Лекция "Состав и функции биосферы"

2

Тема: Биосфера.

1. Биосфера и ее границы

У

Вещества биосферы:

– живое вещество;

– косное вещество (песок, гранит, базальт);

–

– биогенное вещество (осадочные породы, каменный уголь, нефть).

Биосфера захватывает три геологические оболочки: литосферу, тропосферу и гидросферу.

1. Литосфера – осадочные породы, под ними гранитный и базальтовый слои. Нижняя граница жизни – 4–7 км.

2. Гидросфера – Мировой океан и водоемы суши. Заселена по всей толщине, живые организмы представлены бентосом, планктоном и нектоном.

3. Атмосфера подразделяется на тропосферу, высота которой доходит до 20 км, выше стратосфера (до 100 км), еще выше ионосфера (800 км). Верхняя граница жизни проходит на высоте около 20 км.

2. Функции живого вещества

– Энергетическая – превращение солнечной энергии в энергию химических связей и ее движение.

– Газовая – живые организмы создали атмосферу.

– Концентрационная – захват и накопление биогенных химических элементов.

– Окислительно-восстановительная – связана с химическими превращениями веществ. Эти реакции лежат в основе метаболизма.

Урок. Состав и функции биосферы

Зачет (18 минут).

Дайте определение терминам или раскройте понятия (одним предложением, подчеркнув важнейшие особенности):

1. Правило пирамиды биомассы.

2. Протокооперация, пример.

3. Биогеоценоз.

4. Особенности саморегуляции в агроценозах.

5. Консументы, определение и классификация.

6. Агроценозы.

7. Экологические факторы.

8. Биологический оптимум.

9. Нейтрализм, определение, пример.

10. Хищничество, определение, пример.

1. Биотоп.

2. Климаксное сообщество.

3. Мутуализм, определение, пример.

4. Пример саморазвития и смены экосистем.

5. Паразитизм, определение, пример.

6. Ограничивающий фактор.

7. Основные этапы движения энергии в экосистеме.

8. Автотрофы, определение и классификация.

9. Продуценты.

10. Цепи выедания, пастбищные цепи (определение и пример).

1. Экосистема.

2. Конкуренция, определение, пример.

3. Гетеротрофы, определение и классификация.

4. Биоценоз.

5. Цепи разложения, пастбищные цепи (определение и пример).

6. Аменсализм, определение, пример.

7. Продукция экосистемы.

8. Сукцессия.

9. Редуценты, примеры.

10. Источники энергии в агроценозах.

1. Биосфера и ее границы

Термин "биосфера" (от греч. bios — жизнь, sphaira — пленка) был предложен австралийским ученым Э.Зюссом (1831 — 1914), который понимал под биосферой совокупность живых организмов Земли. Учение о биосфере разработано российским ученым, академиком В.И.Вернадским (1863 — 1945). В.И.Вернадский распространил понятие биосферы не только на живые организмы, но и на геологические оболочки, заселенные ими. В 1926 году вышла его книга "Биосфера", в которой он показал, что деятельность живых организмов изменяет геологические оболочки Земли и создает биосферу.

Биосфера — открытая система, источником энергии для ее существования является солнечный свет. Используя эту энергию, живые организмы извлекают из неживой природы различные химические элементы и вовлекают их в круговорот веществ. В.И.Вернадский, подчеркивая роль живого вещества, писал: "Жизнь захватывает значительную часть атомов, составляющих материю земной поверхности. Под ее влиянием эти атомы находятся в непрерывном интенсивном движении. Из них все время создаются миллионы разнообразнейших соединений. И этот процесс длится без перерыва десятки миллионов лет. На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом".

Энергия солнечного света в процессе фотосинтеза преобразуется в энергию химических связей образованного органического вещества растений, которое во время дыхания частично используется самими растениями. Другая часть образованной органики является строительным материалом и источником энергии для многочисленных гетеротрофов. При разрушении неживой органики остатки энергии теряются в виде теплового излучения. Таким образом, для существования биосферы необходим постоянный приток энергии солнечного света, который обеспечивает все жизненные функции биосферы и в конечном итоге рассеивается в виде тепла.

Биосфера представляет собой сложную систему, включающую компоненты неживой и живой природы. К неживой природе относятся верхняя часть литосферы, гидросфера, нижняя часть атмосферы. Эти геологические оболочки связаны круговоротом веществ и потоками энергии, которые протекают в различных биогеоценозах. Биогеоценоз является элементарной структурной единицей биосферы, а сама биосфера представляет собой глобальную экологическую систему — экосферу.

Все вещества биосферы подразделяются на четыре группы:

живое вещество — совокупность живых организмов Земли;

косное вещество — вещество неживой природы (песок, глина, гранит, базальт);

биокосное вещество — результат взаимодействия живых организмов с неживой природой (вода, почва, ил);

биогенное вещество — вещества, создаваемые в результате жизнедеятельности организмов (осадочные породы, каменный уголь, нефть).

В неживой природе биосферы (косное вещество биосферы) В.И.Вернадский различал три геологические оболочки: литосферу, тропосферу и гидросферу, которые в результате воздействия живых организмов стали биокосным веществом.

Литосфера, "каменная оболочка" Земли, представляет собой верхнюю часть земной коры, измененной в результате физического, химического и биологического воздействия, чаще ее называют просто почвой. Состоит из осадочных пород, ниже которых находятся гранитный и базальтовые слои. Нижняя граница жизни в литосфере проходит на уровне 4—7 км, ниже проникновение жизни ограничено воздействием высоких температур, отсутствием воды. Наиболее заселены поверхность Земли и верхний слой почвы.

Гидросфера "водная оболочка" образована Мировым океаном, который занимает около 71% поверхности земного шара, и водоемами суши — реками, озерами — около 5%. Много воды находится в подземных водах и ледниках. В связи с высокой плотностью воды, живые организмы могут нормально существовать не только на дне, но и в толще воды, и на ее поверхности. Поэтому гидросфера заселена по всей толщине, живые организмы представлены бентосом, планктоном и нектоном.

Атмосфера подразделяется на тропосферу, нижнюю часть атмосферы, высота которой доходит до 20 км, выше находится стратосфера (до 100 км), еще выше ионосфера. Заселена только тропосфера, верхняя граница жизни проходит на высоте около 20 км, куда восходящие потоки воздуха заносят споры микроорганизмов. В атмосфере, на высоте 15-35 км свободный кислород (О₂) превращается в озон (О₃), который отражает жесткий ультрафиолет (свет с длиной волны менее 290 нм), вызывающий мутации в клетках живых организмов.

2. Функции живого вещества

Различают следующие функции живого вещества:

Энергетическая функция, связанная с превращением солнечной энергии в энергию химических связей образованного органического вещества. Процесс фотосинтеза обеспечивает энергией все жизненные процессы на Земле.

Газовая функция. Фотосинтез, дыхание, деятельность азотфиксирующих и денитрифицирующих бактерий создали атмосферу Земли, содержащую 21% кислорода, 0,03% углекислого газа, около 80% азота. Метан, сероводород — эти газы также биогенного происхождения.

Концентрационная функция живого вещества проявляется в захвате и накоплении живыми организмами биогенных химических элементов (элементов первой, второй группы, микроэлементов) — углерода, кислорода, водорода, азота, калия, натрия и др.

Окислительно-восстановительная функция связана с химическими превращениями веществ. Эти реакции лежат в основе метаболизма, в основе реакций пластического и энергетического обменов.

Деструкционная функция заключается в минерализации отмерших организмов и возвращении химических элементов в неживую природу, результатом является образование биогенного и биокосного веществ биосферы.

Тестовое задание:

Т

Тест 7. К биокосному веществу биосферы относится:

1. Э.Зюссом.

2. С.Г.Навашиным.

3. С.Н.Виноградским.

4. В.И.Вернадским.

Тест 2. Нижняя граница жизни проходит в литосфере на глубине:

1. 2 км.

2. 4—7 км.

3. 8—12 км.

4. Литосфера заселена на всю глубину.

Тест 3. Верхняя граница жизни проходит в атмосфере на высоте:

1. 20 км.

2. 40 км.

3. 80 км.

4. 100 км.

Тест 4. Гидросфера заселена на глубину:

1. 200 м.

2. 1000 м.

3. 4000 м.

4. На всю глубину, до 11034 м.

Тест 5. Озоновый экран расположен на высоте:

1. 5-8 км.

2. 8-10 км.

3. 15-35 км.

4. 50-60 км.

Тест 6. К косному веществу биосферы относится:

1. Совокупность всех живых организмов Земли.

2. Осадочные породы, каменный уголь, нефть, газ.

3. Песок, глина, базальт, гранит.

4. Почва, ил.