШ өзендерінің ластану дəрежесі XX ғасырдың 70 жылдарында 10 есеге артты. Осы уақыт аралығында Миссисипи өзенінің суы ластанғаны соншалық, егістікті суаруға да жарамай қалды. Жағалауында Вашингтон қаласы орналасқан Потомак өзенінің түбінде өндіріс жəне коммуналдық-тұрмыстық қалдықтардан құралған, кей жерлерде қалыңдығы 3 м жететін қабат жинақталған. 1969 жылы мұнай өнімдерімен ластанған Огайо өзені шын мағынасында өртенді. Батыс Еуропаның ірі өзендерінің бірі Рейн Голландия, Франция, Германия мамандарының куəландыруы бойынша, 1970 жылдардың аяғына дейін «химиялық клоака» болды. Балық популяцияларының жаппай ауыру құбылыстары біздің ішкі су бассейндерімізде де кездеседі. 1995 жылы кей өзендерде, мысалы Ертісте, ластауыштар мөлшері ШМК 100 есе артып кеткен. Соңғы кездерде Каспий теңізінде итбалықтардың жыл сайын қырылып жатқаны да, ондағы ластану дəрежесінің жоғары екенін көрсетеді. Ластану үрдістері Əлемдік мұхитта да жүріп жатыр. Бұған таңғалатын ештеңе жоқ, себебі өзендерге түскен поллютанттар (егер ол нашар ыдырайтын поллютант болса) сумен ағып, мұхитқа жетеді. Сонымен қатар, мұхитқа мұнай өнімдері жəне қоқыстар танкерлер мен басқа да кемелерден тасталады. 1993 жылы теңіз жағалауының 8 мың шақырымы тексерілді. Бұл жұмыстар дүниежүзінің 33 мемлекетінде жүргізіліп, оған 160 мың адам өз еркімен қатынасты. Олар теңізден жағалауға шыққан 5,5 млн əртүрлі 70 заттар жинап алған. Олардың 59% – пластмассалардан жасалған заттар (пластмасса қоқыстары), 17% – темекі тұқылдары, 13% – сусындардың құмыралары, олардың тығындары мен қақпақтары болып шықты. Балық аулау құралдары мен олардың қалдықтары жағалауға шыққан қоқыстардың бар болғаны 1% ғана құрады.
Құрлық сулары жалпы алғанда қалпына келетін қор болып есептеледі. Кейінгі 80-100 жыл ішінде əлемдік мұхит деңгейінің құрлық сулары есебінен көтерілуі байқалады. Мысалы, 1900-1964 жылдар аралығында Үнді мұхитының деңгейі 4 см, Солтүстік Мұзды мұхит деңгейі 17 см көтерілген. Басқа мұхиттар да 6-12 см дейін көтерілген. Бұл мəліметтер негізінде Əлемдік мұхиттың орташа көтерілу деңгейін есептегенде жылына 1,5 мм болып шықты, ол судың көлемі жылына 650 текше шақырымға көбейеді деген сөз. Қорыта айтсақ, құрлық пен мұхит арасындағы су алмасуы бұзылғандығына байланысты біз 650 текше шақырым тұщы суды жоғалтады екенбіз. Бұл есептеулер 1970 жылы жүргізілген. Қазіргі уақытта суды пайдалану шамамен 2,5 есе өскенін ескерсек, жоғарыдағы есептеулер қазіргі жағдайға сай келмейтіні түсінікті. Қазіргі таңдағы мұхитқа келетін су мөлшері жылына 1630 текше шақырым деп есептеледі. Бірақ, мұнда, судың құрлықтан буланып кетуіне байланысты қайтып келмейтін мөлшері есепке алынбаған. Жалпы алғанда, планетадағы тұщы су проблемасы шиеленісе түсуде, сондықтан бұл əлемдік қауымдастықтың алаңдаушылығын тудыруда. Антропогендік ластанулар, əсіресе ұзындығы 100 шақырымға дейінгі кіші өзендерге тəн. Олардың күйі су қорларының азаю тенденциясының көрсеткіші бола алады. Біздің еліміздегі кіші өзендердің саны жыл сайын кему үстінде. Кіші өзендер суының кемуіне көбінесе ауылшаруашылық шаралары мен ормандарды отау жұмыстары əсер етеді. Жазықтағы өзендерде су түбінде лайлы шөгінді жинақталуы да көп нұқсан келтіреді. Кіші өзендер сапасының нашарлауы, яғни таза су мөлшерінің кемуі кең көлемде жүруде. Өзенге ағызылатын ақаба сулар көлемі, кей жағдайда, сол өзен суы көлемімен бірдей болып кететіні туралы көптеген мысалдар келтіруге болады. Тағы бір алаңдаушылық тудыратын жағдай – кіші өзендер суларын қайтымсыз пайдалану. Суды ең көп пайдаланатын сала – ауыл шаруашылығы. Өзендерден алынатын судың 60%, немесе одан да көбі ауыл шаруашылығының қажетіне жұмсалады. Каналдардың қабырғалары мен түбі арқылы жүретін сіңірілу, булану жəне «артық» суды ағызып жіберуге байланысты суару жүйесінің пайдалы əсер коэффициенті бар болғаны 60% құрайды. Осының бəрі ірі өзендердің де тағдырына ықпал етеді. Оған айқын мысал, суы Арал теңізіне толық жетпей жатқан Сырдария мен Əмудария өзендерінің қазіргі жағдайы. Олардың суларының басым бөлігі егін суаруға жұмсалып келеді. Шамамен 1960 жылдарға дейін бұл өзендердің суы мол еді, Аралға жылына 56 текше шақырым су баратын. Ал 1987 жылы Аралдың деңгейі 14 м төмендеді де, теңіз айдыны екі есеге кеміді. Ондағы балық аулау өндірісі 1983 жылдан бастап жұмысын тоқтатты. 1989 жылы (алғашқы 9 айда) Арал теңізіне бірде бір текшеметр су келген жоқ жəне оның деңгейі 70 см төмендеді. Арал өңіріне байланысты 1987 жылы қабылданған Кеңес үкіметі қаулысы бойынша Аралға келетін Сырдария мен Əмудария суы 2000 жылға қарай 15-17 текше шақырымға, 2005 жылы 20-21 текше шақырымға арттырылуы тиіс еді. Дегенмен бұл сол кездегі əлеуметтік-экономикалық жағдайларға байланысты орындалмас міндет еді. 1991 жылдан бастап Қазақстан мен Орта Азияда ірі суару жүйелерінің салынып жатпағанының өзі де көңілге медеу.
Су қорының ластануы. Су коры антропогендік жолмен, негізінен өндіріс орындарының, ауылшаруашылығының пайдаланған суларын өзендерге ағызуы нəтижесінде жəне тұрмыстық қалдықтар арқылы ластанады. Əдетте, ластанған сулар елді мекендер мен өндіріс орындарынан кəріз жүйесі арқылы шығарылады, оларды ақаба сулар деп атайды. Нөсерлі жауын-шашын кезінде немесе қар сулары еріген кезде де ақаба сулар өзендерге құйылады немесе топыраққа сіңу арқылы жерасты суларын ластайды. Ақаба суларды шығу тегіне қарай үшке бөледі: өндірістік, ауылшаруашылықтық жəне коммуналдық шаруашылық сулары. Өндірістік қалдықтар құрамы кəсіпорынның түріне, құрал-жабдықтарында қолданылатын шикізаттар мен реагенттерге, өндіріс технологиясына, суды тазарту дəрежесіне жəне т.б. жағдайларға қатысты болады. Мысалы, мұнай өндіру жəне өңдеу өнеркəсібінің ақаба суларының құрамында, əдетте əртүрлі көмірсутектер, нафтен қышқылы, меркаптандар (органикалық күкіртті қосылыстар, спирт аналогтары) кездессе, химия өнеркəсібінің ақаба сулары фенолмен, спирттермен, шайыр заттармен, натрий, кальций, хлоридтермен жəне сульфаттармен ластанады. Жылу электр стансаларының ақаба суларының құрамы əртүрлі. Қатты отынмен жұмыс істейтін стансалардың ақаба суларынан фторидтер, мышьяк, ванадий, канцерогенді органикалық қосылыстар, фенолды кездестіруге болса, сұйық отынмен жұмыс істейтін стансалардың ақаба сулары көбіне мұнай өнімдерімен ластанады.
Жербеті суларының ластануы. Ақаба сулар арқылы өзенге түсетін қалдықтардың өте залалдысы сынап, ол гидробионттарда, əсіресе балық организмінде сулы ортадан да артық мөлшерде жинақталып, сол арқылы адам организміне өтеді. Өзенге ақаба сулар арқылы келетін ластауыш көздердің бірі –шахталық сулар мен тастандылар, олар өндіруші өнеркəсіп қызметімен тығыз байланысты. Осындай кəсіпорындар жанында орналасқан үйінділерден жауын-шашын кезінде ағып келетін ластауыш заттар өзендерге келіп құйылады. Ауылшаруашылығының ақаба сулары минералдық жəне органикалық тыңайтқыштарды қолдану технологиясын бұзған жағдайда жəне зиянкес жəндіктермен күресу шараларын дұрыс жүргізбеу барысында орын алады. Мысалы, топыраққа енгізілген азоттың бір бөлігі (30-40%), ағын сулармен өзенге түскен кезде, бактериялар мен балдырлардың қауырт өсуіне керекті жағдай туындатады, ал оның салдарынан судағы оттегінің қоры азаяды. Құрамында азоты бар суды ішкен адам денесінде нитраттар жинақталып, біртіндеп нитритке айналады да адамның тыныс органдарының қалыпты қызметін бұзады. Фосфор тыңайтқыштарының егістіктен өзенге ағып келу мүмкіндігі, азотқа қарағанда көп төмен. Өзен сулары ауыл шаруашылығында қолданылатын пестицидтер арқылы да ластанады. Су экожүйесінде пестицидтер балықтың майлы ұлпаларында жинақталады да, олардың өсу қабілетін төмендетеді, белсенділігі мен миграциялану қабілетін бұзады. Өзендер мен көлдерге құйылатын ақаба сулардың барлық түрлері табиғи суларды ластайды, олардың қасиеттерін төмендетіп, құрамында еріген оттегіні қосып алып, су қоймаларының түбіне уландырғыш қоспаларды шөктіреді. Судың беткі қабатын химиялық ластануға ұшырататын ақаба сулардың тұрақты ағысы су қоймасының экологиялық жағдайын өзгертеді, олардың өзіндік тазару жүйесіне нұқсан келтіреді, флора мен фауна өкілдеріне зиянын тигізіп, адамөміріне қауіп төндіреді. 1м3 тазартылмаған ақаба сулар 50-60 м3 өзен суларын ластайды. Жерасты суларының ластануы. Жерасты суларының антропогендік ластануының негізгі көздеріне мыналар жатады:
- өнеркəсіп өнімдері мен өндіріс қалдықтарын сақтау орындары жəне олардың тасымалдануы;
- коммуналдық жəне тұрмыстық қалдықтардың жинақталған жерлері;
- тыңайтқыштар, пестицидтер жəне басқа да химиялық өнімдер қолданылатын ауылшаруашылық жерлері;
- жерасты суларына топыраққа сіңу арқылы жететін ластанған жербеті сулары;
- аралық сулы қабаттармен табиғи немесе жасанды түрде байланысқан сулы қабаттың ластанған жерлері;
- ластанған атмосфералық жауын-шашын;
- кəсіпорындардың өндірістік телімдері, сіңірілу өңірлері, бұрғылау ұңғымалары;
- ядролық жарылыстар салдары.
Жерасты суларын беткі ластауыштардан сақтаудың маңызы зор. Кейбір жағдайда жербеті ластауыштарының сулы қабаттарға өтуі олардың үстіңгі бөлігінде жатқан қабаттардың сіңіру қабілеті арқасында шектеліп отырады. Алайда, кейбір жағдайда адам ластауыштарды жəнетазартылмаған суларды жердің төменгі қабаттарына саналы түрде енгізеді (мысалы мұнай өндіру кезінде төменгі қабаттардағы мұнайды жер бетіне шығару үшін осы қабаттарға қысым түсіру мақсатында су айдайды). Жерасты суларының ластануы микробтық жəне химиялық ластану деп бөлінеді. Микробтық ластануға көбінесе қабатаралық сулар ұшырайды. Жерасты суларында кейбір патогенді бактериялар мен вирустар ұзақ уақытқа дейін (100 тəулік жəне одан да көп) тіршілігін сақтайды. Ластану ошақтары мал қоралары, шұңқырлар, ассенизациялау жəне сүзу телімдерінің маңында қалыптасады. Ластану ошақтары əсіресе жарықшақтары бар жыныстарда ерекше қауіпті болып келеді. Өнеркəсіп орындарында ақаба суларды тазарту үшін тұнба тоғандар, шламдық тоғандар, жинақтау тоғандары, буландыру тоғандары, ақаба сақтағыштар мен күл сақтағыштарды пайдаланады, ал олар жерасты суларының ластауыш көздеріне айналуы мүмкін. Əлемдік мұхиттың ластануы. Судың шектеусіз мөлшерін бойына жинақтаған, дүлей дауылдар мен теңіз ағыстарын тудыратын, ластанудың қандай түрін болса да бойына сіңіретін Əлемдік мұхит, біз ойлағаннан да қауқарсыз болып қалуы мүмкін. Мұхит айдынына шамадан тыс ластауыш заттар – пестицидтер, тыңайтқыштар, т.б. улы заттардың тоғытыла беруінің, барған сайын көлемі артып отырған мұнай өнімдерімен шексіз ластанудың аяғы жақсылыққа апармасы анық. Мұнай өнімдерін пайдаланудың дүниежүзі бойынша қарқындауы əлемдік мұхиттың мұнай жəне мұнай өнімдерімен жаппай ластануына əкелуде. Мұнайды өндіру мен тасымалдау кезінде бұрғылау кешендерінде, құбыр бойында немесе танкерлердің қызметі барысында апаттар болып тұрады жəне осындай жағдайда 3-15 млн.т. мұнай немесе мұнай өнімдері мұхит бетінің бірнеше мыңдаған шаршы шақырымына таралады. Мұхиттар ластануының тағы бір көзі мұнай өнімдерін тұтынушыға жеткізгеннен кейін танкерлерде жүргізілетін тазалау жұмыстары кезінде (себебі танкердің түбі мен қабырғаларында мұнай қалдықтары көп мөлшерде қалады) жəне танкерге жаңа мұнай өнімдерін тиеу кезінде орын алады. Осындай тазалау жұмыстарын тиісінше орындамағандықтан, мұхит айдынына жыл сайын 2 млн.т. мұнай жəне мұнай өнімдері төгіледі. Дегенмен, мұнаймен ластанудың басым бөлігі (жылына 6 млн.т.) құрлықтан, мұхит жағалауындағы кəсіпорындардан, өзендер мен жаңбыр суларынан жəне т.б. жолдармен келеді. Мұхиттарға түскен мұнай мен мұнай өнімдері тұрақты түрде орын ауыстырып отырады. Антициклондар облысында (мысалы Азор максимумы) мұнай су бетіне жайыла таралатын болса, циклондар облысында (мысалы Исландия жəне Алеут минимумында) мұнай өнімдері терең қабаттарға, тіпті теңіз табанына дейін таралады. Уландырғыш қасиетке ие мұнай өнімдері теңіз организмдеріне – планктон, нектон жəне бентос тіршілігіне кері əсерін тигізеді. Бұл кері əсерлер ең алдымен мұнайдың теңіз организмдерінің тыныс органдарын түгелдей жауып, тұншығуы салдарынан, үлкен көлемді улы заттар есебінен немесе аз көлемді заттардың ұзақ уақыт аралығындағы кері əсерлерінен, канцерогенді заттардың теңіздік азық құрамына енуі салдарынан жүреді. Əлі күнге жалғасып жатқан жерасты ядролық жарылыстарынан, жағалаулардағы атомдық стансалардан келіп жатқан тастандылардан жəне мұхит түбіне көмілген контейнерлердегі қалдықтардан таралып отырған радиоактивті ластанулар айрықша қауіп көзі болып отыр. Бұл ластанулар концентрациясы төмен болғанның өзінде адам мен гидробионттарға трофикалық байланыстар арқылы күшті əсер етеді. Сонымен бірге радиоактивті изотоптардың жартылай ыдырауының да ұзақ уақытқа созылатындығы қосымша қиындықтар туғызады. Бұл жағдайдың тағы бір көлеңкелі тұсы – су қоймаларының радиоактивті ластануына байланысты сапрофитті микрофлораның күйзелісте болуы олардың өзіндік тазару деңгейін төмендетеді. Қоршаған ортаға өзен сағаларында, теңіздер мен мұхиттардың жағалауларында жылу жəне атом электрстансаларының орналасуы да зор қауіп төндіреді. Мұхиттардың қатты қалдықтармен ластануы да артуда. Жыл сайын теңіз көліктерінен су айдынына 800 мың т. металдық, 640 мың қағаз жəне пластмассадан жəне 430 мың əйнектен жасалған заттар тасталады.
Жер планетасының пішіні геоид тəрізді, ол Күн жүйесіндегі 9 планетаның бірі. Орташа радиусы – 6371км, орташа тығыздығы – 5,52 г/текше см, экваторлық диаметрі – 12756,5 шақырым, Жер осінің ұзындығы – 12713,7 шақырым, экваторлық радиусы – 6378245м, полярлық радиусы – 6356863м (Ф. Н. Красовский мен А. А. Изотовтың өлшемдері бойынша). Жердің жалпы ауданы 510 млн. шаршы шақырым, оның 149 млн. шаршы шақырымы құрлық ауданына, 361 млн. шаршы шақырымы мұхиттар ауданына сəйкес келеді. Жердің нағыз пішіні мен өлшемдерін геодезиялық жəне астрономиялық зерттеулер арқылы анықтайды. Жер бір уақытта бірталай əрекеттерге қатысады. Жер Күнді жəне өз осін айналады. Жердің осімен айналуының маңызды салдарының бірі – оның қозғаласының бағытынан дене ауытқыған тəрізді көрінуі. Инерция заңы бойынша кез келген қозғалушы дене дүние кеңістігіне қарағанда қозғалыс бағытын сақтауға тырысады. Жер айналымының ауытқу əрекетін 1835 жылы француз ғалымы Кориолис дəлелдеген жəне ол «Кориолис күші» деп аталған. Сонымен қоса, жер бетінде тəуліктің ауысуы анықталған. Тəулік барлық меридианда бір уақытта басталады. Əрбір меридианның өзіндік жергілікті уақыты бар, жер өз айналысында əрбір сағат сайын 15 градусқа бұрылады, сондықтан бір-бірінен 1 сағат айырма жасайды. Жердің қозғалысынан күн мен түннің ауысуы туады, жер бетінде климаттық белдеулер, табиғат белдемдері т.б. пайда болады. Географиялық қабық қалыптасу барысында Жердің ішкі заңдылықтары мен ғарыштық факторларға тікелей байланысты дамиды. Географиялық қабықтың қасиеті оны құрайтын табиғат компоненттерінің əртүрлі болуымен де анықталады. Сонымен бірге географиялық қабыққа оның кеңістіктегі құрылымының əркелкі болуы сəйкес келеді. Құрлықтың беті үшін ірі жəне кіші географиялық бөліктер, яғни географиялық өңір, облыс, провинция, аудан, ландшафт, жергілікті жер, шатқал, фация, т.б. тəн. Сонымен, Жер бірнеше қабықтан: қатты литосфера, сұйық – гидросфера, газ тəріздес – атмосфера жəне тіршілік қабығы – биосферадан тұрады. Олар бір-бірімен өзара əрекеттеседі, сондықтан географиялық немесе ландшафт қабығының құрылысы күрделі. Географиялық қабықты жан-жақты: біртұтас кешен ретінде де, жеке компоненттері, құрылымдық бөліктері – белдеулер мен белдемдер бойынша да қарастыруға болады. Біздің планетамыз Күнмен бірге Галактика кеңістігінде қозғалады, осыған байланысты əртүрлі ғарыштық факторлардың əсеріне ұшырайды (электромагниттік өріс, шағылысу, корпускулярлы радиация жəне т.б.). Осы факторлар əртүрлі дəрежеде Жердің биосферадағы тірі заттарына əсерін тигізеді. Жерге үлкен əсер ететін планетааралық орта мына компоненттерден тұрады:
- күн желі;
- планетааралық магниттік өріс;
- ғарыштық сəулелер;
- шағылысқан шаң-тозаңдар.
Планетааралық ортаны құраушы компоненттерге жеке-жеке тоқталайық. Күн желі – Күн күмбезінің жоғарғы бөлігінен шығатын зарядталған протондар мен электрондар бөлшектерінің ағымы.
Планетааралық магниттік өріс – Күндегі ыстық газдардың иондалған массаларының қозғалысы. Ол өріс спираль сияқты ширатылғын болады, демек Күннің айналуынан осылай қалыптасқан.
Ғарыштық сəулелер – Жер биосферасына жоғары жылдамдықпен енетін энергияның зарядталған бөлшектерінің ағымы. Жер бетіндегі ғарыштық бөлшектердің тығыздығы үлкен емес. Іс жүзінде ғарыштық сəулелер атмосфераға сіңіп кетеді; дегенмен олардың іздері теңіздің түбінде 1000 м тереңдікте де табылған. Планетааралық шаң-тозаңдардың болуы метеориттерді бақылау жасау кезінде анықталған. Қазіргі кезде оларды əртүрлі ғарыштық аппараттардағы шаң-тозаңды бөлшектердің болуын тіркеу жəне Ай бетіндегі микрократерлердің қалыптасуын зерттеу арқылы анықтайды. Күннің шар тəрізді жарқыраған дөңгелек түрінде көрінетін бетін фотосфера деп атайды. Оның радиусы жер радиусынан 109 есе үлкен, ал көлемі Жер көлемінен 1 300 000 есе артық. Күн аспан сферасында əр тəулікте шығысқа қарай шамамен 1. жылжи отырып 1 жыл ішінде бір айналып шығады (360.). Күннің осы қозғалыстағы жылдық жолын эклиптика деп атайды. Планетааралық шаң-тозаңдардың бұлттары эклиптика кеңістігінде көп шоғырланады. Ол Күнді айнала шағылысып, зодиакты жарық қалыптастырады. Зодиакты жарық тропикте, күн батқан кезде батысында, күн шығатын кезде шығысында жақсы көрінеді. Ғарыштық шаң-тозаңдар Жердің бетіне түскенде, атмосфера арқылы қатты қызады, сондықтан алғашқы қасиетін жояды, яғни қорытылу үрдісі жүреді (соңында сфералық қорытылған бөліктерге немесе сферулаларға айналады). Мысалы, осындай қалдықтар Тынық мұхитында 1884 жылы «Челленджер»кораблінің экспедициясы кезінде (Дж.Меррей, А.Менард) табылған, қазіргі кезде Антарктида мен Гренландияның түптік жəне атмосфералық шөгінділерінде табылуда. Шаң-тозаңмен бірге, Жерге метеориттер де түсіп жатады. Олардың ең ірісі Гоба метеориті, m=60т. Құрамына қарай темір, тас (хондрит), жартылай темір (палласит), шыны (тектит) метеориттер болады. Мысалы, Жер бетіне түскен метеориттердің 92,7% – тас метеориттер, 5,6% – темір метеориттер, 1,3% – темірлі тас метеориттер.
Жер қойнауы қабаттарының жіктелуі. Австралияның сейсмологы Р. Буклян мен кеңес геофизигі К. А. Куликов өз зерттеулері негізінде Жерді бетінен қойнауына қарай жеті қабатқа бөлді (A, B, C, D, E, F, G)). Жер құрамына бұлармен қатар алда сипаттама берілетін сыртқы геосфералар да – атмосфера мен гидросфера да кіреді. А қабаты – жер қыртысы. Мұхиттар астындағы қалыңдығы 3– 5 шақырым, материктер астында ол шамамен 30-80 шақырымды құрайды. Жер қыртысы мантиялық заты суып, кристалдық күйге өту барысында литосфераны қалыптастырған, сосын тау жыныстарына айналған мантияның беткі қабаты. Литосфера астында заты икемді күйдегі астеносфера орналасқан, кей жерлерде астеносфера заты балқыған күйде болады. Континенттер астындағы балқыма кей жерлерде 120-200 шақырымда, кейде 400 шақырымға дейінгі қашықтықта, ал мұхит плиталары астында алғашқы шақырымнан 70 шақырымға дейінгі қашықтықта табылған. Мұхит пен материктер астындағы астеносфера затының тұтқырлығы əртүрлі. Геодинамикалық үдерістер жүруі мен литосфералық плиталардың балқыған əрі жұмсақ астеносфера бетінде жылжуының себептерінің бірі осы.
Утенберг қабаты деп аталатын В қабатының жыныстарының тығыздығы 4,3 г/см3, қысымы 15 мың Мпа дейін барады. Əр тұстарында балқыған магма ошақтары кездеседі, сол ошақтардағы магма жарықтардан жер бетіне жанартау болып атқылайды. С қабаты (Голицын қабаты) – 400-100 шақырым аралығындағы төменгі мантияға өтпелі қабат. Төменгі мантия (D қабаты) –құрамы бойынша біртекті, магний, кремний жəне темірдің тотықтарынан тұратын мантияның қатты күйдегі бөлігі. Оның тығыздығы өте жоғары (5,2 г/см3 дейін), қысымы 13МПа, көлденең сейсмикалық толқындарының өтуі 12,5-13,6 км/с. құрайтынындығымен сипатталады. 2900 шақырым тереңдікте көлденең толқындар жойылады, бұл қатты заттың икемді (сұйық) күйге ауысқандығын көрсетеді. Жер ядросы келесі қабаттарға жіктеледі: Е – сыртқы, F – өтпелі, G –ішкі. Жер ядросы 2900 шақырымнан басталып, Жердін қақ ортасына – 6371 шақырымға дейін созылады. Сыртқы ядро (Е) негізінен жұмсаған немесе сұйық күйдегі бір валентті темір тотығынан тұрады. Өтпелі F қабаты құрамы бойынша FeS-тен тұратын сульфидтік қабат (4980-5120 ш.). G қабаты орталық қатты ядро. Ол темір мен никель қорытпасынан тұрады (темір 90%, никель 10%). Ядроның бетінде амплитудасы 10-12 шақырымға жететін биіктер кездеседі, сол амплитудалар жер бетіндегі таулар ретінде көрініс береді.
Жердің ішкі құрылысы. Жер қыртысының құрылысы мен құрамы. Қазіргі кезде жер қыртысының 15-20 ш. шамасындағы бөлігі толықтай зертелген. Тау жыныстарының түзілу үрдістері кезінде жер бетіне шығатын көптеген тау жыныстары мен минералдар үлгілерін, сонымен бірге тау-кен өндірістерінен, бұрғылау ұңғымаларынан, терең қазылған жəне эрозияға ұшыраған жерлерден алынған үлгілерді талдау нəтижесінде жер қыртысында кездесетін химиялық элементтердің орташа құрамы есептеліп шығарылған. Жер қыртысында көп тараған 44 элемент бар, олардың ішінде сегізі жер қыртысының 97,2-98,8 пайызын, оның екеуі (оттегі жəне кремний) – жердің жалпы массының 75 пайызын құрайды. Жер қыртысында жиі кездесетін титаннан басқа алғашқы 13 элемент өсімдіктердің органикалық құрамына кіреді жəне барлық тіршілік үрдістерінде ерекше рөл атқарады, сонымен қатар олардың топырақ құнарлылығындағы маңызы да зор. Жер қойнауындағы химиялық реакцияға қатысатын элементтер санының көптігі əр алуан қосылыстар түзілуіне алып келеді. Жер қыртысы өздері минералдардан тұратын тау жыныстарынан қалыптасқан. Минерал – бүкіл массасындағы физикалық қасиеттері бірдей, біртекті химиялық құрамды табиғи дене. Тау жыныстары – шартты түрде алғанда химиялық құрамы мен қасиеттері тұрақты минералдардан тұратын геологиялық жаралымдар.
Қалыптасу жолына қарай тау жыныстарын магмалық, метаморфтық жəне шөгінді жыныстарға жіктейді. Магмалық жыныстар балқыған сұйық магманың жер қойнауында не оның бетінде суыған кезінде пайда болады. Суыған орнына байланысты магмалық жыныстарды интрузивтік (қойнаулық) жəне эффузивтік (тасыған) деп бөледі. Магмалық жыныстарға гранит, габбро, базальт, т.б. жатады. Метаморфтық жыныстар магмалық жəне шөгінді жыныстардан, метаморфизм үдерісі əсерінен – литосфераның ортаңғы қабаттарындағы жоғары температура, қысым жəне белсенді флюидтер (ыстық газ бен ерітінділер) əсерінен қалыптасады. Метаморфтық жыныстарға тақтатас, гнейс, мəрмəр т.б. жатады. Шөгінді жыныстар жер қыртысының беткі қабаты мен су айдындарының түбінде бұрын болған жыныстардың бұзылуы, бір орыннан екінші орынға тасымалдануы жəне өзгеруі нəтижесінде қалыптасады. Олар механикалық (үгілген), химиялық (хемогендік) жəне органикалық (органогендік) жыныстарға жіктеледі. Механикалық (үгілген) жыныстар магмалық жəне метаморфтық жыныстардың механикалық бұзылуынан пайда болады. Жыныстарды құрайтын бөлшектердің мөлшеріне байланысты оларды іріүгінділі, орташа үгінділі (құмды), тозаңды жəне сазды жыныстарға бөледі. Химиялық шөгінді жыныстар езінділердің қоюлануы кезінде түскен тұнбадан пайда болады. Оларға əктас, доломит, тастұз, т.б. жатады. Органикалық (биохимиялық) шөгінді жыныстар организмдер тіршілігі нəтижесінде пайда болады. Оларға органогендік əктастар, бор, шымтезек, мұнай, көмір т.б. жатады. Жер қыртысындағы əртүрлі тау жыныстарының үлесі бірдей емес. Магмалық жыныстар үлесі 70%, метаморфтық жыныстар үлесі 17%, ал шөгінді жыныстар үлесі бар болғаны 12% құрайды. Жер қыртысында ең көп таралғаны О2 - 93,8% көлемді алып жатыр, ол барлық жыныстарда кездеседі, сондықтан жер қыртысы оттегілі əлемге жатады (2.3-кесте). Минералдардан жер қыртысында силикаттар көп таралған (плагиоклаз, кварц, пироксен, амфибол, биотит, магнетит жəне т.б.). Жер қыртысы əртүрлі типтегі, əртүрлі қалыптасудағы тау жыныстарынан тұрады:
- шөгінді тау жыныстары => 9,2%
- метаморфтық тау жыныстары => 20%
- магмалық тау жыныстары => 70,8%.
Континенттердің беткі қабатының 80% шөгінді тау жыныстарымен көмкерілген, ал мұхит асты теңіз организмдерінің таза өнімдерінен тұрады.
Жер қыртысының минералдық құрамы: плагиоклаз (39%), дала шпаты (12%), пироксен (11%), кварц (12%), слюда (5%), семфибол (5%), оливин (3%), саздақты минералдар (4,6%), магнетит (1,5%), кальцит (1,5%), доломит (0,5%) жəне т.б. (4,9%).
Жер қыртысының петрографиялық құрамы мынадай:
42,7% – базальт, габбро, амфиболит, дунит, эклогит, перидотит.
22% – гранит, гранодиорит, диорит.
21,4% – гнейс
5,1% – тақтатас
4,2% – саз
2% – карбонаттар
1,7% – құм, құмтас
0,9% – мəрмəр.
Қазіргі континенттік жер қыртысының геологиялық жастары əртүрлі. Олардың көбі фанерозой формациясына сəйкес келеді, сонымен қоса, протерозой жасындағы жыныстар да кездеседі (1800-2250 млн.жыл). Қорыта келе мынадай заңдылықтарды байқауға болады:
- тау жыныстарының жасы неғұрлым ұлғайған сайын, жыныстардың сыртқа шығу ауданы соғұрлым азаяды;
- бұл үдеріс геологиялық айналымның ғасырлық тербелуіне байланысты болады.
Литосфера – Жердің жоғарғы қабығы, оған жер қыртысы жəне оның астында орналасқан мантияның беткі қабаты жатады. Литосфераның барлық компоненттері кристалдық күйде болады. Литосфера өзінің құрамы мен құрылысы бойынша біртекті емес, ал ондағы табиғи үдерістер əр жерде əртүрлі таралады. Осыған байланысты қазіргі кезеңдегі бедер өте түрленген сипатта болады. Бедер дамуының негізгі заңдылықтары мен құрылымдық ерекшеліктердің географиялық орналасуына өзіндік əсері болатын геологиялық үрдістер мен литосфераның аумақтық жіктелуі (жер қабығының типтері, тектоникалық құрылымы, морфоқұрылымы мен морфомүсіні) мəселелеріне тоқталайық. Жер қыртысының қалыптасуы мен дамуына себепші болатын үдерістер геологиялық үдерістер деп аталады. Бұл құбылыстарға жоғарыда аталған үгілу, өзендердің, көлдердің, теңіздердің геологиялық əрекеті, жер сілкінісі, жанартау атқылауы сияқты табиғи құбылыстар жатады. Күннің жылу энергиясы мен Жердің ішкі энергиясы осы үрдістердің қозғаушы күштері санатында. Əсер етуші энергияның көзіне қарай геологиялық үдерістер экзогендік жəне эндогендік болып жіктеледі. Экзогендік үдерістер жердің бетіне таяу қабаттарда немесе тікелей оның бетінде өтеді. Эндогендік үдерістер жер қыртысының терең қойнауларында жүреді.
Эндогендік үрдістер дегеніміз – Жердің ішкі энергиясының күшімен жер қыртысында жүріп жататын жанартау атқылауы, жер сілкінісі, тау жыныстарының метаморфизмі жəне т.б. əртүрлі тектоникалық қозғалыстардан тұратын тектоникалық үдерістер. Жер қыртысының эпейрогендік (тербелмелі) қозғалыстары – баяу, бірақ ұзақ, жоғарылы-төменді тербелістерді туындататын құбылыстар. Ол тербелістер үнемі жүріп жатады жəне бір-бірін кеңістік пен уақыт аралығында алмастырады, сол арқылы геологиялық тарих барысында құрлық пен мұхиттардың орналасуы мен шектерін айқындап отырады. Бір мезгілде байтақ облыстарды, бүткіл материкті немесе оның көп бөлігін қамтитын Жер қыртысының тербелмелі қозғалыстары ауқымды трансгрессиялардан (төмен бағыттағы тектоникалық қозғалыстар нəтижесінде жер қыртысының төмендеуі мен теңіз суының құрлыққа көтерілуі) жəне регрессиялардан (жоғары бағыттағы тектоникалық қозғалыстар нəтижесінде жер қыртысының көтерілуі мен теңіз суы деңгейінің төмендеуі) байқалады. Трансгрессия мен регрессия бір-бірін өте ұзақ уақыт аралығында – 200-300 млн. жылдарға дейін созылатын мезгілде алмастырады.
Сейсмикалық құбылыстар. Сейсмикалық құбылыстар (грекше сейсмикос- сілкіну, шайқалу) жер қыртысының серпінді тербелістері түрінде байқалады. Тербелістер жетерліктей қуатты болғанда жарылыстар жəне басқа қалдық деформациялар пайда болады. Сейсмикалық құбылыстардың жер бетіндегі ең айқын білінуін жер сілкінісі деп атайды. Жыл сайын жер жүзіндегі 600-ден астам сейсмикалық стансалар 3000 жуық əлсіз жер сілкіністерін тіркейді. Күшті апатты жер сілкіністері жылына 1-2 рет болады. Қалалар мен ауылдардың бұзылып қирауы, аса зор теңіз толқындарының пайда болуы мен теңіз түбі бедерінің өзгеруі əдетте осы жер сілкіністерімен байланысты. Соңғы 100 жыл ішінде жер сілкінісінен 1 миллионнан астам адам қаза тапты. 1923 жылғы Токио жер сілкінісінің өзінде 140 мыңдай адам опат болды. Жер сілкінісінің қауіптілігі, негізінен, адамдардың бейқам кезінде күтпеген жерден өтетігінде. Соңғы ғасырлар тарихында осындай көптеген апатты жер сілкіністері болды. Солардың ішінде 1755 жылы Лиссабонда, 1966 жылы Калифорнияда, Мессада, 1948 жылы Ашхабатта, 1960 жылы Чилиде, кейінгі кездері Түркияда, Жапонияда болған тағы басқа да көптеген жер сілкіністерін атауға болады.
Жер сілкіністерінің себептері жəне сейсмикалық ошақтың құрылысы. Жер сілкіністерінің басым көпшілігі жер қыртысы қойнауында пайда болатын ішкі кернеулердің босаңсуына байланысты екендігі зерттеулер арқылы анықталған. Жер сілкінісінің аз бөлігі жанартаулар атқылауының алдында байқалады. Бəсең жер сілкіністерінің тым аз бөлігі жер бетіндегі тау жыныстарының опырылып құлауына байланысты. Пайда болу себептеріне қарай жер сілкіністері эндогендік жəне экзогендік болып жіктеледі. Əуелгілеріне жанартаулық, тектоникалық жер сілкіністері, кейінгілеріне жердің опырылып құлауына байланысты өтетін жер сілкіністері (денудациялық жер сілкіністері) жатады. Опырылуға байланысты өтетін жер сілкіністері кейбір тау жыныстарының (əктас, гипс, т.б.) су əсерінен еріп шайылуының нəтижесінде пайда болған үлкен қуыстарының бетіндегі тау жыныстарының сыдырылып бөлшектенуіне, тік беткейлердегі тау жыныстары өз салмағының тепе-теңдік күйінен ауытқуына байланысты өтеді. Мұндай жер сілкіністерінің бұзушы күші соншалықты зор емес, тек жергілікті ғана мəні бар.
Жанартаулық жер сілкіністерінің əрекеті жанартаулар белдемінде ғана пайда болады. Бұлар газдар мен лапқындар жоғары көтерілетін жолдармен, жарықтармен байланысты жəне жанартау атқылауларының хабаршыларына жатады. Сондықтан ондай жер сілкіністерін қатты жер сілкіністерді болжау мақсатында пайдаланады. Осындай жер сілкіністерін бақылау арқылы Камчаткадағы Шевелуч жанартауының атқылауын алдын ала хабарлауға мүмкіндік болды. Жанартаулық жер сілкіністері айтарлықтай қуатты келеді жəне оның əрекетінен жанартауға таяу аумақтарда бұзылу, қирау орын алады.
Тектоникалық жер сілкіністері жер қыртысы қойнауларында өтіп жататын тектоникалық үрдістердің салдары. Бұл жер сілкіністері зор аумақтарға ықпал етеді, жер қыртысының өзінде жəне оның бетінде тұрғызылған түрлі үйлер мен ғимараттарды қирату, бұзу арқылы үлкен зардап тигізеді. Сондықтан бұл арада біз тектоникалық жер сілкіністерді ғана жер сілкіністерінің негізгі түрі (барлық жерсілкіністерінің 95% жуығы) ретінде қарастырамыз. Аумағында серпінді толқындар пайда болатын жердің ішкі белдемі жер сілкіністің гипоцентрі, ошағы немесе фокусы деп аталады. Бұл белдемнің жер бетінен тереңдігі бірнеше жүз метрден 300-700 шақырымға (кейде одан да тереңірек) дейін жетеді. Сейсмикалық ошақтың тереңдігіне байланысты жер сілкінісі қалыпты (ошақ 75 шақырымға дейінгі тереңдікте), аралық (75-300 ш.) жəне терең фокусты (300-700 ш. дейін) болып жіктеледі. Қиратушы жер сілкіністерінің көбінің ошағы 50 ш., кейде 100 ш. дейінгі тереңдіктерде орналасады. Эпицентр аумағында тік бағыттағы толқындар басымырақ болады. Өзінің барлық табиғаты жөнінен серпінді тербелістерге жататын сейсмикалық толқындар гипоцентрден жан-жаққа тарайды. Сейсмикалық толқындар бойлама жəне көлденең деп аталатын негізгі екі типке бөлінеді. Бойлама толқындар өзінің қозғалу бағыттарында тау жыныстарын бірде босаңсытып ұлғайтып, бірде сығымдап кішірейтіп отырады. Бұл толқындар қатты, сұйық жəне газ тəрізді орталардың бəрінде де тарай береді. Олардың таралу жылдамдығы тау жыныстарының заттық құрамына байланысты. Мысалы, граниттерде, гнейстерде жəне оларға сыңарлас жыныстарда бойлама толқындар 5000-7000 м/с, əктастарда 2000-5000 м/с, саздарда 1400-2000 м/с, құмдарда 500-1100 м/с, суда 1500 м/с-тей, ауада 330 м/с жылдамдықпен тарайды. Ең күшті қирау көп жағдайларда бойлама толқындардың ықпалына байланысты болады. Көлденең толқындар бойлама толқындарға перпендикуляр бағытта жүреді де, қатты ортада ғана тарайды жəне тау жыныстарында ысырылу деформациясын туындатады. Көлденең толқындардың таралу жылдамдығы бойлама толқындардың жылдамдығынан 1,7 есе аз. Ғимараттарды қиратуда олардың алатын орны айтарлықтай зор емес. Жер бетінде эпицентрден бастап жан-жаққа ерекше сипатты беткі толқындар тарайды. Көлденең толқындарға қарағанда олардың таралу жылдамдығы біршама төмен, бірақ олар ғимараттардың бұзылып қирауына айтарлықтай əсерін тигізеді. Қиратушы жер сілкіністері тез өтеді, бірнеше секундтан, бірнеше минутқа дейінгі шамада болады. 1948 жылдың қазанында Ашхабат жерсілкінісінің басты дүмпуі 8-10 секундқа ғана созылды. Кейде ұзаққа созылатын жер сілкіністері де байқалады. Мысалы, 1923 жылы Камчаткада жер сілкінісі ақпаннанан бастап бүкіл сəуір бойы (195 сілкініс) жүрді. Алматы қаласы маңында 1887 жылы басталған жер сілкінісі үш жылдай уақытқа созылды, осы уақыт ішінде 600 астам сілкініс сезілді. Жер сілкінісінің пайда болу себептері мен олардың таралу шегін анықтау қазіргі ғылымның басты міндеттерінің біріне жатады. Жер сілкінісі шамамен белгілі бір орындарда əркелкі уақыт аралықтарында өтіп тұратынын көптеген бақылаулар көрсетті. Жер қыртысының орогендік (тау жаралу) қозғалыстары салыстырмалы түрде жылдамырақ жүреді, ол қатпарлар жаралуы мен ажырау үрдістерін туындататын тектоникалық қозғалыстар. Орогендік қозғалыстар эпейрогендік қозғалыстарға қарағанда 1-2 шамаға қысқа, жəне əлдеқайда жиі жүреді. Орогендік қозғалыстардың көзі жер қыртысында да, мантияда да (негізінен астеносферада) болады. Эпейрогендік қозғалыстар көбінесе платформалық құрылымдарға, ал орогендік қозғалыстар жас геосинкланалдық облыстарға тəн болады.
Экзогендік үдрістер жер бетінде немесе жер қыртысының шамалы тереңдігінде жүреді, олар сыртқы күштерге: күн сəулесінің энергиясына, гравитацияға, мұз бен су ағысының күштеріне, организмдер тіршілігіне байланысты туындайды. Олардың негізгілері мыналар:
- Тау жыныстарының үгілуі. Ауа температурасының күрт ауытқуынан тау жыныстарының қуыстары мен жарықтарындағы су қатуынан, көмір қышқыл газының, оттегінің, организмдердің ықпалынан, сонымен қатар тау жыныстарының химиялық өзгеруі барысында жер беті мен литосфераның беткі қабатында жүретін механикалық бұзылу үдрісін үгілу деп атайды. Оған атмосфералық агенттер (агенттер – ауа температурасының маусымдық жəне тəуліктік өзгеруі, атмосфералық жауын-шашын, атмосфералық оттегінің жыныстарға əсері т.б.), топырақастар жəне жер беті сулары да қатысады. Үгілу үдрістері өтіп жататын жер қыртысының бөлігі үгілу қыртысы деп аталады. Оның қалыңдығы бірнеше сантиметрден 300-400 метрге дейін жетеді. Басымырақ əсер ететін факторларына байланысты үгілу физикалық, химиялық, биологиялық немесе органикалық үгілу болып жіктеледі.
- Физикалық немесе механикалық үгілу. Физикалық үгілу тау жыныстары мен минералдардың химиялық өзгерістерге шалынбастан өлшемі əртүрлі бөлшектерге бөлінуімен сипатталады. Тау жыныстары температураның ауытқулары, судың қатуы, желдің механикалық күші, жел айдаған құмның соғу күші, капилллярлік қуыстарда тұздардың кристалдануы, өсімдіктер тамырларының өсу үрдісі кезінде пайда болатын қысым, тағы басқа құбылыстардың нəтижесінде күйреп бөлшектенеді. Физикалық үгілуде температуралық құбылыстар басты орын алады. Жер бетінде, əсіресе шөлдерде температураның тəуліктік ауытқуы айтарлықтай шамада болады. Мысалы, Қарақұмда күндіз температура 80°С дейін жетеді, ал түнде 20°С дейін төмендейді. Температура жоғарылағанда барлық тау жыныстарының көлемі ұлғаяды, ал температураның төмендеуінен сығымдалып, көлемі кішірейеді. Күн сəулесі түскенде тау жыныстарының сыртқы бөлігі ішкі бөліктерінен гөрі молырақ қызады жəне көлемі кеңейеді, өйткені тау жыныстарының жылу өткізгіштігі біршама төмен болады. Осының нəтижесінде тау жынысының сыртқы қабаты қабыршықтанып, ішкі массадан бөлінеді. Суыну кезінде жыныстың қабаттары ішкі қабаттарға қарағанда жылдамырақ салқындайды, нəтижесінде жарықшалар пайда болады. Алма-кезек жылыну мен суыну тіпті ең қатты тау жыныстарының массивін қалайда бұзады. Əртүрлі минералдардың жылудан кеңею коэфициентінің əркелкі болуы да температура ауытқуларының күйретуші əрекетін күшейте түседі. Мысалы, ұзындығы 30см гранит қайрақшасын 1°С жылытқанда ортоклаз 0,00026см, кварц 0,00040см дейін ұлғаяды. Сондықтан жылыну мен суыну алмасқан кезде ұлғаю коэффициенті əртүрлі келетін бірнеше минералдардан құралған тау жыныстарының бұзылу пəрмені жоғарылап, жарылады. Минералдар мен тау жыныстарының түсі де əркелкі жылынуға себепші болады. Қара, қошқыл қоңыр түсті минералдар мен тау жыныстары ашық түсті минералдар мен тау жыныстарына қарағанда қаттырақ қызады, сондықтан олардың үгілуі де біршама тезірек жүреді.
Тау жыныстарының бөлшектенуі олардың қуыстары мен жарықтарындағы судың қатуы арқылы да өтеді. Су қатып мұзға айналғанда оның көлемі 9%, қысымы 2400 кг/см2 дейін ұлғаяды. Температура ауытқуының əсерінен пайда болатын ұсақ жарықшалар оларға жиылған судың қатуынан кеңейіп тереңдей түседі. Бұл құбылыс аяздық үгілу деп аталады. Аяздық үгілу нəтижесінде тіпті ең тығыз жəне қатты тау жыныстарының өзі бөлшектеніп кесектерге айналады. Тау жыныстарының физикалық үгілуі ауа мен судың қозғалмалы массасының, жарықшаларды қуалай енген өсімдіктер тамырларының механикалық əсеріне де байланысты. Физикалық үгілу жасанды құрылыс материалдарына да əсерін тигізеді. Əсіресе үйлер мен ғимараттардың беткі бөліктері күштірек үгіледі. Физикалық үгілу құрғақ, күрт континентті (шөлдер) немесе суық (таулы аудандар) климат орнаған жерлерде басымырақ орын алады. Орта Азияның шөлдері мен еліміздің солтүстік өңірлерінде физикалық үгілудің айқын мысалдарын көруге болады.
- Химиялық үгілу. Тау жыныстарының құрамына кіретін минералдардың химиялық құрамының өзгерістерін туғызып, туынды минералдар алатын, жаңа минералдардың түзілуіне себепші болатын құбылыстар жиынтығы химиялық үгілу деп аталады. Тау жыныстарының минералдарымен өзара химиялық əсерлесе алатын қуатты заттарға су, оттегі, көмір қышқылы жəне органикалық қышқылдар жатады. Химиялық үгілудің негізгі түрлеріне тотығу, гидратация (су сіңіру), дегидратация (судан арылу), еру жəне гидролиз (ажырау) жатады.
Тотығу. Тотығу үрдістері топырақастар суларының деңгейінен жоғарырақ орналасқан жер қыртысының жоғарғы бөлігінің аумағында өтіп жатады. Атмосфера (жаңбыр) суында 3% дейін еріген ауа болады. Атмосфера ауасымен салыстырғанда суда еріген ауада оттегі мөлшері жоғары (30-35%) болады (атмосфера ауасындағы оттегі мөлшері 21%). Сондықтан жер қыртысының жоғарғы бөлігінде айналымда жүрген атмосфера ылғалы тотықтырушы ретінде минералдарға көбірек əсер етеді.
Гидратация. Үгілуге берік жаңа минералдардың сумен қосылыстар түзу үрдісі гидратация деп аталады. Гидратация сусыз минералдарға тəн келеді. Мысалы, су жұтқан ангидрит кальцийдің сулы сульфаты –гипске айналады. Минерал су сіңіргенде оның кристалдық торы қайта құралады да, көлемі ұлғаяды. Ангидридпен салыстырғанда гипс өз көлемін 33% дейін үлкейтеді, ал бұл тау жынысының бұзылып күйреуіне себепші болады. Гидратация үрдісі көбінесе жарықшақтылықтың дамуына əкеп соғады. Үлкен тереңдіктер белдеміне түскен гипс құрамындағы суынан арылып, қайтадан ангидридке айналады, бұл үрдіс дегидратация деп аталады.
Еру. Химиялық үгілудің қарапайым түрі – судың тау жынысын ерітуі. Суда барлық минералдар мен тау жынысы тым болмашы ғана мөлшерде ериді. Құрамында көмір қышқылы мен оттегі бар судың еріткіштік қасиеті едəуір артады. Тау жыныстарын түзуші минералдардың ішіндегі ең ерігіші гипс, одан кейін кальцит.
Гидролиз. Су ерітінділері минералдарды тек суға қанықтырып қана қоймайды, сонымен бірге заттардың еруі мен алмасу түріндегі химиялық ыдырауды туындатады. Гидролиз деп аталатын осы үрдіс минералдардың бастапқы кристалдық торын бұзып, жаңа кристалдық торды құрайды. Табиғаттағы гидролиз силикаттарда айқынырақ байқалады. Су мен көмір қышқылының қатысуы арқылы осы сыныптың минералдары өздерінің жеке құраушы бөліктеріне дейін ажырайды жəне алмасу үрдісінде жаңа химиялық қосылыстар түзеді. Осы қосылыстардың бірсыпырасы ерітіндіге түседі де, үгілу белдемінен шайылып кетеді, өзгелері қалдық қосылыстар ретінде қалып қояды. Натрийдің, кальцийдің, магнийдің күкірт қышқылды жəне көмір қышқылды тұздары оңай еритін қосылыстарға, ал кремнийдің, алюминийдің, темірдің гидрототықтары қиын еритін қосылыстарға жатады. Гидролиздің ең айқын мысалы ретінде дала шпатының каолинденуін атауға болады. Жер қыртысындағы барлық минералдардың жартысына жуығын құрайтын дала шпаты су мен көмір қышқылының қатысуы арқылы ыдырағанда, топырақ іспетті каолинитті, аморфтық опалды, калийдің, натрийдің, кальцийдің суда ерігіш көмір қышқылды тұздарын түзеді. Жердің тереңірек қабаттарында химиялық үгілу баяулайды. Мұны тереңдеген сайын судың оттегі пен көмір қышқыл газынан арылуы жəне өзінің химиялық белсенділігін төмендететіндігімен түсіндіруге болады. Химиялық үгілудің қуаттылығы су мен ерітінділердің əсер ету аумағына, олардың температурасына, сонымен бірге минералдардың үгуші агенттерге беріктігінің дəрежесіне байланысты. Үгілуге ең берік минералдар қатарына кварц, мусковит, корунд жатады, кальциттің, қоңыр амфиболдың, тағы басқаларының үгілуге беріктігі олардан біраз төмен. Механикалық үгілу нəтижесіндегі тау жыныстарының бөлшектенуі химиялық үгілудің пəрменін күшейтеді. Жылы жəне ылғалды климат жағдайында химиялық үгілу күшейе түседі.
Биологиялық (органикалық) үгілу. Үгілудің бұл түрі тірі организмдердің тіршілік əрекеті барысында тау жыныстарының ыдырауымен сипатталады. Органикалық дүние тікелей механикалық жəне химиялық жолмен əрекет ету арқылы тау жыныстарын бұзады. Механикалық бұзуды өсімдіктер өздерінің тамыр жүйесі арқылы атқарады. Ағаштардың тамыры тіпті берік тау жыныстарының өзін жарып, бөлшектеп жібереді. Ақтікеннің (Nitraria) 20 сантиметрлік темірбетон тақтаны тесіп өткені белгілі. Шөптесін өсімдіктердің тамыры қаланың көшелеріндегі асфальт қабатын оп-оңай тесіп шығатынын байқаған боларсыз. Жертесушілерге жататын көптеген тірі организмдер тау жыныстарын да бұзады. Үгілу қыртысында жертесушілер өздеріне көптеген қуыстар, жолдар жасап алады. Тіпті қатты тау жыныстарының өзін үңгіп өтіп кетеді. Əрбір жарты гектар жерде шамамен 150000 құрт болатындығы анықталған. Бұлар жыл сайын жер бетіне 10-15 тонна тау жыныстарының ұнтақталған үгіндісін шығарады. Бактериялардың
əртүрлі топтары да зор жұмыс атқарады (1га топырақ массасында 3-7 тоннаға жуық мөлшерде микроорганизмдер болады).
Желдің геологиялық əрекеті. Жел əрекеттеріне байланысты өтетін геологиялық үдерістер эолдық үдерістер (Эол-гр. Жел құдайы) деп аталады. Эолдық үдерістер – желдің əсерінен бедердің қалыптасу үрдісі: дефляция («дефляре»-топырақ бөлшектерінің үрленуі, шашырауы, ұшырылуы) эолдық материалдар аккумуляциясы (көбінесе құмның өз орнынан белгілі бір қашықтыққа ауысуы нəтижесінде жинақталуы) жəне жылжымалы құмдардың бедердің деструктивтік формаларын (ұшыру шұңқырларын, сілемдерін, қуыстарды) қалыптастыруы. Бұл үдерістер қуаңшылық аудандарда, əсіресе шөлдерде кең таралған, дегенмен теңіздер мен өзен жағалауларында да (жағашағылдар) кездеседі.Жел зор геологиялық жұмыстар атқарады, жер бетін, жыныстарын бұзады, оларды қажап, қайрайды, үгіліп түскен бөлшектерді ұшырып əкетеді. Бұл құбылысты корразия («корразус»-қайрау, қырнау) деп атайды. Жел бұзған жыныс бөлшектері ұшыру арқылы көшіп екінші орынға барып жиылады да, пішіні түрліше келген шоғырларды түзеді. Желдің геологиялық əрекеті негізінен оның жылдамдығына байланысты. Ауа қозғалысының жылдамдығы артқан сайын жыныс бөлшектерін ұшыру, үрлеу, суыру, тасымалдау, қайрап үшкірлеу жəне басқа да жел əрекеттерінің түрлері күшейе түседі. Осылардың бəрін мынадай деректермен сипаттауға болады: ауаның қозғалу жылдамдығы 4,5м/с. 6,5м/с дейін жеткенде ірілігі 0,25мм дейінгі жыныс түйіршектері ұшырылып көшеді, 10-11 м/с ауа қозғалыс жылдамдығында ірілігі 0,5-1мм түйіршіктер ұшырылып орын ауыстырады; желдің жылдамдығы 20-30 м/с жеткенде өлшемі 4мм, не одан да ірілеу кесектерді домалатып əкетеді, жел жылдамдығы 30 м/с жетіп не одан да жоғарылағанда ағаштар тамырымен жұлынып қалады. Циклондар мен дауылдардың бұзу күші ерекше жоғары болады. Бұлар 50-80 м/с жылдамдықпен қозғалып отырып ойсырататын аса апатты қиратуларды туындатады. Дауылдар аспанға шаңның зор массасын ұшырып əкетеді. Тау жыныстарын бұзу арқылы желдің геологиялық əрекеті əртүрлі климаттық белдемдерде өтіп жатады. Бұл əрекеттердің өтуіне ең қолайлы орындарға құрғақ жəне ыстық климатты өңірлер, жалаң тау жоталары, өзендер мен теңіздердің жағалаулары жатады. Желдің күйретуші əрекеті дефляция – минералдар мен тау жыныстарының уатылып бөлшектенген борпылдақ қалдықтарын үрлеп көшіріп əкету үрдісі. Корразия – жалаң тау жыныстарынан жел көшіріп айдап əкеткен қатты бөлшектердің механикалық жолмен үйкеліп, қырналып жонылуы, сыдырылуы. Корразия мен дефляция бір-бірімен өзара байланысқан үрдістер. Осы екеуінің қабаттасып жүргізген əрекеттерінің арқасында бедердің түрлі пішіндері пайда болады. Бедердің бұрыс пішіндері жел емін-еркін жайлаған шөлдерге тəн келеді, ал бедердің дұрыс пішіндері оңайлықпен бұзыла қоймайтын ерекше берік əрі мығым жыныстар тараған орындарда пайда болады. Бұрыс пішінді бедер бұзылуға ыңғайлы, жұмсақ, борпылдақ жыныстар дамыған орындарда қалыптасады. Сойдақ тастардың арасында алуан түрлі келген пішіндер белгілі. Олар мұнара, баған, біз, үстел, саңырауқұлақ, айнатас, сандықтас тағы басқа көптеген пішіндерде кездеседі. Сойдақтастардың кейбіреулері адамның, жануарлардың сырт пішініне ұқсас болады. Бедердің бұрыс пішінді түрлерінің арасында эол шұңқырлары кездеседі. Олар нағыз жыныстар бетінде борпылдақ жыныстардың ұсақ түйіршіктерінің, кесектерінің дөңгелене қозғалуының нəтижесінде пайда болады.
Мұнара тəрізді сойдақтастар. Көшу. Сумен салыстырғанда ауаның тығыздығы біраз төмен болуы себебінен жыныс түйіршіктерінің жел арқылы көшуінің өзіне тəн кейбір ерекшеліктері байқалады. Желдің тасымалдау əрекеті тозаң жəне құм тəрізді бөлшектерді (ірілігі 1мм дейінгі түйіршіктерді) көшірумен шектеледі. Тек дауыл кезінде ғана біршама ірілеу бөлшектердің көшірілуі мүмкін. Қозғалу жылдамдығы судың ағу жылдамдығымен бірдей келген жел түйіршік жыныстарды 300 есе аз көшіреді. Жел көшірген жыныс бөлшектері жер бетімен домалай қозғалады немесе ауаға көтерілген күйде желдің соғу бағытына қарай ұшырылады.
Түрлі пішінді сойдақтастар. Жел тұз бөлшектерін орасан зор қашықтыққа айдап апарады. Мысалы, Африка шөлдерінің тозаңын 2100-2500 ш. астам қашықтыққа ұшырып əкетеді. Атлант мұхитының кейбір орындарындағы тұнбаларда едəуір мөлшерде осы құмның қоспасы кездеседі. Оңтүстіктен соққан жел Сахараның шаң-тозаңын Италияға жеткізеді. Сахараның эолдық шаң-тозаңының Германияға жеткен кездері де болған. Атмосферадан жер бетіне түскен шаң-тозаң ауданы жүздеген шаршы шақырым келетін өңірлерді жауып кетеді. Осылайша желдік шөгінділер жиылады.
Денудация – бұзылған тау жыныстары өнімдерінің жер бетінің төмендеу орналасқан бөліктеріне ысырылуы мен тасымалдануы (сумен, ауамен, мұзбен, ауырлық күшімен) нəтижесінен болатын жинақталу үрдістерінің жиынтығы. Денудацияның жылдамдығы мен сипатына тектоникалық қозғалыстардың жылдамдығы мен ауқымы да əсер етеді. Егер денудация жылдамдығы тектоникалық көтерілімдер жылдамдығынан артып кетсе, бедердің төмендеуі мен тегістелуі жүреді, денудация ұзақ болғанда таулардың орнында пенеплендер пайда болуы мүмкін. Егер денудация жылдамдығы тектоникалық көтерілімдер жылдамдығынан кем болса, ондағы бедердің тілімденуі ұлғайған сайын абсолютті жəне шартты биіктік арта түседі.
Эрозия – тау жыныстарының немесе топырақтың ағын сумен жемірілуі мен шайылуы, бедердің қалыптасуындағы басты экзогендік факторлардың бірі. Ол тау жыныстарының механикалық жемірілуінен (нағыз эрозия), химиялық ерітілуінен жəне өзен түбінің сумен ағып келген жыныс сынықтарының көмегімен ысқыланып тегістелуінен тұрады. Эрозия беткейлік (биік жерлерді төмендететін жəне тегістейтін жауын мен еріген қар суының ісі), сызықтық (орларда, жыраларда, өзендерде болады), қапталдық (ағын судың əсерінен өзен арнасының кеңеюі), регрессивтік (өзен ағысының беткейге енуі) болып жіктеледі. Регрессивтік эрозияға байланысты суаралықтың орын ауыстыруы немесе оның көршілес өзенге ауысып кетуі мүмкін.
Аккумуляция – борпылдақ минералдық материалдар мен органикалық қалдықтардың құрлық бетінде немесе су түбінде жинақталу үрдісі. Ол көбінесе ойпаң жерлерде жүреді де, бедерді тегістейді, сонымен қатар ол үрдіс өзен атырабында да жүреді.
Нивация – мұздықтар эрозиясы, қардың өз астындағы тау жыныстарын бұзуына (қиратуына) байланысты бедердің ерекше формалары: беткей қуыстары, кең үңгірлер т.б. қалыптасады. Ондай формалар полярдағы, субполярдағы жəне асқар таулардағы мұздықтар мен қар қалың жинақталатын орындарда жиі кездеседі. Экзогендік үрдістерге тауларда болатын қар көшкінін, сырғыманы жəне селді жатқызуға болады. Бұл үрдістердің болуы заңдылық, олардың кеңістік пен уақыт аралығында болуын алдын ала білу қиындау, сондықтан олар табиғи сұрапыл құбылыстар, сұрапыл апаттар, қауіпті немесе экстремал жағдайларға жатқызылады.
Шөгінді жинақталуы (седиментация) – табиғи жағдайда жылжымалы, жүзінді немесе еріген күйдегі материалдардың (ауадағы, судағы) жылжымайтын, шөгінді күйге өтетін үрдістерінің жиынтығы. Ол үрдістер мұхит, теңіз, көл, өзен түбінде жəне құрлық бетінде жүреді. Шөгінді жинақталуы нəтижесінде материктер бетінің 75% бүркейтін шөгінді тау жыныстары пайда болған.
Жер қабығының типтері. Жер қабығының негізгі екі типі – материктік жəне мұхиттық – жəне үш ауыспалы немесе аралық типтер – субматериктік, субмұхиттық жəне құрлық қабығының материктің метаморфтық-гранитті қабаты бар. Мезозойға дейінгі жастағы материктік қабық өте қалың қабат (орташа 58 ш. кей тұстарда 80 ш.) ретінде сипатталады. Ол негізінен жоғарғы қабатында шөгінді жыныстардан (орташа қалыңдығы 15 ш.), сосын гранит қабатынан (13 ш.) жəне оның астындағы базальт қабатынан (30 ш.) тұрады. Бұл қабық типін мезозойдың басына дейін
жаралған материктер, материктік қайраңдар жəне материк табаны құрайды. Мұхиттық қабық – жас, мезозойдың басында жаралған, қазіргі кезде оның қалыптасуы материктердің горизонтал бағыттағы қозғалысы нəтижесінде өзара алыстауына байланысты əлі де тоқтаған жоқ. Мұхиттық қабықтың орташа қалыңдығы 7 шақырым. Ол үш қабаттан тұрады: жоғарғы – салыстырмалы түрде борпылдақ болып келетін теңіз шөгінділері, екінші (базальтүсті) – базалтты лапқын мен тау жыныстарына айналған тығыздалған шөгінділер қабатшалары, үшінші базальт қабаты. Мұхиттық қабық мезозойда қалыптасқан мұхиттардың табанын құрайды. Субматериктік қабық құрылысы бойынша материктік қабыққа жақын, бірақ одан жұқалау. Ол материктен шетіндегі теңіздер арқылы бөлінген аралдар иінін құрайды. Субмұхиттық қабық аралдар иінін материктерден бөліп тұратын шеткі теңіздердің терең бөліктерін құрайды. Құрылысы мен құрамы бойынша ол мұхиттық қабыққа жақын, бірақ онымен бірігіп жатқан жоқ. Материктің метаморфтық-гранитті қабаты оның теңіз деңгейінен төмен түсуі кезінде қалыптасады да, гранит қабаты жақындаған мантияның жоғары температурасы мен қысымы əсерінен біразы ыдырап базальтқа айналады.
Литосфераның тектоникалық құрылымдары. Тектоникалық құрылымдар əртүрлі мөлшерде болуы мүмкін – оған микроскоп арқылы зерттелетін микроқұрылымнан бастап, мантияға дейін созылатын кең аумақтарды қамтитын өте ірі құрылымдар жатады. Солардың ішіндегі ірі əрі кең таралған тектоникалық құрылымдарды қарастырайық. Байырғы платформалар (кратондар) – жер қабығының салыстырмалы түрдегі жылжуы өте баяу, бедері жазық немесе үстірт кейпіндегі, құрылысы екі қабатты болуы да мүмкін байтақ аумақтары. Өзінің құрылысына қарай байырғы платформалар келесі құрылымдарға жіктеледі. Қалқандар байырғы платформаның кристалдық негізінің жер бетіне шыққан бөлігі. Олар архей жəне протерозой дəуіріндегі орогенезде қалыптасқан, кейде мантияға дейін жететін негізден тұрады.
Байырғы платформалардың тақталары – құрылысы екі қабатты платформалар: астында байырғы кристалды іргетас, ал жоғарғы қабатында негізінен шөгінді жыныстардан тұратын платформалық құндақ орналасады.
Жас (эпипалеозой жəне мезозой) платформалар байырғы платформаларға қарағанда жасырақ кристалдық іргетастан тұрады жəне олардың салыстырмалы түрдегі тектоникалық белсенділігі жоғары. Олардың бөліктері эпейрогендік тербелістерге емес, көбінесе бұзылу мен айырылуға байланысты болатын көтерілу мен төмен түсу құбылыстарына ұшырайды. Мысалға Скиф, Тұран, Батыс Сібір платформаларын келтіруге болады. Жас платформалардың кристалдық іргетасы екіқабатты құрылымнан тұрады да, ондағы кристалдық іргетас шөгінді құндақпен қапталған болады. Олар кең алқапты қамтитын тегіс жазықтарды немесе бедердегі кішігірім ойпаңдарды құрайды.
Геосинклиналдық белдеулер – сілкініс жəне тектоникалық жағынан белсенді, жер қабығының түзу əрі ұзақ қашықтыққа созылған ауқымды бөлігі. Материктің байырғы платформалары аралығында немесе материк платформасы мен мұхит табаны арасында орналасады. Мысалы Анд, Жерорта теңізінің геосинклоналдық белдеулері. Бұл белдеулердегі тектоникалық тербелістер ауқымды, жиі жəне жоғары жылдамдықта жүріп жатады, ерекше қатталумен, түрленген магмалық үрдістермен, өңірлік метаморфизммен сипатталады.
Антиклинориялар – жер қабығының ондаған, жүздеген шақырым қашықтыққа созылатын, ірі, құрылысы күрделі бөліктері. Оларға бедердің ортаңғы бөліктері биік, үлкен қашықтықтарға созылған жер қабығының қатталған кешендері жатады. Мысалы, Гималай, Тян-Шань антиклинориялары.
Синклинориялар – жалпы синклоналдық құрылыстың күрделі əрі қатталған құрылымы, олар ірі тау жүйелерінің антиклонарияларын бөліп жатуы мүмкін.
Ортаңғы массивтер – жер қабығының геосинклоналдық белдеулердегі шартты түрде орнықты бөліктері. Олар геосинклоналдық жүйелер мен антиклинорияларды бөліп жатады, жылжымалылығының 4–7460 төмендігімен жəне жасының үлкендігімен (кембрийге дейінгі) ерекшеленеді.
Шеткі (алдыңғы, тау баурайы) иіндер – платформа мен геосинклоналдық тау жүйелері шекаралары арасындағы ассимметриялы, ұзыннан ұзақ орналасатын (1000 шақырымнан ары), платформа мен геосинклоналды тау жүйелері аралығында орналасқан, əрі сынықты материалдармен толтырылған иіндер. Бедерде арасындағы көлденең орналасқан биіктер арқылы бөлшектенген ойыстар ретінде көрінеді. Шеткі иіндерде мұнай мен газдың жинақталуына қолайлы құрылымдар қалыптасады.
Бедер. Құрлық пен мұхиттардың орналасуы мен бедердің түрленуі – Жердің əр бөліктеріндегі табиғи жағдайлардың əртүрлі болуына себепкер маңызды факторлар. 510 млн. шаршы шақырым Жер жүзіндегі құрлықтың үлесіне тек 149 млн. шаршы шақырымы ғана тиесілі (шамамен 29%). Егер жердің пайда болуын академик О. Ю. Шмидттің пайымдауы бойынша түсінсек, онда табиғи аумақтық кешендерді құрайтын құрамдас бөліктер тізбегі алғашқы пайда болған құрамдас бөліктердің бірі – жер қыртысынан басталады. Ол жер тарихында күрделі эволюциялық даму дəуірлерін басынан кешірген. Əрбір дəуір сайын геологиялық құрылысы əртүрлі келетін жыныс қабаттары жинақталған. Жер қыртысын түзетін қабаттар жаратылысына қарай геосинклиналды, теңіздік, жанартаулық жəне материктік болып бөлінеді. Олар табиғи аумақтық кешендердің таксономиялық бірлігі –физикалық-географиялық өңірдің негізін құрайды. Табиғатта геологиялық негіздің тұрақтылығы салыстырмалы шама. Ол пайда болған күннен бастап-ақ жердің ішкі энергиясы (тектоникалық қозғалысы) мен сыртқы күштер əрекетіне (денудациялық жəне аккумуляциялық үрдістер) байланысты алғашқы құрылымдарын өзгертеді. Оны литогендік жыныстық құрамын əртүрлі болып келетін жамылғы басып жатады.
Геологиялық негіздің осы кездегі құрылымының қалыптасуында неоген-антропоген дəуірлеріндегі жер қыртысының неотектоникалық (жаңа тектоникалық-неоген-антропоген дəуірінде пайда болған тектоникалық үдеріс) қозғалыстарының маңызы зор болған. Жер қыртысының тектоникалық қозғалыстары нəтижесінде жер беті қазіргі морфоқұрылымдық жəне морфомүсіндік бедердің пішіндеріне ие болған.
Жер қыртысының дамуы барысында ең ірі құрылымдық элементтер – материктер мен мұхит ойыстары пайда болғаны белгілі. Екінші қатардағы элементтеріне олардың құрамына кіретін, қаттылығымен əрі тұрақтылығымен ерекшеленетін платформалар мен өздері тар, жылжымалы əрі «икемді» геосинклоналдар жатады. Платформаларға құрлық аумағының 57% кіреді. Мысалы, Батыс-Сібір жəне Қытай ойпаттары Азия құрлығының көп бөлігін қамтиды. Платформалар ядро іспетті болады, олардың айналасындығы геосинклоналдарда тау жаралу үдерістері жүрді. Бұл жаралу орогенездік (гректің oros-тау, genesis – жаралу) дəуірлер деп аталатын бірнеше кезеңнен тұрды. Геологиялық тарихтағы соңғы 500-600 млн жылдағы ең ірі орогенездік дəуірлерге каледон (240 млн жыл), герцин (125 млн жыл) жəне алпі (185 млн жыл) дəуірлері жатады. Қазіргі тау жаралу үдерістері Тынық мұхиттың жағалауларында жиі жүріп жатыр. Бұл қазіргі кезеңдегі геосиклинал, оның дамуы жүріп жатқанына сол өңірлердеғы жанартау атқылаулары мен сейсмикалық тербелістер дəлел. Тау жүйелері құрлықтың 43% қамтиды: олар алпі жасындағы жас əрі биік таулар мен көне əрі аласа, уақыт əсерінен бұзылуға ұшыраған таулар. Бедер ішкі, тектоникалық (эндогендік) үдерістерге ғана емес, сыртқы (экзогендік) үдерістерге де байланысты қалыптасады. Біріншісіне байланысты тау сілемдерінің көтерілуі жүретін болса, екіншісі (мысалы аққан сумен заттардың шайылуы мен тасымалдануы) олардың ерекше белгілерін қалыптастырады. Осы сыртқы себептерден бірде тар əрі терең, немесе байтақ əрі ашық атыраптар, бірде тік немесе көлбеу беткейлер қалыптасады. Осы экзогендік үрдістер бедердің əртүрлі формаларын «қалыптастырады». Олар ысырылымдардан құралған аккумулятивтік жəне су ағысы мен жел арқылы тасымалданған мүжілген тау жыныстарынан құралған денудациялық бедерге жіктеледі. Егер сыртқы бұзушы факторлардың біріккен əсері жер қабығының көтерілуінен артып кетсе, онда бедердің тегістелуі мен жоталардың аласаруы жүреді. Ал егер үрдістер керісінше жүрсе, жер беті көтеріледі. Бұлай болған жағдайда эрозияның белсенділігі артады да, бедерді экзогендік күштердің қайта «қалыптастыруы» басталады. Қазіргі кезеңде жер бетіне əсер ету ауқымы бойынша адамның тіршілік əрекеттері табиғи үрдістермен қатар қойылады, осыған байланысты техногендік бедер деген ұғым да қолданысқа енді.
Морфоқұрылымдар – жер бетінің ірі формалары – материктердің бедерлі пішіні мен теңіз түбіндегі ойыстардың қалыптасуындағы басты рөлді ішкі (эндогендік) үрдістер, олардың ішінде негізінен тектоникалық тербелістер атқарады. Құрлық морфоқұрылымына жазықтық-платформалық, жəне таулық (орогендік) облыстар жатады. Жер бетінің морфоқұрылымдық бедері кешендерінің бірлігі ретіне қарай табиғи аумақтық кешендерінің əртүрлі дəрежедегі таксономиялық бірлігімен қабысады. Мысалға Тянь-Шань тауларын-бірінші, Солтүстік Тянь-Шаньды-екінші, Іле Алатауын – үшінші, Қараш-Қараш тау жотасын – төртінші қатардағы морфоқұрылымдық бедер кешендерінің бірлігіне жатқызуға болады. Олар өз кезегінде физикалық-географиялық өңір-облыс-провинция-аудан (ландшафт) деген табиғи аумақтық кешендердің токсономиялық бірлігіне жіктеледі. Морфоқұрылымдар жердің ішкі энергиясыəрекетіне байланысты болғандықтан, əр уақытта белдемдік (жергілікті) сипаты арқылы ерекше көзге түседі.
Морфомүсіндер – бедердің салыстырмалы түрде ірі емес формалары. Олар сыртқы күштер (денудациялық жəне аккумуляциялық үрдістер) əрекетіне байланысты қалыптасып, морфоқұрылымның беткі пішінін мүсіндейді. Бедердің морфомүсіндік кешендері ландшафтпен қабысады. Мысалға Медеу тектоникалық–эрозиялық шатқалын, Қараой денудациялық жазығын, Мойынқұм эолдық-аккумулятивтік құмын, Шу өзенінің тау бөктеріндегі текшелерін т.б. атауға болады.
Шу өзені жайылмасының текшелері: аңғар, бірінші, екінші жəне үшінші текшелер. Морфомүсіндік бедер кешені ландшафтпен қабыса беруі шарт емес. Кейде бір морфомүсіндік бедер кешенінің өзі, белдемдік немесе секторлық биоклиматтық ерекшелігіне қарай, бірнеше ландшафттарға бөлінуі мүмкін. Мысалы, Каспий маңы ойпаты Оралдан Атырауға дейін дала, шөлейт, шөл белдемі ландшафттарына бөлінеді. Жер қыртысы туралы айтылғандарды қорыта келіп, табиғи аумақтық кешендердің литогендік құрамдас бөлігін үш қабатқа бөлуге болады. Ол ежелгі негізі, құрылымдық плиталар теориясы бойынша, терең тектоникалық жарықтармен бөлшектенеді де, физикалық-географиялық өңірлерді құрайды. Жер қыртысының екінші қабатын түзетін жамылғы неотектоникалық қозғалыстардың нəтижесінде əртүрлі қатардағы морфоқұрылымдық бедер қалыптастырады. Олар физикалық-географиялық өңірлерді бөлетін облыстардан ландшафт деңгейіне дейінгі табиғи аумақтық кешендермен қабысады. Ал жер қыртысының бетіндегі үгінді жəне үйінді жыныстардан тұратын үшінші қабатында морфоқұрылымдық бедер кешендері пайда болады. Олардың жыныс құрамы түрліше болып келеді. Жер қыртысының қандай бөлігі болса да аумағына қарай түрлі жағдайда (ірісі баяу, ұсағы жедел) ұдайы өзгеріп тұрады да, табиғи аумақтық кешендердің басқа құрамдас бөліктерінің өзгерістерімен салыстырғанда жетекші рөл атқарады. нəтижесінде климаттың континенттігі артатындығын, соған орай басқа да құрамдас бөліктер күрделене түсетіндігін көруге болады.
Жер қабығының антропогендік шөгуі мен жер сілкіністері. Бұл үрдіс қатты пайдалы қазбаларды өндіруге, флюидтерді (суды, мұнайды, газды) сорып шығаруға, су қоймаларын салуға, құрылыс пен биік үйлер салуға байланысты туындайды. Ол жер бетінің табиғи тектоникалық тербелулерімен қатар жүреді, ал жиілігі, жылдамдығы жəне кері əсерлері бойынша антропогендік шөгу табиғи тектоникалық тербелістерден асып түседі. Жер қабығының антропогендік шөгуі Силезияның, Жапонияның, Англияның, Ресейдің т.б. мемлекеттердің кен орындарында анықталған. Егер кен орнының үстіндегі жамылғы қабатының қалыңдығы өндіріліп жатқан кен қабатының қалыңдығынан 300 еседен кем болса, тау жыныстарының шөгуі мен жылжу қаупі туындайды. Жер қабығының шөгуіне жер бетінде пайдасыз жыныс үйінділерінің мол жинақталуы да себеп болады (мысалы, бір жыл ішінде Донбасстағы кен орнының үстіне 10 млн. тонна үйінді жинақталады). Жер асты суларын сорып алуға байланысты Мехико қаласы 8,5 метрге шөкті; Жапонияның Токио, Осака, Ниигита калаларында жердің шөгуі жылына бірнеше сантиметрден елу сантиметрге, кей жерлерде 4 метрге дейін жетсе, ондағы шөгу аумағы жүздеген шаршы шақырымға тарады. Калифорнияда суды соруға байланысты жер 3-4,5 метрге шөкті. Мұнай мен газ өндіретін аудандардағы жер астындағы қысымның кемуі гидро- жəне жылу режимінің бұзылуына əкеп соқты. Ғылым осылардың соңы жақын арада жəне болашақта неге душар ететініне жауап таба алған жоқ. Флюидтерді сорып алу нəтижесінде Жер қабығының қатты отыруына мысал ретінде Лос-Анжелес маңындағы Лонг-Бич қаласындағы жағдайды келтіруге болады. Онда шөгу жылдамдығы жылына 10-70 см құрағанда жер шөгуі 8,8 метрге жетті, горизонтал жылжу 3,7 метрді құрады. Одан өндіріс орындары, əскери-теңіз флоты, теміржолдар, көпірлер, ғимараттар жəне жүздеген мұнай өндіретін кəсіпорындар зардап шекті. Осындай жағдайлар АҚШтың басқа штаттарында (Аризона, Колорадо, Невада, Джорджия), сонымен қатар Венесуэлада, Жапонияда, Италияда болып жатыр. Жер қабығының шөгуі көптеген су қоймаларының астында: Колорадо өзенінің Мид су қоймасында, Замзеби өзенінің Кариба су қоймасында, Красноярск, Братск су қоймаларында, Шыршық, Нарын т.б. өзендерде байқалды. Ірі қалалардың, ондағы биік ғимараттардың салынуы да жер қабығының шөгуіне əкеліп соғуы мүмкін. Ондай жағдайлар көптеген қалаларда байқалған. Мысалы Москвада, шөгу жылына бір, екі мм құрайды. Тоннелдер мен метро стансаларының бойындағы шөгу 50-80 см жетті. ХХ ғасырдың соңында жасалған есептеулер бойынша ірі қалалардың, су қоймаларының, пайдалы қазбалардың кен орындарының жалпы ауданы ең аз дегенде құрлықтың 15% құрады. Егер, құрлық аумағы 149,1 млн. шаршы шақырымды құрайтынын ескеретін болсақ, онда аталған үдерістер 22,3 млн шаршы шақырымды қамтиды, ол Австралия аумағынан үш есе артық. Осындай көлемді аумақтар мəселеленің ғаламдық сипатын көрсетеді. Нəтижесінде жер қабығының осыншама бөлігі адамзат тірлігінен туындаған өзгерістер мен қозғалыстарға енген. Бұл қозғалыстар, тербелістер жəне өзгерістер негінен халық көп шоғырланған, яғни каупі еселенетін өңірлерді қамтиды. Антропогендік жер сілкіністері адамзаттың мынадай əрекеттерінен туындайды. Жер қыртысынан флюидтерді сорып шығару мен кері енгізу кезіндегі гидростатикалық жəне гидродинамикалық жағдайды өзгерту. Адамзат өз тірлігі арқасында жер қабығының тербелісін аз дегенде беткі қабаттарда қоздырады, ал кей жерлерде одан да тереңдетіп жібереді. Сол себептен мұнай мен газ өндіретін өңірлерде жер сілкіністері болып жатады. Өткен ғасырдың соңында флюидтерді шығару орындарында, атап айтсақ Грозныйда (1971, 1978 наурыз, 1979 ақпан), Газлида (1976 мамыр, маусым, 1978), Калифорнияда (1976 қазан, 1977 тамыз, 1979 мамыр, 1980 қаңтар), Карпатта (наурыз 1977) Оңтүстік Сахалинде (1977 маусым), Махачкалада (наурыз 1978), Мексикада (1979 наурыз), Нефтегорскыда 1995) антропогендік жер сілкіністері болған. Грозныйдағы 1971 жылғы 7 балдық жер сілкінісі соның алдындағы жылдары жер қыртысындағы қысымның 250 атм түсіп кетуінен туындаған. Газлиде, мамандардың пайымдауы бойынша, жер сілкінісі жер қыртысындағы қысымды сақтап қалмақ болып мұнайлы, газды орындарға 600 текше метр суды айдағаннан болып отыр. Сейсмобелсенді аудандарда салынған су қоймалары аумағындағы антропогендік жер сілкіністері кеңінен танымал. Ондай жағдайлар 1967 жылы Индияның Койна өзенін бойынша болып, 700 шақырымды қамтыды. Нəтижесінде 180 адам қайтыс болып, 2300 адам жараланды (күші 8-9 балл). ТМД елдерінің аумағында жер сілкіністері келесі су қоймаларына қатысты болды: Вахш өзеніндегі Нурек ГЭС, Нарын өзеніндегі Тоқтоғұл ГЭС, Дағыстандағы Чиркей ГЭС, т.б. Сейсмикалық жағдайға антропогендік жарылыстар да əсер етеді. Əр тəулік сайын планетамызда құрылыс, шаруашылық, əскери мақсаттарда 5000 аса жарылыс жасалады. Жер астындағы ядролық жарылыстардың амплитудасы 5-8 балға жетеді. Американың Невада штатындағы, біздің еліміздегі Семей полигонындағы, жəне Қазақстанның басқа өңірлеріндегі ядролық жарылыстардың зардабын халқымыз əлі де тартып жатыр, ол жағдайлар туралы деректер де жеткілікті. Антропогендік жер сілкіністері табиғи сейсмикалық үдерістерді бұзады, соған байланысты сейсмикалық энергияның табиғи жинақталуында өзгерістер болады. Жер оған бірден емес, бір-екі жылдан соң ғана жауап береді.
Геоморфологиялық үрдістер белсенділігінің антропогендік артуы. Геоморфологиялық үрдістер негізінен таулы аудандарда жол, тұрғын үй жəне өндірістік құрылыстар салған кезде үдеп кетеді де, ол жерлерде опырылым, сырғыма немесе сел жүруі мүмкін (2.9-сурет). Ондай жағдай Кавказда болған. Рок ауданындағы тау асуында тоннелі бар жол салу кей жерлерде қасындағы беткейлерді тегістеу арқылы жүргізілген, ал беткейлерді мықтап бекіту жұмыстары кейінге қалдырылған. Нəтижесінде бірнеше дүркін сел жүріп, опырылымдар орын алды. Тау беткейлеріндегі ормандарды отау мен онда малды шамадан тыс жаю да эрозияның дамуы мен көшкіндер болуына ықпал етеді. Сібірдің мұнай-газ кен орындарындағы өндірістерде өзіндік қиыншылықтар туындайды. Барлау жұмыстарын дамыту мен көпжылдық тоң жағдайында кен өндіру кезінде антропогендік үрдістердің – топырақ ісінуі, солюфлюкация, термокарст құбылыстарының етек алуы байқалады. Құбырлардың əсер ету аумағының ені 100 метрге дейін жетеді, термокарст шұқырларының диаметрі 40 метрге дейін жетуі мүмкін. Қазақстанда мұнай мен газды өндіруді қарқындатып, оны шет елге сату үшін тартылған жəне тартылып жатқан құбырлардың айналасындағы онсыз да деградацияға ұшыраған аумақтарының көлемі бұрынғысынан да арту үстінде.
Антропогендік үрдістердің ерекшеліктері. Адам тірлігінен күйі құлдыраған немесе нашарлап кеткен аумақтардағы антропогендік үдерістердің негізгі ерекшеліктеріне мыналар жатады: Бағытталуы – антропогендік үдерістердің туындауы «табиғат – адам» арақатынасындағы адамзаттың неше түрлі əрекеттері себебінен болады. Осындай əрекеттер барысында адам өзіне қажетті экономикалық немесе жеке пайда табу мақсатын жүзеге асырады. Қазіргі ғылым мен техника дамыған күннің өзінде, табиғат пен адам арасындағы əрекеттестікті шешу жолында жедел пайда табу көзделеді. Оның сол табиғи нысанға, жалпы алғанда, планетаға келешектегі келтіретін зияны ескерілмей қалады. Адам тірлігінің табиғи ортаға əсері жағынан алғандағы бағыты болуын табиғи ортаны жасанды, техногендік ортаға алмастыру бағыты ретінде түсіндіруге болады. Энергетикалық негізіне адам өзі шығарған техника көмегімен өзгерткен немесе өндіріп шығарған энергия жатады. Осы мақсатта табиғи энергетикалық қорларды (мұнай, газ, көмір, т.б.) шексіз пайдаланудың міндетті түрде пайдалы қазбалар қорының сарқылуына əкеп соғатынын есте сақтау қажет. Сонымен қатар көптеген антропогендік үдерістер де етек алатыны да ескерілуі керек (орта ластануы, тастандылар жинақталуы, т.т.). Қазіргі кездегі антропогендік əсерлердің ауқымы өте кең. Жерге адамзаттың зиянды антропогендік əсерін зерттеу көбінесе біржақты жүргізіледі. Негізінен жер қабығының қатты, сұйық жəне газды қабаттарына əсері ғана зерттеледі. Осы уақытқа дейін адамзаттың табиғатқа мінез-құлықтық, психологиялық тұрғыдағы əсері ғалымдардың назарынан тыс қалып отыр.
Антропогендік үдерістер жылдамдығы табиғи үдерістер жылдамдығынан əлдеқайда жоғары, ал олардың ұзақтығы табиғи үдерістер ұзақтығынан əлденеше есе артық (мысалы, пайдалы кен орны ондаған млн жылдарда қалыптасатын болса, оны адамдар он жыл ішінде-ақ өндіріп алуы мүмкін). Егер адамның сыртқы əсерге жауабын Жердің əсерге жауап беру жылдамдығымен салыстырсақ, үлкен айырмашылықты көруге болады. Айталық, адам ыстық үтіктен қолын дереу тартып алуы үшін 0,7-0,8 сек қажет. Ал, Жер, өзі үшін өте маңызды «жүйке» ретіндегі кенді жұлып алғанға жауап беруі үшін, əртүрлі жағдайларға байланысты 80-150 жыл қажет екен. Сондықтан табиғаттағы антропогендік өзгерістер байқалмайды, яғни соншалықты ерекшеліктер болып жатпағандай көрінеді. Зат пен энергияның табиғи айналымға ену ауқымы барған сайын артуда, ол ғылыми-техникалық даму мен техникалық құрылғылардың табиғи ортаға əсерінің үдеуіне байланысты артты. Өндіріс табиғи айналымға тəн көптеген заттарды шикізат ретінде алады, ал адам бүкіл планетаға өндіріс шығарған миллион түрлі өнімдерді жəне миллиардтаған тонна қалдықтарды таратады. Зат пен энергияның табиғи айналымының бұзылуы техногендік заттар мен энергияның табиғи үдерістермен араласып, түрленген күйге ауысуына байланысты, əсіресе урбандалған аудандарда үдей түседі. Ол құбылыстың арты не болатыны беймəлім, белгілісі техногендік əсердің үдеуі планета үшін өте қауіпті. Планетаның негізгі қоры зат пен энергия емес, заңдылықтар қоры. Жерден шығарып алынған зат пен энергия жалпы алғанда жерде қалады, дегенмен, олар литосферадағы геологиялық-геофизикалық ортаның қатал заңдылықтарынан бөлініп алынған. Яғни, планетаның осы заңдылығын төмендету арқылы адамзат оны тікелей қиратумен айналысатындай. Жердің де тірі организм сияқты өз функцияларын атқаратындығын түсінетін уақыт жетті деп қорытындылауға болады.
Биосфера термині əлі қолданысқа енбей тұрып биосфера түсiнiгiн француз жаратылыстанушысы Ж. Б. Ламарк (1744-1829) ХIХ ғасырдың басында ғылымда қолданған. ХIХ ғасырдың аяғында, 1875 ж. Австрия геологы Э. Зюсс тірі организмдер тіршілік ететін атмосфера, гидросфера, литосфера қабаттарын жердiң ерекше биосфералық қабығы деп атады. ХХ ғасырдың басында орыс ғалымы В. И. Вернадский (1863-1945) биосфера iлiмiн дамытты. В. И. Вернадскийдiң 1926 жылы шыққан «Биосфера» атты кiтабында биосфераға толық түсiнiк берілдi. Ол жер қыртысының бүкiл геологиялық тарихы бойында тiрi организмдердің əсерiнен қалыптасқан барлық қабаттарын биосфера құрамына енгiздi. В. И. Вернадскийдің «Биосфера» деген жалпы атпен «Ғарыштағы биосфера», «Өмір аймағы» атты очерктері Ленинградта, кейінірек Парижде, 1926 жылы Берлинде, «Жер биосферасының химиялық қүрылысы мен оның қоршаған айналасы» еңбегі 1965 жылы жарық көрді. В. И. Вернадскийдің анықтамасы бойынша, биосфера – тіршілік иелері мен тіршілік көздерінің Жер бетіндегі белгілі бір қабаты. Ал тіршілік иелері, ягни, тірі органикалық заттар, биосферадағы еркін энергияның тасылмалдаушысы. В. И. Вернадскийдің еңбегі шыққанға дейін Жердегі тірі организмдердің атқаратын рөлі шамалы болып көрінетін еді. Бірақ, В. И. Вернадский əр организм жеке алғанда əлсіз болғанымен, олардың жиынтығы, ұзақ уақыт бойында тіршілік ету барысында, планетамызда маңызды рөл атқарып, қуатты геологиялық фактор ретінде жұмыс істейтінін дəлелдеді. Жердің сыртқы қабығының химиялық жағдайы толығымен тіршілікке тəуелді жəне оның күйі тірі ағзалар тіршілігімен айқындалады. Биосфера құрамында тірі организмдердің қатысуымен зат алмасуы, энергия жəне ақпарат ағымы өне бойы жүріп жататын, тірі жəне өлі табиғат компоненттерінен тұратын табиғи жүйе. Басқаша айтсақ, биосфераның тіршілік етуі – өлі жəне тірі компоненттердің өзара тығыз байланыстағы жұмысы мен онда энергияның көп мөлшерде жинақталуы мен ауысып отыруының салдары. Биосфераның негізгі қасиеттері – термодинамикалық жағынан ашықтығы, динамикалық тепе-теңдігі, өзіндік ұйымдасуы, өзіндік реттелуі, тұрақтылығы, ғаламдылығы.
Биосфераның негізгі қасиеттері мен функциялары. В. И. Вернадский былай деп жазған: «Жер бетінде тірі зат аздыкөпті үздіксіз таралған, ол жұқа бірақ тұтас жамылғы құрайды, онда тірі зат Күн энергиясынан қалыптастырған еркін ғарыштық энергия жинақталған. Осы қабат австрия экологы Э. Зюсс биосфера деп атаған жер қабаты, ол біздің планетаымыздың ұйымдастығының ең негізгі сипатын көрсетеді». Осында В. И. Вернадский айтып кеткен үш мəселені қарастырайық. Бірінші – биосфераның кеңістіктік таралуы. Биосфера əрқилы кеңістіктерден құралған, яғни тірі организмдер литосферада, атмосферада, гидросферада жəне топырақта тіршілік етеді. Бұл жағынан алсақ биосфера санқилы, өрнекті. Дегенмен, ол біртұтас жамылғы немесе жер шарын көмкеріп жатқан, əр бөлігінде əртүрлі сфералары қабысып жатқан қабық қалыптастырады. Бұл қабықтың ерекшелігі, онда тірі зат ғарыштық энергиядан өндірген энергияның жинақталуы. В. И. Вернадский (1863-1945) Осыдан В. И. Вернадскийдің екінші мəселесіне – организмдер өндіретін энергия көздеріне келеміз. Биосфераны ғарыштық сəулелерді электр жəне химия энергиясына айналдыратын трансформаторлар орналасқан жер қабығы ретінде қарастыруға болады. Біз ол энергияның шамалы ғана бөлігін сезінеміз, олардың ішіндегі Күн сəулелерін ғана зерттедік. Энергия сіңірген биосфера заты белсенді болады, сондықтан жердің бұл қабығы заттар облысына емес, энергия облысына жатады. Сөйтіп, биосфера –Жерге келген ғарыштық энергияны тірі зат қабылдап, тасымалдап химиялық, механикалық, электр, жылу жəне басқа энергияға айналдыратын Жер сферасы. Үшінші мəселе биосфераның ұйымдастығы. В. И. Вернадский биосфера біздің планетаымыздың ұйымдасуының ерекше дəрежедегі сферасы екенін айтып кеткен. Осы идеяны дамыта келе Ф. Я. Шипунов мынадай қорытынды жасайды: биосфера планета жүйесі ретінде өзінен де ауқымды, ғарыш жəне жер үрдістері бірлесе əрекеттестікте болатын Жер жүйесіне кіреді. Табиғатқа техникалық құрылғылар арқылы антропогендік əсер ету барған сайын жер қойнауына тереңдей түсуде (кей жерлер мантияға таяу тұстарға дейін бұрғыланды, ал адамның жер қыртысы мен оның бетіндегі ауқымды өзгертулерінің əсері астеносфераға жетуі мүмкін) жəне басқа планеталармен байланыс жүргізу арқылы (ғарыш кемелері, ракеталар, əртүрлі антропогендік сəулелендіру), ғарыш кеңістігіне де енуде. Биосфераның ғарыштық міндеті – Күн жүйесінің жалпы эволюциясын қамтамасыз ететін Жердің жалпы планетааралық тепе-теңдігі мен энергетикалық ақпарат байланысын белгілі бір жиілікте ұстап тұру. Эволюция барысында негентропия (кері энтропия) қарқындады жəне биосфераның үйымдастығы да жетілді. Адамзат пайда болды, оның саналы тірлігінің дамуына қарай биосфера эволюцияның жаңа сатысына – ноосфераға көшу мүмкіндіктеріне ие бола бастады. Жер дамуындағы биосфераның өте маңызды функцияларының бірі ғарыштық сəулелерді электрлік, химиялық, механикалық жəне басқа энергия түрлеріне ауыстыру. Биосфераның тағы бір маңызды функциясы биогендік миграция немесе табиғаттағы заттар мен энергияның алмасуы. Бұл функция мынадай өте кең көлемде байқалады:
• органикалық заттардың түзілуі мен ыдырауында;
• барлық тірі организмдердің, олармен қоса адамдардың тіршілігінде;
• биоценоз жүйесіндегі барлық элементтердің əрекеттесуінде, т.т. Жасыл өсімдіктердің геохимиялық жұмысы өте маңызды: олардың массасы планетадағы тірі заттың 99% құрайды, тек солар ғана органикалық заттарды түзеді жəне тау жыныстарынан химиялық элементтерді ассимиляциялау арқылы жаңа табиғи денені – топырақты жасап шығарады. В. И. Вернадский (1928) биогендік миграцияны бірнеше негізгі формаға жіктеді, олар:
• тірі организмдермен тікелей байланыстағы миграция (сыртқы ортадан организмге келетін жəне организмнен сыртқы ортаға кететін атомдар ағымы);
• атомдардың биогендік ағымының қарқындылығына байланысты
миграция;
• организмдердің тіршілігінен туындаған миграция (жер қазғыштардың, термиттердің т.б. салған құрылымдар). В. И. Вернадский антропогендік миграцияны соңғы миграция формасына жатқызғанын айта кеткен жөн. Биосфера табиғаттағы динамикалық тепе-теңдікті сақтап тұруды қамтамасыз етеді. Тірі зат табиғи жүйелердің орнықтылығын, олардың тепе-теңдігін айқындайды. Мысалы, дүниежүзінің өндіріс ошақтары атмосфераға жылына 300 млн т көміртегі тотығын шығарады, ал ауаның ыс газымен көптеп ластануы 40 жəне 50° с. е., жақсы дамыған елдер орналасқан аумақтарда байқалады. Атмосфераға антропогендік ыс газының түсуі табиғидан 20 есе артық болса да, биосфераның динамикалық тепе-теңдікті сақтап тұруы арқасында, ауадағы СО мөлшері артпайды. Атмосфераның жерге жақын қабатында – анаэробты бактериялар, кейбір микроорганизмдер жəне жер бетінің адсорбциясы арқылы дамыса, топырақта – СО тотығуымен өмір сүретін көптеген микрофлора арқылы {Achromobacter guttdtum, Vibrio persolans, Hydrogemonas facilis т.б., жалпы массасы 9 кг/га жуық) дамиды, СО концентрациясы неғұрлым жоғары болған сайын микрофлора да қарқынды дамиды. Атмосфераның жоғарғы қабаттарында ультракүлгін сəулелер əсерінен СО көмірқышқыл газына (СО2) айналады. Озон белсенді тотықтырғыш болғандықтан СО концентрациясы озон қабатының маңында төмен болады.
В. И. Вернадский (1965) мен А. М. Алпатьев (1974) биосфераның газдық функциясы туралы – атмосферадағы оттегі, азот, көмірқышқыл газы т.б. газдардың шығу тегі биогендік екенін атап кеткен. Онымен тотықтыру – тотықсыздандыру функциясы да тығыз байланыста. Тотықтыру функциясы бактериялар мен кей саңырауқұлақтардың топырақтағы, гидросферадағы оттегіге кедей қосылыстарды оттегімен байытуынан байқалады. Тотықсыздандыру сульфаттардың əртүрлі бактериялар өндірген биогендік күкіртсутектерден немесе тікелей түзілуінен байқалады. Жер сфераларындағы шашыранды элементтерді жинақтау функциясы – тірі организмдер жердің барлық сфераларында сутегі, көміртегі, азот, оттегі, натрий, магний, алюминий, фосфор, күкірт, хлор, калий, кремний, кальций, темір элементтерін жəне олардың қосылыстарын жинақтайды. Кей организмдер шашыранды элементтерді ерекше мол жинақтайды. Мысалы, теңіз суында йод мөлшері тым аз (0,06г/1м) болса да, кейбір теңіз балдырлары, əсіресе ламинария өз денесінде соншалықты йод жинақтап, йод шикізатын өндіретін нысанға айналады. Кейінгі кезде биосфераның өзіндік тазару жəне қоршаған ортаны тазарту функциясының маңызы артты. Бұл ерекшелік əртүрлі фотохимиялық реакциялар жүруін реттейтін ультракүлгін радиацияның мөлшеріне, белсенді ауа жəне топырақ температурасының қосындысына тəуелді. Осы факторлар əсерінен ластаушы органикалық заттардың ыдырау жылдамдығы өзгереді. Қоршаған орта тазаруында топырақ фаунасы үлкен рөл атқарады:
• аяққұйрықтылар мен кенелер пестицидтердің химиялық құрамын біраз өзгертіп, оларды адам мен жануарларға зиянсыз емес күйге ауыстырады;
• жауын құрттары, жерқазғыштар жəне көртышқандар топырақты араластыру арқылы жер бетіне ауадан түскен улы заттарды – қорғасын, мыс, қалайы, кадмий жəне басқаларды топырақ астына көмеді;
• топырақ фаунасы патогенді микрофлораны, құрттардың жұмыртқаларын жылдам өлтіреді.
Теңіз суының табиғи тазаруы судағы дайын органикалық заттармен қоректенетін гетеротроф микроорганизмдердің (бактериялар) тіршілігіне байланысты екені анықталған. Олар ақуыздар, көмірсулар, минералдық қосылыстар, азот ыдырауында кең биохимиялық белсенділік спектрімен ерекшеленеді. Бір қызығы, микроорганизмдер белсенділігі теңіздің ең қатты ластанған бөліктерінде жоғары. Теңіз суының тазаруында мидиялар – кең таралған, ұзындығы 15 см моллюскалар да үлкен рөл атқарады. Ірі мидия өзі арқылы тəулігіне 70 л су өткізе алады, сол арқылы механикалық қосындылар мен кейбір органикалық қосылыстардан тазартады. Қара теңіздің солтүстік-батыс бөлігінің өзінде мидиялар тəулігіне 100 км3 суды өзі арқылы сүзетіні есептеп шығарылған. Оның үстіне мидия тез көбейеді – ұрғашы моллюска уылдырық шашу кезінде миллиондаған уылдырық шығарады. Биосфераның тазарту функциясы жаңа трофикалық байланыстар туындаған сайын, яғни организмдер адам жасап шығарған, табиғи емес қосылыстармен қоректенуіне байланысты кеңейе түсетінін айта кету керек.
Кейбір микроорганизмдер {Pseudomonas dacunae т.б.) синтетикалық лактамдармен – аминкарбон қышқылы мен амин қышқылдарының қосылысы) азот пен көміртегінің бірден бір көзі ретінде қоректенеді, сол арқылы пластмасса, дөңгелек жəне техникалық маталар өндірісіндегі ақаба сулар тазарады. Əрине, биосфераның жəне басқа сфералардың өзіндік тазаруына келтірілген мысалдар қазіргі кезеңдегі ластану ауқымын қамти алмайды. Басқаша айтсақ, биосфераның тазарту ерекшелігінің дамуы ортаның антропогендік ластануынан əлдеқайда артта қалды, ластану көлемі ұлғая түсуде. Биосфера адамзаттың қарқынды əсеріне бейімделіп үлгере алмай жатыр. Биосфераның негізгі функцияларына шолу тірі зат пен Жердің бейорганикалық сфералары арасындағы əрекеттестік қаншалықты күрделі əрі жан-жақты екенін айқын көрсетеді. Осыдан планета эволюциясында биосфераның жəне де адамның рөлі қаншалықты зор екені көзге көрініп тұр. Сондықтан биосфераның барлық функцияларын білу қажет екені жəне адам өзінің барлық əрекеттерін биосфераның табиғи жүйелеріне нұқсан келтірмей, ондағы жүретін табиғи үрдістерді бұзбай іске асыруы керек екендігі түсінікті.
Биосфера эволюциясы. Биосфера эволюциясы – түрлердің, олардың арақатынастарының үздіксіз бір мезгілде өзгеру жəне бір түрдің жойылып, бұрын болмаған екінші бір түрлердің пайда болу құбылыстары. Қазіргі биосфераның қалыптасуы – ғасырлар бойы орын алған эволюцияның нəтижесі. Биосфералық эволюция тіршіліктің пайда болуына дайындық кезеңінен, дəлірек айтқанда биологиялық эволюциядан тұрады. Қалыптасқан көзқарастарға сəйкес олардың негізгі сатылары мынадай:
1. Планета мен оның атмосферасының түзілуі шамамен 4,5 млрд. жыл бұрын басталды. Алғашқыда пайда болған атмосфера температурасы жоғары, тез қалпына келетін сутегі, азот, су буы, метан, аммиак жəне инертті газдардан құралған, онда көміртегі тотығының, формальдегид пен басқа жай қосылыстардың да болуы мүмкін.
2. Күн сəулесінің энергиясы мен атмосфераның біртіндеп
суынуының нəтижесінде заттардың абиотикалық айналымы пайда болған. Ерітінділерде бірнеше фазалық химиялық реакциялар жүрген. Автокатализдің арқасында молекулалардың түзілуі мен өсуі орын алған.
3. Күннің ультракүлгін сəулеcі энергиясының, радиобелсенділіктің жəне əртүрлі энергиялық күштер нəтижесінде көміртегінің, азоттың, сутегінің, оттегінің жай қосылыстарының конденсация мен полимеризация үрдістеріне түсуі арқылы органикалық қосылыстар түзілген.
4. Төртінші сатыны антропоген сатысы деп атайды. Осы антропогендік кезеңнің көрнекті оқиғасы, эволюцияның басқарушысы – саналы адамның пайда болуы (кезеңнің атауы осыдан шыққан). Адамзат қоғамының пайда болуы мен дамуы зат пен энергия ағымын өте көп мөлшерде арттырып, биологиялық айналымның тұйықтығын бұзды. Антропогендік экологиялық дағдарыстар туындап, олар эволюцияның жағымсыз факторларына айналды. Тарихи тұрғыдан қарайтын болсақ, адам пайда болып биосфераға əсерін тигізе бастаған шақтан осы кезеңге дейінгі уақыт аралығында биосфераның өзгеруін 5 сатыға бөлуге болады:
1) адамзаттың биосфераға əсері əдеттегі биологиялық түр ретінде ғана болған;
2) адамзаттың қалыптасу кезеңінде экожүйелерді өзгертпейтін, бірақ өте қарқынды түрдегі аңшылық пен терімшілік орын алған;
3) табиғи үрдістердің өзгеруіне байланысты экожүйелер де өзгере
бастаған;
4) жер жырту мен ормандарды отау арқылы табиғатқа зиян келтірілген;
5) биосфераның барлық экологиялық құрамдас бөліктері түгелімен əртүрлі деңгейлердегі өзгерістерге ұшыраған.
Соңғы саты осыдан шамамен 300 жыл бұрын басталып, қазіргі кезге дейін жалғасып келе жатыр. Сонымен, адамның тіршілігінің əсерінен биосферада болатын негізгі өзгерістер түріне мынадай жағдайлар жатады:
- Жердің беткі қабатының құрылымының өзгеруі (жер жырту, орман отау, батпақты кұрғату, жасанды су қоймаларын жасау, жер бетіндегі су режиміне басқа да өзгерістер енгізу жəне т.б);
- биосфераның құрамының, оның құрамдас бөліктерінің тепе–теңдігі мен айналымын өзгерту (қенді жер қойнауынан өндіру, үйінділер жасау, əртүрлі заттарды ауа мен су нысандарына тастау, ылғалдылық айналымын өзгерту);
- кейбір организмдер түрлерін жою арқылы немесе жануарлардың жаңа тұқымдары мен өсімдіктердің жаңа сұрыптарын шығарып, оларды жаңа мекендерге ауыстыру арқылы қоршаған ортаға өзгерістер əкелу;
- Жер шарының кейбір аудандарындағы жəне планета деңгейіндегі энергиялық тепе-теңдікті өзгерту.
Биосфера құрылымы. Тірі заттың қасиеттері. В. И. Вернадский биосфера геологиялық жағынан алғанда кездейсоқ емес əртүрлі жеті бөліктерден тұрады деп есептеді: тірі, биогенді, өлі, биологиялық өлі заттар, радиоактивті ыдыраушы заттар, шашыранды атомдардың заттары жəне ғарыштық заттар. Олардың ішіндегі алғашқы төртеуі маңызды болып саналады.
Тірі зат. Ғылыми əдебиетке бұл ұғымды В. И. Вернадский енгізді, ол химиялық құрамы, энергиясы жəне салмағы арқылы біріккен бүкіл тірі организмдердің жиынтығы.
Биогенді зат (көмір, мұнай, əктас, шым тезек жəне т.б) – Жердің бүкіл геологиялық тарихында организмдер қалдықтарынан құралған, қуатты энергия көзіне жататын органикалық жəне органикалық –минералдық заттар.
Өлі заттар – түзілу үрдісіне тірі заттар қатыспаған тірі организмдердің тіршілік ету орталары немесе субстрат.
Биологиялық өлі заттар тірі жəне өлі заттардың (үгілу қабаты, топырақтар, тұнбалар, табиғи сулар, шөгінді жыныстар жəне басқалары) синтезі нəтижесінде түзіледі. Биологиялық өлі заттағы тірі жəне өлі заттардың ара қатынасы əртүрлі болады. Мысалы, көп ғалымдар топырақтың шамамен 93% өлі жəне 7 % органикалық заттардан тұрады деп есептейді. Тірі зат биосфераның аз ғана бөлігі болғанымен (бүкіл биосфера салмағының 0,01%) оның негізін құрайды. В. И. Вернадский бойынша, тірі заттар – бұл қуатты геологиялық фактор ретінде тіршілік ететін (немесе бұрын тіршілік еткен) тірі организмдердің жиынтығы. Биосфераның тірі заттары химиялық жəне геологиялық тұрғыдан өте белсенді болады. Планетада тірі заттардың атқаратын негізгі функциялары мыналар:
1. Энергетикалық – биосфералық – планеталық құбылыстардың ғарыштық сəуле шығарумен, күн радиациясымен байланысын жүргізу;
2. Газдық – газдардың миграциясын жəне олардың айналымын, атмосфераның газдық құрамын қамтамасыз ету;
3. Тотықтыру – тотықсыздандыру – тірі заттың əсерінен тотығу
(ортаның оттегімен байытылуы) жəне тотықсыздану – оттегінің тапшы кезінде органикалық заттардың ыдырауы, күкіртті сутектің түзілуі, жинақталу үрдісі;
4. Жинақтау – организмдердің өз денелерінде шашыранды химиялық элементтерді жинақтау қабілеті, олар элементтер мөлшерін қоршаған ортамен салыстырғанда бірнеше есе көбейте алады;
5. Деструкциялық – өлген органикалық заттардың ыдырауы, яғни тірі заттың өлі затқа айналуы нəтижесінде биосфераның биогенді жəне биологиялық өлі заттары түзіледі.
Биосфера шекаралары. В. И. Вернадский ең алдымен тiршiлiк бар жерлердi қамтитын биосфераның таралу кеңiстiгiн анықтады. Биосфераның таралу шекарасын ондағы тiрi заттардың тiршiлiк етуiмен байланыстырды.
Ол тiрi заттар деп микроорганизмдер, балдырлар, саңыруқұлақтар, өсімдiктер мен жануарлар жиынтығын атады. Осы тiрi заттың бейорганикалық ортамен тұрақты өзара əрекеттесуi бiрыңғай термодинамикалық қабықта жүредi. Тіршілік иелері негізінен литосферада (жердің сыртқы қатты қабаты), гидросферада (жерасты жəне жербеті сулары, ауадағы ылғалдылық) жəне атмосфераның жермен шектеліп жатқан төменгі тропосфера қабатында таралған.
Биік тауларда хлорофилдi өсімдiктер 6200м биiктiкте (Гималай таулары) тiршiлiк ете алады. Бұдан да жоғары биiктiкте кейбiр жануарлар: өрмекшiлер, аяққұйрықтылар, кенелер кездеседi. Олар өсімдiк тозаңдарымен, спораларымен, микроорганизмлармен қоректенедi. Биосфера шекарасының одан да биік өрiстеуi таң шығының құрамындағы микроорганизмлар спораларының көмiрқышқыл газының парциалдық қысымы əсерінен жоғарылауына да байланысты болады. Биосфераның төменгі шекарасы жер қыртысының 2-3 шақырымына дейінгі, ал мұхит түбінен төмен 1-2 шақырым тереңдіктегі аумақты қамтиды, ал жоғарғы жағы 20-25 шақырым биіктіктегі озон қабатына дейін жетеді. Тірі ағзалардың ең тығыз орналасқан бөлігіне тропосфераның 50м биіктікке дейінгі төменгі бөлігі мен жер қыртысының беті жатады. Биосфера тiрi организмдердің тіршілігі жиынтығының нəтижесiнде биогеохимиялық үрдістер жүретiн жердiң белсенді қабығы. Онда тiрi заттар мен өлі табиғаттың арақатынастары мен əрекеттестіктері үздіксіз жүріп жатады. Табиғи нысандарды немесе биосфераны əртүрлі тұрғыда қарастырудың тəсілдері бар, соларға тоқталайық.
Геоцентризм. Жер планетасы немесе геосфера келесі негізгі компоненттерден тұрады: газ тəріздес атмосфера, сұйық гидросфера, қатты литосфера, балқыған əрі тұтқыр мантия жəне Жердің қатты қызған метал ядросы. Атмосфера өз кезегінде тропосфераға (0-17ш), құрамына озон қабаты кіретін стратосфераға (9-50ш), мезосфераға (55-80ш), құрамына ионосфера кіретін термосфераға (85-800ш) жəне экзосфераға (90-1500ш) бөлінеді. Сфераларды бұлай жіктеу тəсілі Жерді құрайтын заттардың агрегаттық күйіне негізделген, геосферада тірі организмдер бар екенін есепке алмайтын геоцентризм көзқарасы.
Биоцентризм. Биоцентризм тұрғысынан, яғни Жер сфералары құрамында тірі ағзалардың таралуына байланысты, биосфера былайша жіктеледі (Р. А. Мирзадинов бойынша): аэробиосфера, гидробиосфера жəне литобиосфераны біріктіретін нағыз биосфера немесе эубиосфера. Аэробиосфера стратобиосфера мен тропобиосферадан, ал литобиосфера педобиосфера мен теллуробиосферадан тұрады. Эубиосфера мен онымен шекаралас, əрі тысында жатқан парабиосфера жəне гипобиосфера қосылып, мегабиосфераны құрайды. Мегабиосфера мен оның тысында жатқан артебиосфера, апобиосфера жəне метабиосфера қосылып, панбиосфераны құрайды. Метабиосфера – литосфераның қазіргі кезде тірі организмдер тіршілік етпейтін, тірі зат немесе биогендік заттар əсерінен өзгертілген қабаты. Гипобиосфера – литосфераның тірі организмдер кездейсоқ себептерге байланысты ғана мұнда уақытша болатын, бірақ олар қалыпты жағдайдағыдай тіршілік етіп, көбейе алмайтын қабаты. Теллуробиосфера – литобиосфераның тек анаэроб-организмдер тіршілік ете алатын, астында гипобиосфера орналасқан төменгі қабаты. Стратобиосфера – теория жүзінде, негізінен тірі споралар ретінде ғана микроорганизмдердің тұрақты тіршілік етуіне болатын, аэробиосфераның жоғарғы бөлігі. Одан жоғарғы, парабиосферада тірі организмдер кездейсоқ жағдайда ғана пайда болады. Стратобиосфера кеңістік бойынша стратосферамен сəйкес келмейді жəне 7-8 ш. биіктікте орналасқан. Парабиосфера – атмосфераның тірі организмдер кездейсоқ себептерге байланысты ғана уақытша пайда болатын, бірақ олар қалыпты жағдайдағыдай тіршілік етіп, көбейе алмайтын бөлігі. Апобиосфера – биогендік заттар өте аз мөлшерде ғана əкелінетін жəне тірі организмдер онда ешқашан, кездейсоқ түрде де жетпейтін атмосфераның жоғарғы бөлігі (60-80 ш. жоғары). Артебиосфера – космос пен Күн жүйесіндегі, Жер маңындағы кеңістіктегі биосфералық колонизация аймағы, яғни адамзат жасап шығарған аппараттар ұшып жететін қабат. Осылайша, биоцентризм тəсілі тірі организмдер таралуына байланысты Жер сфераларының орналасуын басқаша сипаттайды жəне ол геоцентризм көзқарасына сəйкес келмейді. Биосфераның жіктелуі төменгі сызбада көрсетілген.
Антропоцентризм. Іс жүзінде, көгіміздегі Күн қасиеттері мүлде бөлек жаңа Күнге айналмайынша, Жердегі тіршіліктің жойылуы мүмкін емес. Егер, Жер жойылмайтындай дəрежеде планеталық апат болса, онда кейбір түрлер, оның ішінде адамдар да, жойылып кетуі мүмкін. Бірақ, сонымен қатар, Жердегі көптеген тіршілік формаларының ішінен тірі қалып, жаңа жағдайға бейімделіп, жаңа саналы эволюциялық дамуға агент болатын түрлер міндетті түрде қалады. Сондықтан, антропоцентризмнің түпкі мақсаты нысандар, үрдістер жəне құбылыстарды əрі адамзатты биологиялық түр ретінде сақтап қалу тұрғысында қарастыру.
Биологиялық жəне геологиялық айналымдар. Планетадағы барлық заттар үнемі айналымда болады. Күн энергиясы Жер бетінде екі зат айналымын қамтамасыз етеді: үлкен (геологиялық немесе биосфералық айналым) жəне кіші (биологиялық айналым). Биосферадағы заттардың үлкен айналымының негізгі екі ерекшелігі бар. Біріншіден, Жердің бүкіл геологиялық дамуы барысында жүреді, екіншіден, ол биосфераның дамуында негізгі рөл атқаратын планетааралық үрдіс.
Геологиялық зат айналымы тау жыныстарының түзілуімен, үгілуімен жəне бұзылған өнімдердің түрлі бөлшектер мен химиялық элементтердің кейін басқа жерге ауысуымен байланысты. Бұл үрдістердегі басты рөлді су мен топырақ бетінің термиялық қасиеті: күн сəулелерінің сіңірілуі мен шағылуы, жылу өткізгіштігі жəне жылу сыйымдылығы атқарады. Жер бетінің тұрақсыз гидротермиялық жағдайы атмосфера айналымының планеталық жүйесімен бірге Жер дамуының бастапқы кезеңдерінде материктерді, мұхиттарды жəне қазіргі геосфераны түзумен байланысты болды. Биосфераның қалыптасуымен үлкен айналымға организмдердің тіршілік өнімдері де қосылды. Геологиялық айналым тірі организмдерді қоректік элементтермен қамтамасыз етіп, көбіне олардың тіршілік ету жағдайларын анықтайды. Литосфераның негізгі химиялық элементтері: оттегі, кремний, алюминий, темір, магний, натрий, калий жəне басқалары, жоғарғы мантияның тереңдегі бөліктерінен литосфераның беткі қабатына дейін өтіп үлкен айналымға қатысады. Магманың кристалдануы кезінде пайда болған магмалық жыныстар Жер қойнауынан литосфераның беткі қабатына түскен соң ыдырауға, үгілуге ұшырайды. Үгілу өнімдері сумен шайылып, желмен бірге бедердің төмен жерлеріне, өзендерге, теңіз, мұхиттарға жиналып, қуатты тұнбалық жыныстар түзеді. Бұл жыныстар уақыт өте тереңге батып, температурасы мен қысымы жоғары жер қойнауында өзгеріске ұшырайды, яғни «қайта балқытылады». «Балқытылған» соң жаңа жыныстар пайда болып, олар жер қыртысының жоғарғы қабаттарына шығып тағы да заттар айналымына түседі.
Кіші немесе биологиялық зат айналымы – бұл өсімдіктер, жануарлар, саңырауқұлақтар, микроорганизмдер жəне топырақ арасындағы зат айналымы. Биологиялық айналымның мəні екі қарама–қарсы, бірақ бір–бірімен байланысты үрдістердің нəтижесінде жүреді. Органикалық заттар түзілуінің алғашқы кезеңі жасыл өсімдіктердегі фотосинтез барысында көмір қышқыл газы, су, жай минералдық заттар мен күн энергиясының қатысуымен тірі заттардың түзілуі. Өсімдіктер (продуценттер) топырақтан күкірт, фосфор, кальций, калий, магний, мырыш, кремний, мыс жəне басқа элементтердің ерітінділерін сіңіреді. Өсімдік қоректі жануарлар (I реттік консументтер) осы элементтердің қосылыстарымен қоректенеді. Жыртқыштар (II реттік консументтер) осы өсімдік қоректі жануарлармен қоректеніп одан да күрделі құрамды (белок, май, амин қышқылдары жəне басқа заттар) заттарды сіңіреді. Ыдыратушы микроорганизмдер (редуценттер) өлген өсімдіктер мен жануарлар қалдықтарын жай минералдық заттарға ыдыратады. Оны өсімдіктер қайтадан сіңіріп, биологиялық айналымның келесі орамы басталады. Органикалық заттарды түзуге Жерге түсетін Күн энергиясының 0,2% ғана жұмсалады. Осының өзі өсімдіктердің жасыл масса мен оттегіні өндіруіне жетеді. Сөйтіп, заттардың биологиялық айналымының негізін өсімдіктер хлорофиллдері мен Күн энергиясы құрайды. Биологиялық зат айналымының маңызы – органикалық қосылыстардың синтезделуі жəне ыдырауы. Ал геологиялық айналым кезінде минералдық заттардың судағы еретінділері мен механикалық заттардың бөлшектерінің жай орын ауысуы жүреді.
Биогеохимиялық айналымдар. Организмдер тіршілігінің барысында биосфераның əртүрлі құрылымдық бөлімдері арасында жүретін энергия мен зат айналымын, яғни химиялық элементтердің тірі организмдердің қатысуымен тасымалдануын жəне өзгеруін биогеохимиялық айналымдар деп атайды. Химиялық элементтер биосферада биологиялық айналымның əртүрлі жолдарымен: тірі затпен сіңірілген энергиямен қамтамасыз етіледі де, сосын тірі затты тастап жиналған энергияны сыртқы ортаға беру арқылы үздіксіз айналымға түседі. Осындай үлкенді – кішілі тұйық жолды В. И. Вернадский «биогеохимиялық айналымдар» деп атады. Бұл айналымды екі негізгі типке бөлуге болады:
1) газ тəрізді заттардың атмосферадағы немесе гидросферадағы (мұхиттардағы) айналымы;
2) жер қыртысындағы айналым.
Су айналымы – бір–бірімен тығыз байланыстағы күн энергиясы, тартылыс күші, тірі организмдердің тіршілігі жəне адамның тірлігі əсерінен Жер бетінде үздіксіз жүретін үрдіс. Су айналымы табиғат жағдайында былай жүреді: жауын–шашын атмосферадан жер бетіне түсіп, топыраққа сіңеді немесе су қоймаларына ағады. Мұхиттардың, өзендердің, құрлықтардың бетінен буланған су булары арқылы тасымалданып, жауын–шашынмен бірге немесе шық ретінде жер бетіне қайта түседі. Осылардан басқа су айналымы үрдісіне өсімдіктердің ауамен жанасатын барлық сыртқы жəне ішкі беттеріндегі судың (транспирациялық су, жылына 1030мм) булануы жəне Жердің өте терең қабаттарындағы магмадан бөлінетін оттегі мен сутегіден түзілген жерасты суы да жатады. Гидросфераның əртүрлі бөліктеріндегі судың тепе–теңдігі туралы мəліметтерге сүйенсек, мұздардың жəне қарлардың өте баяу еруіне байланысты, су айналымының белсенділігі полярлық мұздықтарда төмен (8000 жыл). Атмосфералық жауын–шашыннан соң су айналымының белсенділігі өзен суларында артады (əрбір 11 күнде ауысып отырады). Яғни тек бір жыл ішінде 1000км. өзен суларының өзінен 40 есе көп су алынады. Міне сондықтан, табиғи жағдайда өзен сулары үнемі тұщы болып келеді. Су айналымының тұрақтылығы соңғы 100 жылда адамның əрекеттерінен бұзыла бастады. Ормандар алқабының азаюынан судың булануы төмендеуде, керісінше ауыл шаруашылығында пайдаланылатын жерлерді суғару кезінде топырақ бетінен судың булануы артуда. Соңғы жылдары Əлемдік мұхит деңгейі көтерілуде. Осындай қолайсыз жағдайға себеп болып жатқан құрлықтағы көлдердің кебуі, жер асты су қорының тиімсіз жұмсалуына байланысты азаюы жəне парниктік эффектінің əсерінен мұз жамылғысының жұқаруы. Бұл тенденциялардың ары қарай үдеуі организмдердің биологиялық алуандығы мен орналасу заңдылығын, экожүйелердің сандық жəне сапалық құрамын, қасиеті мен құрылымын өзгертуі мүмкін.