Урок. "Загальна екологія. Біосфера як цілісна система".

                                                                                                9 клас. Біологія

                                                         Урок № _

Тема.  Біосфера як цілісна система.

Мета уроку: розглянути особливості кругообігу речовин і потоку енергії в екосистемах та вплив людської діяльності на ці процеси, порівняти продуктивність різних екосистем; розвивати навички аналізу й синтезу інформації; виховувати розуміння єдності всього живого на нашій планеті .

Розвивати навички аналітичного і логічного мислення, вміння абстрагувати.

Виховання критичне сприйняття наданої інформації, толерантності, гуманізму.

Обладнання: таблиці, малюнки, підручник.

Міжпредметні зв’язки: фізика, хімія, географія, екологія, математика, основи здоров’я.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

                                       Хід уроку:

I.Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань

Питання для бесіди

1. Чому незначні впливи на екосистему не призводять до її руйнації?

2. Які типи взаємодії існують між організмами в екосистемах?

3. Що таке паразитизм?

4. Порівняйте між собою агроценоз і природний біоценоз на конкретних прикладах.

5. На конкретному прикладі поясніть, як дія антропогенного фактора може порушити рівновагу в екосистемі.

6. На конкретному прикладі поясніть, чому людина повинна постійно регулювати процеси в штучній екосистемі.

  ІІІ. Етап засвоєння нових знань

  Розповідь учителя з елементами бесіди

Біосфера

Поняття «біосфера» (від грец. біос — життя) запропонував 1875 року австрійський геолог Е. Зюсс. Учення про біосферу, як особливу частину Землі, населену живими організмами, створив український учений В. І. Вернадський, хоча, на його думку, вперше до цієї ідеї наблизився французький біолог Ж.-Б. Ламарк.

Біосфера не утворює окремої оболонки Землі, а є частиною геологічних оболонок земної кулі, заселених живими організмами. Вона займає верхню частину літосфери, усю гідросферу та нижній шар атмосфери. Це єдина глобальна екосистема вищого порядку.

Біосфера, її межі

Біосфера – екологічна система, межі якої зумовлені життєдіяльністю організмів.

                  Межі біосфери:

-         Атмосфера – газувата оболонка (до озонового шару);

-         Гідросфера – водна оболонка;

-         Літосфера – верхня тверда оболонка Землі.

          Жива речовина виконує такі функції:

-         Газова (фотосинтез, дихання);

-         Концентраційна (накопичення хім. елементів);

-         Окисно-відновна (окиснення речовин з утворенням солей та оксидів);

-         Біохімічна (під час обміну речовин).

Близько 3,5 млрд. років тому в мілководних частинах морів з’явилися перші живі істоти. Минали сотні мільйонів років. Живі організми змінювалися і вдосконалювалися. Близько 450 млн. років тому організми почали виходити на суходіл, поступово створюючи суцільну оболонку життя на Землі – біосферу.

Уперше термін «біосфера» — «сфера життя» — був використа­ний австрійським ученим-геологом Е.Зюссом у 1875 р.

Сучасне тлумачення цього терміна, прийняте у всьому світі, належить В.І.Вернадському, видатно­му біогеохіміку, першому президенту Всеукраїнсь­кої академії наук (1918). Наукові уявлення про біо­сферу як «живу» оболонку Землі він виклав у лекц­іях, прочитаних у Карловому університеті в Празі та Сорбонні в Парижі протягом 1923—1924 рр. Зго­дом ці положення були узагальнені в праці «Біо­сфера» (1926).

           Біографічні дані В.І. Вернадського

 12 березня 1863 р. — народився в м. Петербурзі

 1881 р. — вступає до Петербурзького університету

 1885 р. — завідує кабінетом мінералів

 1886р. — одружується з Наталкою Старицькою

 1895-1897 рр. — споряджає три геолого-мінералогічні експедиції

 1888-1890 рр. — навчається за кордоном

 1898 р. — стає професором Московського університету

 1918 р. — стає академіком і першим президентом УАН

 1938 р. — почав діяти перший циклотрон

 1941 р. — пише монографію про біосферу і ноосферу

6 січня 1945 р. — помер і похований у Москві.

Біосфера включає верхній шар зем­ної кори, нижні шари атмосфери (зокрема, всю тропосферу) та гідросферу. Нижня (термічна) межа зумовлена високими температурами глибинних верств земної кори, а верхня (промениста) — наявністю ультрафіолетово­го випромінювання, від якого живі організми захищені озоновим ша­ром. Потужність біосфери змі­нюється від 13 км у полярних ши­ротах до 22 км на екваторі.

Розподіл життя в біосфері вирізняється крайньою нерівномірністю. Воно слабко розвинене в пустелях, тундрах, глибинах океану, високо в горах, тоді як в інших ділянках біосфери надзвичайно рясне і різноманітне. Найбільш висока концентрація живих організмів на межах поділу основних середовищ.

Колообіг речовин у біосфері

У біосфері відбувається постійний кругообіг елементів, які переходять від організму до організму, у неживу природу і знову до організму.

Кругообіг Оксисену. Оксиген поширений у живих організмах у складі хімічних сполук, а в атмосфері він представлений двома простими речови­нами — киснем O₂ і озоном O₃. Кисень потрапляє в атмосферу вна­слідок фотосинтезу, коли виділяється як побічний продукт фото­хімічної реакції. Озон утворюється у верхніх шарах атмосфери внаслідок поглинання киснем ультрафіолетового випромінювання Сонця. Живі організми використовують кисень у процесі дихання для окиснення органічних сполук до карбон(ІУ) оксиду й води, які потім знову можуть використовуватися у процесі фотосинтезу.

Кругообіг Карбону. Природні сполуки, до складу яких входить Карбон, постійно зазна­ють змін, унаслідок яких здійснюється кругообіг Карбону. Важлива роль у кругообігу Карбону належить карбон(IV) оксиду, який входить до складу атмосфери. Цей газ надходить в атмосферу внаслідок бага­тьох процесів —виверження вулканів, горіння палива, розкладан­ня вапняку, дихання живих організмів, процесів бродіння і гниття. З повітря СO₂ у значних кількостях поглинається наземними рослинами та фітопланктоном Світового океану. Процес поглинан­ня СO₂ відбувається тільки на світлі — фотосинтез, унаслідок якого утворюються органічні сполуки, що містять Карбон. Із рослин, які поїдаються тваринами, Карбон переходить у тва­ринні організми. Тварини виділяють Карбон у вигляді вуглекис­лого газу під час дихання. Рослини і тварини з часом відмирають, починають гнити, окислюватись і частково перетворюватися на СO₂, що повертається у повітря й знову поглинається рослинами. А частково рослинні та тваринні рештки у ґрунті перетворюють­ся на горючі копалини — кам’яне вугілля, нафту, природний газ. Горючі копалини використовують як паливо, внаслідок згоряння якого СO₂ знову повертається в атмосферу.

Компоненти біосфери

Біосфера складається з чотирьох компонентів, які є важливими для її нормального

функціонування.

                                                     Компоненти біосфери

Жива речовина біосфери та її біохімічні функції.

Всю сукупність організмів на планеті Земля В.І.Вернадський називав живою речовиною. Основними її характеристиками є сумарна біомаса, хімічний склад та енергія.

Енергія живої речовини біосфери насамперед проявляється у здатності організмів до розмноження та поширення.

Однією з властивостей живої речовини є її постійний обмін із довкіллям. Унаслідок цього через організми проходить значна кількість хімічних елементів.

Живим організмам для здійснення біохімічних процесів необхідна речовина та енергія, які вони дістають з навколишнього середовища. У результаті постійного і безперервного обміну з довкіллям, різні хімічні елементи надходять у живі істоти, можуть у них накопичуватись. Постійний колообіг речовин і потік енергії забезпечує функціонування біосфери як цілісної системи.

У процесі діяльності біосфери жива речовина здатна накопичувати сонячну світлову енергію, перетворюючи її в енергію хімічних зв’язків. Сумарна первинна продукція автотрофних організмів визначає біомасу біосфери в цілому.

 Жива речовина біосфери виконує різно­манітні функції: газову, окиснювально-відновну, концентраційну, які пов'язані з процесами обміну речовин живих істот.

Газова функція живої речовини полягає у впливові живих організмів у процесі своєї життєдіяльності на газовий склад атмосфери, Світового океану та ґрунту. Всі аеробні істоти під час дихання поглинають кисень і виділяють вуглекислий газ, тоді як зелені рослини та ціанобактерії в процесі фотосинтезу, навпаки, поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень. Життєдіяльність організмів, наприклад бакте­рій, може впливати на концентрацію інших газів (сірководню, метану, азоту тощо).

Окиснювально-відновна функція полягає в тому, що за допомогою живих організмів у грунті, воді та атмосферному повітрі окиснюються (наприклад, залі­зобактерії здатні окиснювати сполуки заліза, сіркобактерії - сполуки сірки тощо) або відновлюються (наприклад, денітрифікуючі бактерії здатні відновлювати ніт­рати та нітрити до молекулярного азоту або його оксидів) певні сполуки.

Концентраційна функція полягає у поглинанні живими істотами певних хі­мічних елементів з навколишнього середовища і накопиченні їх у своїх організ­мах. Так, молюски, форамініфери, десятиногі раки, хребетні тварини можуть нако­пичувати в своїх організмахнеорганічні сполуки кальцію та фосфору, радіолярії - стронцію та кремнію, бурі водорості - йоду тощо.

Таким чином, біосфера – це та область Землі, яка охоплена впливом живої речовини. Із сучасних позицій біосферу розглядають як найбільшу екосистему планети, що підтримує глобальний колообіг речовин.

Ноосфера

В. І. Вернадський  ще в першій половині ХХ століття передбачав, що біосфера розвинеться в ноосферу (термін запропонували 1927 року французькі вчені Е. Леруа та П. Т. де Шарден . Спочатку В. І. Вернадський розглядав ноосферу (від грецького ноос — розум) як особливу «розумову» оболонку Землі, яка розвивається поза біосферою. Однак згодом він дійшов висновку, що ноосфера — це певний стан біосфери, за якого розумова діяльність людини стає визначальним фактором її розвитку.

Характерною рисою ноосфери є екологізація всіх сфер людського життя. До вирішення будь-яких проблем людина повинна підходити з позиції екологічного мислення, тобто збереження і поліпшення стану природного середовища.

Біосфера — це сукупність усіх біогеоценозів Землі, єдина глобальна екосистема вищого порядку. Ноосфера — це певний стан біосфери, за якого розумова діяльність людини стає визначальним фактором її розвитку. Основними компонентами біосфери є жива, біогенна, косна та біокосна речовини.

 Ноосфера — вища стадія розвитку біосфери, що пов'язана з форму­ванням цивілізованого людства, розумна діяльність якого буде го­ловною запорукою екологічної стабільності.

  IV. Узагальнення й закріплення знань

 Запитання на закріплення

1. Що таке біосфера?

2. Що таке ноосфера?

3. Які компоненти входять до складу біосфери?

4. На конкретних прикладах поясніть, як компоненти біосфери взаємодіють між собою.

5. Спроби створити абсолютно ізольовану від біосфери штучну екосистему поки що закінчувалися невдачею. Такі екосистеми могли функціонувати лише досить короткий час. Які фактори могли призвести до таких невдач?

V. Домашнє завдання

 Опрацювати §51-52, конспект уроку.

 Повторити  §26.

VI. Підсумок  уроку   

-         аналіз роботи на уроці

-         виставлення та коментар оцінок.