УЭ 5. Вспомогательные блоки.

ЗАНЯТИЕ 2

Тема: Учение В. И. Вернадского о биосфере.

 

Экологические основы охраны окружающей среды.

 

Названия модулей:

 

М 0. КДЦ.

М 1. Учение о биосфере В.И.Вернадского. Роль живых организмов в биосфере. Свойства живого вещества. Круговорот веществ и превращение энергии.

М 2. Природная среда её составляющие

 

М 0. Комплексная дидактическая цель.

Учащиеся должны:

Знать понятия»экосистема», «биосфера», «техносфера», «ноосфера»,, основные свойства экосистемы.

Уметь Высказывать общие суждения об основных положениях учения В.И.Вернадского о биосфере. Называть элементы и составляющие окружающей среды, принципы ее охраны и направления государственной политики в области охраны окружающей среды и энергосбережения.

 

М 1.Учение В.И.Вернадского о биосфере. Роль живых организмов в биосфере. Свойства живого вещества. Круговорот веществ и превращение энергии.

УЭ 0. Входной контроль.

УЭ 1. Мы рассматриваем учение В.И.Вернадского.

УЭ 2. Мы характеризуем Свойства живого вещества.

УЭ 3. Мы знакомимся с круговоротом вещества на планете.

УЭ 4. Резюме.

УЭ 5. Вспомогательные блоки.

 

Криптозой

№ УЭ	Учебный материал с указанием заданий.	Руководство по усвоению материала.
	Входной контроль Цель: повторить материал о усвоенном ранее материале. 1. Что такое экология? 2. Что такое устойчивость? 3. Что такое изменчивость? 4. Что такое биосфера? 5. Что такое биоценоз?
	Мы рассматриваем Учение В.И.Вернадского. Цель: рассмотреть сущность и основные положения учения о биосфере. Изучите текст: В век научно-технического прогресса особое значение приобретают знания о жизненных процессах в целом, происходящих на всей планете. Увеличение народонаселения на Земле требует изыскания новых пищевых ресурсов. В связи с этим необходимо понять роль живой природы в круговороте веществ на Земле. Необходимо знать структуру жизни на всей планете и основы её устойчивости. Совокупность всех живых организмов составляет живое вещество, или биомассу, планеты. Жизнедеятельность организмов изменила и изменяет земную кору и атмосферу. Растительная часть биомассы за миллиарды лет очистила атмосферу от углекислого газа, обогатила её кислородом и привела к отложению углерода в известняках, каменных углях, нефти. В процессе эволюции на Земле образовалась особая оболочка, или сфера жизни, она названа биосферой Учение о биосфере создано академиком В.И.Вернадским, основоположником новой науки – биогеохимии, связывающей химию Земли с химией жизни установивший роль живого вещества в преобразовании земной поверхности. Границы биосферы определяются наличием условий, необходимых для жизни различных организмов. Верхний предел жизни биосферы ограничен интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей; нижний высокой температурой земных недр (свыше100град. С)(Задание1)	Парная работа по изучению текста с использованием взаимоконтроля из блока самоконтроля. Выполнение заданий
	Мы характеризуем Свойства живого вещества. Цель: Создать условия для понимания свойств живого вещества Изучите текст: Организмы, составляющие биомассу, обладают громадной способностью воспроизводства – размножения и распространения по планете. Энергия биомассы особенно проявляется в размножении,»Живое вещество – совокупность организмов, - подобно массе газа, распекается по земной поверхности и оказывает определенное давление в окружающей среде, обходит препятствия, мешающие его продвижению, или им овладевает, их покрывает. Это движение достигается путем размножения организмов…»(Вернадский).Захват пространства разными организмами обусловлен интенсивностью их размножения. Плотность жизни зависит от размеров организмов и необходимой для их жизни площади. Напор жизни создаёт борьбу организмов за площадь, пищу, воздух, воду. Особое значение в биосфере имеет выделение кислорода и поглощение углекислого газа при фотосинтезе зелёных растений..(творческое задание2)
	Мы знакомимся с круговоротом вещества на планете. Цели: Закрепить понятия круговорот веществ. Изучите текст: Круговорот веществ. Основной биологический круговорот веществ, создавший биосферу и определяющий её устойчивость и целостность, связан с жизнедеятельностью всей биомассы планеты в целом. Зелёные растения, поглощая световую энергию солнца, создают из неорганических веществ органические вещества – первичную продукцию для животных, грибов, бактерий всей планеты. Животные превращают первичную растительную продукцию во вторичную – животную. Бактерии разрушают первичную растительную и вторичную животную продукцию до минеральных веществ. Основу биологического круговорота, обеспечивающего жизнь на земле, составляют энергия Солнца и хлорофилл зелёных растений. Все остальные круговороты связаны с биологическим и способствуют ему. Во всяком биогеоценозе взаимоотношения между популяциями разных видов очень сложны и противоречивы. Животные и растения связаны цепями питания друг с другом и постоянным обменом веществ с окружающей средой. Тем самым они включаются в круговороты вещества, происходящие в каждом биогеоценозе и во всей биосфере. В круговороте веществ живое вещество, или биомасса, выполняет биогеохимческие функции: газовую, концентрационную, окислительно-восстановительную и биохимическую. Газовая функция осуществляется зелёными растениями, которые в процессе фотосинтеза выделяют кислород, а также растениями и животными, которые при дыхании выделяют углекислый газ, многими бактериями, восстанавливающими азот, сероводород и др. Концентрационная функция проявляется в захвате живым веществом химических элементов (водорода, углерода, азота, кислорода, натрия, марганца, магния, алюминия, фосфора, кремния, калия. Кальция, серы, железа) и накоплении отдельными видами иода, радия и др. Окислительно-восстановительная функция проявляется в окислении веществ с помощью организмов в почвах и гидросфере с образованием солей, оксидов и других соединений, в восстановлении веществ (сероводород, серное железо и др.). В результате деятельности бактерий в земной коре образовались отложения известняков, бокситов, руды и др. Биохимическая функция связана с питанием, дыханием и размножением. Все эти функции проявляются в биогенной миграции атомов Причем каждый атом двигается со своей постоянной скоростью, что обеспечивает неагрессивное состояние окружающей среды.. (задание 3) БИОСФЕРА, ТЕХНОСФЕРА, НООСФЕРА По имеющимся в современной науке данным, планета Земля является уникальным явлением в Солнечной системе. В тонком слое, окружающем планету, непрерывно взаимодействуют воз-дух, почва и живые организмы разного уровня организации. Этот слой, населенный живыми организмами, взаимодействующими с воздухом (атмосферой), водой (гидросферой) и земной корой (ли­тосферой), называется биосферой. Согласно современным представлениям биосфера определя­ется как зона Земли (включая верхнюю литосферу, гидросферу и нижнюю часть атмосферы), являющаяся областью существова­ния живого вещества или затронутая жизнедеятельностью жи­вых организмов (в том числе и в историческом прошлом). Представление о биосфере как об особой оболочке земной коры, охваченной жизнью, было впервые введено в естествен­ные науки в 1875 г. известным геологом профессором Венско­го университета Э. Зюссом." Интересную интерпретацию понятия биосферы дает рус­ский генетик Н.В. Тимофеев-Ресовский: биосфера — сущест­веннейшая составная часть общей жизни Земли как планеты, энергетический экран между землей и Космосом, та пленка, которая превращает определенную часть космической, в ос­новном солнечной, энергии, поступающей на Землю, в ценное высокомолекулярное органическое вещество. Биосфера является верхней оболочкой, или геосферой, од­ной из концентрических оболочек планеты — земной коры. Средняя толщина земной коры составляет приблизительно 60 км. Она также состоит из собственного ряда концентриче­ских оболочек, физико-химические свойства которых и про­цессы, непрерывно в них протекающие, в значительной степе­ни определяют и природу биосферы. Согласно классификации русского естествоиспытателя В.И. Вернадского, выделяется шесть основных термодинами­ческих оболочек, формирующих земную кору. В большинстве случаев точная граница их не может быть определена. Очевид­но, что поверхности, разделяющие оболочки, вследствие пос­тоянно происходящих в них физико-химических процессов ме­няются стечением времени, иногда эти изменения могут про­исходить очень быстро (извержения вулканов, землетрясения, прочие катастрофы). Биосфера, таким образом, всего лишь одна из многочис­ленных оболочек нашей планеты, которая по своему строе­нию, составу, физическим условиям среды целиком входит в область жизни. В свою очередь, жизнь за миллиарды лет приспособилась к условиям биосферы, создала и трансформиро­вала их. Поверхность биосферы равна 5,10065-108 км2. Биосфера является непрерывной земной оболочкой, и этим она отличается от таких прерывных оболочек как гидро- и ли­тосфера. Земная оболочка, в которой наблюдается живое ве­щество, всецело отвечает полю существования жизни (полю жизни). Однако границы жизни в биосфере являются непостоянными, и жизненные формы с различной скоростью проникают в ранее несвойственные им области. Выделяют верхнюю и нижнюю границы жизни. Верхняя граница обусловливается интенсивным потоком лучистой энергии Солнца и космического пространства, присутствие которой исключает жизнь. Жизнь проникает в атмосферу и существует в ней глав­ным образом в виде мельчайших бактерий, вирусов, спор, ле­тающих форм более высокоорганизованных животных. Са­мая верхняя граница жизни, где она представлена бактерия­ми и их спорами, определяется высотой проникновения пыли с земной поверхности, на частичках которой и обитают бак­терии. Пылевая атмосфера связана, преимущественно, с су­шей и распространяется на высоту около 5 км от земной по­верхности. Таким образом, верхняя граница жизни расположена не выше 5-6 км над твердой оболочкой, хотя зафиксированы разовые поднятия спор микроорганизмов и грибов на высоту 9-13 км. Дальше всех проникает в стратосферу человек, и область его продвижения с каждым годом все увеличивается, что неиз­бежно приводит и к расширению ареала обитания разного ро­да сопутствующих ему живых организмов более низкого уров­ня организации. В настоящее время общепринято, что жизнь, проявляюща­яся в биосфере, достигает своего предела — озонового слоя — только в исключительных случаях. В основном не только стра­тосфера, но и верхние слои тропосферы практически безжиз­ненны. Кроме того, нет ни одного живого организма, который бы постоянно обитал в атмосфере. Лишь тонкий слой атмо­сферы, составляющий менее 100 м над твердой оболочкой Земли, можно считать наполненным жизненными формами. Также, как и верхняя, четко определена и нижняя граница Жизни. Теоретически она должна соответствовать той высокой температуре, при которой не может существовать, размно­жаться и развиваться ни один живой организм. Такой лимити­рующей распространение жизни температурой является тем­пература разрушения белковых молекул — 60 °С. Температура в 100 °С уже, несомненно, является абсолютно непригодной для длительного существования каких-либо живых существ. Эта температура характерна для глубин 3—3,5 км, а кое-где она наблюдается на глубине 2,5 км. Предел в 100 °С есть чисто условная граница. Известны по­верхностные организмы, размножающиеся при температуре 70-80 °С, но пока не встречены живые существа какого бы то ни бы­ло уровня организации, длительно существующие при 100 °С. Таким образом, нижняя граница биосферы в самом крайнем пределе — 2,5—3 км на суше и 5,0-6,0 км в области океана. В планетарном масштабе жизнь на суше оканчивается на уровне океана, в гидросфере она охватывает слой на 3,5 км ниже. Организовываться и эволюционировать биосфера начала с появлением первых живых организмов простейшей структу­ры, хотя некоторые наиболее радикальные палеоэкологи счи­тают, что процесс формирования биосферы в планетарном масштабе начался с момента образования самой планеты Зем­ля. Последние исследования относят момент возникновения биосферы к 3,5-3,8 млрд лет назад, т.е. практически к момен­ту образования Земли как твердого небесного тела. В настоящее время общепринятой считается теория хо­лодного происхождения Земли, которую наиболее полно и доказательно развил русский ученый О.Ю. Шмидт. Согласно этой теории где-то около 5 млрд лет назад из холодного про­топлазменного облака, состоящего из газа и более крупных частиц, возникло пылегазовое образование — планета Земля. Как показывают данные радиоактивного распада ядер некото­рых химических элементов, именно 5 млрд лет назад были за­ведены геологические часы Земли. Таким образом, считается, что возраст Земли как планеты — 5 млрд лет; возраст мантии - около 4,5 млрд лет; возраст зем­ной коры - 3,2—4 млрд лет; биологическая эволюция нача­лась 3,2-3,5 млрд лет назад, хотя некоторые данные позволя­ют отнести зарождение жизни на 3,4-4 млрд лет назад. На основании всех известных науке данных разработана геохронологическая и стратиграфическая шкала существова­ния планеты и развития биосферы (табл. 1.1). Общая геохронологическая и стратиграфическая шкала эволюции Земли и биосферы 1   Эра Период (система) Эпоха(отдел) Изотопная датировка. млн лет Характерные формы жизни       '1     Криптозой Криптозой Кайнозой Четвертич­ный Голоцен Прей сто цен 1.8 Развитие рода Homo Неоген Плиоцен 25+2 Возникновение современных семейств млекопитаю­щих, формирование современной флоры Палеоген Миоцен Оли го цен Эоцен Палеоцен 66+3 Расцвет млекопитающих и птиц Мезозой Мел   136+5 Развитие цветковых растений, расцвет насекомых, вымирание многих рептилий Юра   (190-195)+5 Господство рептилий на суше, в воде и воздухе. Возникновение покрытосеменных растений и птиц Триас   230+10 Расцвет рептилий, распространение голосемен­ных, появление млекопитающих Палеозой Пермь   280+10 Появление голосеменных, распространение реп­тилий 2
	Карбон		345±10	Распространение лесов, расцвет амфибий, появ­ление летающих насекомых, возникновение репти­лий
	Девон		400+10	Господство рыб, возникновение насекомых и ам­фибий, появление лесов из папоротников и плау­нов
	Силур		435+10	Выход растений и беспозвоночных на сушу
	Ордовик		490+15	Появление первых позвоночных — бесчелюстных
	Кембрии		570+20	Развитие беспозвоночных, появление высших рас­тений
	Венд		(650-690)±20	Появление кишечнополостных, членистоногих, иг­локожих
Протерозой	Рифей		1650+50	Появление эуакариот, многоклеточных растений и животных
	Ка рел ий		2500+100	Развитие низших растений
Архей			Более 3500	Зарождение жизни, появление прокариот. Гос­подство бактерий и синезеленых, появление зеле­ных водорослей