Մասնակից:ArmEcology2014

Ներածություն 1.1 Այժմ ոչ մեկի մոտ կասկած չի առաջացնում, որ մարդկությունը անդառնալի դեգրատացիայի է ենթարկում մեզ հայտնի ամենամեծ էկո. համակարգը` երկրի կենսոլորտը: Նմանատիպ կործանարար երևույթները, եթե դրանք տեղի կունենան, կարժեզրկեն մարդկության բոլոր ձեռքբերումները, և շատ հավանական է անհնար դարձնի մարդկության հետագա գոյատևումը: Եթե ըստ էության նայենք կանխատեսվող և ընթացող պրոցեսներին (կլինի դա կլիմայի փոփոխություն, մթնոլորտի օքսիդացնող պոտենցիալի բարձրացում, օզոնսոսֆերայի վիճակի փոփոխություն կամ կենսաբազմազանության արդյունավետության փոքրացում ինչպես նաև ցամաքային և ծովային բիոտի արդյունավետության նվազում), ապա այս ամենը նշանակում է, որ շրջակա միջավայրում խաղտված է էվոլութիոն կազմավորմամբ ձևավորված քիմիական հավասարակշռությունը: Ներկայորմս առաջացել են մի խումբ գիտական դիսցիպլինաներ(տվյալներ),որոնց ուսումնասիրության առակա են հանդիսանում շրջակա միջավայրում տեղի ունեցող քիմիական պրոցեսները: Դրանք բոլորը կարող ենք միացյալ անվանել «շրջակա միջավայրի քիմիա»: «Շրջակա միջավայրի քիմիա» լայն հասկացությունը իր մեջ ներառում է այն ամենը, ինչը ուսումնասիրում է երկրաքիմիան, հիդրոքիմիան, հողային միջավայրի քիմիան և կենդանական ծագում ունեցող բնական միացությունների քիմիան: Սակայն Երկրի շատ տարածքներում էկո. վիճակի սրացման պատճառով ճգնաժամերի առաջացումը, որոնք ընդլայնվելու և խորանալու միտում ունեն, բերեցին նոր` «Էկո քիմիա» գիտական ուղղության առաջացմանը: Էկո. քիմիայի ուսումնասիրության առարկա է հանդիսանում շրջակա միջավայրում քիմիական պրոցեսների փոփոխությունների ուսունասիրումը, որոնք պայամանավորված են մարդու գործունեությամբ (տնտեսական, ռազմական և այլն): Այսպիսով, Էկոլոգիական քիմիայի ուսումնասիրության առարկա է հանդիսանում կենսոլորտում(մթնոլորտ, ջրոլորտ, պեդոսֆերան և լիտոսֆերան) տեղի ունեցող այն քիմիական պրոցեսներ, որոնք տեղի են ունենում մարդկության գործունեության ուղակի կամ անուղակի գործունեության արդյունքում: Էկոլոգիական քիմիան շրջակա միջավայրի քիմիայի մի մասն է: Էկոլոգիական քիմաիայում «Էկոլոգիա» բառը մատնանշում է, որ այս գիատույթյունը ուսումնասիրում է պրոցեսներ, որոնց վերջնական արդյունքով է պայամանավորված կենդանի օրգանիզմների, (այդ թվում մարդու) գոյատևման պայմանները: Մարդածին գործոնի հետ Էկոլոգիական քիմիայի կապի տեսանկյունից, Էկոլոգիական քիմիայի ուսումնասիրման ոլորտում են կենսոլորի այն մասերը, որտեղ դիտարկվում են կամ կարող են տեղի ունենալ մարդածին գործոնով պայմանավորված քիմիական պրոցեսների փոփոխություններ: Ընդանուր առմամբ դրանք համնկնում են կենսոլորտի տրադիցիոն ձևով որոշված սահմանների հետ: Այդ սահմաններից դուրս, բայց Էկոլոգիական քիմիայի ուշադրության տակ գտնվող տարածքում գտնվում են երկրի վերին շերտերը` տրոպոսֆերան և ստրոտոսֆերան: Էկոլոգիական քիմիայի կողմից ուսումնասիրվող պրոցեսների ժամանակային սահմանները կազմում են րոպեից մինչև հարյուրամյակներ: Սրանում է կայանում էկոքիմիայի գլխավոր առանձնահատկությունը, որով և այն տարբերվում է երկրաքիմիայից, որպես կանոն ընդգրկելով մի շարք երկրաքիմիական դարաշրջաններ: Էկոքիմիան օգտագործում է քիմիայում ընդունված անալիզի բազմաբնույթ մեթոդներ, սակայն էկոքիմիայի համար յուրահատուկ կարելի է համարել անալիզի «հիբրիդային» մեթոդները, որոնք մեկ պրոցեսի մեջ են ընդգրկում բարձրարդյունավետ բաժանումները (օրինակ` քրոմատոգրաֆիական) և քանակական ցուցանիշների որոշորմները` միաժամանակյա համադրելով մասս-սպեկտրոմետրիկ, ինֆրակարմիր սահմանում սպեկտրոսկոպիկ, ատոմա-աբսորբցիոն և այլ մեթոդների արդյունքների հետ: Ինքնին նմանատիպ մեթոդների առկայությունը պայմանավորված է օդի, ջրի, հողի և բիոտի քիմիական բաղադրությունների մասին ինֆորմացիա ստանալու անհրաժեշտությամբ, որը թույլ կտա լուծել քիմիա- էկոլոգիական խնդիրներ: Լայն կիրառություն է գտել կենսոլորտում ընթացող քիմիական պրոցեսների լաբորատոր և թվային մոդելավորումները: Լաբորատոր մոդելավորումը թույլ է տալիս հայտնաբերելու առանձին միացությունների կամ միացությունների խմբերի վերափոխոումների մեխանիզմները, որոնք պայմանավորված են ինչպես բնական, այնպես էլ մարդածին գործոնների ազդեցությամբ: Թվային մոդելավորման նպատակն է շրջակա միջավայրում ընթացող պրոցեսներում փոփոխությունների սցենարների ստացումը` տեղայինից մինչև գլոբալ մակարդակներում: Նմանատիպ սցենարների զարգացումը և կատարելագործումը հնարավորություն է ընձեռնում մշակել գիտականորեն հիմնավորված մեթոդներ, պաշտպանելու շրջակա միջավայրը և բիոսֆերան` մարդու գործունեության հետևանքով քիմիական հավասարակշռության ոչ դիտավորյալ խախտումներից: Բիոսֆերայի առաջացումը, որը շերտերի կոնցենտրիկ դասավորություն է, որոնք տարբերվում են քիմիական կազմով և ագրեգատային վիճակով, ինչը կապված է երկրի առաջացման և էվոլյուցիոն զարգացման ողջ ընթացքում նյութերի դիֆերենցմամբ: Աշխարհագրական տեսանկյունից առանձնացնում են ներքին և արտաքին կենսոլորտներ: Առաջինի մեջ մտնում են երկրակեղևը, մանտիան և երկրի միջուկը, որի մեջ ընդգրկված է երկրի գրեթե ամբողջ զանգվածը: Ներքին կենսոլորտում նյութերի դիֆերենցումը և նրա հագեցումը նյութերով մթնոլորտից, ջրոլորտից և ինչ որ տեղ երկրակեղևից, շարունակվում է մինչ օրս: Երկրակեղևը, հիդրոսֆերան, մթնոլորտի ներքին շերտը և երկրի միջուկի վերին շերտը միասին վերցրած անվանում են նաև աշխարհագրական թաղանթ, որը համարվում է կյանքի առաջացման և նրա տարբեր ձևերի զարգացման միջավայր: Կենդանի օրգանիզմները (բիոտ), որոնք մասնակցում են մի շարք գլոբալ երկրաքիմիական (բիոգեոքիմիական) պրոցեսներում, կատարել են որոշիչ դեր երկրի աշխարհագրական թաղանթի գոյացությունների քիմիական կազմի վրա: Կյանքի տարածման ողջ ոլորտը, այսինքն, ներքին մթնոլորտը` 6-7 կմ, օվկիանոսները ողջ շերտով, երկրակեղևի ամենավերին շերտը ստորգետնյա ջրերով, ինչպես նաև գեոսֆերայի այն մասերը, որտեղ նախկինում բիոտի հետևանքով եղել են գոյացություններ, անվանում են բիոսֆերա: Այսպիսով բիոսֆերա ասելով պետք է հասկանալ կենդանի օրգանիզմները և նրանց ներկա ու (նախկին ) գոյության միջավայրերը: Առանձին վերցրած գեոսֆերայի յուրաքանչյուր շերտ համարվում է բարդ` քիմիայի տեսանկյունից և հանդիսանում է դինամիկ համակարգ, որը բնութագրվում է ինչպես ներքին, այնպես էլ արտաքին (գեոսֆերայի շերտերի միջև) փոխհարաբերություններով: Վերջինիս է վերաբերվում, օրինակ` մթնոլորտի և ջրոլորտի, մթնոլորտի և բիոտի միջև տեղի ունեցող գազերի փոխառությունները: Վերջերս պարզվել է կենդանի օրգանիզմների որոշիչ դերը բիոքիմիական ցիկլերի ֆունկցիոնալության և հավասարակշռության գործում: Իմաստը կայանում է նրանում, որ արևային մշտական ճառագայթման(ռադիացիայի) պայմաններում, շնորհիվ բիոտի, տեղի է ունենում կենսածին էլեմենտների (C, H, N, O, S, P, Ca, Fe) անընդհատ շարժում, այսինքն` դրանք գտնվում են բարձր քիմիական պոտենցիալային վիճակում, երբ դրանք մտնում են կենդանի հյուսվածքների կազմի մեջ, և անցնում են էներգիայի ավելի ցածր մակարդակի` հյուսվածքների քայքայման դեպքում: Այսպիսով, առաջանում է ինքնատիպ, ըստ բնույթի` ինտերակտիվ «պլանետար մետաբոլիզմ», որը հանրագումար է փոխկապակցված ֆիզիկական, քիմիական և կենսաբանական պրոցեսների: Հենց այսպիսի պրոցեսների հանրագումարով է որոշվում մթնոլորտի, ջրոլորտի և երկրակեղևի քիմիական բաղադրությունները, և վերջին հաշվով, տալով շրջակա միջավայրի բոլոր բնութագրերը, որոնցով և պայմանավորված է ներկայումս գոյություն ունեցող կյանքի տարբեր ձևերի առկայությունը երկրի վրա: Այդպիսի բնութագրերից է համարվում առաջին հերթին արևի ռադիացիոն ֆոնը և կլիման երկրի վրա: Գիտենալով «պլանետար մետաբոլիզմի» մեխանիզմը, այն հնարավորություն կտա գլոբալ բիոգեոքիմիական ցիկլերի դինամիկայի քանակական գնահատման և նրանց կայունության բնութագրերի մասին, որոնք պայմանավորված են արտաքին ազդակներով (առաջին հերթին անտրոպոգեն), ինչը ժամանակակից բնագիտության, ինչպես նաև էկոլոգիական քիմիայի ամենակարեվոր խնդիրն է: Կարևոր է նշել, որ քիմիական էլեմենտների և գեոսֆերայի «ֆոնային» («նորմալ») բնութագրերի բավականին լավ իմացությունը հնարավորություն կտա գնահատելու տեղի ունեցող բացասական փոփոխությունները: 2-րդ Երկրի ներքին թաղանթներն են` մթնոլորտը, ջրոլորտը և լիտոսֆերան, որանք իրար հետ կապված են զանգվածատեղափոխման պրոցեսներով, վերջիններս ունեն պարբերական բնույթ: Միգրացիոն հոսքերը, որոնք կլանում են մեծ քանակությամբ տարբեր էլեմենտների ատոմներ, գոյություն են ունեցել երկրագնդի երկրաբանական պատմության ողջ ընթացքում: Այս հոսքերը ապահովել են երկրակեղևի գազային և ջրային թաղանթների ներկայիս քիմիական բաղադրության ձևավորմը: Կարելի է հաստատված համարել այն, որ կենսոլորտների միջև քիմիական էլեմենտների փոխանակման պրոցեսները ժամանակի ընթացքում ենթարկվել են էվոլուցիայի: Համաձայն ներկայիս պատկերացումների, երկիրը ձևավորվել է մոլորակամերձ գազա-փոշեհատիկային ամպից, մոտավորապես 4,6 մլրդ. տարի առաջ: Երկրի սկզբնական մթնոլորտը պետք է բաղկացած լիներ տիեզերքում առավելապես տարածված տարերից` ջրածնից և հելիումից, որոնք աստիճանաբար ցրվում էին միջմոլորակային տարածությունում: Գրավիտացիոն սեղմումը, կարճ կյանքի տևողություն ունեցեղ իզոտոպների ռադիոակտիվ քայքայումը, ջրածնի մասնակցությամբ էկզոթերմիկ քիմիական ռեակցիաները, ինչպես նաև մակընթացային դեֆորմացիաները` առաջացած լուսնի ազդեցության հետևանքով, բերեցին նյութի մասնակի հալմանը, ինչից և առաջացել է մեր երկրագունդը և նրանից անջատվող գազերը: Նմանան ձևով երկրորդային` ավելի խիտ մթնոլորտի ձևավորումը, տեղի է ունեցել գազերի և գոլորշու հաշվին` երկրի միջուկի դեգազացիայի հետևանքով: Ենթադրվում է, որ այդ գազերը գլխավորապես բաղկացած են եղել CO2 – ից, ջրային գոլորշիներից , ազոտից, մեթանից և ծծմբի միացություններից` H2S, SO2: Ջրային գոլորշիների կոնդեսացման արդյունքում երկրի վրա ի հայտ եկավ հեղուկ ջուրը և մոտ 4 մլրդ. տարի առաջ ձևավորվեց ջրոլորտը: Խորքային գազերի բերված բաղադրությունը պետք է որոշեր մթնոլորտի վերականգնողական բնույթը, և եթե վերջապես տեղի է ունեցել անցում ներկայիս օքսիդացնող մթնոլորտին, ապա այս ամենը հետևանք է ֆոտոսինթեզող օրգանիզմների կենսագործունեությանը: Այն պահից, երբ առաջացավ կյանքը երկրի վրա, երկրի արտաքին թաղանթներում քիմիական նյութերի էվոլուցիան մեծապես կախված էր բիոտից (բիտ ասելով պետք է հասկանալ բոլոր կենդանի օրգանիզմների ամբողջությունը): Ֆոտոսինթեզող օրգանիզմների գործունեության գլխավոր արդյունքը, Էվոլուցիայի այս էտապում, CO2 – ի մեծ քանակությունների դուրս բերումն էր մթնոլորտից: Ֆոտոսինթեզի արդյունքում անջատված թթվածինը պետք է ծախսվեր մթնոլորտի վերականգնողական գազերի և հին օվկիանոսների ջրերում առկա Fe2+ և Mn2+ իոնների օքսիդացման համար: Հետևաբար ոչ միայն կարբոնատային նստվածքները, այլ նաև երկաթահանքային ձևերը` բաղկացած եռավալենտ երկաթի անլուծելի միացություններից, իրենց գոյությամբ պարտավոր են բիոտներին: Կենսոլորտի քիմիական բաղադրության էվոլուցիայի պատմությունը 2 մլրդ. տարվա ընթացքում իրենից ներկայացնում է թթվածնով շրաջակա միջավայրի վերականգնող բաղադրամասերի դանդաղ տիտրման պրոցես: Աէրոբ (օքսիդացնող) մթնոլորտին անցումը սկսվեց այն ժամանակ, երբ թթվածնի առաջացման արագությունը գերազանցում էր օվկիանոսում Fe2+ -ի ներմուծման արագությանը: Երկրաբանական տվյալների հիման վրա կարելի է ասել, որ թթվածնի ներկայիս մակարդակը մոտավորապես պահպանվել է նախորդող 600 մլն. տարիների ընթացքում: Այսպես, ժամանակի ընթացքում, երկրի վրա որպես կյանքի առաջացման գլխավոր գործոն, որով և պայմանավորված է կենսոլորտների միջև քիմիական էլեմենտների ցիկլիկ փոխանակման առանձնահատկությունը, դարձել է բիոտի գործունեությունը: Այդ պատճառով ցիկլերը հիմնավորված կերպով կարելի է անվանել բիոգեոքիմիական: Ժամանակակից կենսաերկրաքիմիական ցիկլերը ներառում են մթնոլորտը և ամբողջ ջրոլորտը: Ինչ վերաբերում է լիթոսֆերային, ապա միգրացիոն հոսքերը սահմանափակվում են նրա վերին սահմանով` հիպերգենեզի շերտով: Ընդ որում փոխանակային առավել մեծ ինտենսիվությամբ բնութագրվում է պեդոսֆերան: ԲԻՈՏԻ ԴԵՐԸ ԷԼԵՄԵՆՏՆԵՐԻ ԳԼՈԲԱԼ ՑԻԿԼՈՒՄ Մթնոլորտի և հիդրոսֆերայի հիմնական բաղադրամասերի անփոփախությունը երկրագնդի ընդերքի միակողմանի շարունակական դեգազացիայի պայմաններում, առաջին հայացքից թվում է զարմանալի: Սկզբունքորեն, այդպիսի դեգազացիան (անգամ ժամանակակից մակարդակում) ունակ է հարաբերականորեն արագ փոփոխել շրջակա միջավայրի քիմիական բաղադրությունը, դարձնելով այն ոչ պիտանի կենդանի օրգանիզմների գերակշռող մասի համար: Եվ, եթե այդպես տեղի չի ունենում, ապա ի շնորհիվ միայն բիոտի կարգավորող գործնեությանը, որը ձևավորվել է երկրամերձ և երկրակեղևի շերտերում (մթնոլորտի ստորին շերտերը, ջրոլորտը, լիթոսֆերայի ամենավերին մասը), որն էլ հանդիսանում է մեզ հայտնի ամենամեծ էկոլոգիկան համակարգը` երկրի բիոսֆերան: Ներկայումս երկրի բիոտը ձևավորում է կենդանի օրգանիզմների շատ տեսակներ: Նրանց ընդհանուր քանակությունը, ժամանակի ցանկացաց պահին կազմում է 1027 особей, որոնք պատկանում են ավելի քան 2 մլն. տեսակների: Այժմ անհնար է վերականգնել տեսակների այն քանակը, որոնք էվոլուցիայի ընթացքում վերացել են երկրի երեսից: Կարելի է ենթադրել, որ ներկայումս պահպանվել են միայն ու միայն օրգանիզմների այն տեսակները, որոնք իրենց գումարային գործունեությամբ ընդունակ են նպաստելու երկրի վրա այն պայմանների պահպանմանը, որոնք բարենպաստ են կյանքի ժամանակակից ձևերի գոյատևման համար (Վ.Գ.Գորշկով,1990): Բիոտիկական վերահսկողության մեխանիզմը ապահովվում է համաշխարհային օվկիանոսում լուծվող օրգանական նյութերի (Cօրգ.) արագ կուտակման հնարավորությամբ (նրա քայքայման փոքր արագության պայմաններում) և հողում հումուսի արագ քայքայմամբ (նրա կուտակման փոքր արագությունների պայմաններում): Շրջակա միջավայրում անօրգանական ածխածնի ավելցուկային քանակությունը (օրինակ` հրաբխային ակտիվացման հետևանքները) բերում է ֆոտոսինթեզի ավելի արագ տեմպերին, քան քայքայման տեմպերն են և հակառակը` Cանօրգանական –ի անբավարարության դեպքում նրանց հարաբերակցությունը փոքրանում է : Կենդանի օրգանիզմների բնական համակցությունների կառուցվածքի ուժեղ խաղտումների բացակայության դեպքում, բիոտը ընդունակ է այդպիսի մեխանիզմով շատ բարձր ճժգրտությամբ վերահսկել շրջակա միջավայրի կյանքի համար գրեթե բոլոր անհրաժեշտ մեխանիզմները, ներառյալ երկրի քիմիական բաղադրությունը և ջերմային համակարգը: Այս կերպ կարելի է ասել, որ այս դեպքում երկրի բիոտան «գործում» է Լե Շատելեի հայտնի օրինաչափությամբ` շրջակա միջավայրի վիճակի փոփոխություն առաջացնող արտաքին ազդակների ազդեցությամբ կենսոլորտում տեղի են ունենում պրոցեսներ, որոնք կոմպենսացնում են այդ ազդակները: Հարկ է նշենք բիոտի հիանալի ունակությունը` մաքրել շրջակա միգավայրը տեսականորեն ցանկացած տիպի աղտոտող նյութերից: Այդ ունակությունը կապված է դեստրուկտիվ միկորօրգանիզմների գենետիկ և կենսաբանական բարձր շարժունակությամբ: Այս ամենը կարելի է ցուցադրել հետևյալ օրինակով: 1940-ական թվականների վերջում ամբողջ աշխարհում, որպես ինսեկտիցիդ, լայն կիրառություն գտավ արհեստականորեն սինթեզված քլորօրգանական տիպի միացություն` ԴԴՏ-ն: Որոշ ժամանակ անց պարզվեց, որ այդ` բիոտին օտար և թունավոր միացությունը, չի տարալուծվում ոչ հողում, ոչ ջրում: Այդ պատճառով ԴԴՏ-ի երկարաժամկետ օգտագործումը բերեց շրջակա միջավայրում վտանգավոր չափի հասնող կուտակումների: Սակայն ներկայումս միկրոկենսաբաները հողային միկրոօրգանիզմների մոտ նկատում են որոշակի ֆերմենտային համակարգերի առկայություն, որոնք արդյունավետ կերպով կարող են «քայքայել» ԴԴՏ-ն և այլ` շրջակա միջավայրի պայմաններում կայուն քլորօրգանական միացությունները: Յուրահատուկ կարողությունը` ապահովելու արտաքին միջավայրի կայուն բնութագրերը, իրականացվում են ի հաշիվ միլիարդավոր օրգանիզմների համատեղ գործունեության: Բնական բիոտի փոխարինումը ինտենսիվ օգտագործվող արհեստական էկոհամակարգերով, բերում է տեսակային կազմի կտրուկ աղքատացմանը և փոխազդող օրգանիզմների ընդհանուր քանակի նվազմանը, այսինքն կենսատարատեսակների փոքրացմանը: Նման դեպքերում անխուսափելիորեն կորում է անհրաժեշտ ճժգրտությամբ էլեմենտների ցիկլերի փակման կարողությունը, անգամ եթե բացակայում է արտաքին գրգռիչ ազդակները: Հետևաբար, կեսատարատեսակների պահպանումը այժմ դարձել է մարդկության կարևորագույն խնդիրներից մեկը: Նրանց կորուստը տեղի է ունենում ինչպես տնտեսական նպատակներով ցամաքի գրավման չափերի մեծացման, այնպես էլ շրջակա միջավայր ներմուծվող աղտոտող նյութերի քանակի և ընդհանուր զանգվածի արագ մեծացման հաշվին, ցանկացած դեպքում` մարդու գործունեության հաշվին: Ամերիկացի բիոսոցիոլոգ Էդվարդ Վիլսոնի տվյալներով, ով գիտական շրջանառության մեջ է մտցրել «կենսատարատեսակ» (biodiversity) տերմինը, 20-րդ. դարի վերջին, տարեկան երկրի երեսից անհետանում էին ամենաքիչը 27.000 տեսակներ` գերազանցապես մանր օրգանիզմներ, որոնք ապրում էին տրոպիկական գոտիներում: Այս կերպ, արտաքին կենսոլորտը և բիոտան միասին անցել են էվոլուցիայի բավականին երկար ճանապարհ, ինչի արդյունքում ձևավորվել է ինքնատիպ բնական «կենսոլորտային մետաբոլիզմ», որով էլ պայմանավորված է մթնոլորտի, օվկիանոսների և երկրի պինդ մակերևույթի քիմիական բաղադրությունը: Այդ «մետաբոլիզմ»-ը հանդես է գալիս, որպես ֆիզիկական, քիմիական և կենսաբանական փոխկապակցված պրոցեսների ամբողջականություն: Ինչպես բարդ մետաբոլիզմ ունեցող բոլոր օրգանիզմներին, այնպես էլ երկրի կեսնոլորտին բնորոշ է ներքին հոմեոստազը: Էական խաղտումների (տիէզերական, միջմոլորակային կամ այլածին գործոնների ազդեցության հետևանքով) բացակայության դեպքում, այդ պրոցեսներով է պայամանավորված էլեմենտների բնական ցիկլերը, որոնք հավասարակշռված են մինչև 1000 տարի ժամանակային ինտերվալում` համաձայն բոլոր հասանելի տվյալների: Այդ շղթայում կվազիստացիոնար վիճակի պահպանման համար որոշիչ օղակ է հանդիսանում է բիոտի գործունեությունը: