Тема 6.9. Раздел 7 "Биосфера и человек". Тема урока "Биосфера. Учение В.И. Вернадского".
план-конспект урока
Биосфера – (от др.-греч. βιος — жизнь и σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «плёнка жизни»; глобальная экосистема Земли Биосфера не образует отдельной оболочки Земли, а является частью геологических оболочек земного шара, заселенных живыми организмами.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 Лекционный материал " Биосфера" | 905.54 КБ |
| Дополнительный материал к уроку | 14.75 КБ |
| Лекционный материал | 376.06 КБ |
 Презентация " Лекция- Биосфера" | 879 КБ |
Предварительный просмотр:
Биосфера
Биосфера (греч. bios - жизнь + sphaira - шар) - наружная оболочка Земли, населенная живыми организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Термин "биосфера" предложен австрийским геологом Э. Зюссом, учение о биосфере было создано и развито российским и советским ученым Вернадским Владимиром Ивановичем.
Биосфера - совокупность всех биогеоценозов, это открытая система, структура и свойства которой определяются деятельностью организмов в прошлом и настоящем. Биосферу можно рассматривать как часть лито-, гидро- и атмосферы, заселенную живыми существами.
Запомните, что наибольшая концентрация живого вещества сосредоточена на границе сред (к примеру, на границе литосферы и атмосферы).
Границы биосферы
Общая толщина биосферы приблизительно 17 км. Живые организмы проникают вглубь литосферы на расстояние до 6-7 км, заселяют всю толщу гидросферы (до самого дна мирового океана). В атмосфере живые организмы встречаются в нижней части - тропосфере, которую сверху ограничивает озоновый слой (часть стратосферы).
Выше "озонового экрана" существование жизни в привычном для нас виде невозможно, так как губительное УФ (ультрафиолетовое) излучение уничтожает все живое. Возникновению жизни в недрах Земли препятствует высокая температура, оказывающая разрушительное воздействие.
Вещество биосферы
Многокомпонентная сложная система биосферы включает несколько отдельных элементов. Вернадский В.И. создал учение, в соответствии с которым вещество биосферы состоит из:
- Живое вещество
Совокупность всех живых организмов на нашей планете. Именно Вернадский показал, что деятельность живых существ - важнейший фактор геологических изменений планеты.
- Косное вещество
Формируется без участия живых организмов. Базальт, гранит, песок, золотоносные руды. К косному веществу можно отнести горные породы магматического происхождения, образовавшиеся в результате извержения вулканов.
- Биогенное вещество
Это вещество образуется живыми организмами в процессе их жизнедеятельности. Примерами биогенного вещества могут послужить залежи известняка, природный газ, кислород, нефть, каменный уголь, торф.
- Биокосное вещество
Биокосное вещество создается одновременно деятельностью живых организмов и косными процессами. Таким образом, биокосное вещество объединяет в себе живое и косное вещества.
К биокосному веществу относятся пресная и соленая вода, почва, воздух. Почва является верхним наиболее плодородным слоем литосферы Земли. Почва - уникальный продукт совместной деятельности живых организмов, то есть биологических и геологических процессов, протекающих в живой природе.
Функции живого вещества
Важнейший компонент биосферы - живое вещество, то есть - живые организмы. Их деятельность приводит к наиболее значительным геологическим изменениям в биосфере, они обеспечивают круговорот веществ - главное условие зарождения новой жизни.
Перечислим важнейшие функции живого вещества:
- Энергетическая
Живые организмы постоянно получают и преобразуют энергию. Растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей, а животные передают ее по цепочке. После смерти растений и животных энергия возвращается в круговорот благодаря бактериям и грибам - сапротрофам (греч. sapros – гнилой), разлагающим мертвое органическое вещество.
- Газовая
Деятельность живых организмов обеспечивает постоянный газовый состав атмосферы. В ходе дыхания животные поглощают кислород и выделяют углекислый газ, а растения в ходе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Бактерии хемотрофы также выделяют в атмосферу некоторые газы, полученные окислением сероводорода, азота.
- Концентрационная
Я никогда не перестану восхищаться этой функцией живого вещества. Вы только вдумайтесь: на одной и той же почве, рядом друг с другом, растут совершенно разные растения по форме, размеру и окраске плодов, цветков! Каждый раз задумываешься: как это возможно?
Это связано с тем, что каждое живое существо избирательно накапливает определенные химические элементы. К примеру, многие моллюски накапливают кальций, образуют известковый скелет - раковину. После их смерти раковины опускаются на дно, в результате чего создаются залежи полезных ископаемых - известняка (мела).
В результате жизнедеятельности мха сфагнума образуется полезное ископаемое - торф, а папоротниковидные образуют каменный уголь. Это концентрат углеродистых и кальциевых соединений в погибших растениях, которые тысячелетиями отмирали и образовали залежи ископаемых.
- Окислительно-восстановительная
Живые организмы способны окислять и восстанавливать различные химические вещества. На реакциях окисления и восстановления основан метаболизм (обмен веществ) любого живого существа, подобные реакции протекают постоянно в ходе фотосинтеза, энергетического обмена.
- Деструктивная
Без разрушения "старой" жизни, невозможно возникновение "новой". После смерти живых существ их останки подвергаются разрушению, из них высвобождается энергия, накопленная в связях химических веществ. Непрерывный круговорот должен продолжаться всегда - это главное условие жизни.
Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И.
При непосредственном участии живого вещества в биосфере непрерывно осуществляется биогенная миграция атомов. Даже сейчас, с каждым вашим вдохом, атомы кислорода соединяются с гемоглобином эритроцитов, доставляются по крови к клеткам тканей организма и становятся частью ваших клеток.
Откуда взялся кислород, которым мы дышим? Его в процессе фотосинтеза выделили растения. Для процесса фотосинтеза необходим углекислый газ, который в процессе дыхания выделяют животные, углекислый газ, который образуется при разложении останков растений и животных. Получается круговорот атомов.
Все атомы, которыми мы обладаем, которые стали частью наших рук, глаз, носа, языка - все эти атомы кому-то принадлежали до нас! За миллиарды лет существования Земли они успели побывать в мириадах растений, грибов и животных. То, что наши атомы сейчас с нами - великое чудо и немыслимая случайность.
Я искренне восхищаюсь этой теорией, она показывает непрерывность жизни, бесконечность нашего существования и единство всего живого.
Ноосфера
Ноосфера (греч. noos - разум и sphaira - шар) - термин введенный русским ученым В.И. Вернадским. Ноосфера подразумевает взаимодействие природы и общества, при котором человек является главным определяющим фактором эволюции. Человек становится крупнейшей геологической силой.
Споры о том, можно ли считать современный этап развития цивилизации ноосферой остаются открытыми. Основная идея ноосферы - разумное, рациональное поведение человека, при котором он сосуществует в гармонии со всеми другими формами жизни.
К сожалению, нынешняя ситуация напоминает старую поговорку: "Пока не потеряешь, не осознаешь ценность". Неужели растения должны исчезнуть с лица Земли, чтобы мы вспомнили о том, что благодаря фотосинтезу в их листьях мы дышим кислородом? В этом случае чувство нашего ложного величия может сильно пострадать.
Круговорот веществ
Углерод находится в природе в основном в составе углекислого газа, угольной кислоты и ее нерастворимых солей - карбоната кальция (из которого состоят раковины моллюсков). Отмирая, живые организмы образуют залежи полезных ископаемых: торф, древесину, каменный уголь, нефть. Известняк может надолго исключить углерод из круговорота веществ.
Подобно этому, долгое время нефть и уголь были почти полностью исключены из круговорота веществ, однако в настоящее время человек "вернул их в строй" вместе с выхлопными газами.
Азот находится в воздухе, которым мы дышим, и составляет 78% от его объема. Большая часть азота поступает в почву и воду благодаря деятельности микроорганизмов, бактерий и водорослей.
Широко известны клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений, находящиеся с ними в симбиозе. Клубеньковые бактерии переводят атмосферный азот в нитраты, которые необходимы для роста и развития растения и могут быть усвоены им, в отличие от атмосферного азота (газа).
В листьях в процессе биосинтеза азот преобразуется в белки. Травоядные животные поедают растения, таким образом, белок включается в их состав. После смерти животных белки разлагаются сапротрофами, которые выделяют аммиак, нитраты. Часть нитратов усваивается растениями, а часть восстанавливается бактериями до атмосферного азота - цикл замыкается.
Предварительный просмотр:
Все экосистемы нашей планеты взаимосвязаны и образуют единое целое — одну большую экосистему, которую называют биосферой. Термин «биосфера» впервые использовал в 1875 г. австрийский учёный Э. Зюсс, а основы учения о биосфере сформулировал в начале двадцатого столетия русский геохимик В. И. Вернадский.
Биосфера (сфера жизни) — оболочка Земли, населённая живыми организмами.
Биосфера представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных экосистем. В ней под действием внутренних и внешних факторов постоянно происходят изменения. Современная биосфера — продукт эволюционного развития планеты.
Биосфера представляет собой одну огромную экосистему.
В. И. Вернадский рассматривал живую природу как единое целое, тесно взаимодействующее с абиотической средой. Учёный выделил основные компоненты биосферы. По Вернадскому в состав биосферы входят:
- живое вещество, т. е. все живые организмы, населяющие Землю;
- биогенное вещество — все вещества, созданные в процессе жизнедеятельности живых организмов (известняки, торф, каменный уголь, нефть);
- косное (неживое) вещество — минералы и горные породы, образованные без участия живых организмов (алмаз, изумруд, кварц, мрамор, гранит и т. п.);
- биокосное вещество — продукт взаимодействия живых организмов с неживой (косной) природой (почва, ил).
В биосфере живой и неживой компоненты находятся в постоянном взаимодействии и определяют её состав и свойства.
В биосфере существует огромное множество разнообразных природных условий, которые определяются координатами и рельефом территории, сезонными изменениями климатических условий. Но главной причиной этого разнообразия является активность самого живого вещества.
Между организмами и окружающей их неживой природой происходит непрерывный обмен веществ, и поэтому разные участки суши и моря отличаются друг от друга по физическим и химическим показателям.
По подсчётам учёных сейчас на нашей планете существует более 2 млн видов живых организмов; каждый вид представлен огромным количеством особей. Все виды по-разному распределены в биосфере и каждый вид вносит особый вклад в изменение среды обитания. Всё это создаёт на Земле поразительное многообразие природы и обеспечивает сохранение жизни на нашей планете.
Предварительный просмотр:
Биосфера — глобальная экосистема
Биосфера — часть геологических оболочек Земли, заселённая и преобразуемая живыми организмами. Границы биосферы определены условиями, в которых могут обитать живые существа. Биосфера представляет собой открытую биологическую систему с постоянным круговоротом веществ и обменом энергии, совокупность биогеоценозов (биогеоценозы являются структурными компонентами биосферы).
Учение о биосфере разработано В. И. Вернадским. Учёный выделил следующие её компоненты:
- живое вещество — совокупность всех живых организмов;
- биогенное вещество — формируется в результате жизнедеятельности организмов:
- кислород атмосферы — результат деятельности растений и цианобактерий;
- уголь — остатки древних растений;
- нефть — результат деятельности планктона древних морей;
- известняки — скелеты морских беспозвоночных;
- железные и марганцевые руды, фосфориты;
- сера — продукты хемосинтезирующих бактерий;
- косное вещество — формируется без участия живых организмов (базальт, гранит);
- биокосное вещество — результат взаимодействия жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (почва, ил).
Биосфера разделена на несколько слоев:
- Аэробиосфера, в которой источником жизни для микроорганизмов служит атмосферная влага, а источником энергии для химических реакций — солнечная энергия.
- Геобиосфера, населенная геобионтами. Источником жизни, а также частично средой обитания для геобионтов является почва.
- Гидробиосфера — весь слой воды (без учета подземных вод), населенный гидробионтами. Делится на аквабиосферу (континентальные воды), маринобиосфера (область морей и океанов). По глубине различают 3 слоя: фотосферу (относительно ярко освещена), дисфотосферу (проникает менее 1 % солнечного света) и афотосферу, слой абсолютной темноты.
Жизнь на Земле зародилась около 3,5 млрд. лет назад, с этого момента отсчитывается развитие биосферы — такой возраст имеют найденные палеонтологами древние органические остатки. В архее появились первые эукариоты (одноклеточные водоросли и простейшие организмы), началось образование почв, а в конце архея начала появились первые многоклеточные организмы.
Учёные считают, что на Земле обитает от 5 до 30 млн видов, хотя описано около 1,7 млн. Совокупность всех видов составляет биоразнообразие Земли. Для отдельных видов животных решающую роль в уменьшении численности сыграла охота на них (морское млекопитающее — стеллерова корова была истреблена в XVIII в. ради вкусного мяса и жира).
Человек, используя для питания мясные продукты, оказывается потребителем второго порядка. Биомасса существ на вершине экологической пирамиды не может быть высокой. Уменьшить нагрузку на экосистемы можно было бы перейдя на вегетарианскую пищу, однако человеку для нормального развития нужны продукты животного происхождения. Это означает, что возросшая численность человечества может поддерживаться искусственным разведением животных, производством ценных пищевых веществ.
Экологические проблемы
Антропогенное воздействие может нарушать естественное устойчивое развитие экосистем, снижая биоразнообразие, нарушая круговорот веществ, лежащих в основе многих механизмов саморегуляции, и изменяя среду обитания организмов. Внезапные изменения в экосистемах, вызывающие резкое увеличение численности одних видов и гибель других, могут быть спровоцированы также внесением человеком в экосистему нового вида, у которого на новом месте нет естественных врагов или редуцентов их выделений (например, завоз кроликов и разведение овец в Австралии). Поэтому сохранение биологического разнообразия — важная задача, решение которой направлено на сохранение природных экосистем.
Ряд экологических проблем связан с уничтожением лесов, болот, других природных биогеоценозов при открытой разработке полезных ископаемых, работе промышленности и сельского хозяйства.
Поскольку основной причиной уменьшения биоразнообразия является разрушение и загрязнение среды обитания, пути охраны природы связаны с безотходными технологиями производства, утилизацией мусора, переходом на новые источники энергии, грамотным применением удобрений и средств защиты организмов в сельском хозяйстве и т. д.
Последствия деятельности человека в экосистемах. Известно, какое важное значение для любого живого организма имеет воздух: без пищи человек может прожить месяц, без воды — неделю, без воздуха — считанные секунды. Вместе с тем то, чем мы дышим, подвергается сильному влиянию целого ряда факторов — результатов интенсивного развития таких производств, как: топливно-энергетического, металлургического, нефтехимического и др. Топливо-энергетический комплекс включает деятельность теплоэлектростанций, работа которых связана с выбросом в атмосферу окиси серы, азота, образующихся в процессе сгорания необогащенного угля. Не менее опасным загрязнителем воздуха являются предприятия металлургической промышленности, выбрасывающие в воздух различные химические соединения, особенно тяжелых н редких металлов. Опасным источником загрязнения воздуха стали и продукты переработки нефтехимической промышленности, особенно углеводородные соединения.
На сегодняшний день влияние человека на экосистему стало практически абсолютным. За последние несколько веков, благодаря существенному развитию технологического прогресса, загрязнение окружающей среды достигло критической отметки и начало представлять серьёзную опасность.
Подробный анализ и оценка последствий человека в экосистемах позволяют судить о том, что основные ухудшения экологического состояния на Земле связаны в основном с умышленно направленной деятельностью человека. К этой сфере можно отнести браконьерство и увеличение численности химических предприятий, выбросы которых оказывают сильнейшее влияние на экологию. Если в ближайшее время человечество не осознает, к какому результату приведут в итоге его действия, и не начнёт активно использовать очистительные технологии, включая увеличение количества зелёных насаждений, особенно в крупных промышленных городах, в дальнейшем это может привести к необратимым последствиям во всём мире.
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
План: 1.Понятие биосферы и ее строения 2. Возникновение и развитие биосферы 3. Типы веществ в биосфере 4. Большой и малый круговороты веществ в биосфере 5. Круговорот веществ в биосфере 6. Круговорот воды в биосфере 7. Антропогенный обмен веществ
Понятие «биосфера» В 1875 г. Э.Зюсс ввёл понятие «биосфера» в научную литературу. В 1940 г. В.И. Вернадский создал учение о биосфере. Биосфера – это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
В.И. Вернадский – основоположник учения о биосфере Более 70 лет назад академик В.И.Вернадский разработал учение о биосфере - оболочке Земли, населенной и преобразуемой живыми организмами . Он выявил геологическую роль живых организмов как фактор преобразования минеральных оболочек планеты
Биосферу В. И. Вернадский определяет как наружную область Земного шара, граничащую с Космосом, сосредоточившую в себе жизнь в различных формах ее проявления (латентном и активном), пронизывающую всю гидросферу, верхние слои литосферы и нижние слои атмосферы, в которой происходит аккумуляция, трансформация световой энергии и совершается геохимическая работа .
Исторические этапы эволюции биосферы: 1. Возникновение и развитие жизни в воде. 2. Формирование новой среды жизни – организмов-хозяев. 3. Заселение организмами суши со сформировавшимися новыми средами жизни: наземно-воздушной и почвенной. 4. Появление человека – биосоциального существа. 5. Переход биосферы под влиянием человека в ноосферу
Структура биосферы Атмосфера (у полюсов 8-10 км, у экватора – 17-18 км, остальная поверхность – 20-25 км) Гидросфера (вся заселена жизнью, Марианская впадина 11 022 м) Литосфера (жизнь концентрируется в поверхностном слое – почве)
Типы веществ в биосфере Биосфера Косное вещество Оно сформировалось без участия живых организмов: вода, гранит, базальт и т.д. Живое вещество – совокупность всех живых организмов на Земле Биогенное вещество – создано в процессе жизнедеятельности организмов: Кислород, каменный уголь, известняк Биокосное вещество- Совместный результат деятельтности организмов и небиологических процессов: почва
Вещество, находящееся в радиоактивном распаде. Рассеянные атомы. Вещество космического происхождения
Масса живого вещества планеты составляет 1/11 000 000 часть массы всей земной коры. В качественном отношении живое вещество представляет собой наиболее организованную часть материи Земли, самую активную форму материи во Вселенной.
Содержит огромное количество свободной энергии. Высокая скорость протекания химических реакций. Состоит из ассиметричных молекул. Обладает концентрационной способностью. Специфическая форма движения Газовая функция
Окислительно-восстановительная функция. Биогеохимическая деятельность человека. Химическое разнообразие. Дисперсность живого вещества. Отсутствие морфологически чистых форм. Образование по принципу: всё живое от живого. Относительно небольшое количество.
- Централизованная система. - Открытая система. - Саморегулирующаяся система. - Характеризуется большим разнообразием. - Наличие механизмов, обеспечивающих круговорот веществ.
Ноосфера – от греческого слова «ноос» (разум). Понятие введено в 1927 г. учёными Леруа и Тейером де Шарденом.
Рост разработок полезных ископаемых. Массовое потребление продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох. Рассеивание энергии Земли. Появление и накопление новых веществ. Развитие ядерных технологий. Возникновение космонавтики. Выход за пределы биосферы. Ноосфера – сфера Солнечной системы.
Всё связано со всем. Ничего не даётся даром. Всё должно куда-то деваться. Природа «знает» лучше.
Косное вещество биосферы Атмосфера
Гидросфера Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая все воды, находящиеся в жидком, твердом и газообразном состояниях. Гидросфера включает воды океанов, морей, подземные воды и поверхностные воды суши. Некоторое количество воды содержится в атмосфере и в живых организмах. Свыше 96% объема гидросферы составляют моря и океаны, около 2% - подземные воды, около 2% - льды и снега, около 0,02% - поверхностные воды суши.
Литосфера Литосфера - твердая каменистая оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней мантии Земли, расположенную выше астеносферы. Мощность литосферы составляет от 50 до 200 км. Верхняя часть литосферы состоит из осадочных горных пород. Под ними лежат гранитный и базальтовые слои. На поверхности литосферы находится почва, глубина которой не превышает нескольких метров, где и сосредоточена основная масса живых организмов литосферы.
Границы биосферы Верхняя граница биосферы определяется озоновым экраном , представляющим собой тонкий слой (2-4 мм) газа озона (0 3 ). Роль озонового слоя в биосфере велика: он задерживает губительные для живого ультрафиолетовые лучи солнечного света. Этот слой расположен на высотах 16 - 20 км. Нижняя граница биосферы неровная. К примеру, в литосфере живые организмы или продукты их жизнедеятельности можно встретить на глубине 3,5-7,5 км, а в Мировом океане организмы - на глубине 10 - 11 км.
Границы биосферы совпадают с границами распространения живых организмов в оболочках Земли, что определяется наличием условий существования жизни (благоприятный температурный режим, уровень радиации, достаточное количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого газа). Биосфера охватывает всю поверхность суши, а также океаны, моря и ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные в процессе жизнедеятельности живых организмов. Иначе говоря, биосфера - это часть литосферы, атмосферы, гидросферы, заселенная живым веществом. Для существования живых организмов необходимы следующие условия: достаточное количество воды, минеральных веществ, оптимальный температурный режим, уровень радиации и др.
Плотность жизни в биосфере Распределение жизни в биосфере носит резко неравномерный характер. Наибольшая плотность жизни наблюдается на границах сред обитания. Эти сгущения жизни принято называть, пользуясь терминологией В. И. Вернадского, "пленками жизни". Одна из таких пленок жизни на границе контакта почвы и воздуха - 2-3 см толщины. Вторая отмечена в зоне контакта воздушной, почвенной и морской сред жизни - это прибрежная зона и зона апвеллинга (достигаемая морскими брызгами). Третья - эуфотическая зона океана (до 200 м), т. е. зона свободного проникновения солнечного луча. Даже в эуфотической зоне выделяют еще более насыщенный жизнью слой в 2-3 см зону контакта водной и воздушной сред. Это настоящий инкубатор жизни.
Т аким образом, биосфера представляет собой грандиозную равновесную систему с непрерывным круговоротом вещества и энергии, в котором активную роль играют микроорганизмы. Главенствующим источником энергии является Солнце. Эта энергия расходуется на физические и химические процессы, происходящие в атмосфере, гидросфере, литосфере, на перемещение воздушных масс, испарение воды, растворение веществ, выделение и поглощение газов. Накопителями энергии являются органические вещества. Общее количество солнечной энергии, поступающей в атмосферу, составляет в среднем 700 Ккад/см 2 в сутки, а около 55 Ккал/см2 в год достигает поверхности Земли и используется организмами.
Функции живого вещества биосферы Одна из основных заслуг В.И. Вернадского состоит в том, что он впервые обратил внимание на роль живых организмов как мощного геологического фактора, на то, что живое вещество выполняет в биосфере различные биогеохимические функции . Благодаря этому обеспечиваются круговорот веществ и превращение энергии и, в итоге, целостность, постоянство биосферы, ее устойчивое существование. Важнейшими функциями являются: энергетическая, газовая, окислительно-восстановительная, концентрационная.
Энергетическая функция живого вещества заключается в накоплении и преобразовании растениями энергии Солнца (бактерии-хемоавтотрофы преобразуют энергию химических связей) и передаче ее по пищевым цепям: от продуцентов - к консументам и, далее, - к редуцентам. При этом энергия постепенно рассеивается, но часть ее вместе с остатками организмов переходит в ископаемое состояние, "консервируется" в земной коре, образуя запасы нефти, угля и др.
Газовая функция живого вещества В осуществлении газовой функции ведущая роль принадлежит зеленым растениям, которые в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород. В то же время, большинство живых организмов (и растения в том числе) в процессе дыхания используют кислород, выделяя в атмосферу углекислый газ. Таким образом, участвуя в обменных процессах, живое вещество поддерживает на определенном уровне газовый состав атмосферы.
Окислительно-восстановительная функция тесно связана с энергетической. Существуют микроорганизмы, которые в процессе жизнедеятельности окисляют или восстанавливают различные соединения, получая при этом энергию для жизненных процессов. Велико их значение для образования многих полезных ископаемых. Например, деятельность железобактерий по окислению железа привела к образованию таких осадочных пород как железные руды; серобактерии, восстанавливая сульфаты, образовали месторождения серы.
Концентрационная функция живого вещества Заключается в способности живых организмов накапливать различные химические элементы. Например, осоки и хвощи содержат много кремния, морская капуста и щавель - йод и кальций. В скелетах позвоночных животных содержится большое количество фосфора, кальция, магния. Осуществление данной функции способствовало образованию залежей известняка, мела, торфа, угля, нефти. I, Ca Si Ca, P, Mg Каменный уголь мел
Круговороты веществ в биосфере Под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее выраженный циклический характер . Атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию из одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы — в живые организмы, а из них—в окружающую среду, пополняя таким образом неживое вещество биосферы. Эти процессы повторяются бесконечное число раз. Так, например, весь атмосферный кислород проходит через живое вещество за 2 тыс. лет, весь углекислый газ — за 200—300 лет.
На планете Земля все вещества находятся в биохимическом круговороте. Известны два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).
При большом круговороте горные породы разрушаются, выветриваются, сносятся водными потоками в Мировой океан, где образуют мощные морские отложения пластов. Часть соединений растворяется в воде или используется биоценозом. Тектонические процессы в течение долгого времени приводят к возврату на сушу морских напластовываний, и процесс начинается вновь. Большой круговорот длится миллионы лет.
Малый круговорот происходит на уровне биогеоценоза и является составной частью большого круговорота. При этом питательные вещества воздуха, воды, почвы аккумулируются в растениях и расходуются на создание их массы и жизненные процессы. Продукты распада органического вещества под воздействием бактерий вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям, и вовлекаются ими в поток вещества. Возврат химических веществ из неорганической среды через живые организмы и растения обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии и химических реакций называют биохимическим циклам.
В круговороте веществ участвуют три группы организмов: продуценты—автоморфные организмы и зеленые растения, использующие солнечную энергию, создающие при этом первичную продукцию живого вещества. К ним относят некоторые бактерии - хемосептики, которые создают органическое вещество, потребляя углекислый газ, воду, соли и выделяя кислород. Они являются производителями; консументы (потребители) — гетеротрофные организмы, которые питаются за счет автоморфных и друг друга. Они подразделяются на консументы 1-го порядка (животные, питающиеся растениями, потребляющие кислород и выделяющие углекислый газ), консументы 2-го порядка (хищники и паразиты растительных организмов) и консументы 3-го и 4-го порядков (сверхпаразиты); редуценты (восстановители)—организмы, которые питаются микроорганизмами, бактериями и грибами.
Круговорот азота в биосфере Азот — необходимый компонент важнейших органических соединений: белков, нуклеиновых кислот, АТФ и др. Основные его запасы сосредоточены в атмосфере в форме молекулярного азота, недоступного для растений, так как они способны использовать его только в виде неорганических соединений. Пути поступления азота в почву и водную среду различны. Так, небольшое количество азотистых соединений образуется в атмосфере во время гроз. Вместе с дождевыми водами они поступают в водную или почвенную среду. Небольшая часть азотистых соединений поступает при извержениях вулканов. Клубеньковые бактерии на корнях сои цианобактерии Гроза – атмосферная фиксация азота Биологическая фиксация атмосферного азота
К прямой фиксации атмосферного молекулярного азота способны лишь некоторые прокариотические организмы: бактерии и цианобактерии . Наиболее активными азотфиксаторами являются клубеньковые бактерии, поселяющиеся в клетках корней бобовых растений. Они переводят молекулярный азот в соединения, усваиваемые растениями.. Азотсодержащие органические вещества отмерших растений и животных, а также мочевина и мочевая кислота, выделяемые животными и грибами, расщепляются гнилостными {аммонифицирующими) бактериями до аммиака . Основная масса образующегося аммиака окисляется нитрифицирующими бактериями до нитритов и нитратов , после чего вновь используется растениями. Некоторая часть аммиака уходит в атмосферу и вместе с углекислым газом и другими газообразными веществами выполняет функцию удержания тепла планеты. Различные формы азотистых соединений почвы и водной среды могут восстанавливаться некоторыми видами бактерий до оксидов и молекулярного азота. Этот процесс называется денитрификацией. Его результатом является обеднение почвы и воды соединениями азота и насыщение атмосферы молекулярным азотом. Процессы нитрификации и денитрификации были полностью сбалансированы вплоть до периода интенсивного использования человеком азотных минеральных удобрений в целях получения больших урожаев сельскохозяйственных растений
Круговорот углерода Круговорот углерода. Углерод — обязательный химический элемент органических веществ всех классов. Огромная роль в круговороте углерода принадлежит зеленым растениям. В процессе фотосинтеза углекислый газ атмосферы и гидросферы ассимилируется наземными и водными растениями, а также цианобактериями и превращается в углеводы. В процессе же дыхания всех живых организмов происходит обратный процесс: углерод органических соединений превращается в углекислый газ. В результате ежегодно в круговорот вовлекаются многие десятки миллиардов тонн углерода. Таким образом, два фундаментальных биологических процесса — фотосинтез и дыхание — обусловливают циркуляцию углерода в биосфере. Еще одним мощным потребителем углерода являются морские организмы. Они используют соединения углерода для построения раковин, скелетных образований. В дальнейшем остатки отмерших морских организмов образуют на дне морей и океанов мощные отложения известняков. Цикл круговорота углерода замкнут не полностью. Углерод может выходить из него на довольно длительный срок в виде залежей каменного угля, известняков, торфа, сапропелей, гумуса и др. Человек нарушает отрегулированный круговорот углерода в ходе интенсивной хозяйственной деятельности. За счет сжигания огромного количества ископаемого топлива содержание углекислого газа в атмосфере за XX в. возросло на 25%. Последствием этого может стать усиление парникового эффекта .
Круговорот углерода в биосфере
Схема круговорота углерода в биосфере
5. Круговорот воды в биосфере Круговорот воды происходит путем испарения ее с поверхности водоемов в атмосферу, а затем пар переносится возами массами и выпадает в виде осадков. Средняя продолжительность общего цикла обмена углерода, азота, воды в биологическом круговороте — 300-400 Указанная скорость способствует освобождению минеральных соединений, связанных в биомассе.
Круговорот веществ в природе согласуется с местом, временем и скоростью процессов по уровням популяции до биосферы. Эта согласованность называется экологическим равновесием. Оно характеризуется подвижностью и динамичностью. На сегодняшний день нет такой экосистемы, которая не подвергалась бы влиянию человека.
6. Антропогенный обмен веществ В результате производственной деятельности возник новый процесс обмена вещества и энергии между природой и обществом, который получил название социальный обмен вещества и энергии, или антропогенный. Антропогенный обмен существенно изменяет общепланетарный круговорот веществ, резко ускоряя его, отличается своей незамкнутостью.
До появления человека равновесие биосферы определяли пять энергетических факторов: солнечная радиация, сила гравитации, технические силы, химическая энергия, биогенная энергия. Они развивались 3,5 млрд лет и сформировали природную среду.
Антропогенное загрязнение бывает пылевое, газовое, химическое, ароматическое, тепловое, радиоактивное. Источником загрязнения является хозяйственная деятельность человека (промышленность, транспорт, коммунальное и сельское хозяйство).
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Методические рекомендации по разделу «Анатомическое строение человека» для студентов по организации аудиторной и внеаудиторной самостоятельной работы
Цель данных методических рекомендаций - помочь студентам 2 курса, обучающимся по специальности "Сестринское дело", "Акушерское дело" (базовая подготовка) и студентам 1 курса, обуча...
Методическая разработка теоретического занятия по Основам философии на тему "Гносеология - учение о познании"
Методразработка содержит теоретический материал по теме, хронокарту, ход занятия и список использованных источников...
Методические рекомендации студентам к практическим занятиям по дисциплине ОП.02 Анатомия и физиология человека Тема «Кровеносная система человека»
Методические указания содержат задания для аудиторной самостоятельной работы обучающихся на практических занятиях, а также контрольно-измерительные материалы, тестовые задания, ситуационные задачи, чт...
Тема 1.7 Раздел:"Металлы и неметаллы" Тема:"Металлы".
Металлы и неметаллы в ПСХЭ - их структура в системе. ... По положению элемента в периоде можно определить его принадлежность к металлам или неметаллам. Металлы...
Тема 6. Раздел 3. Биология. Тема: "Эволюционное учение" Тема урока: "Эволюционная теория"
ссылка на видео " Гений Ч. Дарвин". - https://youtu.be/Btuyp5GTj7Aссылка на видео " Предки человечества" - https://youtu.be/94wTY6fw7rQссыл...
Тема 6.6. Раздел 5 "Происхождение человека". Тема урока "Антропогенез и его закономерности".
Антропогене́з — часть биологической эволюции, которая привела к появлению человека разумного (лат. Homo sapiens), отделившегося от прочих гоминид, человекообразных обезьян и плацентарных мл...
Тема 6.7. Раздел 6 "Основы экологии". Тема урока "Экологические факторы".
Экологи́ческие фа́кторы — свойства среды обитания, определяющие условия метаболизма организма и биогеоценоза (экосистемы) в целом. Например, наличие углекислого газа, доступ кислорода,...