Цель: выявить причины и законы поведения биосферы в качестве организованной материи.
Задачи:
образовательные: раскрыть понятие
биосферы как гигантской экологической системы;
охарактеризовать вклад В.И. Вернадского в
создание современного взгляда на биосферу;
Оборудование: презентации "Биосфера", "Биография В.И. Вернадского", тетрадь к уроку для учащегося, раздаточный материал.
Тип урока: комбинированный.
Методы обучения: частично-поисковый (выполнение самостоятельных исследований), словесный (эвристическая беседа с элементами самостоятельной работы), наглядно-образный (презентация).
Ход урока
Невозмутимый строй во всем,
Созвучье полное в природе.
Ф. Тютчев
I. Организация класса.
II. Подготовка к активному восприятию темы (прослушивание музыкального фрагмента песни Е. Крылатова "Сережка ольховая").
Уронит ли ветер в ладони сережку ольховую,
Начнет ли кукушка сквозь крик поездов куковать,
Задумаюсь вновь и, как нанятый, жизнь истолковываю
И вновь прихожу к невозможности истолковать.
Припев:
Сережка ольховая, легкая, будто пуховая.
Но сдунешь ее - все окажется в мире не так.
И, видимо, жизнь не такая уж вещь пустяковая,
Когда в ней ни что не похоже на просто пустяк.
Сережка ольховая выше любого пророчества.
Тот станет другим, кто тихонько ее разломил.
Пусть нам не дано изменить все немедля, как хочется.
Когда изменяемся мы, изменяется мир.
Учитель. Жизнь: Что это? Несмотря на достижения науки, она по-прежнему бессильна в своих попытках открыть завесу над важнейшей земной тайной - тайной жизни.
В практической жизни мы без труда отличаем живое от неживого, однако попытки дать строгое определение живого наталкиваются на ряд трудностей.
Можно ли точно сформулировать, что такое жизнь? Известно несколько десятков определений жизни.
Учитель. Давайте вспомним современное определение жизни, данное отечественным ученым М.В. Волькенштейном: "Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров - белков и нуклеиновых кислот".
Учитель. Какие свойства живых организмов отмечены в этом определении?
Учащиеся называют обмен веществ и энергии (открытые системы), саморегуляция, самовоспроизведение (наследственность и изменчивость).
Учитель. Важными признаками живых систем являются многоуровневость и иерархичность. Части биологических систем сами являются системами, состоящими в свою очередь, из взаимосвязанных частей. Вся живая природа представляет собой совокупность биологических систем. Одинаковые свойства, отличающие живое от объектов неживой материи, характерны для всех уровней организации материи.
Учитель. Перечислите уровни организации живой материи.
Учащиеся называют молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный, биосферный.
Учитель. Всем живым системам независимо от уровня организации присущи общие черты, а сами системы находятся в непрерывном взаимодействии. Каждый живой организм живет в окружении множества других организмов, вступая с ними в самые разнообразные отношения. Сообщества организмов в свою очередь связаны с неорганической средой материально-энергетическими связями. Эта совокупность называется экосистемой. Примером экосистемы может являться биогеоценоз.
Учитель. Сформулируйте определение биогеоценоза.
Учащиеся. Биогеоценоз - это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых компонентов (биоценоз) и факторов неживой природы, динамично взаимодействующих друг с другом путем обмена веществ и энергии.
Учитель. Какие компоненты образуют структуру экосистемы?
Учащиеся. Абиотические вещества, продуценты, консументы, редуценты.
Учитель. Какие взаимоотношения складываются между этими компонентами?
Учащиеся. Пищевые связи.
Учитель. Что необходимо для поддержания круговорота веществ в системе?
Учащиеся. Необходимо наличие этих компонентов и солнечной энергии.
Учитель. Как вы думаете можно ли назвать биосферу гигантским биогеоценозом? Взаимосвязанность разных сообществ, обмен между ними веществом и энергией позволяет рассматривать все живые организмы Земли и среду их обитания как одну очень протяженную и разнообразную экосистему - биосферу.
Биосферный уровень - уровень, на котором сформировалась система наиболее высокого ранга, охватывающая все проявления жизни в пределах нашей планеты. На этом уровне происходят все круговороты вещества в глобальном масштабе, связанные с жизнедеятельностью организмов.
III. Изучение нового материала.
Учитель называет тему урока: "Биосфера", (учащиеся записывают ее в тетрадь), формулирует цель урока.
Учитель. Живые организмы образуют оболочку Земли, названную австрийским ученым Эдуардом Зюссом в 1875 году, биосферой. Владимир Иванович Вернадский, выдающийся русский и советский ученый, естествоиспытатель, придал термину существенно более глубокое звучание и в 1926 году создал учение о биосфере. В этом году исполняется 85 лет фундаментальному учению Вернадского, органично связанному с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующего собой принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся, саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем.
По Вернадскому биосфера - это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется прошлой и современной деятельностью живых организмов.
(Определение "биосферы" учащиеся записывают в тетради)
Учитель. Идеи В.И. Вернадского намного опережали то время, в котором он творил. Он настолько обогнал свое время, что лишь сейчас мы догадываемся о значении слов ученого для настоящего и будущего.
Сообщение учащихся о жизнедеятельности В.И.Вернадского.
Учитель. Согласно биохимической теории эволюции жизнь на Земле появилась около 4 миллиардов лет назад, что значительно изменило ее вид. Вернадский утверждал о бесспорности существования жизни и биосферы во все геологические эры и периоды. Пленка жизни, возникшая на поверхности планеты, многократно ускорила все процессы ее эволюции за счет способности поглощать и утилизировать энергию космоса, и прежде всего Солнца, и трансформировать с ее помощью земное вещество. Сравнение ровесниц Земли и Луны наглядно демонстрирует эффективность живого вещества как катализатора мирового процесса развития.
Облик Земли связан с развитием на ней жизни. 150 лет назад гражданин нашей страны, Юрий Гагарин, впервые увидел нашу планету со стороны и был поражен ее красотой. Уникальность нашей планеты связана и с живыми организмами на ней обитающими. Живые организмы заселяют все земные оболочки: атмосферу, гидросферу, литосферу.
Определение границ биосферы.
Самостоятельная работа учащихся с текстами о земных оболочках по вариантам, заполнение таблицы "Оболочки Земли" с целью выявления факторов, ограничивающих жизнь.
Подведение итогов заполнения таблицы "Оболочки Земли"
| Оболочка Земли | Особенности условий | Ограничивающие факторы | Границы жизни |
Учитель. Хотя пластичность жизни и высокая все же пределы ее объективно существуют, и они определяют пределы развития биосферы. Биосфера представляет собой тонкую пленку, всего 20-40 км. Пленка жизни очень тонкая. Если живое вещество равномерно распределить по поверхности нашей планеты, то оно покроет ее слоем толщиной только в 2 см. Понятие "живое вещество" было введено В.И. Вернадским. Владимир Иванович отметил связь между косной, безжизненной частью биосферы, косными природными телами и живыми организмами, ее населяющими, непрерывный обмен энергией. В биосферу входит:
- Живое вещество.
- Косное вещество.
- Биогенное вещество.
- Биокосное вещество.
Учитель дает характеристику живому, косному, биогенному и биокосному веществу биосферы.
Учитель. Живое вещество играет колоссальную роль в преобразовании всех компонентов биосферы, лика и состава Земли и выполняет важные функции.
Энергетическая функция. В основе лежит фотосинтетическая деятельность зеленых растений, которые аккумулируют солнечную энергию; за счет солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле.
Газовая функция. Обуславливает миграцию газов и их превращение, обеспечивает газовый состав биосферы; в процессе функционирования живого вещества появляются основные газы: кислород, азот, углекислый газ, сероводород, метан и др.
Концентрационная функция. Проявляется в извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов окружающей среды; состав живого вещества существенно отличается от косного вещества планеты.
Окислительно-восстановительная функция. Заключается в химическом превращении в основном, содержащих атомы с переменной степенью окисления (соединения железа, марганца и др.); в результате происходит превращение большинства химических соединений, при этом на поверхности Земли преобладают биогенные процессы окисления и восстановления.
Средообразующая функция. Заключается в преобразовании физико-химических параметров среды в результате процессов жизнедеятельности. В результате средообразующей функции в географической оболочки произошли следующие важнейшие события: был преобразован газовый состав первичной атмосферы; изменился состав вод первичного океана; на поверхности суши возник плодородный почвенный покров.
Деструкционная функция. Обуславливает процессы, связанные с разложением организмов после их смерти, вследствие которой происходит минерализация органического вещества, то есть превращение живого вещества в косное; в результате образуются также биогенное и биокосное вещество биосферы. Мертвое органическое вещество разлагается до простых неорганических соединений (углекислого газа, воды, сероводорода, метана, аммиака и др.), которые вновь используются в начальном звене круговорота. Этим занимается специальная группа организмов - редуценты (деструкторы).
Образно у Н Заболоцкого это звучит так:
Когда на склоне лет иссякнет жизнь моя
И, погасив свечу, опять отправлюсь я
В необозримый мир туманных превращений,
Когда мильоны новых поколений
Наполнят этот мир сверканием чудес
И довершат строение природы,-
Пускай мой бедный прах покроют эти воды,
Пусть приютит меня зеленый этот лес.
Я не умру, мой друг. Дыханием цветов
Себя я в этом мире обнаружу.
Многовековый дуб мою живую душу
Корнями обовьет, печален и суров.
В его больших листах я дам приют уму,
Я с помощью ветвей свои взлелею мысли,
Чтоб над тобой они из тьмы лесов повисли
И ты причастен был к сознанью моему.
Над головой твоей, далекий правнук мой,
Я в небо пролечу, как медленная птица,
Я вспыхну над тобой, как бледная зарница,
Как летний дождь прольюсь, сверкая над травой.
Нет в мире ничего прекрасней бытия.
Безмолвный мрак могил - томление пустое.
Я жизнь мою прожил, я не видал покоя:
Покоя в мире нет. Повсюду жизнь и я.
Не я родился в мир, когда из колыбели
Глаза мои впервые в мир глядели,-
Я на земле моей впервые мыслить стал,
Когда почуял жизнь безжизненный кристалл,
Когда впервые капля дождевая
Упала на него, в лучах изнемогая.
О, я недаром в этом мире жил!
И сладко мне стремиться из потемок,
Чтоб, взяв меня в ладонь, ты, далекий мой потомок,
Доделал то, что я не довершил.
Учитель. Только человек из всех живущих на Земле живых организмов, обладающий разумом, может пытаться осмыслить свое место в биосфере. По удачному выражению ученого эволюциониста, Джулиана Хаксли, "человек есть не что иное, как эволюция осознавшая саму себя".
Человек, сформировавшийся как вид 30-40 тыс. лет тому назад, существо молодое. Ученый П.Тейяр де Шарден назвал период существования человека на земле секундой для эволюции. Но год от года воздействие человека на природу возрастет. Человек становится основной геологообразующей силой. В.И. Вернадский предвидел переход биосферы в сферу разума - ноосферу.
IV. Закрепление знаний.
Выполнение теста по теме "Биосфера".
V. Задание на дом.
Параграф 6.2., выучить записи в тетради к уроку, приготовить сообщение о воздействии человека на биосферу.
Список литературы.
- Гутина В.Н. Еще раз об учении В.И.Вернадского // Биология в школе. - 1997. - №3. - С.12-16.
- Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера, М. "Молодая гвардия", 1990. - 351 с.
- Пепеляева О.А., Сунцова И.В. Универсальные поурочные разработки по общей биологии 9 класс, М. "Вако", 2006.- 461 с.
- Чесноков В.С. Владимир Иванович Вернадский // Биология в школе. - 2004. - №3. - С.19-22.