ТЕМА: Живое вещество биосферы Класс: 10 повышенный Цели урока: сформировать у учащихся систему знаний о биосфере, её компонентах и функции Задачи: образовательная: рассмотреть структуру биосферы, выявить ее функции, выделить границы биосферы, роль живого вещества в биосфере; развивающая: продолжить развитие умений у школьников выявлять взаимосвязь между живой и неживой природой, выделять главное, анализировать, устанавливать причинно-следственные связи; воспитательная: прививать чувство патриотизма и уважения к русским ученым на примере жизнедеятельности В. И. Вернадского, занимавшегося изучением биосферы. Тип урока: урок изучения нового материала. Методы обучения: Словесные – беседа, описание, объяснение, рассказ. Наглядные и практические – работа с текстом и иллюстрациями учебника. Ход урока 1. Организационный момент. приветствие; подготовка класса к работе; наличие учащихся. Мотивация учебной деятельности. Ученые считают, что на Земле обитает от 2 до 5 млн. видов живых организмов, каждый вид объединяет миллионы и миллиарды особей, определённым образом распределённых в пространстве. Каждый вид по-своему взаимодействует с окружающей средой. Деятельность живых организмов создает удивительное разнообразие окружающей нас природы. Это разнообразие служит гарантией сохранения жизни на Земле. Но в каких пределах возможно существование жизни? Этот вопрос всегда представлял научный интерес, и сегодня нам предстоит в этом разобраться. (Сообщение темы, цели занятия.) 3.Новая тема В процессе эволюции на Земле образовалась особая оболочка (или сфера) населенная живыми организмами. Впервые это название было использовано еще Ж. Б. Ламарком. Распространение этого термина произошло благодаря развитию учения о биосфере академиком В. И. Вернадским (в конце 20-х гг. XX столетия). В. И. Вернадский (18631945 гг.), являясь основоположником новой науки - биогеохимии, - первым обратил внимание на роль живых организмов как мощного геологического фактора, установив роль живого вещества в преобразовании земной поверхности. И только в 1926 году появляется целостная концепция о биосфере. Автором этой концепции и стал русский учёный Владимир Иванович Вернадский, который посвятил себя изучению процессов, протекающих в биосфере. Биосфера - оболочка Земли, населенная живыми организмами. (определение учащиеся записывают в тетрадь). Факторы, ограничивающие жизнь Скажите, а равномерно ли распределена жизнь на протяжении всей биосферы? (ответы учащихся) Распределение жизни в биосфере, а, следовательно, и на границы биосферы оказывают влияния многие факторы: наличие кислорода, углекислого газа и воды в её жидкой фазе; высокие и низкие температуры; наличие элементов минерального питания; сверхсолённая среда; жёсткое ультрафиолетовое излучение. Какой вклад в биомассу Земли вносят растения и какой - животные? Огромной заслугой В. И. Вернадского является обоснование нового содержания представлений о живом веществе. Живым веществом Вернадский называл «совокупность организмов, сведенных к их весу, химическому составу и энергии». Живое вещество по своей массе представляет собой ничтожную часть биосферы. Если все живое вещество Земли равномерно распределить по ее поверхности, то оно покроет нашу планету слоем толщиной 2 см. Однако именно живое вещество, по мнению В. И. Вернадского, выполняет ведущие функции в формировании земной коры. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. СПЕЦИФИКА ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА заключается в следующем: Скорость химических реакций в живом в-ве с участием ферментов в тысячи раз выше, чем при производстве в-в химич. методом. Есть соединения, которые встречаются только в живых организмах (белки, нуклеиновые кислоты). Живому веществу присуща подвижность. Благодаря движению живое вещество способно заполнять собой всё возможное пространство (этот процесс был назван давлением жизни). Живое вещество представлено в виде индивидуальн. организмов. Живое вещество представлено в виде биоценозов. Живое вещество существует в виде непрерывного чередования поколений. Живое вещество способно эволюционировать. Живое вещество постоянно производит биогеохимическую работу ( образуется уголь, нефть, торф, гумус, известняк). главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами. Способы питания живых организмов. Автотрофы Автотрофы никого не едят, органические вещества делают сами из неорганических. Автофототрофы – энергию получают из света (фотосинтез). К фототрофам относятся растения и фотосинтезирующие бактерии. Автохемотрофы – энергию получают при окислении неорганических веществ (хемосинтез). Например, серобактерии окисляют сероводород до серы железобактерии окисляют двухвалентное железо до трехвалентного(4FeCO3 + O2 + 6H2O → Fe(OH)3 + 4CO2 + E (энергия) Кроме энергии в этой реакции получается углекислый газ, который связывается в органические вещества. нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотной кислоты (!!поэтому играют важную роль в круговороте азота) водородные бактерии (окисляют водород до воды) Сходство хемосинтеза с фотосинтезом: автотрофное питание энергия запасается в АТФ и потом используется для синтеза органических веществ. все это пластический обмен, из неорганических веществ делаются органические (из углекислого газа и воды – глюкоза). Отличия хемосинтеза: источник энергии при хемосинтезе – различные окислительновосстановительные химические реакции. Т.Е энергия для синтеза при фотосинтезе берется из света, а при хемосинтезе - из окислительновосстановительных реакций. характерен только для ряда бактерий и архей; клетки не содержат хлорофилла; в качестве источника углерода для синтеза органики используется не только CO2, но также окись углерода (CO), муравьиная кислота (HCOOH), метанол (CH3OH), уксусная кислота (CH3COOH), карбонаты. Хемосинтетики получают энергию при окислении серы, сероводорода, водорода, железа, марганца, аммиака, нитрита и др. Как видно, используются неорганические вещества. Гетеротрофы Гетеротрофы получают органические вещества в готовом виде, с пищей. К гетеротрофам относятся животные, грибы и большинство бактерий. Способы питания гетеротрофов 1. Хищники – убиваю жертву, а затем съедают (лев, щука, оса). 2. Паразиты – поедают живую жертву (вирус гриппа, туберкулёзная палочка, дизентерийная амеба, аскарида и т.п.) 3. Cапрофиты (сапротрофы) – питаются мертвыми организмами (личинки мясных мух, плесневые грибы, бактерии гниения). 4. Cимбионты – получают питание от другого организма на взаимовыгодной основе. Например: Микориза (грибокорень) – симбиоз гриба и растения. Растение дает грибу глюкозу (которую делает при фотосинтезе), а гриб дает растению воду и минеральные соли. Лишайник – симбиоз грибов и водорослей. Водоросли дают грибу глюкозу, а гриб водорослям – соли и воду. Клубеньковые бактерии живут в специальных утолщениях (клубеньках) на корнях растений семейства бобовых. Растения дают бактериям глюкозу, а бактерии дают растениям соли азота, которые они получают при фиксации азота воздуха. Биотрофы - Тип живых организмов, которые в пищу используют другие живые организмы. К ним относятся зоофаги (питаются животными), фитофаги (питаются растениями), бактерии. Типы питания живых организмов Все живые организмы, обитающие на Земле, представляют собой открытые системы, зависящие от поступления вещества и энергии извне. Процесс потребления вещества и энергии называется питанием. Химические вещества необходимы для построения тела, энергия – для осуществления процессов жизнедеятельности. Существует два типа питания живых организмов: автотрофное и гетеротрофное. Автотрофы (автотрофные организмы) – организмы, использующие в качестве источника углерода углекислый газ (растения и некоторые бактерии). Иначе говоря, это организмы, способные создавать органические вещества из неорганических – углекислого газа, воды, минеральных солей. В зависимости от источника энергии автотрофы делят на фотоавтотрофов и хемоавтотрофов. Фототрофы – организмы, использующие для биосинтеза световую энергию (растения, цианобактерии). Хемотрофы – организмы, использующие для биосинтеза энергию химических реакций окисления неорганических соединений (хемотрофные бактерии: водородные, нитрифицирующие, железобактерии, серобактерии и др.). Гетеротрофы (гетеротрофные организмы) – организмы, использующие в качестве источника углерода органические соединения (животные, грибы и большинство бактерий). Иначе говоря, это организмы, не способные создавать органические вещества из неорганических, а нуждающиеся в готовых органических веществах. По способу получения пищи гетеротрофы делят на фаготрофов (голозоев) и осмотрофов. Фаготрофы (голозои) заглатывают твердые куски пищи (животные), осмотрофы поглощают органические вещества из растворов непосредственно через клеточные стенки (грибы, большинство бактерий). По состоянию источника пищи гетеротрофы делятся на биотрофов и сапротрофов. Биотрофы питаются живыми организмами. К ним относятся зоофаги (питаются животными) и фитофаги (питаются растениями), в том числе паразиты. Сапротрофы используют в качестве пищи органические вещества мертвых тел или выделения (экскременты) животных. К ним принадлежат сапротрофные бактерии, сапротрофные грибы, сапротрофные растения (сапрофиты), сапротрофные животные (сапрофаги). Среди них встречаются детритофаги (питаются детритом), некрофаги (питаются трупами животных), копрофаги (питаются экскрементами) и др. Некоторые живые существа в зависимости от условий обитания способны и к автотрофному, и к гетеротрофному питанию. Организмы со смешанным типом питания называются миксотрофами. Миксотрофы – организмы, которые могут как синтезировать органические вещества из неорганических, так и питаться готовыми органическими соединениями (насекомоядные растения, представители отдела эвгленовых водорослей и др.). 4. Закрепление изученного материала. Фронтальный опрос учащихся: Что называют биосферой? (Пространство, в котором обитают живые существа и которое попадает под влияние их жизнедеятельности.) Чем ограничена биосфера? (Пределами существование живых организмов.) Какие оболочки Земли или их части входят в состав биосферы? (Вся гидросфера, нижние слои атмосферы и верхние слои литосферы.) - Почему биосферу можно назвать крупнейшей экосистемой? (Потому что в ее состав входят все экосистемы Земли и потому что она является целостной, то есть существует при наличии всех своих компонентов.) 5.Рефлексия деятельности (итог урока). - Оценить степень реализации поставленных на занятии целей. - Оценить работу учеников во время занятий. 1. 6.Сообщение домашнего задания. Тема : Основные свойства живого вещества Класс: 10 повышенный Цели урока: продолжить формировать у учащихся систему знаний о биосфере, её компонентах и функции Задачи: образовательная: рассмотреть структуру биосферы, выявить ее функции, выделить границы биосферы, роль живого вещества в биосфере; развивающая: продолжить развитие умений у школьников выявлять взаимосвязь между живой и неживой природой, выделять главное, анализировать, устанавливать причинно-следственные связи; воспитательная: прививать чувство патриотизма и уважения к русским ученым на примере жизнедеятельности В. И. Вернадского, занимавшегося изучением биосферы. Тип урока: урок изучения нового материала. Методы обучения: Словесные – беседа, описание, объяснение, рассказ. Наглядные и практические – работа с текстом и иллюстрациями учебника. Ход урока 1. Организационный момент. приветствие; подготовка класса к работе; Масса живого вещества составляет лишь 0,01% от массы всей биосферы. Тем не менее, живое вещество биосферы – это главнейший ее компонент. Наибольшая концентрация жизни в биосфере наблюдается на границах соприкосновения земных оболочек: атмосферы и литосферы (поверхность суши), атмосферы и гидросферы (поверхность океана), и особенно на границах трех оболочек – атмосферы, гидросферы и литосферы (прибрежные зоны). Эти места наибольшей концентрации жизни В.И. Вернадский назвал «пленками жизни». Вверх и вниз от этих поверхностей концентрация живой материи уменьшается. Все системы, изучаемые экологией, включают в себя биотические компоненты, в сумме образующие живое вещество. Термин "живое вещество" введён в литературу В. И. Вернадским, под которым он понимал совокупность всех живых организмов, выраженную через массу, энергию и химический состав. Жизнь на Земле – самый выдающийся процесс на её поверхности, получающий живительную энергию Солнца и вводящий в движение едва ли не все химические элементы таблицы Менделеева. По современным оценкам, общая масса живого вещества в биосфере составляет около 2400 млрд. тонн (табл. ). Таблица Общая масса живого вещества в биосфере Среда Группы организмов Масса, млрд.т Соотношения,% Континенты Зелёные растения 2400 99,2 Животные и микроорганизмы 20 0,8 Итого: 2420 100 Океаны Зелёные растения 0,2 3 6,3 93,7 Животные и микроорганизмы Итого: 3,2 100 Всего в биосфере 2423,2 Масса живого вещества поверхности континентов в 800 раз превышает биомассу Мирового океана. На поверхности континентов растения резко преобладают по своей массе над животными. В океане мы наблюдаем обратное соотношение: 93,7 % биомассы моря приходится на долю животных. Это связано главным образом с тем, что в морской среде существует наиболее благоприятные условия для питания животных. Мельчайшие растительные организмы, составляющие фитопланктон и обитающие в освещенной зоне морей и океанов, быстро поедаются морскими животными и, таким образом, переход органических веществ из растительной формы в животную резко сдвигает биомассу в сторону преобладания животных. Всё живое вещество по своей массе занимает ничтожное место по сравнению с любой из верхних геосфер земного шара. Например, масса атмосферы больше в 2150, гидросферы – в 602000, а земной коры – в 1670000 раз. Однако по своему активному воздействию на окружающую среду живое вещество занимает особое место и качественно резко отличается от других неорганических природных образований, входящих в состав биосферы. Прежде всего, это связано с тем, что живые организмы благодаря биологическим катализаторам (ферментам) совершают, по выражению академика Л.С. Берга, с физико-химической точки зрения что-то невероятное. Например, они способны фиксировать в своём теле молекулярный азот атмосферы при обычных для природной среды значениях температуры и давления. В промышленных же условиях связывание атмосферного азота до аммиака (NH3) требует температуры порядка 500оС и давления 300-500 атмосфер. В живых организмах на несколько порядков увеличиваются скорости химических реакций в процессе обмена веществ. В.И. Вернадский в связи с этим назвал живое вещество формой чрезвычайно активированной материи. К основным свойствам живого можно отнести: 1. Единство химического состава. Живые существа состоят из тех же химических элементов, что и неживые, но в организмах есть молекулы веществ, характерных только для живого (нуклеиновые кислоты, белки, липиды). 2. Дискретность и целостность. Любая биологическая система (клетка, организм, вид и т.д.) состоит из отдельных частей, т.е. дискретна. Взаимодействие этих частей образует целостную систему (например, в состав организма входят отдельные органы, связанные структурно и функционально в единое целое). 3. Структурная организация. Живые системы способны создавать порядок из хаотичного движения молекул, образуя определенные структуры. Для живого характерна упорядоченность в пространстве и времени. Это комплекс сложных саморегулирующихся процессов обмена веществ, протекающих в строго определенном порядке, направленном на поддержание постоянства внутренней среды — гомеостаза. 4. Обмен веществ и энергии. Живые организмы — открытые системы, совершающие постоянный обмен веществом и энергией с окружающей средой. При изменении условий среды происходит саморегуляция жизненных процессов по принципу обратной связи, направленная на восстановление постоянства внутренней среды — гомеостаза. Например, продукты жизнедеятельности могут оказывать сильное и строго специфическое тормозящее воздействие на те ферменты, которые составили начальное звено в длинной цепи реакций. 5. Самовоспроизведение. Самообновление. Время существования любой биологической системы ограничено. Для поддержания жизни происходит процесс самовоспроизведения, связанный с образованием новых молекул и структур, несущих генетическую информацию, находящуюся в молекулах ДНК. 6. Наследственность. Молекула ДНК способна хранить, передавать наследственную информацию, благодаря матричному принципу репликации, обеспечивая материальную преемственность между поколениями. 7. Изменчивость. При передаче наследственной информации иногда возникают различные отклонения, приводящие к изменению признаков и свойств у потомков. Если эти изменения благоприятствуют жизни, они могут закрепиться отбором. 8. Рост и развитие. Организмы наследуют определенную генетическую информацию о возможности развития тех или иных признаков. Реализация информации происходит во время индивидуального развития — онтогенеза. На определенном этапе онтогенеза осуществляется рост организма, связанный с репродукцией молекул, клеток и других биологических структур. Рост сопровождается развитием. 9. Раздражимость и движение. Все живое избирательно реагирует на внешние воздействия специфическими реакциями благодаря свойству раздражимости. Организмы отвечают на воздействие движением. Проявление формы движения зависит от структуры организма. К основным уникальным особенностям живого вещества, обусловливающим его высокую преобразующую деятельность, можно отнести: 1. Способность быстро занимать свободное пространство, что связано как с интенсивным размножением, так и со способностью организмов интенсивно увеличивать поверхность своего тела или образуемых ими сообществ (всюдность жизни). 2. Движение не только пассивное (под действием силы тяжести), но и активное. Например, против течения воды, силы тяжести, движения воздушных потоков. 3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти (включение в круговороты), сохраняя при этом высокую физико-химическую активность. 4. Высокая приспособительность (адаптация) к различным условиям и в связи с этим освоение не только всех сред жизни (водной, наземно-воздушной, почвенной), но и крайне трудных по физико-химическим параметрам. 5. Феноменально высокая скорость протекания химических реакций. Она на несколько порядков значительнее, чем в неживой природе. Об этом свойстве можно судить по скорости переработки вещества организмами в процессе жизнедеятельности. Например, гусеницы некоторых насекомых перерабатывают за день количество вещества, которое в 100 – 200 раз превышает вес их тела. 6. Высокая скорость обновления живого вещества. Подсчитано, что в среднем для биосферы она составляет около 8 лет (для суши 14 лет, а для океана, где преобладают организмы с коротким периодом жизни – 33 дня). 7. Разнообразие форм, размеров и химических вариантов, значительно превышающее многие контрасты в неживом, косном веществе. 8. Индивидуальность (в мире нет одинаковых видов и даже особей). Тема: Функции живого вещества. Класс: 10 повышенный Цель: Сформировать понятие ведущей роли живого вещества в поддержании равновесия в биосфере, познакомить учащихся с его газовой, концентрационной, окислительно-восстановительной функциями , с возможными последствиями в случае непродуманного воздействия человека на живое вещество биосферы. Оборудование: таблицы, круговороты веществ, плотность живого вещества. Методы: рассказ, беседа, самостоятельная работа. Ход урока. 1.Актуализация знаний учащихся. 1.Что такое биосфера? 2. Какую роль сыграл Вернадский в развитии науки и биосфере? 3. Что называется биомассой или живым веществом. П. Изучение нового материала. Биомасса или живое вещество на планете по весу выражается числом 1010- 1014 тонн. Растительная масса суши превышает животную: Объем всех растений - 2337 км3 Объем всех животных – 1 км3 Термин «Живое вещество» введен В.И. Вернадским в учении о биосфере и определяет понятие о совокупности живых организмов на всей планете. «Живое вещество- совокупность организмов подобно массе газа растекается по земной поверхности и оказывает определенное давление в окружающей среде, обходит препятствие, мешающее его движению или ими овладевает, их покрывает». В.И. Вернадский Как вы понимаете это высказывание основания науки о биосфере академика В.И. Вернадского? Ответ. Живые организмы можно рассматривать как единое целое. Жив, растительность, микроорганизмы занимают все жизненные среды, где есть условия. Какими свойствами организмов вызывается растекание живого вещества? Ответ: Под растеканием понимают важные свойства живых организмов – размножение и распространение. Распространение жизни организмов в биосфере ограничивает температура среды; в литосфере температура на глубине 60 км достигает 100оС, в тропосфере с каждой сотней метров в высоту температура понижается на 0,6 оС; в гидросфере температура более ровная и на большой глубине понижается только на 2 С. Верхний предел жизни ограничивается космическими излучениями. Нижний – высокой температурой глубин Земли. Хотя и существует на Земле множество различных организмах, но по В.И. Вернадскому, живые организмы в биосфере надо оценивать как единое целое. Они играют важную роль в преобразовании всех компонентов биосферы, лика и состава Земли. Как единое целое, живое вещество – выполнение нескольких функций. Весь класс делится на группы, каждая группа работает над одной из функций, затем знакомит с ней весь класс. 1.Газовая функция Вспомните из каких химических элементов ( основных) состоят организмы. Ответ: в организме преобладают кислород, водород, углерод и азот. Дополнение учителя средний элементарный состав живого вещества: 65-70% кислорода, 10% водорода, 20-25 % приходится на долю остальных элементов. Содержание кислорода, диоксида углерода в атмосфере – это величины относительно стабильные. Назовите процессы, происходящие в живой природе, благодаря которым содержание кислорода и диоксида углерода в атмосфере мало изменяется. Ответ: Важную роль в этом балансе играет процесс фотосинтеза. Хотя каждое растение в отдельности выделяет в процессе фотосинтеза достаточно небольшое количество кислорода, но в совокупности это довольно большая величина. Т.о. растения играют важнейшую роль в поддержании относительно постоянного количества О в атмосфере. Но при этом на синтез органических веществ они используют диоксид углерода. Весь остальной органический мир использует кислород в процессе дыхания и пополняет при этом запасы диоксида углерода в атмосфере. Сделайте вывод , какова одна из функций живого вещества. Вывод: живое вещество биосферы играет большую роль в превращении газов, т.е. выполняет газовую функцию. Дополнение учителя: Вы изучали бобовые растения и симбиоз с ними клубеньковых бактерий. ( Вопрос к классу). Вспомните, какую роль играют клубеньковые бактерии в жизни бобовых растений. Ответ: клубеньковые бактерии фиксируют атмосферный азот и включают его в окислительно-восстановительные реакции в процессе и синтезе молекул белков этими бактериями. Таким образом, клубеньковые бактерии участвуют в осуществлении газовой функции. Не будет ли нарушен баланс азота в атмосфере вследствие односторонней деятельности клубеньковых бактерий. Ответ: Баланс азота в атмосфере не будет нарушен, т.к. в почве обитают микроорганизмы, которые восстанавливают соединения азотной кислоты до свободного азота и тем самым пополняют его запасы в атмосфере. По мнению В.И. Вернадского, кислород, азот, диоксид углерода в атмосфере – это производные живого вещества. Между живым веществом и газовой компонентой биосферы происходит постоянный и быстрый обмен. Благодаря процессам фотосинтеза и дыхания, образования соединений азота и его восстановления, содержание основных газов в биосфере поддерживается на определенном уровне. 2. Концентрационная функция – проявляется в способности живых организмов накапливать различные химические элементы в результате чего содержание их в живом веществе в десятки и тысячи раз превышает содержание их в окружающей среде. Приведите примеры накопления растениями каких- либо элементов. Ответ: Одни из таких растений- накопителей – это осоки и хвощи – в тканях которых содержится много кремния; морскую капуста и щавель – источники соответственно йода и кальция. В тканях животных сосредоточено большое количество веществ: в скелете позвоночных животных много кальция и фосфора, в раковинах моллюсков кальция и т.д. Раскройте роль организмов- накопителей в биосфере. Ответ: Организмы- накопители на длительное время приостанавливают миграцию ряда элементов, выводят их из цикла обращения, обедняют живое вещество. Убедиться в этом помогает раскрытие биогенного происхождения нефти, каменного угля, торфа, горючих сланцев, руд железа, марганца, фосфора, которые образовались вследствие биохимических процессов, протекающих у различных видов организмовконцентратов, среди которых преобладают микроорганизмы( железобактерии, серобактерии и т.д.). Сделайте вывод, какую функцию выполняет живое вещество? Ответ: Живое вещество выполняет концентрационную функцию. 3.Окислительно- восстановительная функция – все процессы в клетках, тканях, в организме основываются на окислительновосстановительных процессах. Какие процессы лежат в основе газообмена, синтеза органических веществ и других соединений, которые накапливают организмы. Ответ: в основе всех этих процессов лежат окислительно- восстановительные процессы. Какую роль играет окислительно-восстановительная функция живого вещества. Ответ: окислительно-восстановительные процессы имеют огромное значение в преобразовании веществ природной среды. Окислительно-восстановительные процессы клеточного играют основную роль в поддержании равновесия в биосфере. Покажите влияние деятельности человека на функции живого вещества. С развитием человечества на Земле появилась новая форма создания и превращения веществ, человек стал оказывать глобальное воздействие на природу (использование полезных ископаемых, получение чистого алюминия, железа, использование кислорода, азота, водорода в промышленности, преобразование биогеоценозов вследствие сведения лесов, осушение болот, распашки лугов, создания крупных водоемов и др.). Таким образом, знание функций живого вещества, в результате которых в биосфере установилось устойчивое равновесие, помогает осознать необходимость учитывать возможности живого вещества в восстановлении целостности биосферы при планировании человеком своей деятельности, чтобы не вызвать непредвиденных последствий, глобальных изменений в биосфере, которые трудно будет приостановить. Раскрыть действие антропогенного фактора на функции живого вещества, в частности на его газовую функцию. Ответ: Вам известно, как много кислорода используется в промышленности (доменных печах), транспортом. В химической промышленности используется водород, азот атмосферы. Это позволяет сделать вывод, что под влиянием деятельности человека в равновесии может произойти значительный сдвиг, что биохимические функции живого вещества и саморегуляция экосистемы могут быть нарушены. Восстановительные силы биосферы не беспредельны, это надо знать и учитывать в практической деятельности. Ш. Обобщение и систематизация знаний учащихся. Таким образом, биосфера представляет собой общепланитарную оболочку, состав, структура и энергетика которой обусловлена прошлой и современной деятельностью живого вещества. Если экология рассматривает взаимоотношения организма и среды, популяции, вида и биоценоза с природной средой в современный отрезок времени, то учение о биосфере рассматривает общепланитарную оболочку, её состав, структуру и энергетику в масштабе всего геологического времени с момента её возникновения. По массе доля живого вещества ничтожна, в то же время его роль в преобразовании вещества и энергии в масштабе геологического времени огромна. Практически атомы всех химических элементов прошли в своей истории через состояние живого вещества. В течение миллиардов лет живое вещество биосферы перерабатывало вещество литосферы, гидросферы и атмосферы и существенно преобразило лик Земли. В настоящее время возрастает биогеохимическая функции, возникшая в результате деятельности человека. Поэтому каждый из нас должен осознавать необходимость её регулирования, чтобы восстановительные силы биосферы не были нарушены, чтобы сохранить её возможность. Само её существование, без которой не может быть и жизни человека. IY. Д/З. Конспект. Все перечисленные и другие свойства живого вещества обусловливаются концентрацией в нём больших запасов энергии. В.И. Вернадский отмечал, что по энергетической насыщенности с живым веществом может соперничать только лава, образующаяся при извержении вулканов Функции живого вещества. Всю деятельность живого вещества в биосфере можно, с определённой долей условности, свести к нескольким основополагающим функциям, которые позволяют значительно дополнить представление о его преобразующей биосферно-геологической деятельности. 1. Энергетическая. Эта одна из важнейших функций связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей её по цепям питания и рассеиванием в окружающем пространстве. 2. Газовая – связана со способностью изменять и поддерживать определённый газовый состав среды обитания и атмосферы в целом. 3. Окислительно-восстановительная – связана с ростом под влиянием живого вещества интенсивности процессов как окисления и восстановления. 4. Концентрационная – способность организмов концентрировать в своём теле рассеянные химические элементы, повышая их содержание на несколько порядков, по сравнению с окружающей средой, а в теле отдельных организмов – в миллионы раз. Результат концентрационной деятельности – залежи горючих ископаемых, известняки, рудные месторождения и т.п. 5. Деструктивная – разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности, в том числе и после их смерти, как самих остатков органического вещества, так и косных веществ. Основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ. Наиболее существенную роль в этом отношении выполняют низшие формы жизни – грибы, бактерии (деструкторы, редуценты). 6. Транспортная – перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов. Часто такой перенос осуществляется на колоссальные расстояния, например, при миграциях и кочевках животных. 7. Средообразующая. Эта функция в значительной мере представляет результат совместного действия других функций. С ней, в конечном счете, связано преобразование физико-химических параметров среды. Эту функцию можно, рассматривать в широком и более узком планах. В широком понимании результатом данной функции является вся природная среда. Она создана живыми организмами, они же и поддерживают в относительно стабильном состоянии её параметры практически во всех геосферах. В более узком плане средообразующая функция живого вещества проявляется, например, в образовании и сохранение почв от разрушения (эрозии), в очистке воздуха и вод от загрязнений, в усилении питания источников грунтовых вод и т. п. 8. Рассеивающая функция, противоположная концентрационной. Она проявляется через трофическую (питательную) и транспортную деятельность организмов. Например, рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, гибели организмов при разного рода перемещениях в пространстве, смене покровов. 9. Информационная функция живого вещества выражается в том, что живые организмы и их сообщества накапливают информацию, закрепляют её в наследственных структурах и передают последующим поколениям. Это одно из проявлений адаптационных механизмов. Несмотря на огромное разнообразие форм, всё живое вещество физико-химически едино. И в этом состоит один из основных законов всего органического мира – закон физико-химического единства живого вещества. Из него следует, что нет такого физического или химического агента, который был бы гибелен для одних организмов и абсолютно безвреден для других. Разница лишь количественная – одни организмы более чувствительны, другие менее, одни приспосабливаются быстрее, другие медленнее. При этом приспособление идёт в ходе естественного отбора, т.е. за счёт гибели тех индивидов, которые не смогли адаптироваться к новым условиям. Таким образом, биосфера представляет собой сложную динамическую систему, осуществляющую улавливание, накопление и перенос энергии путём обмена веществ между живым веществом и окружающей средой. Заполнение таблицы Название функции 1. Энергетическая 2. Газовая Описание функции примечания ФУНКЦИИ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА. 1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ (биохимическая) – связывание и запасание солнечной энергии в органическом веществе, и последующее рассеяние энергии при потреблении и минерализации органического вещества (зел. раст. образуют 98% всей первичной продукции планеты, это 150— 200 млрд. т сухого орг. в-ва в год). 2. ГАЗОВАЯ – способность изменять и поддерживать определённый газовый состав среды обитания и атмосферы в целом. С газовой функцией связывают два переломных периода (точки) в развитии биосферы. Первая из них – когда содержание О2 в атмосфере достигло 1 % ● появлись первые аэробные организмы. С этого времени восстановительные процессы в биосфере стали дополняться окислительными. Второй, когда концентрация О2 достигла 10 % ● образовался озоновый слой, что обусловило возможность освоения организмами суши. 3. КОНЦЕНТРАЦИОННАЯ — «захват» из окружающей среды живыми организмами и накопление в них атомов биогенных химических элементов. ● Содержание С в растениях в 200 раз, а N в 30 раз превышает их уровень в земной коре. Бурые водоросли концентрируют йод, диатомовые водоросли и злаки — кремний, моллюски и ракообразные — медь. Результат концентрационной деятельности живого вещества — образование залежей горючих ископаемых, известняков, рудных месторождений и т. п. 4. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ — окисление и восстановление различных веществ с помощью живых организмов (происходит отложение минеральной серы, образование Н2S, оксидов, формирование железных и марганцевых руд, известняков ). 5. ДЕСТРУКТИВНАЯ — разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности, как остатков органического вещества, так и косных веществ (● редуценты — сапротрофные грибы и бактерии). 6. ТРАНСПОРТНАЯ — перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов (при миграциях и кочевках животных) 7. СРЕДООБРАЗУЮЩАЯ — преобразование физико-химических параметров среды. Эта функция является интегральной — представляет собой результат совместного действия других функций. Результатом средообразующей функции является и вся биосфера, и почва и более локальные структуры. 8. РАССЕИВАЮЩАЯ – рассеивание веществ в окружающей среде. Она проявляется через трофическую и транспортную деятельность организмов. Например, рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, смене покровов . 9. ИНФОРМАЦИОННАЯ — накопление живыми организмами определённой информации, закрепление её в наследственных структурах и передача последующим поколениям. Это одно из проявлений адаптационных механизмов. 10. БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА —превращение и перемещение веществ биосферы в результате человеческой деятельности для хозяйственных и бытовых нужд человека (использование нефти, угля, газа и др.).
