Екосистеми Ролята на живите организми в биосферата накратко. Характеристики на живите организми. Ролята на живите организми във формирането на биосферата. технически заводи

Въпрос 1. Какво е въздействието на живите организми върху биосферата?
Живите същества допринасят за преноса и циркулацията на веществата в природата. Благодарение на активността на фотосинтетиците количеството въглероден диоксид в атмосферата намалява, появява се кислород и се образува защитен озонов слой. Дейността на живите организми определя състава и структурата на почвата (преработка на органични остатъци от разложители), предпазва я от ерозия. До голяма степен животните и растенията също определят съдържанието на различни вещества в хидросферата (особено в малките водоеми). Някои организми са способни избирателно да усвояват и натрупват определени химични елементи - силиций, калций, йод, сяра и др. Резултатът от дейността на живите същества са находища на варовик, железни и манганови руди, запаси от нефт, въглища, газ.

Въпрос 2. Разкажете ни за кръговрата на водата в природата.
Под въздействието на слънчевата енергия водата се изпарява от повърхността на резервоарите и се пренася от въздушни течения на големи разстояния. Попадайки на повърхността на земята под формата на валежи, той допринася за разрушаването на скалите и прави съставните им минерали достъпни за растенията, микроорганизмите и животните. Той разяжда горния слой на почвата и заедно с разтворените в него химични съединения и суспендираните органични и неорганични частици отива в моретата и океаните. Циркулацията на водата между океана и сушата е най-важната връзка за поддържане на живота на Земята.
Растенията участват в кръговрата на водата по два начина: извличат я от почвата и я изпаряват в атмосферата; Част от водата в растителните клетки се разгражда по време на фотосинтезата. В този случай водородът се фиксира под формата на органични съединения и кислородът навлиза в атмосферата.
Животните консумират вода, за да поддържат осмотичния и солевия баланс в тялото и да я отделят във външната среда заедно с метаболитни продукти.

Въпрос 3. Какви организми абсорбират въглероден диоксид от атмосферата?
Въглеродният диоксид от атмосферата се абсорбира от фотосинтезиращи организми, които го усвояват и съхраняват под формата на органични съединения (предимно глюкоза). Въглеродният диоксид от атмосферата се абсорбира от фотосинтезиращи организми, които го усвояват и съхраняват под формата на органични съединения (предимно глюкоза). В допълнение, част от атмосферния въглероден диоксид се разтваря във водата на моретата и океаните и след това под формата на йони на въглеродна киселина могат да бъдат уловени от животни - мекотели, корали, гъби, които използват карбонати за изграждане на черупки и скелети. Резултатът от тяхната дейност може да бъде образуването на седиментни скали (варовик, креда и др.).

Въпрос 4. Опишете начина, по който фиксираният въглерод се връща в атмосферата.
Въглеродът навлиза в биосферата в резултат на фиксирането му в процеса на фотосинтеза.Количеството въглерод, свързано от растенията годишно, се оценява на 46 милиарда тона.Част от него навлиза в тялото на животните и се освобождава в резултат на дишането под формата на CO 2, който отново навлиза в атмосферата. В допълнение, запасите от въглерод в атмосферата се попълват от вулканична дейност и изгаряне на изкопаеми горива от човека. Въпреки че по-голямата част от въглеродния диоксид, навлизащ в атмосферата, се абсорбира от океана и се отлага като карбонати, CO 2 във въздуха бавно, но постоянно се увеличава.

Въпрос 5. Какви фактори, в допълнение към дейността на живите организми, влияят върху състоянието на нашата планета?
В допълнение към дейността на живите организми, абиотичните фактори влияят върху състоянието на нашата планета: движението на литосферните плочи, вулканичната активност, реките и морския прибой, климатичните явления, сушите, наводненията и други природни процеси. Някои от тях действат много бавно; други са в състояние почти моментално да променят състоянието на голям брой екосистеми (мащабно вулканично изригване; силно земетресение, придружено от цунами; горски пожари; падане на голям метеорит).

Въпрос 6. Кой за първи път въведе термина "ноосфера" в науката?
Ноосфера (от гръцки noos - ум) е понятие, което обозначава сферата на взаимодействие между природата и човека; това е еволюционно ново състояние на биосферата, при което разумната дейност на човека става решаващ фактор за нейното развитие. Терминът "ноосфера" е въведен за първи път в науката през 1927 г. от френските учени Едуар Лероа (1870-1954) и Пиер Теяр дьо Шарден (1881-1955).

Живата материя играе огромна роля в развитието на нашата планета. До този извод стигнал руският учен В. И. Вернадски, след като изследвал състава и еволюцията на земната кора. Той доказа, че получените данни не могат да бъдат обяснени само с геоложки причини, без да се вземе предвид ролята на живата материя в геохимичната миграция на атомите.

От момента на своето зараждане животът непрекъснато се развива и усложнява, влияе върху околната среда, променя я. По този начин, еволюцията на биосферата протича успоредно с историческото развитие на органичния живот.

Продължителността на живота на Земята се измерва в около 6-7 милиарда години. Възможно е примитивните форми на живот да са се появили още по-рано. Но те са оставили първите следи от престоя си преди 2,5–3 милиарда години. Оттогава са настъпили фундаментални промени на повърхността на планетата и са се образували до 5 милиона вида животни, растения и микроорганизми. Живата материя се е появила на Земята, забележимо различна от неживата материя.

Развитието на живота доведе до появата на нова обща планетарна структурна обвивка на биосферата, тясно свързана единна система от геоложки и биологични тела и процеси на трансформация на енергия и материя.

Биосферата е не само сферата на разпространение на живота, но и резултатът от неговата дейност.

Растенията заемат специално място сред живите организми, защото имат способността за фотосинтеза. Те произвеждат почти цялата органична материя на планетата (има почти 300 хиляди вида растения).

Функции на живата материя

В. И. Вернадски даде представа за основните биогеохимични функции на живата материя:

1. енергийна функциясвързани със съхранението на енергия в процеса на фотосинтеза, нейното пренасяне през хранителни вериги и разсейване.

Тази функция е една от най-важните. В основата му стои процесът фотосинтеза, който води до натрупване на слънчева енергия и последващото й преразпределение между компонентите на биосферата.

Биосферата може да се сравни с огромна машина, чиято работа зависи от един решаващ фактор - енергията: без нея всичко веднага би спряло.
В биосферата слънчевата радиация играе ролята на основен източник на енергия.

Биосферата акумулира енергия, идваща от Космоса към нашата планета.

Живите организми не просто зависят от лъчистата енергия на Слънцето, те действат като гигантски акумулатор (акумулатор) и уникален трансформатор (преобразувател) на тази енергия.

Става по следния начин. Автотрофните растения (и хемотрофните микроорганизми) създават органична материя. Всички други организми на планетата са хетеротрофи. Те използват създадената органична материя като храна, което води до сложни последователности от синтез и разграждане на органични вещества. Това е основата биологичен цикълхимически елементи в биосферата.

Това е, живите организми са най-важната биохимична сила, която трансформира земната кора.

Миграцията и отделянето на химичните елементи на земната повърхност, в почвата, седиментните скали, атмосферата и хидросферата се извършват с прякото участие на живата материя. Следователно в геоложкия разрез жива материя, атмосфера, хидросфера и литосфера- Това свързани помежду си частиединна, непрекъснато развиваща се планетарна обвивка - биосферата.

2. Газова функция - способността да се променя и поддържа определен газов състав на околната среда и атмосферата като цяло.

Преобладаващата маса газове на планетата е от биогенен произход.

Пример:

Атмосферният кислород се натрупва чрез фотосинтеза.

3. функция на концентрация- способността на организмите да концентрират разпръснати химични елементи в тялото си, като увеличават съдържанието им в сравнение със заобикалящата ги среда с няколко порядъка.

Организмите натрупват много химични елементи в телата си.

Пример:

Сред тях на първо място е въглеродът. Съдържанието на въглерод във въглищата по концентрация е хиляди пъти по-високо от средното за земната кора. Маслото е концентратор на въглерод и водород, тъй като има биогенен произход. Калцият заема първо място сред металите по концентрация. Цели планински вериги са съставени от останки на животни с варовиков скелет. Концентратори на силиций са диатомеи, радиоларии и някои гъби, на йод - водорасли водорасли, желязо и манган - специални бактерии. Гръбначните животни натрупват фосфор, концентриран в костите си.

Резултатът от концентрационната дейност са находища на горими полезни изкопаеми, варовик, рудни находища и др.

4. редокс функциясе свързва с интензификацията под въздействието на живата материя на процесите както на окисление, дължащо се на обогатяване на околната среда с кислород, така и на редукция, предимно в случаите, когато органичната материя се разлага при недостиг на кислород.

Пример:

Процесите на възстановяване обикновено са придружени от образуване и натрупване на сероводород и метан. Това по-специално прави дълбоките слоеве на блатата практически безжизнени, както и значителни придънни водни слоеве (например в Черно море).

Подземните горими газове са продукти от разлагането на органични вещества от растителен произход, погребани по-рано в седиментни слоеве.

1. Биосфера - сложна обвивка на Земята, обхващаща цялата хидросфера, горната част на литосферата и долната част на атмосферата, обитавана от живи организми и преобразувана от тях. Биосферата е глобална екосистема с взаимовръзки, циркулация на материята и преобразуване на енергия.2. Липса на благоприятни условия за живот на организмите: 1) в горните слоеве на атмосферата - разрушителното действие на космическата радиация, ултравиолетовите лъчи; 2) в дълбините на океана - липса на светлина, храна, кислород, високо налягане; 3) в дълбоките слоеве на литосферата - висока плътност на скалите, висока температура на земните недра, липса на светлина, храна, кислород. Липсата на благоприятни условия е причина за недостига на живот, незначителна биомаса.3.

Факторите, които определят границите на биосферата, са неблагоприятни условия за живот на организмите. Стойността на озоновия слой в атмосферата е да предпазва от проникването на къси ултравиолетови лъчи, които са вредни за живите същества. Границата на контакт между различните сфери е зона с най-благоприятни условия за живот, причината за значителното натрупване на живи организми тук.

Земята и химията на живите същества, техните взаимовръзки. Вернадски за водещата роля на живата материя в преобразуването на биосферата, за ноосферата. Необходимостта от изучаване на ролята и мястото на живите организми на планетата като цяло, за да се разберат законите, присъщи на биосферата.2. Живата материя или биомаса е съвкупността от всички живи организми на Земята, способността на живата материя да се възпроизвежда и разпространява на планетата - причините за повсеместното разпространение на живота, неговата плътност и налягане, борбата на организмите за храна, вода , територия, въздух.3. Постоянно взаимодействие на живата материя с околната среда в процеса на метаболизма: усвояване от тялото на различни елементи (кислород, водород, азот, въглерод, фосфор и др.), тяхното натрупване и след това отделяне

(частично приживе и след смъртта). 4. Стабилност на биосферата.

Биологичният цикъл е в основата на целостта и стабилността на биосферата.

Енергията на Слънцето е в основата на биологичния цикъл. Космическата роля на растенията е използването на слънчевата енергия за създаване на органични вещества от неорганични вещества, разпространението на органични вещества и енергия по хранителните вериги.5. Биогеохимични функции на живата материя: 1) газ - в процеса на фотосинтеза растенията отделят кислород, в процеса на дишане всички организми отделят въглероден диоксид, нодулните бактерии използват атмосферен азот; 2) концентрация - организмите абсорбират различни химични елементи, натрупват ги (йод - водорасли, желязо, сяра - бактерии); 3) редокс - окисляването и редуцирането на редица вещества става с участието на организми (образуването на боксит, руда, варовик); 4) биохимичен - проявата му в резултат на хранене, дишане, разрушаване и гниене на мъртви организми.6. Въздействието на човешката дейност върху циркулацията на веществата (химическа промишленост, транспорт, селско стопанство и др.). Липсата в биосферата на механизми, способни да възстановят баланса, нарушен от човешката дейност. Проблеми: озонови дупки и възможни последствия; производство на големи количества енергия, замърсяване на въздуха и възможно затопляне на климата; увеличаване на населението и проблеми с изхранването.7. Поддържането на баланса в биосферата е проблемът на цялото човечество, необходимостта от решаването му.

Мониторинг, рационално използване на природните ресурси, намаляване на потреблението и др.

.Гаметогенеза – процесът на образуване на зародишните клетки на човека. Овогенеза.

Полово размножаване. По правило в половото размножаване участват двама родителски индивида, всеки от които участва в образуването на нов организъм, въвеждайки само една полова клетка - гамета (яйцеклетка или сперма). В резултат на сливането на гаметите се образува оплодена яйцеклетка - зигота, която носи наследствените наклонности на двамата родители, поради което рязко се увеличава наследствената изменчивост на потомството. Това е предимството на сексуалното размножаване пред безполовото размножаване. Някои гамети са богати на резервни хранителни вещества и неподвижни - яйца; други, малки, подвижни - сперматозоиди. Гаметите се образуват в специализирани органи – половите жлези. При висшите животни женските гамети (яйца) се образуват в яйчниците, мъжките (сперматозои) - в тестисите.

Образуването на зародишни клетки. В процеса на образуване на половите клетки се разграничават три етапа: - размножаване - растеж - съзряване. Първичните зародишни клетки се делят чрез митоза (период на размножаване), в резултат на което техният брой непрекъснато нараства. Тогава деленето на клетките спира и те започват да растат. По време на сперматогенезата всички 4 клетки впоследствие се превръщат в сперматозоиди. Типичният сперматозоид се състои от глава, шийка и опашка. Главата съдържа ядро ​​и малко количество цитоплазма. На върха на главата е апаратът на Голджи, трансформиран в пръстеновидно тяло - акрозома. Той произвежда ензими, които разтварят мембраната на яйцето по време на оплождането. Митохондриите, един или повече центриоли са концентрирани в цитоплазмата на шията. По време на оогенезата мейотичното делене на ядрото е придружено от неравномерно разделяне на цитоплазмата, в резултат на което от ооцита се развиват едно голямо яйце и три малки клетки, наречени насочени тела, които скоро умират. Биологичният смисъл на образуването на насочени тела се състои в необходимостта да се запази максималното количество жълтък в яйцеклетката, което е необходимо за развитието на бъдещия ембрион.

Оплождане. Сливането на хаплоидните ядра, съдържащи се в гаметите, се нарича оплождане; води до образуване на диплоидна зигота, т.е. клетка, съдържаща по един набор от хромозоми от всеки родител. Тази асоциация в зиготата на два комплекта хромозоми (генетична рекомбинация) е генетичната основа на вътревидовата променливост. Зиготата расте и се развива в зрял организъм от следващото поколение. Така по време на сексуалното размножаване в жизнения цикъл настъпва редуване на диплоидни и хаплоидни фази. Броят и размерът на зародишните клетки са различни при различните животни и растения. Съществува обаче такъв модел: колкото по-малко вероятно е срещата на яйцеклетката и спермата, толкова по-голям е броят на зародишните клетки, образувани в тялото. Например, рибите хвърлят своите яйца (яйца) и сперма директно във водата. Броят на яйцата в някои от тях достига огромна стойност (треската хвърля хайвера си около 10 милиона яйца). При висшите растения и животни обикновено се образуват малък брой яйца (до няколко десетки), тъй като те имат много голяма вероятност за оплождане със значително по-голям брой сперматозоиди (или цветен прашец).

Процесът на оплождане се състои от няколко етапа: проникване на спермата в яйцеклетката, сливане на хаплоидните ядра на двете гамети с образуването на диплоидна зиготна клетка, нейното активиране за фрагментиране и по-нататъшно развитие. Веднага след като сперматозоидите влязат в яйцето, мембраните му придобиват свойства, които предотвратяват достъпа на други сперматозоиди. Това осигурява сливането на яйцеклетката с ядрото на един сперматозоид. При някои животни две или повече сперматозоиди влизат в яйцето, но само един участва в оплождането, останалите умират.

Учението за биосферата - едно от най-големите философски обобщения в областта на естествените науки - е създадено от академик В. И. Вернадски (1863-1945). Живото вещество на биосферата, според дефиницията на В. И. Вернадски, е съвкупността от нейните живи организми. Това означава, че границите на биосферата са границите на разпространението на живота на планетата.

Функции на живата материя

Да бъдеш жив, отбелязва В. И. Вернадски, означава да бъдеш организиран. В течение на милиарди години съществуване на биосферата организацията се създава и запазва от дейността на живата материя. Живата материя изпълнява най-важните биохимични функции в биосферата, като осигурява циркулацията на веществата и енергията.

Газовата функция се изпълнява от зелени растения: за синтеза на органични вещества те използват въглероден диоксид, като същевременно отделят кислород в атмосферата. Останалата част от органичния свят използва кислород в процеса на дишане и попълва запасите от въглероден диоксид в атмосферата. Благодарение на способността на автотрофните организми да фотосинтезират, огромно количество въглероден диоксид е извлечено от древната атмосфера. С увеличаването на биомасата на зелените растения газовият състав на атмосферата се променя: съдържанието на въглероден диоксид намалява и концентрацията на кислород се увеличава. Така живата материя е променила качествено газовия състав на атмосферата - геоложката обвивка на Земята.

Редокс функцията е тясно свързана с газовата функция на живата материя. По този начин някои микроорганизми участват пряко в окисляването на желязото, което води до образуването на седиментни железни руди, докато други редуцират сулфатите, образувайки биогенни серни отлагания.

Концентрационната функция се проявява в способността на живите организми да натрупват различни химични елементи. Например растения за съхранение като острица и хвощ съдържат много силиций; морско зеле и киселец са източници на йод и калций. Скелетите на гръбначните животни съдържат голямо количество фосфор, калций, магнезий. Благодарение на изпълнението на концентрационната функция, живите организми са създали много седиментни скали, като отлагания на креда и варовик.

Кръговратът на веществата в биосферата

Всички структурни компоненти на биосферата: скали, природни води, газове, почви, растителност, животни, микроорганизми - са свързани чрез непрекъснат процес на циркулация. Кръговратът на веществата е важен фактор за съществуването на биосферата, поддържайки нейната цялост и стабилност.

Всеки елемент, който е част от живата материя, влиза в тялото от околната среда, участва в процеса на клетъчния метаболизъм, след което се връща в околната среда и след това отново се използва от дивата природа. Следователно химичните елементи многократно участват в циркулацията на веществата. В противен случай запасите от всеки елемент на Земята бързо биха се изчерпали и животът би изчезнал. Но в същото време, поради концентрационната функция на живите организми, част от биосферното вещество напуска цикъла извън границите на съвременната биосфера, в дълбоките слоеве на земната кора. Ето защо всяко следващо състояние на биосферата не повтаря предишното, биосферата непрекъснато се актуализира, което допринася за нейното прогресивно еволюционно развитие. И така, въглеродният цикъл се извършва в продължение на 3000-5000 години. Делът на въглерода, напускащ този цикъл, е незначителен - около стомилионна част от процента от общото количество въглерод в обращение. Но през цялата геоложка история на биосферата е имало около 100 000 такива "изхода" на въглерод извън биосферата и това е довело до натрупването в геологичното минало на трилиони тонове изкопаеми органични вещества, съхранявани във въглища, нефт, битум, варовик и други минерали.

И така, механизмът на взаимодействие между живи (биотични) и неживи (абиотични) се състои в включването на неорганична материя в сферата на живота; след поредица от трансформации - връщане на биотиката в предишното му, абиотично състояние.

Според ролята, която различните видове организми играят в този процес, те се разделят на три големи групи:

Производители - организми, които произвеждат, произвеждат жива материя от нежива материя. Основно това са фотосинтетици: висши и низши зелени растения;

Разлагачи – организми, които превръщат органичната материя в минерална – изходен продукт за следващия цикъл. Това са бактерии, гъбички, сапрофитни растения.

Образно казано, зелените растения започват щафетата на живота, след това животните я поемат, а бактериите я довеждат до финала, където отново се поемат растенията. Кръгът се затваря, за да даде началото на нов обрат и така безкрайно.

На Земята има много такива общности със затворени хранителни вериги - биоценози. Заедно със средата, в която протича тяхната жизнена дейност (биотоп), те образуват относително самостоятелни природни комплекси - биогеоценози. Основните биогеоценози на света: морета, реки, езера, блата, гори, степи, пустини, тундри.

Раждането на биосферата може да се разглежда като качествен скок в еволюцията на материята. Преди възникването му на земната повърхност са преобладавали процесите на неживата природа. От момента на възникването си живите организми са се превърнали в мощна геохимична сила, която действа на Земята от около 4 милиарда години. Живите организми напълно регулират състава на газовата обвивка на нашата планета, солния състав на водите на Световния океан, осигуряват циркулацията на много химични елементи, използването и трансформирането на слънчевата енергия, образуването на почва, нефт, въглища, седиментни скали и други геоложки находища.

Замърсяване на биосферата от човека

Човекът е елемент от биосферата. В началото на своята история той е имал същото влияние върху хода на геохимичните процеси, както всеки друг хетеротрофен вид живи организми. Въпреки това, поради развитието на науката и технологиите, човечеството се превърна в мощна геохимична сила. В природата няма такъв бързо протичащ геоложки процес, с който човешката дейност да може да се сравни, особено сега, когато той е въоръжен с огромен арсенал от въздействия върху природата.

Гледната точка, която съществуваше само преди няколко десетилетия, че биосферата има свръхвисока стабилност, че животните, растенията, минералите и енергийните ресурси на Земята са неизчерпаеми, се оказа несъстоятелна. Промишлеността и селското стопанство на развитите страни значително нарушиха водния цикъл и свързания с него цикъл на химичните елементи, замърсиха атмосферата, която ни доставя кислород, и хидросферата, която осигурява вода.

Живеем в епоха, когато въздействието върху биосферата трябва да се комбинира с мъдростта да се предвидят резултатите от него. Способността да се носи отговорност за всичко, което се случва на Земята, може да е основната характеристика на това, което наричаме цивилизация.

Нарушаване на кислородния баланс на Земята

Свежестта на въздуха, съдържанието на кислород в него са свързани с интензивния процес на фотосинтеза на зелените растения. Кислородът, който дишаме и който се използва като окислител при изгарянето на изкопаеми горива, се е образувал по време на 2-3 хиляди години фотосинтетична дейност на растения по целия свят: както на сушата, така и на морето, както на дървета, така и на микроскопични водорасли.

От гледна точка на поддържането на кислородния баланс на Земята не може да се спази равенството между хектарите изсечени и засадени гори. В края на краищата фотосинтетичната производителност на възрастно дърво не може да се сравни с тази на разсад. Дори сега, в редица индустриализирани страни, изгарянето на гориво изразходва много повече кислород, отколкото се отделя от растенията по време на фотосинтезата. Това означава, че тези страни използват кислород, „произведен“ в други страни, по-специално кислород от сибирската тайга.

Влажните тропически гори на Южна Америка, Екваториална Африка и Индокитай играят специална роля в снабдяването на Земята с кислород. Това е като белите дробове на нашата планета. Не получавайки компенсация от високоразвитите страни за опазването на техните гори, развиващите се страни са принудени интензивно да ги изсичат, за да получат експортна дървесина. Така човечеството все повече нарушава кислородния баланс на Земята.

Озоновият екран - крехка обвивка, която спасява живота на Земята от вредните "ултравиолетови лъчи" - възникна от кислород от биогенен произход преди около 500 милиона години.Нарушаването на този защитен слой (и това се случва в резултат на появата на фреон в атмосферата) ще направят живота на сушата невъзможен Обновяването на озоновия екран е изключително бавно и продължава хиляди години.

Замърсяване на водите

За пиене, напояване, технологични нужди човек се нуждае от чиста вода. Чистотата на водата е резултат от биогенни процеси, т.е. процеси на биологично пречистване на всички малки и големи водоеми. Чистотата на водите на езерото Байкал се обяснява не просто с факта. че в него се вливат 300 относително чисти сибирски реки. Тези реки носят със себе си мътност, суспензии, останки от мъртви организми. И ако не беше уникалната фауна и флора на Байкал, които извършват процеса на биологично самопочистване, тогава езерото в най-добрия случай би било резервоар за "мъртвата" вода, внесена в него. Само един вид байкалски полумикроскопични ракообразни - еписура - филтрира през хрилете 30 пъти годишно през хрилете 50-метровия воден стълб на повърхностните слоеве на езерото Байкал. А други организми са отговорни за чистотата на по-дълбоките слоеве. Всички байкалски организми са свързани помежду си чрез хиляди сложни взаимоотношения, които осигуряват много крехък биологичен баланс на тази общност. Нарушаването му в някаква връзка, рязкото намаляване на броя на един вид, което понякога изглежда от второстепенно значение, може в крайна сметка да доведе до смъртта на цялата система. Запазването на Байкал е дълг на нашето поколение.

Екологична опасност надвисна над водата на Волга. Нормите за прием на вода са известни: за да живее реката, е невъзможно да се вземе повече от 1/25 от нейната част. Само в този случай естествената система за самопречистване може да работи активно. В момента 1/6 от водата на Волга се използва за нуждите на селското стопанство и промишлеността. Голяма опасност за Волга е индустрията, чиито отпадъци унищожават както реката, така и рибата. Необходим е единен план за развитие на басейна на Волга, като се вземе предвид взаимосвързаността на всички негови региони и отрасли.

Запазете плодородието на земята

Почвата, въздухът, водата са продуктите на живота на много десетки хиляди видове организми. Нашите предци все още са живели в пещери, знаели са как да поддържат огън, когато в резултат на взаимодействието на хиляди видове микроорганизми, гъби, зелени растения и животни се образува черноземът, който започва да се използва за земеделие през европейската част на Русия само преди 250-350 години, в Алтай - около 75, а в Казахстан преди по-малко от 30 години.

Неправилното оран по протежение, а не напречно на склона, водачът на трактора за един сезон може да унищожи обработваемия слой на почвата, чието образуване е отнело стотици, понякога хиляди години. Неправилното използване на торове, пестициди води до смъртта на жизненоважна почвена микрофауна (нематоди, пролетни опашки, много акари) и макрофауна (земни червеи, стоножки, бръмбари, Diptera).

Намалено видово разнообразие

Населението на Земята непрекъснато расте, в момента се увеличава със 172 души в минута, с 250 хиляди на ден и с 90 милиона на година, а до 2000 г. ще бъде приблизително 6,5 милиарда.Поради нарастването на населението всички нови територии са включени в активна икономическа дейност: разораване на полета, изграждане на нови промишлени комплекси, прокарване на пътища, разширяване на районите на селища и градове. Следователно пространството за дивите животни и растения намалява, местообитанията им се унищожават, числеността и разнообразието им намаляват.

Наскоро, според IUCN, средно един вид или подвид гръбначни животни изчезва на нашата планета всяка година. Измествайки друг биологичен вид от живота, ние ограбваме себе си, тъй като губим ценния генофонд, отрязваме информацията, която идва от дълбините на вековете, обедняваме биосферата. Техносферата не може да замени биосферата и никаква създадена от човека природа не може да замени естествената природа. Водоемите не са еквивалентни на езерата, горските паркове не са естествена гора. Те не са жизнеспособни, защото са лишени от основния признак на живот - способността за самообновяване и самосъхранение.

Все пак трябва да се каже, че някои живи същества се чувстват комфортно в антропогенни условия. Засиленото влияние на човешката стопанска дейност върху биосферата има благоприятен ефект върху еволюцията на плъхове, домашни мишки, врани, гълъби, някои видове пещерни паяци (те вероятно приемат каменните къщи за пещери), домашните мухи, молци, които намират благоприятно среда под формата на запаси от дрехи, съхранявани в почти всеки дом. В резервоари, замърсени с отпадъчни води, синьо-зелените (цианиди) се развиват в безпрецедентни количества. Те са били една от първите форми на живот на нашата планета и са, така да се каже, живи вкаменелости. Създавайки условия за развитие на синьо-зелените, ние сякаш връщаме тази част от биосферата милиарди години назад.

Ноосфера

Ноосфера - етап от развитието на биосферата. В. И. Вернадски пръв осъзна, че човекът се е превърнал в геоложка сила, способна да трансформира природата в голям мащаб. Той отбеляза, че човекът е обхванал цялата биосфера със своя живот и култура, че присъстваме на създаването в биосферата на нов, безпрецедентно мощен геоложки фактор.

Академик В. И. Вернадски вярваше в човешкия ум. Той беше убеден, че човечеството ще намери начин да поддържа биологичното равновесие на планетата. Биосферата, според него, трябва да се трансформира в ноосфера - сферата на ума, създадена преди всичко от развитието на науката, научното разбиране на протичащите процеси и въз основа на това човешкия труд. Само човекът е в състояние да поеме функциите по управление на екологичното развитие на планетата като цяло.

Защита на биосферата

Крехката обвивка на Земята отделя планетата от света на космоса, където цялото пространство е пронизано от космическа радиация, където вакуумът е заменен от чудовищно налягане, а безтегловността - от колосални сили на гравитацията, спасява от космически студ и топлина. Така че, на първо място, важно е да се грижим за опазването на земната природа. За целта е необходимо количеството на емисиите да се приведе в съответствие с възможностите за поглъщане или асимилация от биосферата на Земята, т.е. с възможността за самопречистване; необходимо е освен това да се създаде служба за наблюдение на състоянието на околната среда - мониторинг.

Също толкова важна задача е рационалното използване на ресурсите на планетата. Човечеството трябва да съпостави годишното потребление на възобновяеми ресурси с годишното им обновяване, икономично и далновидно да изразходва ресурси, които не могат да се самообновяват. Нарушаването на тези условия води до намаляване на почвеното плодородие, намаляване на улова на риба, намаляване на горските площи и липса на прясна вода. Небрежното използване на невъзобновяеми ресурси може да постави бъдещите поколения в трудна позиция. Изчерпването на запасите от руда, преди да бъде намерен еквивалентен заместител, ще лиши индустрията от необходимите суровини, а пълното изчерпване на изкопаемите горива, преди да бъдат открити нови енергийни източници, ще спре, ще лиши топлината и светлината от всички сектори на икономиката.

Естествените вериги се отличават с постоянството на физическия и химичен състав и броя на елементите, участващи в тях. Водата на океаните, след поредица от трансформации (преминавайки през атмосферата, литосферата, живата материя на планетата), се връща отново в същата форма и количество в океаните; атмосферните газове, преминавайки през същите елементи, се превръщат в газова смес със строго постоянен състав.

Борбата за чистотата на биосферата днес се води в следните области:

Борба със замърсяването на въздуха, водата и почвата на базата на неутрализиране на промишлени, селскостопански, битови отпадъци;

Създаване на качествено нови технологии, изградени на принципа на затворени системи, следващи модела на процесите, протичащи в естествената среда;

Възстановяване на нарушения в биосферата: рекултивация на земи, възстановяване на горите и почвеното плодородие, съживяване на животински или растителни популации, които са застрашени от унищожение и др.

Приоритетните мерки започват с определяне на научнообосновани ПДК за емитирани вещества. Почистването се състои в инсталиране на колектори за дим, газ и пепел на комини на особено мръсни и опасни производства (химическа промишленост, цветна и черна металургия, енергетика) и пречиствателни съоръжения по пътя на изхвърляне на отпадъчни води от оризови полета, целулоза и хартия и други предприятия Всеки вид има уникален генофонд. За да оцелее и да не загуби ценни имоти, той трябва да живее в своите общности, да участва във вътрешновидова и междуспецифична борба. Ето защо опазването на световния генетичен фонд изисква запазването не само на отделни видове, но и на цели биогеоценози с цялото разнообразие на техните популации. Опазването на генетичния фонд ще играе важна роля в подобряването на културните растения и домашните животни. Също толкова важно е опазването на фонда от най-ценните лечебни растения. Нашата задача е да съхраним всички видове живи организми, да съхраним цялото невероятно видово разнообразие, което човечеството е наследило в резултат на дългата еволюция на живота на Земята.



Назад напред

внимание! Визуализацията на слайда е само за информационни цели и може да не представя пълния обем на презентацията. Ако се интересувате от тази работа, моля, изтеглете пълната версия.

Целта на урока:дайте концепцията за циркулацията на веществата, връзката на веществата в биосферата, съответствие с единните закони на природата.

Цели на урока:

1. Разширете знанията за кръговрата на веществата.
2. Покажете движението на веществата в биосферата.
3. Покажете ролята на циркулацията на веществата в биосферата.

Оборудване: таблици „Границите на биосферата и плътността на живота в нея“, диаграма на циркулацията на веществата, компютър, проектор, презентация.

План на урока.

I. Постановка на проблемен въпрос.

II. Проверка на знанията.

III. Нов материал.

3.1. Проблемен въпрос.

3.2. Определение на биосферата според V.I. Вернадски.

3.3. Характеристики на биосферата.

3.4. Слайд 4. Ролята на живите организми в биосферата.

3.5. Кръговрат на веществата в една екосистема.

IV. Слайд 8. Работата със схемата е включена в цикъла.

V. Слайд 9. Работа със схемата на водния цикъл.

VI. Слайд 10. Работа с диаграмата на кислородния цикъл.

VII. Слайд 12. Работа със схемата на въглеродния цикъл.

VIII. Слайд 13. Цикълът на азота.

IX. Слайд 14. Цикълът на сярата.

H.Слайд15. Цикъл на фосфора.

XI. Напишете заключение по темата на урока.

По време на часовете

I. Организационен момент. Настройте класа да работи.

II. Проверка на знанията.

Извършване на вариантен тест. Тестовете се отпечатват.

Опция 1

1. Най-постоянният фактор, влияещ върху атмосферата, е:

а) налягане б) прозрачност в) газов състав г) температура

2. Функциите на биосферата, дължащи се на процесите на фотосинтеза, включват:

а) газ б) редокс в) концентрация

г) всички изброени функции д) газ и редокс

3. Целият кислород в атмосферата се образува поради дейността на:

а) цианобактерии от синьо-зелени водорасли б) хетеротрофни организми в) колониални протозои в) автотрофни организми

4. В трансформацията на биосферата основна роля играят:

а) живи организми б) биоритми

в) кръговрат на минерални вещества в) процеси на саморегулация.

Вариант 2

1. Животът може да бъде открит:

а) всяка точка в биосферата

б) Всяка точка на Земята

в) всяка точка от биосферата

г) всяка точка в биосферата, с изключение на Антарктика и Арктика

д) в биосферата се извършва само геоложка еволюция

2. Притокът на енергия в биосферата отвън е необходим, защото:

а) въглехидратите, образувани в растението, служат като източник на енергия за други организми

б) протичат окислителни процеси в организмите

в) организмите унищожават остатъците от биомаса

г) нито един вид организми не създава енергийни запаси

3. Изберете основните фактори на околната среда, от които зависи просперитетът на организмите в океана:

а) наличие на вода б) валежи

в) прозрачност на средата г) pH на средата

д) соленост на водата е) скорост на изпаряване на водата

ж) концентрация на въглероден диоксид

4. Биосферата е глобална екосистема, чиито структурни компоненти са:

а) класове и отдели растения б) популации

в) биогеоценози г) класове и типове.

III. Нов материал.

3.1. проблемен въпрос

Припомнете си закона за запазване на веществата от химията. Как този закон може да бъде свързан с биосферата?

3.2. Дефиниция на биосферата

Биосферата, според V.I. Вернадски, е общата планетарна обвивка, тази област на Земята, където животът съществува или е съществувал и който е или е бил изложен на него. Биосферата обхваща цялата повърхност на сушата, моретата и океаните, както и тази част от недрата на Земята, където се намират скалите, създадени от дейността на живите организми.

В. И. Вернадски
(1863-1945)

Изключителен руски учен
Академик, основател на науката геохимия
Създава учението за биосферата на Земята.

3.3. Характеристики на биосферата

Биосфераобхваща цялата повърхност на сушата, моретата и океаните, както и тази част от недрата на Земята, където се намират скалите, създадени от дейността на живите организми. В атмосферата се определят горните граници на живота озонов щит – тънък слой озон на височина 16–20 km. Той блокира вредните ултравиолетови лъчи на слънцето. Океанът е наситен с живот изцяло, до дъното на най-дълбоките падини 10-11 км. В дълбините на твърдата част на Земята активният живот прониква на места до 3 км (бактерии в нефтени полета). Резултатите от жизнената дейност на организмите под формата на седиментни скали могат да бъдат проследени още по-дълбоко.

Размножаването, растежът, метаболизмът и дейността на живите организми в продължение на милиарди години напълно са трансформирали тази част от нашата планета.

Цялата маса организми от всички видове V.I. Вернадски на име жива материяЗемята.

Химическият състав на живата материя включва същите атоми, които изграждат неживата природа, но в различно съотношение. В хода на метаболизма живите същества непрекъснато преразпределят химичните елементи в природата. Така химията на биосферата се променя.

В И. Вернадски пише, че на земната повърхност няма химична сила, действаща по-постоянно и следователно по-мощна в своите последствия, отколкото живите организми, взети като цяло. В продължение на милиарди години фотосинтезиращите организми (Фигура 1) са свързали и превърнали огромни количества слънчева енергия в химическа работа. Част от неговите запаси в хода на геоложката история са се натрупали под формата на залежи от въглища и други изкопаеми органични вещества - нефт, торф и др.

Ориз. 1. Първите сухоземни растения (преди 400 милиона години)

слайд 4.

3.4. Ролята на живите организми в биосферата

Живите организми създават цикли в биосферата на най-важните хранителни вещества, които последователно преминават от жива материя към неорганична материя. Тези цикли се разделят на две основни групи: газови цикли и седиментни цикли. В първия случай основният доставчик на елементи е атмосферата (въглерод, кислород, азот), във втория случай - седиментни скали (фосфор, сяра и др.).

Благодарение на живите същества са възникнали много скали на Земята. Организмите имат способността избирателно да усвояват и натрупват отделни елементи в себе си в много по-големи количества, отколкото са в околната среда.

Създаване на гигант биологичен цикъл на веществатав биосферата животът поддържа стабилни условия за своето съществуване и съществуването на човек в него.

Живите организми играят голяма роля в разрушаването и изветрянето на скалите на сушата. Те са основните разрушители на мъртвата органична материя.

В. В. Докучаев
(1846 - 1903)
Основател на съвременната наука за почвата,
въз основа на идеята за дълбока връзка между живата и неживата природа

Така през периода на своето съществуване животът е променил земната атмосфера, състава на океанските води, създал е озонов екран, почви и много скали. Изветрителните условия на скалите са се променили, микроклиматът, създаден от растителността, е започнал да играе важна роля и климатът на Земята също се е променил.

3.5. Кръговратът на веществата в екосистемата

IV. Работата със схемата участва в цикъла

Във всяка екосистема кръговратът на материята възниква в резултат на екофизиологичната връзка между автотрофи и хетеротрофи.

Въглерод, водород, азот, сяра, фосфор и още около 30 прости вещества, необходими за създаването на клетъчния живот, непрекъснато се превръщат в органични вещества (глициди, липиди, аминокиселини ...) или се абсорбират под формата на неорганични йони от автотрофни организми , впоследствие използвани от хетеротрофни, а след това - микроорганизми-деструктори. Последните разлагат екскрети, животински и растителни останки до разтворими минерални елементи или газообразни съединения, които се връщат обратно в почвата, водата и атмосферата.

V. Работа със схемата на кръговрата на водата

Ориз. 6. Кръговрат на водата в биосферата

VI. Работа с диаграмата на кислородния цикъл

Слайд 10

кислороден цикъл.

Цикълът на кислорода отнема около 2000 години на Земята и около 2 милиона години за водата (фиг. 6). Това означава, че атомите на тези вещества в историята на Земята многократно са преминавали през жива материя, като са били в телата на древни бактерии, водорасли, дървесни папрати, динозаври и мамути.

Биосферата премина през дълъг период на развитие, по време на който животът промени формите си, разпространи се от водата на сушата и промени системата от цикли. Съдържанието на кислород в атмосферата постепенно нараства (виж фиг. 2).

През последните 600 милиона години скоростта и природата на циклите са се доближили до съвременните. Биосферата функционира като гигантска хармонична екосистема, в която организмите не само се адаптират към околната среда, но и създават и поддържат условия на Земята, благоприятни за живот.

VII. Работа с диаграмата на въглеродния цикъл

Въпроси към учениците:

1. Спомнете си каква роля играе фотосинтезата в природата?

2. Какви условия са необходими за фотосинтезата?

Въглеродният цикъл(фиг. 4). Неговият източник за фотосинтезае въглероден диоксид (въглероден диоксид), който е в атмосферата или разтворен във вода. Въглеродът, свързан в скалите, се включва в цикъла много по-бавно. Като част от органичните вещества, синтезирани от растението, въглеродът влиза, след това в силови веригипрез живи или мъртви растителни тъкани и се връща отново в атмосферата под формата на въглероден диоксид в резултат на дишане, ферментация или изгаряне на гориво (дърва, нефт, въглища и др.). Продължителността на въглеродния цикъл е три до четири века.

Ориз. 4. Въглероден цикъл в биосферата

VIII. Работа с диаграмата на кръговрата на азота.

Спомнете си каква роля играят те в натрупването на азот?

Цикъл на азота (фиг. 5). Растенията получават азот основно от разлагаща се мъртва органична материя чрез дейността на бактерии, които превръщат протеиновия азот в налична за растенията форма. Друг източник - свободният азот в атмосферата - не е пряко достъпен за растенията. Но той е вързан, т.е. превърнати в други химични форми, някои групи бактерии и синьо-зелени водорасли обогатяват с него почвата. Има много растения симбиозас азотфиксиращи бактерии, образуващи възли по корените им. От мъртви растения или животински трупове, част от азота, поради дейността на други групи бактерии, се превръща в свободна форма и отново навлиза в атмосферата.

Ориз. 5. Кръговрат на азота в биосферата

IX. Цикъл на сярата

Слайд 14

Цикъл на фосфор и сяра. (фиг. 6, 7). Фосфорът и сярата се намират в скалите. При унищожаването им и ерозирането те навлизат в почвата, оттам се използват от растенията. Дейностите на организмите разлагачивръща ги в почвата. Част от азотните и фосфорните съединения се отмиват от дъждовете в реките, а оттам в моретата и океаните и се използват от водораслите. Но в крайна сметка, като част от мъртвата органична материя, те се утаяват на дъното и отново се включват в състава на скалите.

X. Кръговратът на фосфора

През последните 600 милиона години скоростта и природата на циклите са се доближили до съвременните. Биосферата функционира като гигантска хармонична екосистема, в която организмите не само се адаптират към околната среда, но и създават и поддържат благоприятни условия за живот на Земята.

XI. Запис на изхода в бележник

1. Биосферата е енергийно отворена система

2. Натрупването на вещества в биосферата се дължи на растенията, които могат да преобразуват енергията на слънчевата светлина.

3. Кръговратът на веществата е необходимо условие за съществуването на живот на Земята.

4. В процеса на еволюцията в биосферата се е установило равновесие между организмите.

Въпроси за преглед:

1. Какви организми от биосферата участват в кръговрата на материята?

2. Какво определя количеството биомаса в биосферата?

3. Каква е ролята на фотосинтезата в кръговрата на материята?

4. Каква е ролята на въглеродния цикъл в биосферата?

5. Какви организми участват в кръговрата на азота?

Домашна работа: научете параграф 76, 77.

Разширено проучване: вземете материал за основните екологични проблеми на нашето време.

1. Г.И. Лернер Обща биология: подготовка за изпита. Контролна и самостоятелна работа - М .: Ексмо, 2007. - 240 с.
2. Е.А. Карвърс Екология: Учебник. 2-ро изд. правилно и допълнителни - М .: MGIU, 2000 - 96 с.
3. Интернет библиотека: http://allbest.ru/nauch.htm
4. Екологичен уебсайт: http://www.anriintern.com/ecology/spisok.htm
5. Електронно списание "Екология и живот".: http://www.ecolife.ru/index.shtml