Образовательные задачи: ознакомить учащихся с понятием “биосфера” как гигантской экологической системы земного шара, рассмотреть структуру биосферы, выявить её функции, выделить границы биосферы, роль живого вещества в биосфере.
Развивающие задачи: продолжить формирование умений выявлять основные компоненты биосферы, умение устанавливать связи между компонентами биосферы, делать выводы.
Воспитательные задачи: продолжить патриотическое воспитание на примере жизни и деятельности В.И. Вернадского, прививать учащимся бережное отношение к природе, раскрывать мероприятия правительства нашей страны по защите природной среды.
Оборудование: портрет В.И. Вернадского, таблица “Строение биосферы”, карта “Животный мир Земли”.
Ход урока
1. Организационный момент.
- приветствие;
- подготовка к работе;
- наличие учащихся.
2. Мотивация учебной деятельности.
- сообщение темы, цели занятия.
Взаимоотношения организма и среды всегда представляли научный интерес, и актуальны и в наше время.
3. Изучение нового.
Тема: Структура биосферы.
План
1. Биосфера, её состав.
2. Структура биосферы.
3. Границы биосферы.
4. Роль живого вещества.
5. Сообщение домашнего задания.
6. Подведение итогов урока.
- Оценить степень реализации поставленных целей.
- Оценить работу учеников.
7. Закрепление изученного материала. Тестирование.
Ход урока
1. Каждый живущий организм связан с окружающей средой потоками вещества и энергии, проходящими через его тело. Потребляя и выделяя вещество и энергию, живые организмы влияют на среду своего обитания. Результаты жизнедеятельности каждого отдельного существа могут быть невелики и малозаметны. Но все вместе они сливаются в мощную силу, преобразующую земную поверхность. Представление о том, что живые существа нашей планеты взаимодействуют с внешней средой и изменяют её, возникло давно на основе наблюдений природных явлений.
Сам термин “биосфера” предложил в 1875 году австрийский геолог Эдвард Зюсс, изучавший геологические оболочки планеты Земля. Однако он не развил представлений о биосфере и не дал термину обоснование.
Создал учение о биосфере русский учёный геохимик, философ, минералог Владимир Иванович Вернадский (1863-1945 гг.).
- Ссообщение учащегося “Биографические сведения о В.И. Вернадском”.
В.И.Вернадским было написано много книг. Первая книга вышла на французском языке “Геохимия” в 1927 году. В нашей стране в 1926 году в Ленинграде опубликована книга “Биосфера”. В 1927 году В.И.Вернадский открывает лабораторию по изучению биогеохимических процессов.
В 1949 году ему была присуждена Государственная премия 1-ой степени в области изучения биохимических процессов.
- Вспомните, когда возникла жизнь на Земле? (3 – 5 млрд. лет назад).
- Какие географические оболочки составляют биосферу?
- Что является ограничивающим фактором для распространения жизни?
(Работа с рисунком учебника на стр. 217).
(Ограничивающим фактором является возможность существования условий для живых организмов).
- Дайте определение понятию “биогеоценоз”. (Совокупность популяций разных видов, населяющих определённую территорию и неорганических компонентов, в которой может поддерживаться круговорот веществ).
- Какие структурные компоненты составляют биогеоценоз? (Продуценты, консументы, редуценты).
- Какими свойствами обладают биогеоценозы? (Целостность, устойчивость, саморегуляция).
- Сравните два понятия “биогеоценоз” и “биосфера”. Какой вывод можно сделать?
Вывод: биосфера представляет собой гигантский биогеоценоз, который существует благодаря тесной взаимосвязи всех его структурных компонентов, представляет собой целостную и устойчивую систему, прошедшую длительный путь исторического развития.
- Каковы же границы биосферы? Покажите на таблице. Она составляет 20–40 км. Сопоставьте толщину биосферы с диаметром Земли – 14 тысяч км, она представляет собой тонкую плёнку.
- Определите ограничивающие факторы, обуславливающие границы жизни в биосфере: верхняя граница биосферы ограничена интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей; нижняя – высокой температурой земных недр (свыше 100 градусов). На высоте 20 км можно обнаружить споры бактерий, а на глубине 3 км в водах – анаэробные бактерии.
- В какой части атмосферы сосредоточена жизнь? - В тропосфере и нижних слоях стратосферы.
- В какой части гидросферы сосредоточена жизнь? – Проникает на всю глубину Мирового океана до глубины 10-11 км.
- В какой части литосферы сосредоточена жизнь? – Проникает до глубин 3 – иногда 7 км.
Живые организмы, преобразуя солнечную энергию, являются мощной силой, влияющей на геологические процессы. Специфическая черта биосферы как оболочки Земли – непрерывно происходящий в ней круговорот веществ, регулируемый деятельностью живых организмов. Так как биосфера получает энергию извне – от Солнца, её называют открытой системой.
Биосфера включает:
1) Живое вещество – “совокупность всех живых организмов планеты, в данный момент существующих, численно выраженная в элементарном химическом составе, весе, энергии” (по В.И.Вернадскому).
Это вещество геохимически чрезвычайно активно, т.к. связано с окружающей средой биогенным потоком атомов при осуществлении процессов дыхания, питания, размножения. Благодаря этому потоку почти все химические элементы проходят в общей цепи превращений через биогеохимическое звено. Таким образом, жизнедеятельность организмов – это глубокий и мощный геологический процесс планетарного характера. Миграция химических элементов из организма в среду и обратно не прекращается ни на секунду. Эта миграция была бы невозможной, если бы элементарный химический состав организмов не был близок химическому составу земной коры.
В.И.Вернадский писал: “Организм имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена к нему”.
Благодаря зелёным хлорофиллоносным растениям, осуществляется процесс фотосинтеза, в биосфере создаются сложные по строению молекулы с большими запасами заключённой в них энергии. Без живого вещества работа солнечного луча сводилась бы лишь к перемещению газообразных, жидких и твёрдых тел по поверхности планеты и к временному их нагреванию. Живое вещество выступает в качестве аккумулятора и уникального трансформатора связанной лучистой энергии Солнца. Улавливание солнечной энергии осуществляется преимущественно растительным миром. Но в удержании и преобразовании её по земной поверхности, а также перенос из внешнего в более глубокие слои планеты принимает участие всё живое вещество. Этот процесс осуществляется благодаря размножению и последующему росту организмов. Скорость размножения их (по В.И.Вернадскому) “это скорость передачи в биосфере геохимической энергии”. Элементарной и структурной единицей биосферы является биогеоценоз. Живое вещество выполняет в биосфере следующие биогеохимические функции:
- энергетическую;
- газовую;
- окислительно-восстановительную;
- концентрационную.
Растения концентраторы – осока и хвощ – накопление кремния в тканях, капуста и щавель – источники йода и кальция.
Животные концентраторы – в скелете и мышцах океанических рыб – кальций и фосфор; в раковинах моллюсков – кальций. Организмы накопители на длительное время приостанавливают миграцию ряда элементов, выводят их из цикла обращения, обедняют живое вещество.
Вывод: живые организмы, обитающие на Земле, представляют собой сложную систему преобразования энергии солнечных лучей в энергию геохимических процессов.
Живые организмы, регулируя круговорот веществ, служат мощным фактором, преобразующим поверхность нашей планеты.
2) Биогенное вещество – оно создаётся в процессе жизнедеятельности организмов (природный газ, нефть, сапропель, каменный и бурый уголь, торф, мел, известняк, горючие сланцы, руды железа и марганца).
3) Косное вещество – оно формируется без участия живых организмов (результаты движения земной коры, деятельность вулканов, метеориты).
4) Биокосное вещество – оно представляет собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (почва).
Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и в приповерхностном слое океана.
Биомасса живых организмов суши представлена на 99,2% - зелёными растениями, и на 0,8 % животными и микроорганизмами. Биомасса океана такова: на долю растений приходится 6,3 %, на долю животных – 93,7 %. Величина биомассы для всей планеты составляет 3 – 1012 тонн, при этом на долю растений приходится 95 %, на долю животных - 5 %. В целом биомасса составляет лишь 0,01% массы всей биосферы.
По массе доля живого вещества составляет 0,01 – 0,02 % от массы косного вещества.
Работа с учебником: прочитайте текст на стр. 219. Ответьте на вопрос: Какой вклад в биомассу вносят растения, и какой – животные?
- Перечислите уровни организации живой материи и дайте им краткую характеристику. Уровни организации: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой, биогеноценотический, биосферный.
4. Домашнее задание: прочитать пар. 46, отвечать устно на вопросы в конце параграфа. Подготовить сообщения: о круговороте воды, круговороте углерода, круговороте азота, круговороте серы, круговороте фосфора.
5. Подведение итогов урока, оценивание ответов.
Учение о биосфере является важным достижением человечества. Впервые живая природа была взята в целом и рассмотрена со сторон суммарного значения и эффекта, производимого ею на окружающую среду. Биосфера – обще планетарная оболочка, состав, структура, энергетика которой обусловлена прошлой и современной деятельностью живого вещества. Живое вещество биосферы, выполняя геохимические функции (газовую, концентрационную, энергетическую, окислительно-восстановительную), создаёт и поддерживает компоненты биосферы.
6. Закрепление.
Выберите из предложенных суждений те, которые вы считаете правильными:
- Биосфера – это совокупность всех биогеоценозов.
- Биосфера – это открытая система.
- Живое вещество в биосфере выполняет биогеохимические и концентрационные функции.
- Высший уровень организации жизни на Земле – биогеоценотический.
- Нижняя граница обитания живых существ проходит в литосфере на глубине 2–3 км.
- Живые организмы, регулируя круговорот веществ, служат мощным геологическим фактором, преобразующим поверхность нашей планеты.
- Весь кислород атмосферы образован в результате жизнедеятельности автотрофных организмов.
Используемая литература
- С.Г.Мамонтов, В.Б.Захаров. Общая биология. Учебное пособие для средних специальных учебных заведений. – М., Высшая школа, 1986 г., стр. 224-227.
- С.Г.Мамонтов, В.Б.Захаров, Н.И.Сонин. Биология. Общие закономерности. 9 класс. Учеб. для общеобр. учреждений – М., Дрофа, 2003, стр. 216-221.
- Найджен Грин, Уилф Стаут, Денни с Тейлор. Биология в трёх томах, под редакцией Р. Сопера. Издательство “Мир”, 1993 г., том 2, стр. 79-81.
- В.Н.Гутина. Ещё раз об учении В.И.Вернадского. Биология в школе. 1997, №3, стр. 13-16.
- В.С.Чесноков. Владимир Иванович Вернадский. Биология в школе. 2004, №3, стр. 19-22.