ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА БІОСФЕРИ. ВЧЕННЯ В. І. ВЕРНАДСЬКОГО ПРО БІОСФЕРУ. РОЛЬ ЖИВИХ ОРГАНІЗМІВ У БІОСФЕРІ. БЮМАСА

Тема. ПОПУЛЯЦІЯ, ЕКОСИСТЕМА, БІОСФЕРА

УРОК 33. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА БІОСФЕРИ. ВЧЕННЯ В. І. ВЕРНАДСЬКОГО ПРО БІОСФЕРУ. РОЛЬ ЖИВИХ ОРГАНІЗМІВ У БІОСФЕРІ. БЮМАСА

Цілі уроку: дати загальну характеристику біосфе­ри, проаналізувати основні положення вчення В. І. Вернадського про біосферу й роль у ній живих організмів; розвивати логіку й екологічне мислення; виховува­ти розуміння власної відповідальності за існування життя на Землі.

Обладнання й матеріали: таблиці або слайди презентації з при­кладами дії організмів на інші оболонки

нашої планети, відеофрагменти, у яких демонструється роль живих організмів у біосфері (за наявності).

Базові поняття й терміни: біосфера, ноосфера, біомаса, живі орга­нізми, продуктивність, геологічна роль, взаємозв’язки.

ХІД УРОКУ

I. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

1. Які особливості має кругообіг Нітрогену?

2. Які особливості має кругообіг Оксигену?

3. Які особливості має кругообіг Карбону?

4.

Які екосистеми й чому є найбільш продуктивними?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Поняття “біосфера” (від грецьк. біос – життя) запропонував 1875 р. 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, всю гідросферу та нижній шар атмосфери. Це сукупність усіх біогеоценозів землі, єдина гло­бальна екосистема вищого порядку.

В. І. Вернадський ще в першій половині XX століття перед­бачав, що біосфера розвинеться в ноосферу (термін запропонував 1927 р. французький учений Е. Леруа та П. Тейяр де Шарден). Спо­чатку В. І. Вернадський розглядав ноосферу (від грецьк. ноос – розум) як особливу “розумову” оболонку Землі, яка розвивається поза біосферою. Але згодом він дійшов висновку, що ноосфера – це певний стан біосфери, за якого розумова діяльність людини стає визначальним фактором її розвитку. Зокрема, він зазначав, що біосфера переходить у новий етап – ноосферу – під впливом на­укової думки й людської праці. Людство все більше відрізняється від інших компонентів біосфери як нова біогенна геологічна сила. Завдяки своїй науковій думці, втіленій у технічних досягненнях, людина освоює ті частини біосфери, куди вона раніше не проника­ла.

Для ноосфери, як нового якісного етапу розвитку біосфери, ха­рактерний тісний зв’язок законів природи й соціально-економічних чинників суспільства, заснований на науково обгрунтованому ра­ціональному використанні природних ресурсів, яке передбачає відновлюваність кругообігу речовин і потоку енергії. Характер­ною рисою ноосфери є екологізація всіх сфер людського життя. До розв’язання будь-яких проблем людина має підходити з позиції екологічного мислення, тобто збереження і поліпшення стану при­родного середовища.

Отже, ноосфера – це якісно нова форма організації біосфери, яка формується внаслідок її взаємодії з людським суспільством і передбачає гармонійне співіснування природи й людини.

В. І. Вернадський докладно аналізував роль живих організмів у перетворенні земної кори: руйнуванні гірських порід, грунтоут­воренні, формуванні осадових порід, кругообігу, перерозподілі та концентрації хімічних елементів у біосфері.

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

Енергія живої речовини біосфери насамперед проявляється у здатності організмів до розмноження і поширення. Життя на пла­неті має значну стійкість до змін інтенсивності різних екологічних факторів, що визначає межі біосфери. У стані анабіозу організми можуть витримувати значні коливання температури й тиску. Тож організмів немає лише в товщі льодовиків та у кратерах діючих вулканів.

Однією з властивостей живої речовини є її постійний обмін з до­вкіллям. Унаслідок цього через організми проходить значна кіль­кість хімічних елементів. Хоча до складу живих істот входять ті самі хімічні елементи, що й до неживих об’єктів, однак, як відо­мо, у живих істотах і неживій природі вони знаходяться в різних співвідношеннях. Якщо в неживих об’єктах на нашій планеті за кількістю атомів найбільш поширеними є 0 (63 %), Si (21,2 %), Аl (6,5 %), Na (2,4 %), Fe (l,9 %) і Са (1,9 %), то в живих перші міс­ця за вмістом посідають Н (64 %), О (25,6 %), С (7,5 %), N (1,25 %), Р (0,24 %), S (0,06 %).

Це прямо пов’язано з їхніми хімічними й фізичними властивос­тями. Так, Оксиген і Гідроген утворюють воду, яка є і універсаль­ним розчинником, і середовищем, у якому відбуваються біохімічні реакції. Наявність Нітрогену вкрай важлива для утворення най­важливіших інформаційних молекул – ДНК і РНК. Фосфор бере участь в утворенні макроергічних зв’язків, тобто є найважливішим компонентом систем забезпечення клітин енергією. А Сульфур ві­діграє важливу роль у формуванні просторової будови біологічних молекул.

Якщо ж узяти, наприклад, Силіцій, якого надзвичайно багато на нашій планеті, то він, як і Карбон, здатен зв’язуватись із чотир­ма іншими атомами, але, через більший діаметр свого атома, він гірше утворює макромолекулярні ланцюжки.

Живим організмам для здійснення біохімічних процесів необ­хідні речовина та енергія, які вони дістають з навколишнього сере­довища, при цьому значно перетворюючи останнє. У результаті по­стійного й безперервного обміну з довкіллям різні хімічні елементи надходять у живі істоти, можуть у них накопичуватись, виходячи з організму лише через певний час, або зберігаються в ньому про­тягом усього життя. Постійний кругообіг речовин і потік енергії за­безпечує функціонування біосфери як цілісної системи.

У процесі діяльності біосфери жива речовина (продуценти) здатна накопичувати сонячну світлову енергію, перетворюючи її на енергію хімічних зв’язків. Сумарна первинна продукція авто­трофних організмів визначає біомасу біосфери в цілому. Учені під­рахували, що завдяки фотосинтезу щорічно жива речовина Землі продукує близько 160 млрд. т сухої органічної речовини, з якої при­близно 1/3 синтезується біогеоценозами Світового океану, а 2/3 – біогеоценозами суходолу.

Жива речовина (продуценти) біосфери виконує різноманітні функції: газову, окисно-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 грунту. Всі аеробні істоти під час дихання по­глинають кисень і виділяють вуглекислий газ, тоді як зелені рос­лини й 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).

Окисно-відновна функція полягає в тому, що з допомогою жи­вих організмів у грунті, воді й атмосферному повітрі окислюється ряд речовин. Наприклад, залізобактерії здатні окислювати спо­луки Феруму, сіркобактерії – сполуки Сульфуру тощо. Живі ор­ганізми здатні також і відновлювати певні сполуки (наприклад, денітрифікуючі бактерії здатні відновлювати нітрати й нітрити до молекулярного азоту або його оксидів).

Концентраційна функція полягає в поглинанні живими істота­ми певних хімічних елементів з навколишнього середовища й нако­пичення їх у своїх організмах. Так, молюски, форамініфери, рако­подібні, хребетні тварини можуть накопичувати у своїх організмах неорганічні сполуки Кальцію та Фосфору, радіолярії – Стронцію та Силіцію, бурі водорості – iоду тощо.

За період історичного розвитку Землі сформувалися такі обо­лонки, як літосфера, гідросфера й атмосфера. Частина цих оболо­нок, населена живими організмами, називається біосферою, що являє собою сукупність усіх біогеоценозів Землі, єдину екосистему вищого порядку. Біосфера займає всю товщу гідросфери, верхні шари літосфери та нижні – атмосфери. В. І. Вернадський створив учення про ноосферу – якісно новий стан біосфери, за якого ро­зумова діяльність людини значною мірою обумовлює її розвиток. Жива речовина біосфери (вся сукупність організмів нашої планети) забезпечує постійний кругообіг речовин і потік енергії на планеті, здійснює значну біогенну роботу з перетворення оболонок Землі.

IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

Дати відповіді на питання:

1. Що таке біосфера?

2. Які основні положення вчення В. І. Вернадського про біосферу?

3. Що таке ноосфера і яке значення вона має для нашої планети?

4. Яку роль відіграють живі організми на нашій планеті?

V. Домашнє завдання




ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА БІОСФЕРИ. ВЧЕННЯ В. І. ВЕРНАДСЬКОГО ПРО БІОСФЕРУ. РОЛЬ ЖИВИХ ОРГАНІЗМІВ У БІОСФЕРІ. БЮМАСА