Презентация и урок по теме"Биосфера - живая оболочка Земли"

Биосфера – живая оболочка Земли.

Биосфера

оболочка Земли, состав, структура и свойства которой в той или иной степени определяются настоящей или прошлой деятельностью организмов

глобальная экосистема, которая объединяет все гидроценозы и биогеоценозы нашей планеты и в которой постоянно происходит круговорот веществ и передача энергии

Биосфера

В.И. Вернадский «Учение о биосфере»

• рассматривал биосферу как область жизни, основа которой – взаимодействие живого и косного вещества;

• существенной особенностью биосферы является биогенная миграция атомов химических элементов, вызываемая лучистой энергией Солнца и проявляющаяся в процессе обмена веществ, в росте и размножении организмов;

Границы биосферы.

Оболочки Земли:

1) Атмосфера – воздушная оболочка Земли

• состав атмосферы: азот 78%, кислород 21%, другие газы 1% (углекислый газ 0,03%)

• тропосфера – нижний слой атмосферы, высотой от 8-10 км в полярных широтах и 16-18 км в экваториальной зоне

• выше тропосферы расположена стратосфера;

• озоновый слой – область с повышенным содержанием озона – находится в стратосфере на высоте 15-25 км; поглощает губительное для всего живого коротковолновое УФ-излучение;

Границы биосферы:

1) Атмосфера – воздушная оболочка Земли

Водяной пар, присутствующий в атмосфере, участвует в природном круговороте воды:

• конденсируясь, он выпадает в виде дождей, обеспечивая влажностный режим земных территорий;

• вместе с СО 2 он вносит главный вклад в парниковый эффект: удерживает отраженные от поверхности планеты длинноволновые тепловые лучи, благодаря чему нижние слои атмосферы оказываются теплыми;;

Границы биосферы:

2) Гидросфера – водная оболочка Земли

• образована водами океанов, морей, озер, рек, подземных вод и ледяных покровов;

• 97% составляют соленые океанические вод, 2,2% - воды ледников, 0,8% - подземные, озерные, речные пресные воды;

Границы биосферы:

3) Литосфера – внешняя твердая оболочка (кора) Земли

• состоит из 3 слоев: верхнего – слоя осадочных пород, среднего – гранитного и нижнего - базальтового

Границы биосферы:

1) Верхняя граница определяется:

• высокой интенсивностью УФ-излучения, низкой температурой среды, дефицитом кислорода и воды;

• проходит в атмосфере на высоте 22-24 км (у нижней границы озонового слоя);

• отдельные споры бактерий и грибов найдены в тропосфере на высоте до 40 км;

Границы биосферы:

2) Нижняя граница в литосфере определяется:

• высокой плотностью, прочностью, высокой сопротивляемостью среды, отсутствием света, недостатком кислорода;

• граница определяется высоким давлением и температурой горных пород и подземных вод (на глубине 3 км температура около 100 0 С);

• на глубине до 4 км зарегистрированы неактивные формы жизни (споры, цисты) и нефтебактерии;

Границы биосферы:

3) Нижняя граница в гидросфере определяется:

• лимитирующими факторами – давление толщи воды и отсутствие света (температура на дне океанических впадин около 0 0 С);

Элементы биосферы по

В.И. Вернадскому.

Живое вещество:

• вся совокупность организмов на планете;

Примеры:

• животные, растения, грибы, бактерии, вирусы

Косное вещество:

• все геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими;

Примеры:

• горные породы магматического и метаморфического происхождения (гранит, базальт), минералы

Биокосное вещество:

• неорганические вещества, преобразованные деятельностью организмов (почва, вода солёная и пресная, содержащаяся в естественных природных водоёмах, воздух);

• биокосного происхождения вещества, являющиеся конечным продуктом распада и переработки бактериями умерших растений и животных (ил);

Примеры:

• почва, ил, природные воды, воздух

Биогенное вещество:

• органическое или органо-минеральное вещество, созданное организмами далекого прошлого и представленное в виде каменного угля, горючих сланцев, горючих газов, торфа, нефти;

• к биогенным веществам относятся остатки отмерших организмов, продукты линьки живых организмов и опада;

• биогенными веществами являются скорлупа яиц, жемчуг, живица, нектар, молоко, мед, воск, натуральный шелк, паутина и т. п.

Примеры:

• нефть, газ, каменный уголь, кислород атмосферы

Свойства живого вещества.

Особенности живого вещества:

• является главным компонентом биосферы;

• распределено по Земле неравномерно; его концентрация максимальна на границах раздела основных сред – в почве, в поверхностных слоях океана, на дне водоемов, в так называемых «пленках жизни»;

• отличительной особенностью живого вещества является то, что слагающие его органические соединения – белки, углеводы и другие – устойчивы только в живых организмах;

• является наиболее активным компонентом биосферы, обеспечивающим глобальный круговорот химических элементов;

Особенности живого вещества:

• является гигантским аккумулятором и уникальным преобразователем энергии Солнца (преобразование энергии солнечного света в энергию химических связей органических соединений).

1) Распределение биомассы по континентальной и океанической частям биосферы:

Биомасса

Зеленые растения

Континенты

Океан

99,2%

Животные и микроорганизмы

6,3%

0,8%

93,7%

2) Распределение по продукции и количеству образуемого кислорода:

• около половины продукции и объема кислорода создают растения суши (главным образом влажные тропические леса);

• другую половину – микроскопические водоросли гидросферы – фитопланктон (при этом биомасса фитопланктона в 10000 раз меньше биомассы растений суши);

Причина: значительно большая скорость образования продукции фитопланктоном по сравнению с растениями суши.

4) Распределение живого вещества по объему континентальной части биосферы:

• неравномерное с ярко выраженной широтной и высотной зональностью;

• значительная часть биомассы сосредоточена в почве; ее составляют корни растений, водоросли, грибы, бактерии и почвенные животные;

Широтная зональность :

• обусловлена тем, что в различных широтных зонах планеты количество тепла и влаги, которые могут получить обитающие там организмы, различно;

• в зависимости от количества тепла и влаги выделяют несколько природных зон: зону тундры, тайги, смешанных лесов, влажных тропических лесов и др.

• биомасса и количество организмов уменьшается от экватора к полюсам;

• наибольшую биомассу имеют экосистемы влажных тропических лесов, наименьшую – экосистемы пустынь и тундр.

Высотная зональность :

• обусловлена понижением температуры и давления воздуха (а значит и количества кислорода, углекислого газа и водяных паров) с увеличением высоты над уровнем моря;

• чем выше над уровнем моря, тем меньше биомасса живого вещества;

• выше 6 тыс. метров растения жить не могут;

4) Распределение живого вещества по объему океанической части биосферы:

• жизнь сосредоточена в поверхностном слое воды на глубине до 100 м;

• наиболее насыщены живым веществом коралловые рифы, зоны подъема глубинных вод и мелководье (шельф);

• в открытом океане биомасса живого вещества низка из-за недостатка элементов минерального питания;

Классификация водных организмов по типу местообитания и образу жизни.

1) Планктон

• организмы, пассивно перемещающиеся за счет течения;

• фитопланктон – одноклеточные водоросли;

• зоопланктон – одноклеточные животные, рачки, медузы;

2) Нектон

• организмы, активно перемещающиеся в воде;

• рыбы, амфибии, головоногие моллюски, черепахи, китообразные;

3) Бентос

• организмы, живущие на дне и в грунте;

• фитобентос – прикрепленные водоросли и высшие растения;

• зообентос – ракообразные, моллюски, морские звезды;

Функции живого вещества.

1) Газовая функция

• заключается в том, что потребляя и выделяя газообразные вещества, организмы поддерживают постоянство газового состава атмосферы.

Например:

• поглощение растениями углекислого газа и выделение кислорода в процессе фотосинтеза;

• потребление кислорода и выделение углекислого газа при дыхании растений и животных;

• восстановление азота, образование сероводорода, метана и ряда других газов бактериями;

2) Энергетическая функция

• состоит в осуществлении связи биосферных процессов с космическими, главным из которых является вовлечение организмами в энергетические потоки солнечного излучения.

Например:

• усвоение живым веществом зеленых растений солнечной энергии, преобразовании ее в процессе фотосинтеза и передаче ее по трофическим цепям другим организмам.

3) Концентрационная функция

• заключается в поглощении из внешней среды и накоплении в живых организмах различных химических элементов (углерода, азота, водорода, кислорода, фосфора, серы и др.) и их соединений.

Например:

• карбонат кальция (СаСО 3 ) накапливается в костях, зубах и раковинах, кремнезем (SiO 2 ) накапливают диатомовые водоросли, йид – бурые водоросли, медь – ракообразные;

• благодаря этой функции образовались залежи известняка, природного газа, торфа, каменного угля и нефти.

4) Окислительно-восстановительная функция

• связана с окислением и восстановлением в процессе жизнедеятельности организмов ряда химических соединений.

Например:

• при фотосинтезе СО 2 восстанавливается до углеводов, а при дыхании углеводы окисляются до СО 2 и воды

• в результате жизнедеятельности хемосинтезирующих железобактерий изменяется степень окисления атомов железа;

Результатом окислительно-восстановительных реакций в живых организмах является образование в почве, водной и воздушной средах солей, оксидов и других веществ, формирование железных и марганцевых руд.

5) Транспортная функция

• связана с ростом, размножением и перемещением в пространстве организмов;

• эти процессы приводят к биогенной миграции атомов, круговороту веществ в природе и распространению живого вещества по планете;

Например:

• благодаря использованию наземными организмами, в том числе и человеком, живых существ, обитающих в воде, часть органического вещества перемещается из воды на сушу;

• вынос реками ила и грунта, содержащих остатки наземных растений и животных, обеспечивает возврат части органических веществ в воду.

6) Деструктивная функция

• проявляется в процессах, связанных с разложением тел организмов после их смерти;

• в результате выполнения организмами этой функции органические остатки минерализуются и превращаются в неорганические соединения, образуя косное, биогенное и биокосное вещество биосферы;

7) Средообразующая функция

• состоит в изменении физико-химических параметров среды в результате жизнедеятельности организмов;

Например:

• бактерии гниения и грибы-сапротрофы, разлагающие в лесной подстилке растительный опад, выделяют небольшое количество тепла, обеспечивающее осенью мягкие температурные перепады ,что помогает растениям подготовиться к зиме;

• дождевые черви, питаясь опавшими листьями, насыщают почву органическими веществами и повышают ее плодородие, что положительно влияет на рост растений;

• бобры, сооружая на реках плотины, создают небольшие водохранилища, регулирующие водный режим экосистем и предохраняющие реки от промерзания и высыхания.