Тема: «Общая характеристика биосферы»

УРОК 88

Биосфера – самая большая экосистема Земли, истоки представлений о ней уходят в работы А. Лавуазье, Ж.Б. Ламарка и А. Гумбольдта (см. 1.1), однако термин «биосфера» предложил австрийский ученый Э. Зюсс в 1875 г. Этим термином он обозначил одну из оболочек Земли – пространство, в котором есть жизнь. Целостное учение о биосфере создал русский ученый В.И. Вернадский (1926), обосновавший геологическую преобразующую роль живых организмов. Они являются основной геологической силой, которая создала биосферу и поддерживает ее состояние в настоящее время.

В настоящее время биосфера – это область существования и функционирования живых организмов, которая охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу, поверхность суши и верхние слои литосферы. Понятие «биосфера» включает в себя как живые организмы, так и среду их обитания. При этом организмы, сложно взаимодействуя между собой, составляют органически единую, целостною и динамическую систему, объединенную в единое целое с абиотическими сферами их веществом и пространством

Биосфера имеет некоторые особенности, без которых невозможно ее существование:

1) Наличие в ней значительных количеств жидкой воды. Вода является основным растворителем всех необходимых для существования живых организмов веществ, а также средой для протекания биохимических реакций.

2) Поступление на границу мощного потока энергии от Солнца, которое является единственным источником энергии для всей биосферы.

3) В биосфере имеются поверхности раздела между веществами, находящимися в твердом, жидком и газообразном состояниях. Благодаря этому могла сформироваться клеточная структура организмов.

По сравнению с диаметром Земли (13000 км) биосфера – это тонкая пленка на ее поверхности. Однако основная жизнь в биосфере сконцентрирована в гидросфере, литосфере и атмосфере (рис. 1).

Каждый организм имеет свои пределы жизни. Но в целом в биосфере можно выделить верхний и нижний пределы жизни. Верхний предел определяется наличием кислорода и высотой озонового экрана. Он находится на высоте 10-30 км и защищает все живое от губительного ультрафиолетового излучения. Таким образом, жизнь не может выйти за пределы стратосферы (за исключением человека, вылетающего в космос). Из-за недостатка кислорода граница обитания человека составляет около 5 км, высших растений и наземных животных – 6 км. Еще выше, в тгорах жизнь представлена лишь мелкими организмами – бактериями грибами, лишайниками, для существования которых приемлемы достаточно суровые условия высокогорий. До 10 км потоками воздуха могут подниматься в атмосферу мельчайшие споры и организмы – аэропланктон. Из птиц только кондор поднимается на высоту до 7 км. В целом же основная масса живых организмов находится лишь в тонком слое атмосферы, исчисляемом десятками метров.

Рисунок 1 – Границы жизни в биосфере

Каждый организм имеет свои пределы жизни. Но в целом в биосфере можно выделить верхний и нижний пределы жизни. Верхний предел определяется наличием кислорода и высотой озонового экрана. Он находится на высоте 10-30 км и защищает все живое от губительного ультрафиолетового излучения. Таким образом, жизнь не может выйти за пределы стратосферы (за исключением человека, вылетающего в космос). Из-за недостатка кислорода граница обитания человека составляет около 5 км, высших растений и наземных животных – 6 км. Еще выше, в горах жизнь представлена лишь мелкими организмами – бактериями грибами, лишайниками, для существования которых приемлемы достаточно суровые условия высокогорий. До 10 км потоками воздуха могут подниматься в атмосферу мельчайшие споры и организмы – аэропланктон. Из птиц только кондор поднимается на высоту до 7 км. Но все же основная масса живых организмов находится лишь в тонком слое атмосферы, исчисляемом десятками метров.

Нижняя граница жизни также определяется наличием кислорода и температурными условиями Земли. Температурная граница для живых существ не превышает 100^оС. В среднем можно считать, что глубже 3 км от земной поверхности живые существа в их современном виде по этой причине существовать не могут. В океане, по результатам глубоководных исследований, жизнь зафиксирована на глубине свыше 10 км. В почвах граница жизни определяется глубиной, на которую проникает свободный кислород – около 10 м, а на болотах – только 50 см.

По В.И. Вернадскому, биосфера состоит из следующих основных компонентов:

1) Живое вещество – совокупность организмов, существующих в конкретный отрезок времени. Основной отличительной особенностью живого вещества является его способность использовать энергию. Живые организмы способны накапливать энергию в виде сложных органических соединений, передавать ее, преобразовывать в другую энергию. Неживые же тела не только не способны к столь сложным преобразованиям, но и преимущественно рассеивают энергию.

Химический состав живого вещества в среднем может быть представлен следующим образом: на долю кислорода приходится около 70%, углерода – около 18 %, водорода – 10 %, порядка 1,5 % приходится на N, Na, Mg, Ca, Fe, K, Si, P, Cl, а также микроэлементы Zn, Mn, Co, I и др. Большая часть кислорода и водорода входит в состав воды, из которой состоит основная масса живых организмов.

Живое вещество биосферы представлено примерно десятком миллионов видов различных организмов. Особое положение занимают производители органического вещества – зеленые растения. Их около 300 тысяч видов. Общий вес сухого вещества зеленых растений оценивается в 2,42×1012 тонн, что примерно в две тысячи раз меньше массы самой легкой оболочки земли – атмосферы. Эта величина составляет 99 процентов всего живого вещества на Земле. Оставшийся процент приходится на гетеротрофные (животные) организмы.

2) Биогенное вещество – создано непосредственно живыми организмами и состоящее из растительных и животных остатков. Это все горючие ископаемые (нефть, каменный уголь, торф), известняк др.

3) Косное вещество – горные породы минерального происхождения (граниты, глины, пески). Фактически планета Земля до распространения на ней жизни состояла только из косного вещества.

4) Биокосное вещество – продукты переработки горных осадочных пород живыми организмами. К биокосному веществу относят приземную часть атмосферы, поверхностные воды, почву.

ü Домашнее задание

Задание 1. Зарисуйте схему “Круговорот углерода” в рабочей тетради, используя рисунок:

Для схематизации используйте несколько правил:

· Изображайте значимую информацию упрощенными формами (геометрическими фигурами, символами, цифрами и т.д.).

· Отражайте основной смысл в центре рисунка.

· Не загромождайте изображение второстепенными, сложными деталями

· Применяйте цветовую и шрифтовую символику.

Задание 2.

Вставьте пропущенные слова: ______занимает нижнюю часть______, верхний слой _______и всю гидросферу.

 

Задание 3.

Установите соответствие: 1.Энергетическая функция 2. Газовая функция 3. Концентрационная функция 4. Окислительно-восстановительная функция 5 Биохимическая функция   А. Это функция живых организмов наблюдается в процессе питания, дыхания, размножения В. Живые организмы извлекают и накапливают биогенные элементы из окружающей среды; С. Эта функция проявляется с помощью живых организмов в почве и гидросфере; D. Для равномерной жизни биосферы и ее развития необходима энергия; Е. Перенос газов и переход из одного состояния в другое с участием живых организмов.

 

ü Домашнее задание оформить в тетради, фото выполненных заданий отправить на почту boyarintseva.8989@mail.ru или в личном сообщении ВКонтакте на страницу https://vk.com/id26483174