Конспект урока по биологии: "Состав и функции биосферы"

Тема: «Состав и функции биосферы»

Цель:

• Изучить структуру и функции биосферы, выявить, роль живого вещества в биосфере.

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.

Ход урока:

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.

В процессе эволюции на Земле образовалась особая оболочка (или сфера) населенная живыми организмами.

Впервые это название было использовано еще Ж. Б. Ламарком. Термин «биосфера» (греч. «биос» - жизнь, «сфера» - шар) ввел в 1875 г. геолог Э. Зюсс. Несмотря на то, что концепция Зюсса не сыграла заметной роли в развитии научной мысли термин «биосфера» вошёл в науку с 1875 года.

На рубеже 19 и 20 веков в работах русского почвоведа Докучаева была впервые научно обоснована идея о влиянии  жизни на природные процессы. Он указал на зависимость типа почвообразования не только от климата, но и от совместного влияния растительности и животных. Но работы этого учёного не дали целостного представления о биосфере, взаимосвязи процессов происходящих в ней.

Распространение этого термина произошло благодаря развитию учения о биосфере академиком В. И. Вернадским (в конце 20-х гг. XX столетия). В. И. Вернадский (1863-1945 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.

Вернадский Владимир Иванович (1863 - 1945).

Великий русский ученый - минералог, кристаллограф, геохимик, биогеохимик, радиогеолог. Основатель крупнейших научных центров, научных школ и направлений, из которых выросли новые науки, такие как геохимия, биогеохимия, гидрогеохимия. Создатель учения о биосфере - тонком наружном слое Земли, в котором сосредоточена жизнь.

Сформулировал понятие ноосферы - сферы разума, человеческой «оболочки» Земли или биосферы, преобразованной человеческим обществом. Академик АН СССР и многих зарубежных академий наук, лауреат Государственной премии. В 1963 г. АН СССР учредила Золотую медаль им. В.И. Вернадского.

Сферы земли:

Литосфера (греч. «литое» - камень) - внешнюю твердую оболочку земного шара, состоящую из двух слоев: верхнего слоя осадочных пород с гранитом и нижнего базальтового;

Гидросфера (океаны, моря, озера, реки), занимающую 70,8 % земной поверхности;

Атмосфера - простирающуюся вверх до 100 км: в ней различают тропосферу (греч «тропа» - перемена) высотой 15 км, а над ней - стратосферу (лат. «стратум» - слой), высотой до 100 км (у границы стратосферы возникают северные сияния. На высоте 45 км вместо кислорода находится озон, образующийся из свободного кислорода под влиянием солнечных лучей, который формирует экран и отражает губительные для живых организмов космические излучения и частично ультрафиолетовые лучи Солнца.

Задание № 1: заполните таблицу «Сферы Земли»

Биосфера объединяет все сферы Земли, и ц каждой сферы есть свои границы и определённая протяжённость.

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.

Задание № 2: Составьте схему: «Основные факторы, определяющие границы биосферы».

Границы биосферы определяются естественными факторами, воздействующими на организм. Основным из них является действие ультрафиолетовых лучей и температуры.

Верхний предел биосферы ограничен интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей; нижний - высокой температурой земных недр (свыше 100 С°).

Крайних пределов границ биосферы достигают только бактерии (споры бактерии попадают на высоту 20 км, а анаэробные бактерии обнаруживаются на глубине свыше 1 км в водах месторождений нефти). Наибольшая концентрация жизни сосредоточена у поверхности суши и океана, у границ соприкосновения литосферы и атмосферы, гидросферы и атмосферы, гидросферы и литосферы, то есть на границе сфер.

В. И. Вернадский выделил две формы концентрации живого вещества: жизненные пленки, занимающие огромные площади, и сгущения жизни, представленные небольшими площадями (например, пруд). Вся остальная часть биосферы является зоной разряжения живого вещества.

В океане можно выделить две жизненные пленки - планктонную и донную, которые находятся на границе раздела фаз. Планктонная лежит на границе атмосферы и гидросферы, донная - на границе гидросферы и литосферы. Сгущения жизни в океане различают трех типов: прибрежные, саргассовые и рифовые.

На суше также имеются различные формы концентрации жизни. Верхняя пленка жизни на суше - наземная, расположенная на границе атмосферы и литосферы. Под ней находится почвенная пленка жизни, представляющая собой сложную систему, населенную огромным количеством бактерий, простейших и других представителей живых организмов.

Сгущения жизни представлены на суше береговыми, пойменными и тропическими формами. Важная закономерность наблюдается в соотношении видового состава живых организмов на Земле. Растения составляют 21 % от общего числа видов, образуя 99 % общей биомассы. Среди животных 96 % видов представлены беспозвоночными и только 4 % - позвоночные, из которых только 10 % - млекопитающие.

Влияние ультрафиолетовых лучей на живой организм:

Умеренная солнечная радиация вызывает отложение пигмента меланина (загар), благоприятно влияющего на здоровье. И, наоборот, неумеренное солнечное облучение, особенно с 11 до 16 ч. обостряет такие хронические заболевания, как туберкулёз, заболевания женской половой системы, провоцирует образование злокачественной опухоли.

Избыток солнечной радиации вызывает старение кожи - одно из важнейших органов человека. Защищаясь от вредного действия лучей, клетки кожи начинают быстро и беспорядочно делиться, чтобы верхний слой кожи увеличивался и не пропускал губительный для организма ультрафиолет в глубь тканей. Этот процесс способствует появлению мутантов - видоизменённых клеток, которые и становятся причиной злокачественных опухолей.

Состав биосферы.

Все живые организмы на Земле существуют не сами по себе, независимо друг от друга, а в тесном взаимодействии - влияют на проявления жизнедеятельности одних и сами зависят от других организмов.

Задание № 4: приведите примеры взаимодействия живых организмов друг от друга.

Живые организмы в сумме составляют живое вещество. Биогенное вещество создаётся в процессе жизнедеятельности живых организмов.

В составе биосферы есть и неживое (косное), вещество (образуется без участия живых организмов - лава вулканов, метеориты), а также сложные по своей природе биокосные тела (в их состав входят как живые организмы, так и видоизмененное неживое вещество). В. И. Вернадский к биокосным телам относил почвы, ил, природные воды.

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.

Живое вещество обладает рядом специфических свойств:

1. Живое вещество характеризуется огромной свободной энергией.

2. В живом веществе химические реакции протекают в тысячи (иногда и в миллионы) раз быстрее, чем в неживом веществе. Поэтому для характеристики изменений в живом веществе пользуются понятием исторического, а в косном веществе - геологического времени.

3. Химические соединения, входящие в состав живого вещества (ферменты, белки и др.), устойчивы только в живых организмах.

4. Живому веществу присуще произвольное движение - пассивное, обусловленное ростом и размножением, и активное - в виде направленного перемещения организмов. Первое является свойством всех живых организмов, второе характерно для животных и в редких случаях - для растений.

5. Для живого вещества характерно гораздо большее химическое и морфологическое разнообразие, чем для неживого.

6.Живое вещество возникает только из живого и существует на Земле в форме непрерывного чередования поколений.

Функции живого вещества в биосфере:

1. Энергетическая функция - поглощение солнечной энергии и энергии при хемосинтезе, дальнейшая передача энергии по пищевой цепи.

2. Концентрационная функция - избирательное накопление определенных химических веществ.

3. Средообразующая функция - преобразование физико-химических параметров среды.

4. Транспортная функция - перенос веществ в вертикальном и горизонтальном направлениях.

5. Деструктивная функция - минерализация необиогенного вещества, разложение неживого неорганического вещества.

Живые организмы осуществляют миграцию химических элементов в биосфере в процессе дыхания, питания, обмена веществ и энергии.

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

Задание № 5: Выберите из предложенных суждений правильные:

1. Биосфера - это совокупность всех биогеоценозов.

2. Биосфера - это открытая система.

3. Живое вещество в биосфере выполняет биогеохимические концентрационные функции.

4. Высший уровень организации жизни на Земле - биогеоценотический.

5. Нижняя граница обитания живых существ проходит в литосфере на глубине 2-3 км.

6. Живые организмы, регулируя круговорот веществ, служат мощным геологическим фактором, преобразующим поверхность нашей планеты.

7. Весь кислород атмосферы образован в результате процесса жизнедеятельности автотрофных организмов.

Домашнее задание:

1. Изучите теоретический материал по данной теме;

2. Выполните задание № 1-5 письменно.