Задание 6. Превращение энергии в биосфере

1.Рассмотрите рис. 1 и объясните, что является основным источником энергии в биосфере?

Рис. 1. Распределение основных потоков энергии в биосфере (толщина стрелок приблизительно соот­ветствует интенсивности различных потоков энергий и ее преобразованию из одного вида в другой).

2. Каким образом солнечная энергия аккумулируется в биосфере? Ответ поясните примерами.

3. Какие превращения энергии происходят в биосфере? Происходит ли накопление энергии в земной коре?

4. Объясните, почему нельзя говорить о круговороте энергии в биосфере?

Решить ситуационные задачи:

Задача №1. Прокомментируйте следующие принципы функционирования экосистемы (по Б.Небелу):

1принцип – использование ресурсов и избавление от отходов осуществляются в рамках круговорота всех элементов,

2 принцип – экосистемы существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно,

3 принцип – на конце длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы.

Задача №2. Поскольку население нашей планеты доста­точно многочисленно и каждый из нас при дыхании выделяет в атмосферу диоксид углерода, вполне возможно, что это оказывает более непосредственное влияние на его содержание в атмосфере.

1.Определите количество диоксида углерода, выделяемое вашим организмом на протяжении суток.

2.Примем, что население земного шара составляет около 5 млрд человек и что ежедневное мировое потребление ископаемого топлива составляет (в пересчете на нефть) около 150 млн бар­релей (масса 1 барреля, равного 40 американским галлонам нефти, составляет около 150 кг). Будет ли, по вашему мне­нию, в этих условиях дыхание человечества существенным образом влиять на процесс глобального потепления?

Дополнительная информация для ответа.

1) Поступающий в легкие воздух содержит прене­брежимо малое количество диоксида углерода. Через стенки альвеол кислород воздуха обменивается на диоксид углерода, содержащийся в крови. В результате концентрация диоксида углерода в выдыхаемом воздухе приближается к 4 %. Хотя полный объем легких составляет приблизительно 4,1 л, нахо­дясь в состоянии покоя, вы вдыхаете только около 1 л возду­ха. Таким образом, при каждом вдохе-выдохе вы выделяете в атмосферу 1 ∙0,04 = 0,04 л диоксида углерода. Общий же объем перешедшего в атмосферу диоксида углерода зависит от частоты дыхания. Частота дыхания человека, находящегося в состоянии покоя, составляет около 15 вдохов-выдохов в мину­ту (1 вдох-выдох за 4 с). Поскольку 1 ч равен 60 мин, а в сутках 24 ч, общее число циклов вдох-выдох за сутки равно 15 ∙ 60 ∙ 24 = 21 600; суммарный объем выделяемого диок­сида углерода будет при этом равен 0,04 ∙ 21 600 = 864 л.

2) Какова же масса этого газа? Из курса химии мы знаем, что 1 моль любого газа занимает при комнатных температуре и давлении объем 24 л. Таким образом, за сутки вы выводите в атмосферу 864:24 = 36 моль диоксида углерода. Относи­тельная атомная масса углерода 12, а кислорода 16, так что молекулярная масса диоксида углерода (СО₂) равна 44. Поэто­му масса 1 моль диоксида углерода составляет 44 г. Общая же масса выделяемого человеком за сутки диоксида углерода составляет 36 ∙ 44 = 1584 г, то есть примерно 1—2 кг.

Масса диоксида углерода, выделяемого населением Земли, равна массе этого газа, выделяемого одним человеком, умноженной на численность населения.

Нефть представляет собой смесь насыщенных углеводородов (С_nH_2n+2). Октану, например, соответствует формула C₈H₁₈. Сгорая, 1 моль этого соединения образует 8 моль диоксида углерода, а 114 г — соответственно 352 г СО₂. Таким обра­зом, при сгорании 1 г октана образуется около 3 г диоксида углерода. Ежедневно люди сжигают

150 ∙ 10⁶ ∙ 150 = 2,25∙10¹⁰ кг нефти.

Общее количество выделяющегося при сжигании нефти в атмосферу диоксида углерода равно 2,25∙10¹⁰ ∙3, что составит прибли­зительно 7∙10¹⁰ кг.

Выбрать правильный ответ.

1. Структурной и функциональной единицей биосфе­ры является: а)популяция, б) биогеоценоз, в) биотоп.

2. Геохимическая активность живого вещества выра­жается по В. И. Вернадскому в: а)скорости размножения организмов, б)численности организмов, в)биомассе организмов.

3. В пределах трех геологических оболочек Земли об­ласть биосферы распространена: а) на всем их протяжении, б) лишь в их части, в)только в зонах соприкосновения оболочек.

4. Из перечисленных ниже организмов принимают участие в минерализации органических веществ в почве: а)дождевые черви, б)бактерии, в)почвенные клещи, г)личинки насекомых, обитающие в почве.

5. Внесение в почву азотных удобрений аналогично про­цессу: а)аммонификации, б)нитрификации, в)денитрификации.

6. Наибольшей биогеохимической активностью обла­дают живые организмы: а) которые имеют большие размеры, б) микроорганизмы, в)плотоядные хищники, г)растительноядные.

7. Углекислый газ (СО₂) является конечным продук­том жизнедеятельности различных организмов и постоянно поступает в окружающую среду. Из перечисленных процессов максимальное выделение С0₂ в атмосферу дают: а)дыхание животных, б)процессы брожения, гниения, дыхания наземных и морских растений, в) лесные пожары, г) сгорание угля и нефтепродуктов.

8. Азот вводится в экосистемы различными путями. Одно из указанных положений неверно. Какое? а) деятельностью цианобактерий, б) электрическими разрядами ватмосфере, в) промышленными синтетическими удобрениями, г) атмосферными осадками, д) выделением азота из соединений при денитрификации.

9. Первичным источником энергии для живых орга­низмов на Земле является: а) растительная и животная пища, б) солнечный свет, в) горючие ископаемые г) кислород.

10. Биосфера: а) экосистема, б) сообщество, в) биота, г) «пленка жизни».

11.Живое отличается от неживого: а) составом неорганических соединений, б) наличием катализаторов, в) взаимодействием молекул друг с другом, г) обменными процессами, обеспечивающими постоянство структурно-функциональной организации системы.