Экосистемы роль живых организмов в биосфере кратко. Особенности живых организмов. Роль живых организмов в формировании биосферы. технические растения

Вопрос 1. В чем заключается влияние живых организмов на биосферу?
Живые существа способствуют переносу и круговороту веществ в природе. Благодаря деятельности фотосинтетиков в атмосфере снизилось количество углекислого газа, появился кислород и сформировался защитный озоновый слой. Деятельность живых организмов определяет состав и структуру почвы (переработка редуцентами органических остатков), предохраняет ее от эрозии. В значительной мере животные и растения определяют также содержание различных веществ в гидросфере (особенно в небольших по размеру водоемах). Некоторые организмы способны избирательно поглощать и накапливать определенные химические элементы - кремний, кальций, иод, серу и т.д. Результатом активности живых существ являются отложения известняков, железных и марганцевых руд, запасов нефти, угля, газа.

Вопрос 2. Расскажите о круговороте воды в природе.
Под действием энергии Солнца вода испаряется с поверхности водоемов и воздушными течениями переносится на большие расстояния. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород и делает составляющие их минералы доступными для растений, микроорганизмов и животных. Она размывает верхний почвенный слой и уходит вместе с растворенными в ней химическими соединениями и взвешенными органическими и неорганическими частицами в моря и океаны. Циркуляция воды между океаном и сушей - важнейшее звено в поддержании жизни на Земле.
Растения участвуют в круговороте воды двояким способом: извлекают ее из почвы и испаряют в атмосферу; часть воды в клетках растений расщепляется в процессе фотосинтеза. При этом водород фиксируется в виде органических соединений, а кислород поступает в атмосферу.
Животные потребляют воду для поддержания осмотического и солевого равновесия в организме и выделяют ее во внешнюю среду вместе с продуктами обмена веществ.

Вопрос 3. Какие организмы поглощают диоксид углерода из атмосферы?
Диоксид углерода из атмосферы поглощают фотосинтезирующие организмы, которые усваивают его и запасают в виде органических соединений (в первую очередь глюкозы). Диоксид углерода из атмосферы поглощают фотосинтезирующие организмы, которые усваивают его и запасают в виде органических соединений (в первую очередь глюкозы). Кроме того, часть атмосферного углекислого газа растворяется в воде морей и океанов, а затем в форме ионов угольной кислоты может захватываться животными - моллюсками, кораллами, губками, использующими карбонаты для построения раковин и скелетов. Результатом их активности может быть образование осадочных пород (известняков, мела и др.).

Вопрос 4. Опишите путь возвращения связанного углерода в атмосферу.
Углерод поступает в биосферу в результате фиксации его в процессе фотосинтеза, Количество углерода, ежегодно связываемого растениями, оценивается в 46 млрд т. Часть его поступает в тело животных и освобождается в результате дыхания в виде СО 2 , который вновь поступает в атмосферу. Кроме того, запасы углерода в атмосфере пополняются за счет вулканической деятельности и сжигания человеком горючих ископаемых. Хотя основная часть поступающего в атмосферу диоксида углерода поглощается океаном и откладывается в виде карбонатов, содержание СО 2 в воздухе медленно, но неуклонно повышается.

Вопрос 5. Какие факторы, кроме деятельности живых организмов, влияют на состояние нашей планеты?
Кроме деятельности живых организмов на состояние нашей планеты влияют абиотические факторы: движение литосферных плит, вулканическая активность, реки и морской прибой, климатические явления, засухи, наводнения и другие природные процессы. Некоторые из них действуют очень медленно; другие же способны практически мгновенно изменить состояние большого количества экосистем (масштабное извержение вулкана; сильное землетрясение, сопровождаемое цунами; лесные пожары; падение крупного метеорита).

Вопрос 6. Кто впервые ввел в науку термин «ноосфера»?
Ноосфера (от греч. noos - разум) - это понятие, обозначающее сферу взаимодействия природы и человека; это эволюционно новое состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Впервые термин «ноосфера» в 1927 г. ввели в науку французские ученые Эдуард Леруа (1870-1954) и Пьер Тейяр де Шарден (1881-1955).

Живое вещество играет огромную роль в развитии нашей планеты. К такому выводу пришел русский ученый В. И. Вернадский, исследовав состав и эволюцию земной коры. Он доказал, что полученные данные не могут быть объяснены лишь геологическими причинами, без учёта роли живого вещества в геохимической миграции атомов.

Начиная с момента зарождения, жизнь постоянно развивается и усложняется, оказывая воздействие на окружающую среду, изменяя её. Таким образом, эволюция биосферы протекает параллельно с историческим развитием органической жизни .

Время жизни на Земле измеряется примерно 6–7 миллиардами лет. Возможно, что примитивные формы жизни появились еще раньше. Но первые следы своего пребывания они оставили 2,5–3 млрд лет назад. С этого времени произошли коренные изменения поверхности планеты и сформировалось до 5 млн видов животных, растений и микроорганизмов. На Земле возникло живое вещество , заметно отличающееся от неживой материи.

Развитие жизни привело к появлению новой общепланетной структурной оболочки биосферы, тесно взаимосвязанной единой системы геологических и биологических тел и процессов преобразования энергии и вещества.

Биосфера - не только сфера распространения жизни, но и результат её деятельности.

Особое место среди живых организмов заняли растения , потому что они обладают способностью к фотосинтезу . Они продуцируют практически все органическое вещество на планете (растений насчитывается почти 300 тыс. видов).

Функции живого вещества

В. И. Вернадский дал представление об основных биогеохимических функциях живого вещества:

1. Энергетическая функция связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей ее по цепям питания, рассеиванием.

Эта функция - одна из важнейших. В её основе лежит процесс фотосинтеза, в результате которого происходит аккумуляция солнечной энергии и ее последующее перераспределение между компонентами биосферы.

Биосферу можно сравнить с огромной машиной, работа которой зависит от одного решающего фактора - энергии : не будь её, все немедленно остановилось бы.
В биосфере роль основного источника энергии играет солнечное излучение.

Биосфера аккумулирует энергию, приходящую из Космоса на нашу планету.

Живые организмы не просто зависят от лучистой энергии Солнца, они выступают как гигантский аккумулятор (накопитель) и уникальный трансформатор (преобразователь) этой энергии.

Это происходит следующим образом. Растения-автотрофы (и микроорганизмы-хемотрофы) создают органическое вещество. Все остальные организмы планеты - гетеротрофы. Они используют созданное органическое вещество в пищу, что приводит к возникновению сложных последовательностей синтеза и распада органических веществ. Это-то и является основой биологического круговорота химических элементов в биосфере.

Стало быть, живые организмы есть важнейшая биохимическая сила, преобразующая земную кору .

Миграция и разделение химических элементов на земной поверхности, в почве, в осадочных породах, атмосфере и гидросфере осуществляются при непосредственном участии живого вещества. Поэтому в геологическом разрезе живое вещество, атмосфера, гидросфера и литосфера - это взаимосвязанные части единой, непрерывно развивающейся планетарной оболочки - биосферы.

2. Газовая функция - способность изменять и поддерживать определённый газовый состав среды обитания и атмосферы в целом.

Преобладающая масса газов на планете имеет биогенное происхождение.

Пример:

Кислород атмосферы накоплен за счет фотосинтеза.

3. Концентрационная функция - способность организмов концентрировать в своем теле рассеянные химические элементы, повышая их содержание по сравнению с окружающей организмы средой на несколько порядков.

Организмы накапливают в своих телах многие химические элементы.

Пример:

Среди них на первом месте стоит углерод. Содержание углерода в углях по степени концентрации в тысячи раз больше, чем в среднем для земной коры. Нефть - концентратор углерода и водорода, так как имеет биогенное происхождение. Среди металлов по концентрации первое место занимает кальций. Целые горные хребты сложены остатками животных с известковым скелетом. Концентраторами кремния являются диатомовые водоросли, радиолярии и некоторые губки, йода - водоросли ламинарии, железа и марганца - особые бактерии. Позвоночными животными накапливается фосфор, сосредотачиваясь в их костях.

Результат концентрационной деятельности - залежи горючих ископаемых, известняки, рудные месторождения и т.п.

4. Окислительно-восстановительная функция связана с интенсификацией под влиянием живого вещества процессов как окисления благодаря обогащению среды кислородом, так и восстановления прежде всего в тех случаях, когда идет разложение органических веществ при дефиците кислорода.

Пример:

Восстановительные процессы обычно сопровождаются образованием и накоплением сероводорода, а также метана. Это, в частности, делает практически безжизненными глубинные слои болот, а также значительные придонные толщи воды (например, в Черном море).

Подземные горючие газы являются продуктами разложения органических веществ растительного происхождения, захороненных ранее в осадочных толщах.

1. Биосфера – комплексная оболочка Земли, охватывающая всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, заселенная живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера – глобальная экосистема с взаимосвязями, круговоротом веществ и превращением энергии.2. Отсутствие благоприятных условий для жизни организмов:1) в верхних слоях атмосферы – губительное действие космического излучения, ультрафиолетовых лучей; 2) в глубинах океана – недостаток света, пищи, кислорода, высокое давление; 3) в глубоких слоях литосферы – высокая плотность горных пород, высокая температура земных недр, недостаток света, пищи, кислорода. Отсутствие благоприятных условий – причина скудности жизни, незначительной биомассы.3.

Факторы, определяющие границы биосферы, – неблагоприятные условия для жизни организмов. Значение озонового слоя в атмосфере – защита от проникновения губительных для живого коротких ультрафиолетовых лучей. Граница соприкосновения разных сфер – зона с наиболее благоприятными условиями жизни, причина значительного скопления здесь живых организмов.

Земли и химию живого, их взаимосвязи. Вернадский о ведущей роли живого вещества в преобразовании биосферы, о ноосфере. Необходимость изучения роли и места живых организмов в целом на планете для познания присущих биосфере закономерностей.2. Живое вещество, или биомасса, – совокупность всех живых организмов на Земле, способность живого вещества к воспроизводству и распространению на планете – причины всюдности жизни, ее плотности и давления, борьбы организмов за пищу, воду, территорию, воздух.3. Постоянное взаимодействие живого вещества с окружающей средой в процессе обмена веществ: поглощение организмом различных элементов (кислорода, водорода, азота, углерода, фосфора и др.), их накопление, а затем вы деление

(частично при жизни и после смерти). 4. Устойчивость биосферы.

Биологический круговорот – основа целостности и устойчивости биосферы.

Энергия Солнца – основа биологического круговорота. Космическая роль растений – использование энергии Солнца на создание органических веществ из неорганических, распространение органических веществ и энергии по цепям питания.5. Биогеохимические функции живого вещества: 1) газовая – в процессе фотосинтеза растения выделяют кислород, в процессе дыхания все организмы выделяют углекислый газ, клубеньковые бактерии используют атмосферный азот; 2) концентрационная – организмы поглощают различные химические элементы, накапливают их (иод – водоросли, железо, сера – бактерии); 3) окислительно-восстановительная – происходит окисление и восстановление ряда веществ с участием организмов (образование бокситов, руды, известняков); 4) биохимическая – ее проявление в результате питания, дыхания, разрушения и гниения отмерших организмов.6. Влияние деятельности человека на круговорот веществ (химической промышленности, транспорта, сельского хозяйства и др.). Отсутствие в биосфере механизмов, способных восстановить равновесие, нарушаемое деятельностью человека. Проблемы: озоновые дыры и возможные последствия; производство большого количества энергии, загрязнение атмосферы и возможное потепление климата; увеличение численности населения и проблемы питания.7. Сохранение равновесия в биосфере – проблема всего человечества, необходимость ее решения.

Проведение мониторинга, рациональное природопользование, сокращение норм потребления и др.

.Гаметогенез – процесс образования половых клеток человека. Овогенез.

Половое размножение. В половом размножении принимают участие, как правило, две родительские особи, каждая из которых участвует в образовании нового организма, внося лишь одну половую клетку - гамету (яйцеклетку или сперматозоид). В результате слияния гамет образуется оплодотворенная яйцеклетка - зигота, несущая наследственные задатки обоих родителей, благодаря чему резко увеличивается наследственная изменчивость потомков. В этом заключается преимущество полового размножения перед бесполым. Одни гаметы богаты запасными питательными веществами и неподвижны - яйцеклетки; другие, маленькие, подвижные - сперматозоиды. Гаметы образуются в специализированных органах - половых железах. У высших животных женские гаметы (яйцеклетки) образуются в яичниках, мужские (сперматозоиды) - в семенниках.

Образование половых клеток. В процессе формирования половых клеток выделяют три стадии: - размножение - рост - созревание. Первичные половые клетки делятся путем митоза (период размножения), в результате чего их количество постоянно возрастает. Затем деление клеток прекращается, и они начинают расти. При сперматогенезе все 4 клетки в дальнейшем превращаются в сперматозоиды. Типичный сперматозоид состоит из головки, шейки и хвостика. Головка содержит ядро и незначительное количество цитоплазмы. На кончике головки располагается аппарат Гольджи, преобразованный в кольцевое тельце - акросому. В ней образуются ферменты, растворяющие мембрану яйцеклетки при оплодотворении. В цитоплазме шейки сосредоточены митохондрии, одна или несколько центриолей. При оогенезе мейотическое деление ядра сопровождается неравным делением цитоплазмы, в результате чего из ооцита развиваются одна крупная яйцеклетка и три маленькие клетки, называемые направленными тельцами, которые вскоре погибают. Биологический смысл формирования направленных телец заключается в необходимости сохранения в яйцеклетке максимального количества желтка, необходимого для развития будущего зародыша.

Оплодотворение. Слияние содержащихся в гаметах гаплоидных ядер называют оплодотворением; оно приводит к образованию диплоидной зиготы, т.е. клетки, содержащей по одному хромосомному набору от каждого из родителей. Это объединение в зиготе двух наборов хромосом (генетическая рекомбинация) представляет собой генетическую основу внутривидовой изменчивости. Зигота растет и развивается в зрелый организм следующего поколения. Таким образом, при половом размножении в жизненном цикле происходит чередование диплоидной и гаплоидной фаз. Число и размеры половых клеток различны у разных животных и растений. Однако наблюдается такая закономерность: чем меньше вероятность встречи яйцеклетки и сперматозоида, тем большее число половых клеток образуется в организме. Например, рыбы мечут икру (яйцеклетки) и сперму прямо в воду. Количество икринок у некоторых из них достигает громадной величины (треска выметывает около 10 млн. икринок). У высших растений и животных образуется обычно небольшое количество яйцеклеток (до нескольких десятков), так как у них вероятность оплодотворения при значительно большем количестве сперматозоидов (или пыльцы) очень велика.

Процесс оплодотворения состоит из нескольких этапов: проникновения сперматозоида в яйцо, слияния гаплоидных ядер обеих гамет с образованием диплоидной клетки зиготы, активации ее к дроблению и дальнейшему развитию. Как только сперматозоид проник в яйцеклетку, ее оболочки приобретают свойства, препятствующие доступу других сперматозоидов. Это обеспечивает слияние ядра яйца с ядром одного сперматозоида. У некоторых животных в яйцеклетку проникают два или несколько сперматозоидов, но в оплодотворении принимает участие лишь один, остальные погибают.

Учение о биосфере - одно из крупнейших философских обобщений в области естественных наук - было создано академиком В. И. Вернадским (1863-1945). Живое вещество биосферы, по определению В. И. Вернадского представляет собой совокупность ее живых организмов. Значит, границы биосферы - границы распространения жизни на планете.

Функции живого вещества

Быть живым, отмечал В. И. Вернадский,- значит быть организованным. На протяжении миллиардов лет существования биосферы организованность создается и сохраняется деятельностью живого вещества. Живое вещество выполняет в биосфере важнейшие биохимические функции, обеспечивающие круговорот веществ и энергии.

Газовая функция осуществляется зелеными растениями: для синтеза органических веществ они используют углекислый газ, при этом выделяют в атмосферу кислород. Весь остальной органический мир использует кислород в процессе дыхания и пополняет при этом запасы углекислого газа в атмосфере. Благодаря способности автотрофных организмов к фотосинтезу из древней атмосферы было извлечено огромное количество углекислого газа. По мере увеличения биомассы зеленых растений изменялся газовый состав атмосферы: снижалось содержание углекислого газа и увеличивалась концентрация кислорода. Таким образом, живое вещество качественно изменило газовый состав атмосферы - геологической оболочки Земли.

С газовой функцией живого вещества тесно связана окислительно-восстановительная функция. Так, некоторые микроорганизмы непосредственно участвуют в окислении железа, что привело к образованию осадочных железных руд, другие восстанавливают сульфаты, образуя биогенные месторождения серы.

Концентрационная функция проявляется в способности живых организмов накапливать различные химические элементы. Например, в таких растениях-накопителях, как осоки, хвощи, содержится много кремния; морская капуста и щавель - источники йода и кальция. В скелетах позвоночных животных содержится большое количество фосфора, кальция, магния. Благодаря осуществлению концентрационной функции живые организмы создали многие осадочные породы, например залежи мела и известняка.

Круговорот веществ в биосфере

Все структурные компоненты биосферы: горные породы, природные воды, газы, почвы, растительность, животные, микроорганизмы - связаны непрекращающимся процессом круговоротного движения. Круговорот веществ - важный фактор существования биосферы, поддерживающий ее целостность и устойчивость.

Каждый элемент, входящий в состав живого вещества, поступает в организм из окружающей среды, вовлекается в процесс клеточного метаболизма, после чего снова возвращается в окружающую среду, а затем опять используется живой природой. Следовательно, химические элементы многократно вовлекаются в круговорот веществ. В противном случае запасы любого элемента на Земле быстро бы иссякли и жизнь прекратилась. Но вместе с тем некоторая часть биосферного вещества благодаря концентрационной функции живых организмов выходит из круговорота за пределы современной биосферы, в глубокие слои земной коры. Вот почему каждое последующее состояние биосферы не повторяет предшествующее, биосфера постоянно обновляется, что способствует ее прогрессивному эволюционному развитию. Так, круговорот углерода совершается в течение 3000-5000 лет. Доля углерода, выходящего из этого цикла, ничтожно мала - около стомиллионной доли процента от общего количества находящегося в обращении углерода. Но за всю геологическую историю биосферы таких «выходов» углерода за пределы биосферы произошло около 100 тыс., и это привело к накоплению в геологическом прошлом триллионов тонн ископаемого органического вещества, запасенного в углях, нефти, битумах, известняках и других полезных ископаемых.

Итак, механизм взаимодействия живого (биотического) и неживого (абиотического) состоит в вовлечении неорганической материи в сферу жизни; после ряда превращений - возврат биотического в прежнее, абиотическое состояние.

По той роли, которую играют в этом процессе различные виды организмов, они делятся на три большие группы:

Продуценты - организмы, производящие, продуцирующие живое вещество из неживого. В основном это фотосинтетики: высшие и низшие зеленые растения;

Редуценты - организмы, превращающие органическое вещество в минеральное - исходный продукт для следующего цикла. Это - бактерии, грибы, растения-сапрофиты.

Образно говоря, начинают эстафету жизни зеленые растения, затем ее подхватывают животные, а к финишу доносят бактерии, где снова подбирают растения. Круг замыкается, чтобы дать начало новому обороту, и так бесконечно.

Таких сообществ с замкнутыми пищевыми цепями - биоценозов - на Земле множество. Вместе с той средой, в которой протекает их жизнедеятельность (биотопом), они образуют относительно самостоятельные природные комплексы - биогеоценозы. Основные биогеоценозы мира: моря, реки, озера, болота, леса, степи, пустыни, тундры.

Рождение биосферы можно рассматривать как качественный скачок в эволюции материи. До ее возникновения на земной поверхности преобладали процессы неживой природы. Живые организмы с момента возникновения стали могущественной геохимической силой, действующей на Земле около 4 млрд. лет. Живые организмы полностью регулируют состав газовой оболочки нашей планеты, соляной состав вод Мирового океана, обеспечивают круговорот многих химических элементов, использование и трансформацию солнечной энергии, образование почвы, нефти, угля, осадочных пород и других геологических отложений.

Загрязнение биосферы человеком

Человек - элемент биосферы. В начале своей истории он оказывал такое же влияние на ход геохимических процессов, как и любой другой гетеротрофный вид живых организмов. Однако в связи с развитием науки и техники человечество стало могущественной геохимической силой. В природе нет такого быстротекущего геологического процесса, с которым можно было бы сравнить деятельность человека, особенно теперь, когда он вооружен огромным арсеналом воздействий на природу.

Существовавшая всего несколько десятилетий назад точка зрения о том, что биосфера обладает сверхвысокой устойчивостью, что животные, растения, минеральные, энергетические ресурсы Земли неисчерпаемы, оказалась несостоятельной. Промышленность и сельское хозяйство развитых стран заметно нарушили круговорот воды и связанный с ним круговорот химических элементов, загрязнили атмосферу, которая снабжает нас кислородом, и гидросферу, которая дает воду.

Мы живем в веке, когда воздействие на биосферу должно сочетаться с мудростью предвидения его результатов. Способность быть ответственным за все, что происходит на Земле, может быть, есть главная особенность того, что мы называем цивилизацией.

Нарушение кислородного баланса Земли

Свежесть воздуха, содержание в нем кислорода связаны с интенсивным процессом фотосинтеза зеленых растений. Кислород, которым мы дышим и который используется в качестве окислителя при сгорании ископаемого топлива, образовался за 2-3 тыс. лет фотосинтетической деятельности растений всего мира: как сухопутных, так и морских, как деревьев, так и микроскопических водорослей.

С точки зрения сохранения баланса кислорода на Земле не может удовлетворить равенство между гектарами вырубленного и посаженного леса. Ведь фотосинтетическая продуктивность взрослого дерева не идет в сравнение с таковой у саженца. Уже сейчас в ряде промышленно развитых стран при сгорании топлива расходуется гораздо больше кислорода, чем выделяется растениями при фотосинтезе. Значит, эти страны пользуются кислородом, «произведенным» в других странах, в частности кислородом сибирской тайги.

Особую роль в обеспечении Земли кислородом играют влажные тропические леса Южной Америки, Экваториальной Африки, Индокитая. Это как бы легкие нашей планеты. Не получая от высокоразвитых стран компенсации за сохранение своих лесов, развивающиеся страны вынуждены интенсивно вырубать их ради получения экспортной древесины. Тем самым человечество все более быстрыми темпами нарушает кислородный баланс Земли.

Озоновый экран - хрупкая оболочка, спасающая жизнь на Земле от пагубного "воздействия ультрафиолетовых лучей,- возник из кислорода биогенного происхождения около 500 млн. лет назад. Нарушение этого защитного слоя (а оно происходит в результате появления в атмосфере фреона) сделает невозможной жизнь на суше. Возобновление же озонового экрана происходит чрезвычайно медленно и длится тысячи лет.

Загрязнение вод

Для питья, орошения, технологических нужд человеку необходима чистая вода. Чистота воды - результат биогенных процессов, т. е. процессов биологической очистки всех малых и больших водоемов. Чистота вод озера Байкал объясняется не просто тем. что в него впадает 300 относительно чистых сибирских рек. Эти реки несут с собой муть, взвеси, остатки отмерших организмов. И если бы не уникальная фауна и флора Байкала, осуществляющие процесс биологической самоочистки, то озеро в лучшем случае представляло бы собой отстойник для привносимой в него «мертвой» воды. Только один вид байкальских полумикроскопических рачков - эпишура - за год 30 раз профильтровывает через жабры 50-метровую толщу вод поверхностных слоев Байкала. А за чистоту более глубоких слоев ответственны другие организмы. Все организмы Байкала связаны между собой тысячами сложных отношений, обеспечивающих очень хрупкое биологическое равновесие этого сообщества. Его нарушение в каком-нибудь звене, резкое снижение численности одного вида, который иногда кажется второстепенным, может со временем привести к гибели всей системы. Сохранить Байкал - долг нашего поколения.

Экологическая опасность нависла и над волжской водой. Известны нормы забора воды: чтобы река жила, нельзя брать больше 1/25 ее части. Только в этом случае может активно действовать естественная природная система самоочищения. В настоящее время на нужды сельского хозяйства и промышленности используется 1/6 часть волжской воды. Большую опасность для Волги представляет промышленность, отбросы которой губят и реку, и рыбу. Необходим единый план развития Волжского бассейна, учитывающий взаимосвязь всех его регионов и отраслей.

Сберечь плодородие земель

Почва, воздух, вода - продукты жизнедеятельности многих десятков тысяч видов организмов. Наши предки жили еще в пещерах, умели лишь поддерживать огонь, когда в результате взаимодействия тысяч видов микроорганизмов, грибов, зеленых растений и животных шло образование чернозема, который начал использоваться для земледелия в европейской части России всего 250-350 лет назад, на Алтае - около 75, а в Казахстане менее 30 лет назад.

Неправильной пахотой вдоль, а не поперек склона тракторист за один сезон может разрушить пахотный слой почвы, на образование которого ушли сотни, иногда и тысячи лет. Неумелое применение удобрений, ядохимикатов влечет за собой гибель жизненно важной почвенной микрофауны (нематоды, ногохвостки, многие клещи) и макрофауны (дождевые черви, многоножки, жуки, двукрылые).

Сокращение видового разнообразия

Население Земли постоянно растет, в настоящее время оно увеличивается на 172 человека в минуту, на 250 тыс. в день и на 90 млн. в год и к 2000 г. составит примерно 6,5 млрд. В связи с ростом населения все новые территории включаются в активную хозяйственную деятельность: распашка полей, строительство новых промышленных комплексов, прокладывание дорог, расширение площадей поселков и городов. Следовательно, уменьшается пространство для диких животных и растений, разрушаются их места обитания, сокращаются численность и разнообразие.

В последнее время, по данным МСОП, в среднем на нашей планете ежегодно исчезает по одному виду или подвиду позвоночных животных. Вытесняя из жизни очередной биологический вид, мы обкрадываем себя, так как теряем драгоценный генофонд, обрываем информацию, которая идет из глубины веков, обедняем биосферу. Техносфера не может заменить биосферу, и никакая рукотворная природа не заменит естественной природы. Водохранилища не равноценны озерам, лесопарки - это не природный лес. Они не жизнеспособны, так как лишены главного признака жизни - способности к самовозобновлению и самосохранению.

Следует, однако, сказать, что некоторые живые существа чувствуют себя комфортно в антропогенных условиях. Усиление влияния хозяйственной деятельности человека на биосферу благоприятно сказывается на эволюции крыс, домовых мышей, ворон, голубей, некоторых видов пещерных пауков (они, вероятно, принимают каменные дома за пещеры), домовых мух, молей, находящих благоприятную среду в виде запасов одежды, хранящейся почти в каждом доме. В загрязненных сточными водами водоемах в небывалом прежде количестве развиваются сине-зеленые (цианеи). Они были одними из первых форм жизни на нашей планете и являются как бы живыми ископаемыми. Создавая условия для развития сине-зеленых, мы, словно, отбрасываем эту часть биосферы на миллиарды лет назад.

Ноосфера

Ноосфера - стадия развития биосферы. В. И. Вернадский первым осознал, что человек стал геологической силой, способной преобразовывать природу в больших масштабах. Он отмечал, что человек охватил своей жизнью, культурой всю биосферу, что мы присутствуем при создании в биосфере нового, небывало мощного геологического фактора.

Академик В. И. Вернадский верил в человеческий разум. Он был убежден, что человечество найдет путь к сохранению биологического равновесия на планете. Биосфера, по его мнению, должна преобразоваться в ноосферу - сферу разума, создаваемую прежде всего развитием науки, научным пониманием происходящих процессов и основанного на нем труда человека. Только человек способен принять на себя функции управления экологическим развитием планеты в целом.

Охрана биосферы

Хрупкая оболочка Земли отделяет планету от мира космоса, где все пространство пронизывает космическое излучение, где вакуум сменяется чудовищным давлением, а невесомость - колоссальными силами гравитации, спасает от космического холода и жара. Значит, в первую очередь важно позаботиться о сохранении земной природы. Для этого необходимо привести в соответствие величину выбросов с возможностями поглощения или усвоения их биосферой Земли, т. е. с возможностью самоочищения; следует, кроме того, наладить службу контроля за состоянием среды - мониторинг.

Не менее важная задача рационально использовать ресурсы планеты. Человечество должно соотносить ежегодное потребление возобновляемых ресурсов с их годовым возобновлением, экономно и дальновидно тратить ресурсы, не способные к самообновлению. Нарушение этих условий ведет к упадку плодородия почв, падению уловов рыбы, сокращению лесных угодий, нехватке пресной воды. Неосмотрительная трата невозобновимых ресурсов может поставить в тяжелое положение грядущие поколения. Истощение рудных запасов раньше, чем найдется им равноценная замена, лишит промышленность необходимого сырья, а полное исчерпание ископаемого топлива до того, как будут найдены новые энергетические источники, остановит, лишит тепла и света все отрасли хозяйства.

Природные цепи отличаются постоянством физического и химического состава и количества участвующих в них элементов. Вода океанов после ряда превращений (проходя через атмосферу, литосферу, живое вещество планеты) снова возвращается в том же виде и количестве в океаны; газы атмосферы, пройдя те же стихии, превращаются в газовую смесь со строго постоянным составом.

Борьба за чистоту биосферы ведется сегодня по следующим направлениям:

Борьба с загрязнениями воздуха, воды и почвы на основе обезвреживания промышленных, сельскохозяйственных, бытовых отходов;

Создание качественно новых технологий, построенных на принципе замкнутых систем, по образцу тех процессов, которые происходят в окружающей природе;

Восстановление нарушенийв биосфере: рекультивация земель, восстановление лесов и плодородия почвы, возрождение популяции животных или растений, которым грозит истребление, и т. д.

Первоочередные мероприятия начинаются с определения научно обоснованных ПДК выбрасываемых веществ. Очистка состоит в установлении дымо-, газо- и золоуловителей на дымовых трубах особо грязных и вредных производств (химическая промышленность, цветная и черная металлургия, энергетика) и очистных сооружений на пути выброса сточных вод с рисовых полей, целлюлозно-бумажных и других предприятий.Каждый вид обладает неповторимым генофондом. Чтобы выжить и не потерять ценных свойств, он должен обитать в своих сообществах, участвовать во внутривидовой и межвидовой борьбе. Вот почему охрана мирового генетического фонда требует сохранения не только отдельных видов, но и целых биогеоценозов со всем разнообразием составляющих их популяций. Сохранение генетического фонда сыграет основную роль в улучшении культурных растений и домашних животных. Не менее важно сохранение фонда ценнейших лекарственных растений. Наша задача - сохранить все виды живых организмов, сберечь все то удивительное видовое разнообразие, которое досталось человечеству как итог длительной эволюции жизни на Земле.



Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цель урока: дать понятие о круговороте веществ, взаимосвязи веществ в биосфере, соответствие единым законам природы.

Задачи урока:

1. Расширить знания о круговороте веществ.
2. Показать перемещение веществ в биосфере.
3. Показать роль круговорота веществ в биосфере.

Оборудование: таблицы “Границы биосферы и плотность жизни в ней”, схема круговорота веществ, ПК, проектор, презентация.

План урока.

I. Постановка проблемного вопроса.

II. Проверка знаний.

III. Новый материал.

3.1. Проблемный вопрос.

3.2. Определение биосферы по В.И. Вернадскому.

3.3. Характеристика биосферы.

3.4. Слайд 4. Роль живых организмов в биосфере.

3.5. Круговорот веществ в экосистеме.

IV. Слайд 8. Работа со схемой участвуют в круговороте.

V.Слайд 9. Работа со схемой круговорот воды.

VI. Слайд 10. Работа со схемой круговорот кислорода.

VII. Слайд 12. Работа со схемой круговорот углерода.

VIII. Слайд 13. Круговорот азота.

IX. Слайд 14. Круговорот серы.

Х.Слайд15. Круговорот фосфора.

XI. Запись вывода по теме урока.

Ход урока

I. Организационный момент. Настрой класса на работу.

II. Проверка знаний.

Выполнение теста по вариантам. Тесты распечатаны.

Вариант 1

1. Наиболее постоянным фактором, влияющим на атмосферу, является:

а) давление б) прозрачность в) газовый состав г) еемпература

2. К функциям биосферы, обусловленным процессами фотосинтеза, можно отнести:

а) газовую б) окислительно-восстановительную в) концентрационную

г) все перечисленные функции д) газовую и окислительно-восстановительную

3. Весь кислород атмосферы образован благодаря деятельности:

а) цианобактерий сине-зелёных водорослей б) гетеротрофных организмов в) колониальных простейших в) автотрофных организмов

4. В преобразовании биосферы главную роль играют:

а) живые организмы б) биоритмы

в) круговорот минеральных веществ в) процессы саморегуляции.

Вариант 2

1. Жизнь можно обнаружить:

а) любой точке биосферы

б) Любой точке Земли

в) любой точке биосферы

г) любой точке биосферы, кроме Антарктиды и Арктики

д) в биосфере происходит только геологическая эволюция

2. Приток энергии в биосферу извне необходим потому, что:

а) углеводы, образовавшиеся в растении, служат источником энергии для других организмов

б) в организмах происходят окислительные процессы

в) организмы разрушают остатки биомассы

г) ни один вид организмов не создаёт запасов энергии

3. Выберите основные факторы среды, от которых зависит процветание организмов в океане:

а) доступность воды б) количество осадков

в) прозрачность среды г) рH среды

д) солёность воды е) скорость испарения воды

ж) концентрация углекислого газа

4. Биосфера – глобальная экосистема, структурными компонентами которой являются:

а) классы и отделы растений б) популяции

в) биогеоценозы г) классы и типы.

III. Новый материал.

3.1. Проблемный вопрос

Вспомните из химии закон сохранения веществ. Как этот закон может быть связан с биосферой?

3.2. Определение биосферы

Биосфера, по В.И. Вернадскому, – это общепланетарная оболочка, та область Земли, где существует или существовала жизнь и которая подвергается или подвергалась ее воздействию. Биосфера охватывает всю поверхность суши, моря и океаны, а также ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные деятельностью живых организмов.

В. И. Вернадский
(1863-1945)

Выдающийся русский ученый
Академик, основоположник науки геохимии
Создал учение о биосфере Земли.

3.3. Характеристика биосферы

Биосфера охватывает всю поверхность суши, моря и океаны, а также ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные деятельностью живых организмов. В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном – тонким слоем газа озона на высоте 16–20 км. Он задерживает губительные ультрафиолетовые лучи солнца. Океан насыщен жизнью целиком, до дна самых глубоких впадин в 10–11 км. В глубину твердой части Земли активная жизнь проникает местами до 3 км (бактерии в нефтяных месторождениях). Результаты жизнедеятельности организмов в виде осадочных пород прослеживаются еще глубже.

Размножение, рост, обмен веществ и активность живых организмов за миллиарды лет полностью преобразовали эту часть нашей планеты.

Всю массу организмов всех видов В.И. Вернадский назвал живым веществом Земли.

В химический состав живого вещества входят те же самые атомы, которые составляют неживую природу, но в ином соотношении. В ходе обмена веществ живые существа постоянно перераспределяют химические элементы в природе. Таким образом, меняется химизм биосферы.

В.И. Вернадский писал, что на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. За миллиарды лет фотосинтезирующие организмы (рис. 1) связали и превратили в химическую работу огромное количество солнечной энергии. Часть ее запасов в ходе геологической истории накопилась в виде залежей угля и других ископаемых органических веществ – нефти, торфа и др.

Рис. 1. Первые растения суши (400 млн. лет назад)

Слайд 4.

3.4. Роль живых организмов в биосфере

Живые организмы создают в биосфере круговороты важнейших биогенных элементов , которые попеременно переходят из живого вещества в неорганическую материю. Эти циклы делят на две основные группы: круговороты газов и осадочные круговороты. В первом случае главный поставщик элементов – атмосфера (углерод, кислород, азот), во втором – горные осадочные породы (фосфор, сера и др.).

Благодаря живым существам возникли многие горные породы на Земле. Организмы обладают способностью избирательно поглощать и накапливать в себе отдельные элементы в гораздо большем количестве, чем они есть в окружающей среде.

Совершая гигантский биологический круговорот веществ в биосфере, жизнь поддерживает стабильные условия для своего существования и существования в ней человека.

Живые организмы играют большую роль в разрушении и выветривании горных пород на суше. Они – главные разрушители мертвого органического вещества.

В. В. Докучаев
(1846 - 1903)
Основоположник современного почвоведения,
основанного на идее глубокой взаимосвязи живой и неживой природы

Таким образом, за период своего существования жизнь преобразовала атмосферу Земли, состав вод океана, создала озоновый экран, почвы, многие горные породы. Изменились условия выветривания пород, большую роль стал играть микроклимат, создаваемый растительностью, изменился и климат Земли.

3.5. Круговорот веществ в экосистеме

IV. Работа со схемой участвуют в круговороте

В каждой экосистеме происходит круговорот вещества как результат экофизиологической взаимосвязи автотрофов и гетеротрофов.

Углерод, водород, азот, сера, фосфор и ещё около 30 простых веществ, необходимых для создания жизни клетки, непрерывно превращаются в органические вещества (глициды, липиды, аминокислоты…) или поглощаются в виде неорганических ионов автотрофными организмами, впоследствии используются гетеротрофными, а затем – микроорганизмами-деструкторами. Последние разлагают выделения, животные и растительные остатки на растворимые минеральные элементы или газообразные соединения, которые возвращаются в почву, воду и атмосферу.

V. Работа со схемой круговорот воды

Рис. 6. Круговорот воды в биосфере

VI. Работа со схемой круговорот кислорода

Слайд 10

Цикл кислорода.

Цикл кислорода занимает на Земле около 2000 лет, воды – около 2 млн лет (рис. 6). Это значит, что атомы этих веществ за историю Земли многократно проходили через живое вещество, побывав в телах древних бактерий, водорослей, древовидных папоротников, динозавров и мамонтов.

Биосфера прошла длительный период развития, в течение которого жизнь меняла формы, распространилась из воды на сушу, изменила систему круговоротов. Содержание кислорода в атмосфере постепенно росло (см. рис. 2).

За последние 600 млн лет скорости и характер круговоротов приблизились к современным. Биосфера функционирует как гигантская слаженная экосистема, где организмы не только приспосабливаются к среде, но и сами создают и поддерживают на Земле условия, благоприятные для жизни

VII. Работа со схемой круговорот углерода

Вопросы учащимся:

1. Вспомните, какую роль в природе играет фотосинтез?

2. Какие условия необходимы для фотосинтеза?

Круговорот углерода (рис. 4). Источником его для фотосинтеза служит углекислый газ (диоксид углерода), находящийся в атмосфере или растворенный в воде. Углерод, связанный в горных породах, вовлекается в круговорот значительно медленнее. В составе синтезированных растением органических веществ углерод поступает, затем в цепи питания через живые или мертвые ткани растений и возвращается в атмосферу снова в форме углекислого газа в результате дыхания, брожения или сгорания топлива (древесины, нефти, угля и т.п.). Продолжительность цикла углерода равна трем-четырем столетиям.

Рис. 4. Круговорот углерода в биосфере

VIII. Работа со схемой Круговорот азота.

Вспомните, какую роль играют в накоплении азота?

Круговорот азота (рис. 5). Растения получают азот в основном из разлагающегося мертвого органического вещества посредством деятельности бактерий, которые превращают азот белков в усваиваемую растениями форму. Другой источник – свободный азот атмосферы – растениям непосредственно недоступен. Но его связывают, т.е. переводят в другие химические формы, некоторые группы бактерий и сине-зеленые водоросли, они обогащают им почву. Многие растения находятся в симбиозе с азотфиксирующими бактериями, образующими клубеньки на их корнях. Из отмерших растений или трупов животных часть азота, за счет деятельности других групп бактерий, превращается в свободную форму и вновь поступает в атмосферу.

Рис. 5. Круговорот азота в биосфере

IX. Круговорот серы

Слайд 14

Круговорот фосфора и серы. (рис. 6, 7). Фосфор и сера содержатся в горных породах. При их разрушении и эрозии они поступают в почву, оттуда используются растениями. Деятельность организмов - редуцентов снова возвращает их в почву. Часть соединений азота и фосфора смывается дождями в реки, а оттуда – в моря и океаны и используется водорослями. Но, в конце концов, в составе мертвого органического вещества они оседают на дно и снова включаются в состав горных пород.

X. Круговорот фосфора

За последние 600 млн лет скорости и характер круговоротов приблизились к современным. Биосфера функционирует как гигантская слаженная экосистема, где организмы не только приспосабливаются к среде, но и сами создают и поддерживают на Земле условия, благоприятные для жизни.

XI. Запись вывода в тетради

1. Биосфера – энергетически открытая система

2. Накопление веществ в биосфере идёт за счёт растений, способных преобразовывать энергию солнечного света.

3. Круговорот веществ - необходимое условие существования жизни на Земле.

4. В процессе эволюции в биосфере установилось равновесие между организмами.

Вопросы для повторения:

1. Какие организмы биосферы участвуют в круговороте веществ?

2. От чего зависит количество биомассы в биосфере?

3. Какова роль фотосинтеза в круговороте веществ?

4. Какова роль круговорота углерода в биосфере?

5. Какие организмы принимают участие в круговороте азота?

Домашнее задание: выучить параграф 76, 77.

Опережающее изучение: подобрать материал об основных экологических проблемах современности.

1. Г.И. Лернер Общая биология: подготовка к ЕГЭ. Контрольные и самостоятельные работы – М.: Эксмо, 2007. – 240 с.
2. Е.А. Резчиков Экология: Учебное пособие. 2-е изд. испр. и доп. – М.: МГИУ, 2000 – 96 с.
3. Библиотека интернета: http://allbest.ru/nauch.htm
4. Сайт Экологии: http://www.anriintern.com/ecology/spisok.htm
5. Электронный журнал "Экология и жизнь".: http://www.ecolife.ru/index.shtml