Урок № 30. Что такое биосфера и как она устроена. Роль биосферы в природе

Цели: 

ученики должны знать: понятие биосфера, роль биосферы, границы биосферы и взаимодействие компонентов природы, биологический круговорот

Ученики должны уметь: приводить примеры роли отдельных групп организмов в биологическом круговороте: описывать расширения границ биосферы; объяснять преобразование земных оболочек под воздействием живых организмов.

Ход урока

I. Оргмомент. Добрый день, ребята! Наш корабль под названием «География» медленно плывет по великому океаны природы. Мы уже побывали в гаванях – сферах Земли. И вот сегодня через моря и проливы мы с вами подошли к следующему порту, название которому – биосфера.

II. Изучение нового материала

- Что мы знаем о биосфере?

Биосфера возникла гораздо позже, чем другие земные оболочки. Попробуйте представить себе, как бы выглядела Земля без растений и животных. Вместо травы, лесов, кустарников — голые скалы, коричневые или желтые. Вместо шума листвы, шуршания травы, пения птиц — полная тишина. К счастью, около 3 млрд. лет назад (возможно и раньше) на нашей Земле в древнем Океане зародились простейшие микроорганизмы и одноклеточные водоросли, затем появились более сложные организмы. Постепенно растения и животные вышли на сушу. Около 40 тыс. лет назад появился Человек разумный.

Нынешний состав атмосферы — результат многовековой работы растений. Поглощая солнечный свет и углекислый газ, растения вырабатывают органические вещества и выделяет в атмосферу кислород.

И сейчас человек может существовать только потому, что земная растительность, особенно леса, выделяет кислород в атмосферу. Недаром горожане летом так стремятся из города в лес или на берег моря, где воздух содержит гораздо больше кислорода и наполнен ароматами цветов, трав, морской воды.

Живые организмы распространены очень широко — от верхних слоев тропосферы (птицы, переносимые ветром микроорганизмы) до глубин Океана (глубоководные рыбы) и земных глубин в несколько километров (микроорганизмы, способные существовать без воздуха).

  Итак,  биосфера - это  земная оболочка, в которой существуют живые организмы (живое вещество) и продукты их жизнедеятельности. Впервые этот термин был применен в 1883 г. австрийским геологом, президентом Венской академии наук, профессором Эдуардом Зюссом. Выделил эту земную оболочку как самостоятельную один из крупнейших отечественных исследователей, академик В. И. Вернадский.

Формы жизни отличаются большим разнообразием. И если, например, различных минералов на Земле насчитывается немногим более 4000, то число видов растений не менее 500 000, а число видов животных — 1,5 млн.

Область обитания живых организмов на нашей планете охватывает верхние слои литосферы, гидросферу и нижние слои атмосферы.

- Какие живые организмы обитают в биосфере?

Живые организмы на Земле исключительно разнообразны. Ученые могут лишь приблизительно подсчитать, что их больше 2,5 млн. видов, которые подразделяются на четыре основных царства: бактерии, грибы, растения и животные.

Все вместе они образуют органический мир нашей планеты. Человек тоже часть этого мира. Живые организмы не оставались неизменными с момента своего возникновения. Первые живые существа были очень примитивны. Прошли сотни миллионов лет, прежде чем в процессе ЭВОЛЮЦИИ сформировался тот разнообразный органический мир, который сегодня существует в биосфере Земли и который вы изучаете на уроках биологии.

Из общего числа видов организмов 21% приходится на растения, но по своей массе они почти в 100 раз превосходят массу животных. Большинство растений малоподвижны, надолго прикреплены к одному месту. Животные же, напротив, подвижны - большинство активно передвигаются по суше, воле и в воздухе. Растениям для роста и развития необходимы солнечный свет, вода и питательные вещества, которые они получают из почвы или воды. Травоядные животные потребляют органические вещества, произведенные растениями, а хищники поедают других животных. Чем проще устроен организм, тем тире он распространен на нашей планете. Например, среди всех живых существ (кроме бактерий) преобладают насекомые. Среди животных всего 4% позвоночных, из которых лишь десятая часть — млекопитающие, в том числе и человек.

В Океане существуют свободно плавающие в толще воды организмы — рыбы, киты, морские черепахи (нектон). Некоторые организмы обитают на дне, как, например, водоросли, моллюски, крабы (бентос). Наконец, есть огромная группа мельчайших океанских обитателей — планктон, который переносится течениями. Планктон состоит из множества микроскопических водорослей, рачков, медуз, мальков и служит пищей большинству рыб. Основная масса организмов Океана обитает на малых глубинах — до 200 м, где больше света, необходимого водорослям для фотосинтеза.

Живое вещество распределяется неравномерно не только по вертикали, но и по площади. Большинство организмов сосредоточено на суше. Их масса в 750 раз больше массы обитателей гидросферы (обратите внимание на рис. 159 на стр. 179 учебника). По количеству живого вещества на единицу площади океан близок к континентальным пустыням.

- Ребята, вспомните, за счет каких источников энергии существуют живые организмы?

- Что такое фотосинтез?

Мы с вами говорили о круговороте воды в природе, но существует и биологический круговорот. Каждая группа организмов играет в биосфере определенную роль. Растения — посредники между Солнцем и Землей. С помощью фотосинтеза под действием солнечного света они создают первичные органические вещества. Следовательно, растения — это организмы-производители. Животные питаются растениями или другими животными, т. е. готовыми органическими веществами; это организмы-потребители. Поедая органические вещества, животные перемещают их по земной поверхности. Попутно они разносят споры, семена и тем самым способствуют расселению растений и грибов.

Грибы и бактерии разлагают остатки отмерших организмов. Они превращают органические вещества в неорганические, которые вновь потребляются растениями. Таким образом, бактерии и грибы — это организмы-разрушители. При разложении органических веществ выделяется тепло, т. е. энергия, которая была когда-то поглощена от Солнца растениями. Если бы исчезли организмы-разрушители, была бы отравлена биосфера, так как многие продукты распада органических веществ ядовиты.

Таким образом, живые организмы переносят вещество и энергию из одних частей биосферы в другие. Такой перенос веществ и энергии образует биологический круговорот.

- Рассмотрите и проанализируйте рис. 157 на стр. 177 учебника.

Как и круговорот воды, он связывает в единое целое все части природы. Нарушение биологического круговорота человеком грозит катастрофическими последствиями.

Роль живых организмов как могучей природной силы долго недооценивалась. Это объясняется тем, что по сравнению с другими оболочками масса живого вещества кажется ничтожной. Если земную кору представить в виде каменной чаши весом 13 кг, то вся гидросфера, помещенная в эту чашу, весила бы 1 кг, атмосфера соответствовала бы весу медной монеты» а живое вещество — весу почтовой марки.

Однако миллиарды лет из поколения в поколение живые организмы перерабатывали вещество земных оболочек. Общее количество преобразованного ими вещества во много раз превысило массу самих организмов.

- Как связаны все живые организмы?

Для существования живым организмам необходимы свет, тепло, влага и питательные вещества. Свет и тепло они получают от Солнца — главного источника энергии для нашей планеты.

Зеленые растения и некоторые виды бактерий могут использовать солнечную энергию для создания питательных веществ. Растения служат пищей для травоядных животных. Хищники поедают травоядных. После смерти растений и животных их останки разлагаются микроорганизмами и грибами.

Отношения между всеми группами живых организмов образуют пищевую цепь. Все живые организмы участвуют в биологическом круговороте, т. е. взаимосвязаны между собой. Они либо создают питательные вещества, либо поедают кого-то, либо сами оказываются съеденными. Пока круговорот не прерывается, всем живым существам хватает еды и места для жилья. Нарушение одного из звеньев биологического круговорота окажет сильное влияние на все остальные звенья.

- Как живые организмы изменяют нашу планету?

Зеленые растения оказывают большое влияние на состав воздуха: они выделяют кислород. Некоторые растения выделяют не только кислород, но и особые вещества, присутствие которых можно ощутить, вдохнув аромат соснового бора, цветущего луга, полынной степи.

Из накопившихся за многие миллионы лет останков живых организмов образовались горные породы, например известняк и каменный уголь. Коралловые острова — атоллы — целиком образованы останками живых организмов — коралловых полипов.

Растительный покров защищает склоны от размывания. В горах леса и кустарники задерживают сели и снежные лавины.

Сейчас трудно найти на нашей планете место, где не ощущалось бы влияния живых организмов. За миллионы лет своего существования они создали новую земную оболочку — биосферу. В пределах биосферы живые организмы активно взаимодействуют с неживой природой, преобразуя ее.

Все живые организмы на нашей планете взаимосвязаны. Они совершенно изменили облик нашей планеты и создали биосферу — живую оболочку Земли.

Рассмотрите рис. 158 на стр. 178. Почему художник изобразил термин «биосфера» в виде спрута?

Взаимодействие живых существ друг с другом и с неживыми телами формирует единый «организм» природы.

Учение о биосфере как особой оболочке, населенной живыми организмами и изменяющейся под их влиянием, разработано гениальным русским ученым В. И. Вернадским. Именно он показал, что биосфера очень активная оболочка. Совокупная деятельность живых организмов, в том числе человека, формирует и преобразует географическую среду.

Жизнь размещается в биосфере очень неравномерно. Основная часть живых организмов сосредоточена на границах соприкосновения воздуха, воды и горных пород. Поэтому более густо заселена поверхность суши и верхние слои вод морей и океанов. Это связано с тем, что здесь наиболее благоприятные условия: много кислорода, влаги, света, питательных веществ. Толщина наиболее насыщенного организмами слоя всего несколько десятков метров. Чем дальше вверх и вниз от него, тем разреженнее и однообразнее жизнь. Самое большое сгущение жизни отмечается в почве — особом природном теле биосферы.

Живые организмы в разнообразных формах и проявлениях населяют географическую оболочку Земли до высоты 10 км в атмосфере, так как токи воздуха заносят микроорганизмы высоко в тропосферу. В земной коре бактерии, способные жить без доступа кислорода, обнаружены до глубины 2600 м и даже 3000 м. В океанах живые организмы существуют на самых больших глубинах.

Общая масса живых организмов биосферы Земли составляет не более 0,1% массы земной коры. Но их деятельность и роль вследствие широкого распространения в географической оболочке Земли исключительно велика, поскольку они производят в ней не меньшие изменения, чем деятельность рек, ветра, ледников и других экзогенных факторов. Широкое же распространение организмов обусловлено высокой подвижностью многих из них, а главное -  процессами их размножения, потенциальные возможности которых кажутся неограниченными. Матка обычной пчелы откладывает за сезон 150 000—200 000 яичек. Все потомство одного растения одуванчика через 10—12 лет, если бы могло сохраниться полностью, покрыло бы всю сушу. Одно растение мака дает ежегодно 30 000 семян, треска — несколько миллионов икринок. Диатомея, делясь на части, за 8 дней смогла бы создать массу материи, равную объему нашей планеты, а через час после этого могла бы удвоить эту массу. Инфузория-туфелька могла бы за 5 лет создать массу протоплазмы, которая была бы в 104 раза больше массы Земли. А одна бактерия за 4,5 суток в состоянии дать потомство в 1036 особей, которого хватило бы для заполнения всех океанов Земли.

Но эти потенциальные возможности никогда не осуществляются, потому что размножение живых организмов всегда ограничено целым рядом неблагоприятных условий, которые свойственны среде их обитания. Десятки и сотни тысяч семян, производимых ежегодно растением, обречены на гибель в силу разных обстоятельств: попали на каменистую, сильно засоленную или лишенную влаги почву, были съедены птицами или другими обитателями луга, леса и т. п. Только что вылупившиеся черепашки не успели даже добраться до спасительной воды, а почти все икринки лягушки оказались съедены. Тем не менее, уцелевшие экземпляры животных вырастают, растения прорастают и, достигнув зрелости, дают новое потомство.

III. Закрепление.

1. Расскажите о роли в природе каждой группы живых организмов: растений, животных, бактерий, грибов.

2. Какую роль в природе играет биологический круговорот?

3. Равномерно ли распределены организмы в биосфере?

4. Какие участки биосферы заселены живыми организмами наиболее густо?

5. Разгадайте Кроссворд

 1. Часть географической оболочки Земли в пределах обитания живых организмов и местонахождения следов деятельности отмерших.

2. Процесс создания зелеными растениями органических веществ из неорганических с помощью солнечной энергии.

3. Растительные и животные организмы, которые принимают участие в выветривании горных пород и разрушении органических остатков, синтезируя новые формы органического вещества, в том числе гумус, необходимый для дыхания растениям и животным.

4. Газ, обеспечивающий процесс окисления органических остатков, горение.

5. Зеленый пигмент, обусловливающий окраску растений в зеленый цвет.

6. Газ, который является основным материалом для построения органического вещества растениями, имеющими хлорофилл.

7. Способность почвы обеспечивать питание растений.

8. Солнечный свет в широком смысле слова, т. е. излучение Солнца.

ОТВЕТЫ:

1. Биосфера.

2. Фотосинтез.

3. Микроорганизмы.

4. Кислород.

5. Хлорофилл.

6. Углекислый газ.

7. Плодородие.

8. Солнечная радиация.

IV. Домашнее задание: § 44-45.