Тема. ПОПУЛЯЦИЯ, ЭКОСИСТЕМА,
БИОСФЕРА
УРОК 33. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
БИОСФЕРЫ. УЧЕНИЕ В. И. ВЕРНАДСКОГО О БИОСФЕРЕ. РОЛЬ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ В
БИОСФЕРЕ. БЮМАСА
Цели урока: дать общую
характеристику биосферы, проанализировать основные положения учения В. И.
Вернадского о биосфере и роли в ней живых организмов; развивать логику и
экологическое мышление; воспитывать понимание собственной ответственности за
существование жизни на Земле.
Оборудование и материалы: таблицы или
слайды презентации с примерами воздействия организмов на другие оболочки нашей планеты,
видеофрагменты, в которых демонстрируется роль живых организмов в биосфере (по
наличии).
Базовые понятия и термины: биосфера,
ноосфера, биомасса, живые организмы, производительность, геологическая роль, взаимосвязи.
ХОД УРОКА
I. Организационный этап
II. Актуализация
опорных знаний и мотивация учебной
деятельности учащихся
Вопросы для беседы
1. Какие особенности имеет круговорот
Азота?
2. Какие особенности имеет круговорот
Кислорода?
3. Какие особенности имеет круговорот
Карбона?
4. Какие экосистемы и почему есть наиболее
продуктивными?
III. Изучение нового материала
Рассказ учителя с элементами
беседы
Понятие «биосфера» (от греч. биос
- жизнь) предложил в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс. Учение о биосфере
как особую часть Земли, населенную живыми организмами, создал украинский
ученый В. И. Вернадский, хотя, по его мнению, впервые к этой идее приблизился
французский биолог Ж. Б. Ламарк.
Биосфера не образует отдельной оболочки
Земли, а является частью геологических оболочек земного шара, заселенных живыми
организмами. Она занимает верхнюю часть литосферы, всю гидросферу и нижний слой
атмосферы. Это совокупность всех биогеоценозов земли, единая глобальная экосистема
высшего порядка.
В. И. Вернадский еще в первой
половине XX века предсказывал, что биосфера разовьется в ноосферу (термин
предложил в 1927 г. французский ученый Э. Леруа и П. Тейяр де Шарден). Сначала
В. И. Вернадский рассматривал ноосферу (от греч. ноос - разум) как особую
«умственную» оболочку Земли, которая развивается вне биосферой. Но впоследствии он
пришел к выводу, что ноосфера - это определенное состояние биосферы, при котором умственная
деятельность человека становится определяющим фактором ее развития. В частности, он
отмечал, что биосфера переходит в новый этап - ноосферу - под влиянием научной
мысли и человеческого труда. Человечество все больше отличается от других компонентов
биосферы как новая биогенная геологическая сила. Благодаря своей научной мысли,
воплощенной в технических достижениях, человек осваивает те части биосферы, куда она
раньше не проникала.
Для ноосферы, как нового качественного
этапа развития биосферы, характерна тесная связь законов природы и
социально-экономических факторов общества, основанный на научно
обоснованном рациональном использовании природных ресурсов, которое предусматривает
восстанавливаемость круговорота веществ и потока энергии. Характерной чертой
ноосферы является экологизация всех сфер человеческой жизни. К решению любых
проблем человек должен подходить с позиции экологического мышления, то есть сохранение
и улучшение состояния природной среды.
Итак, ноосфера - это качественно новая
форма организации биосферы, которая формируется в результате ее взаимодействия с человеческим
обществом и предполагает гармоничное сосуществование природы и человека.
В. И. Вернадский подробно
анализировал роль живых организмов в преобразовании земной коры: разрушении
горных пород, почвообразовании, формировании осадочных пород, круговорота,
перераспределении и концентрации химических элементов в биосфере.
Всю совокупность организмов на планете
Земля В. И. Вернадский называл живым веществом. Основными ее характеристиками
суммарная большинство, химический состав и энергия.
Энергия живого вещества биосферы
прежде всего проявляется в способности организмов к размножению и распространению.
Жизнь на планете имеет значительную устойчивость к изменениям интенсивности различных экологических
факторов, что определяет пределы биосферы. В состоянии анабиоза организмы могут
выдерживать значительные колебания температуры и давления. Поэтому организмов нет только в
толще ледников и в кратерах действующих вулканов.
Одним из свойств живого вещества
есть ее постоянный обмен с окружающей средой. Вследствие этого проходит через организмы
значительное количество химических элементов. Хотя в состав живых существ входят те
сами химические элементы , что и в неживых объектов, однако, как известно, в живых
существах и неживой природе они находятся в разных соотношениях. Если в
неживых объектах на нашей планете по количеству атомов наиболее распространенными являются 0
(63 %), Si (21,2 %), Аl (6,5 %), Na
(2,4 %), Fe (l,9 %) и Са (1,9 %), то в живых первые места по содержанию
занимают Н (64 %), О (25,6 %), С (7,5 %), N (1,25 %), Г (0,24 %),
S (0,06 %).
Это напрямую связано с их
химическими и физическими свойствами. Так, Кислород и Водород образуют воду,
которая является и универсальным растворителем и средой, в которой происходят
биохимические реакции. Наличие Азота крайне важна для образования важнейших
информационных молекул ДНК и РНК. Фосфор участвует в образовании макроэргических
связей, т.е. являются важнейшим компонентом систем обеспечения клеток
энергией. А Сульфур играет важную роль в формировании пространственного строения
биологических молекул.
Если же взять, например, Кремний,
которого очень много на нашей планете, то он, как и Карбон, способен
связываться с четырьмя другими атомами, но через больший диаметр своего
атома, он хуже образует макромолекулярные цепочки.
Живым организмам для осуществления
биохимических процессов необходимы вещество и энергия, которые они достают из
окружающей среды, при этом значительно превращая последнее. В результате
постоянного и непрерывного обмена с окружающей средой разные химические элементы поступают
в живые существа, могут в них накапливаться, исходя из организма только через
определенное время, или хранятся в нем в течение всей жизни. Постоянный
круговорот веществ и поток энергии обеспечивает функционирование биосферы как
целостной системы.
В процессе деятельности биосферы живая
вещество (продуценты) способна накапливать солнечную световую энергию,
превращая ее в энергию химических связей. Суммарная первичная продукция автотрофных
организмов определяет биомассу биосферы в целом. Ученые подсчитали, что благодаря
фотосинтеза ежегодно живое вещество Земли продуцирует около 160 млрд. т сухой
органического вещества, из которой примерно 1/3 синтезируется биогеоценозами
Мирового океана, а 2/3 - биогеоценозами суши.
Живое вещество (продуценты) биосферы
выполняет разнообразные функции: газовую, окислительно-восстановительную, концентрационную, которые связаны
с процессами обмена веществ живых существ.
Газовая функция живого вещества
заключается в воздействии живых организмов в процессе своей жизнедеятельности на газовый
состав атмосферы, Мирового океана и почвы. Все аэробные существа во время дыхания
поглощают кислород и выделяют углекислый газ, тогда как зеленые растения и
цианобактерии в процессе фотосинтеза, наоборот, поглощают углекислый газ и
выделяют кислород. Жизнедеятельность организмов, например бактерий, может влиять
на концентрацию других газов (сероводорода, метана, азота и т.п.).
Окислительно-восстановительная функция заключается в
потому, что с помощью живых организмов в почве, воде и атмосферном воздухе окисляется
ряд веществ. Например, железобактерии способны окислять соединения Железа,
сіркобактерії - соединения Серы и т.д. Живые организмы способны также и
восстанавливать определенные соединения (например, бактерии способны денітрифікуючі
восстанавливать нитраты и нитриты до молекулярного азота или его оксидов).
Концентрационная функция заключается в
поглощении живыми существами определенных химических элементов из окружающей
среды и накопления их в своих организмах. Так, моллюски, фораминиферы,
ракообразные, позвоночные животные могут накапливать в своих организмах
неорганические соединения Кальция и Фосфора, радиолярии - Стронция и Кремния, бури
водоросли - iоду и т.д.
За период исторического развития Земли
сформировались такие оболочки, как литосфера, гидросфера и атмосфера. Часть этих
оболочек, населенная живыми организмами, называется биосферой, что представляет собой
совокупность всех биогеоценозов Земли, единую экосистему высшего порядка. Биосфера
занимает всю толщу гидросферы, верхние слои литосферы, нижние - атмосферы. В. И.
Вернадский создал учение о ноосфере - качественно новое состояние биосферы, при котором
умственная деятельность человека в значительной мере обусловливает ее развитие. Живое вещество
биосферы (вся совокупность организмов нашей планеты) обеспечивает постоянный
круговорот веществ и поток энергии на планете, осуществляет значительную биогенную работу с
превращение оболочек Земли.
IV. Обобщение, систематизация и контроль знаний и умений учащихся
Дать ответы на вопросы:
1. Что такое биосфера?
2. Каковы основные положения учения В.
И. Вернадского о биосфере?
3. Что такое ноосфера и какое значение
она имеет для нашей планеты?
4. Какую роль играют живые
организмы на нашей планете?
V. Домашнее
задача