Биосфера - глобальная экологическая система. Урок 18

1.

Биосфера – глобальная
экологическая система

2.

Биосфера
— оболочка Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под
их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; можно
сказать, что биосфера — это глобальная экосистема Земли.
• Биосфера — открытая система, в нее поступает из космоса энергия
солнечного света, за счет которой существует большинство экосистем
Земли.
История термина «биосфера»
• Ж. Б. Ламарк в 1802 году назвал биосферой совокупность всех живых
организмов Земли.
• Э. Зюсс в 1875 году ввел термин «биосфера» — тонкая пленка земной
поверхности, населенная жизнью.
• В. И. Вернадский в 1919 создал учение о биосфере, в нем:«Биосфера
— «область жизни», включающая живые организмы и среду их
обитания; особая оболочка Земли, в пределах которой проявляется
геологическая деятельность живого населения планеты».
• Ноосфера (по Вернадскому) — сфера человеческого разума.

3.

Границы биосферы
• Верхняя граница в
атмосфере: 15–20 км озоновый слой,
задерживающий
коротковолновое УФ
излучение, губительное
для живых организмов.
• Нижняя граница в
литосфере: 2–3 км на
суше и на 1–2 км ниже
дна океана.
• Нижняя граница в
гидросфере: 10–11 км
(Марианская впадина).
• Определяется дном
Мирового океана,
включая донные
отложения.

4.

Задание
№1. Границы биосферы определяются
1) облачностью атмосферы
2) колебаниями положительных температур
3) количеством выпадающих осадков
4) условиями, непригодными для жизни
№2. Границы биосферы определяются
1) вечной мерзлотой
2) необходимыми для жизни организмов условиями
3) пищевыми связями между организмами разных видов
4) круговоротом веществ в ней

5.

Биомасса биосферы
• Биомасса наземных растений - 560 млрд. тонн, морского
фитопланктона и растений — 5 — 10 млрд. тонн, примерно в 500–1000
раз больше, чем биомасса животных (5 млрд. тонн).
• Из всех видов диких животных, по-видимому, наибольшей биомассой
обладает морской рачок Euphausia suberba (150 млн. тонн).
• Общая биомасса одомашненного человеком крупного рогатого скота
— 520 млн. тонн.
• Биомасса людей — 350 млн тонн.
• Биомасса муравьев - 3 млрд тонн, а всех морских рыб - 800 — 2000
млн. тонн.

6.

Структура биосферы
• Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов,
населяющих Землю. Именно эта часть биосферы является наиболее
важной, т. к. активно участвует в биогеохимических циклах и
преобразует неживое вещество Земли.
• Биогенное вещество — осадочные породы, состоящие из продуктов
жизнедеятельности живых организмов или представляющие собой их
разложившиеся остатки (известняки, ракушечные породы, горючие
сланцы, ископаемые угли, нефть и др.).
• Косное вещество — вещество, образующееся без участия живых
организмов.
• Биокосное вещество — вещество, которое создается одновременно
живыми организмами и косными процессами. Таковы почва, ил, кора
выветривания и т. д.
• Радиоактивные вещества и продукты их распада, а также атомы,
непрерывно образующиеся из земного вещества под влиянием
космических излучений.
• Вещество космического происхождения (метеориты).

7.

Функции живого вещества
Энергетическая
Живые организмы постоянно получают и преобразуют энергию. Растения
преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей, а
животные передают ее по цепочке. После смерти растений и животных
энергия возвращается в круговорот благодаря бактериям и грибам сапротрофам (греч. sapros – гнилой), разлагающим мертвое органическое
вещество.
Газовая
Деятельность живых организмов
обеспечивает постоянный газовый
состав атмосферы. В ходе дыхания
животные поглощают кислород и
выделяют углекислый газ, а растения в
ходе фотосинтеза поглощают
углекислый газ и выделяют кислород.
Бактерии хемотрофы также выделяют
в атмосферу некоторые газы,
полученные окислением
сероводорода, азота.

8.

Функции живого вещества
Концентрационная
Каждое живое существо избирательно накапливает определенные
химические элементы. К примеру, многие моллюски накапливают
кальций, образуют известковый скелет - раковину. После их смерти
раковины опускаются на дно, в результате чего создаются залежи
полезных ископаемых - известняка (мела).
В результате жизнедеятельности мха сфагнума образуется полезное
ископаемое - торф, а папоротниковидные образуют каменный уголь. Это
концентрат углеродистых и кальциевых соединений в погибших
растениях, которые тысячелетиями отмирали и образовали залежи
ископаемых.

9.

Функции живого вещества
Окислительно-восстановительная
Живые организмы способны окислять и восстанавливать различные
химические вещества. На реакциях окисления и восстановления основан
метаболизм (обмен веществ) любого живого существа, подобные реакции
протекают постоянно в ходе фотосинтеза, энергетического обмена.
Деструктивная
Без разрушения "старой"
жизни, невозможно
возникновение "новой".
После смерти живых существ
их останки подвергаются
разрушению, из них
высвобождается энергия,
накопленная в связях
химических веществ.
Непрерывный круговорот
должен продолжаться всегда
- это главное условие жизни.

10.

Задание
№1. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под
которыми они указаны.
Какие из утверждений относятся к живому веществу биосферы?
1) Живое вещество пронизывает всю гидросферу.
2) Живое вещество распространено по всей атмосфере.
3) Живое вещество распространено в биосфере равномерно.
4) Одной из функций живого вещества является окислительновосстановительная функция.
5) Живое вещество входит в состав биокосного вещества.
6) В ходе эволюции функции живого вещества не изменялись.

11.

Задание
№2. Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры,
под которыми они указаны.
Окислительно-восстановительная функция живого вещества в биосфере
проявляется в
1) образовании углекислого газа и воды из глюкозы в процессе дыхания
2) выделении кислорода в процессе фотосинтеза
3) образовании отложений фосфора на дне водоёма
4) восстановлении углекислого газа до глюкозы в процессе фотосинтеза
5) выделении азота денитрифицирующими бактериями
6) превращении сероводорода в кристаллическую серу бактериями

12.

Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И.
- миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в
целом осуществляется или при непосредственном участии живого
вещества (биогенная миграция) или же она протекает в среде,
геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как
тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое
действовало на Земле в течение всей геологической истории

13.

Факторы, определяющие устойчивость биосферы:
• биоразнообразие — видовое разнообразие;
• взаимозаменяемость компонентов биосферы в круговоротах веществ и
энергии;
• дублирование звеньев в круговороте веществ и энергии (в
биогеохимических циклах);
• жизненная активность живого вещества (скорость размножения и
распространения).
От полюсов к экватору биомасса и видовое разнообразие
увеличиваются, т. е. увеличивается устойчивость экосистем.

14.

Ноосфера
(греч. noos - разум и sphaira - шар)
- термин введенный русским ученым В.И. Вернадским.
• Ноосфера подразумевает взаимодействие природы и общества, при
котором человек является главным определяющим фактором
эволюции. Человек становится крупнейшей геологической силой.
• Основная идея ноосферы - разумное, рациональное поведение
человека, при котором он сосуществует в гармонии со всеми другими
формами жизни.

15.

Круговорот веществ (кислород)
Весь кислород воздуха проходит через живое вещество за 2000 лет, в
основном это кислород воды, расщепленной растениями в процессе
фотосинтеза или жестким солнечным излучением в верхней атмосфере
Выделяется:
• фотосинтез
Поглощается:
• Дыхание;
• Окисление
горных пород;
• Горения
при
лесных и степных
пожарах
и
сжигании топлива
человеком

16.

Круговорот веществ (углерод)
Углекислый газ выдыхается животными и растениями и вновь
вовлекается в фотосинтез за 300 лет;
Выделяется:
• Дыхание;
• При сжигании горючих ископаемых СО2 накапливается в атмосфере,
что приводит к парниковому эффекту;
• Растворение дождями на суше известняковых отложений; если
окажутся на суше, могут медленно растворяться дождями
Поглощается:
• Фотосинтез;
• Фиксируется водными
организмами и осаждается
на дно в виде известняков
(карбонат кальция СаС03)

17.

Круговорот веществ (азот)
Поглощается:
• растениями из почвы в форме нитратов и нитритов для синтеза белка;
• синезеленые водоросли и клубеньковые бактерии фиксируют
свободный азот из воздуха;
• грозовые разряды и вулканы связывают азот в атмосфере в виде
аммиака NH3 и нитратных солей
Выделяется:
почвенные микроорганизмыденитрификаторы разлагают
соединений азота с выделением
свободного N2 ;
легко растворимые соединения
азота вымываются из почв и
вместе с речным стоком уходят в
океан; антропогенный азот: при
горении углеводородного топлива
и использование азотных
удобрений

18.

Круговорот веществ (фосфор)
Поглощается:
• растворимые соединения фосфора усваиваются растениями;
• компонент АТФ, ДНК, входит в состав костей, зубов и других твёрдых
тканей животных
Выделяется:
• отмершие остатки и продукты жизнедеятельности живых организмов
попадают в почву или растворяются в воде, снова становясь
доступными для растений;
• морские птицы,
оставляют груды
своего помёта на суше
- источник фосфорных
удобрений;
• за счет вулканической
деятельности;
• донные отложения и
осадочные породы

19.

Круговорот веществ (сера)
Поглощается:
• Входит в состав белков
Выделяется:
• Почвенные бактерии разлагают мертвые органические остатки до
сульфатов, сульфитов, сероводорода, сернистого газа;
• Вулканы, горячие источники и гейзеры - природные источники H2S и S02
• При сжигании угля и
нефти выделяется
огромное количество
серистого газа, что
вызывает закисление
дождей, почв и
водоёмов с тяжёлыми
последствиями для
многих биогеоценозов

20.

Задание
№1. Установите последовательность этапов круговорота азота в биосфере,
начиная с его биологической фиксации из атмосферы. Запишите
соответствующую последовательность цифр.
1) проникновение в почву азотсодержащих продуктов обмена,
выделенных животными
2) денитрификация и выделение свободного азота в атмосферу
3) поедание растений животными
4) использование связанного азота растениями
5) преобразование молекулярного азота клубеньковыми бактериями
№2. Установите последовательность этапов круговорота углерода в
биосфере, начиная с поглощения углекислого газа из атмосферы.
1) окисление органических веществ в клетках растений
2) выделение углекислого газа в атмосферу в процессе дыхания
3) синтез высокомолекулярных органических веществ в растении
4) поглощение углекислого газа из атмосферы
5) образование глюкозы в процессе фотосинтеза

21.

Глобальные экологические проблемы современности
В XVIII в. численность населения Земли стала стремительно повышаться.
Учёные считают, что к взрывообразному росту населения планеты
привела промышленная революция. К началу 2022 г. человечество
насчитывало приблизительно 7,92 млрд человек.

22.

Глобальные экологические проблемы современности
Мост, служащий
для перехода
животными
автотрассы, снижает
Разрушение
природных
экосистем
вероятность их гибели в дорожно-транспортном происшествии и
Распашка земель для выращивания пищевых и кормовых растений, выпас
помогает сохранить единство среды обитания
скота, вырубка лесов, строительство городов, дорог и других объектов
инфраструктуры, добыча полезных ископаемых, сооружение
водохранилищ, осушение болот — всё это разрушает природные
сообщества и приводит к снижению численности и вымиранию
населяющих их видов.
карьер по добыче полезных ископаемых
вырубка леса

23.

Глобальные экологические проблемы современности
Загрязнение окружающей среды
Кислотные дожди
Промышленные выбросы и выбросы теплоэлектростанций содержат не
только углекислый газ, но и другие примеси, которые негативно влияют на
окружающую среду. Например, оксиды серы и азота, растворяясь в
дождевой воде, превращаются в кислоты — идут кислотные дожди,
убивающие растительность, животных и разрушающие строения и
памятники.
Выбросы тепловых
электростанций
и промышленных
предприятий
Кислотные
дожди разрушают
постройки
и скульптуры из
известняка и
содержат
вещества,
вызывающие
кислотные
мрамора
и ускоряют
коррозию
металладожди

24.

Глобальные экологические проблемы современности
Загрязнение окружающей среды
Нефтяное
загрязнение
Если
морскую птицу не отмыть от налипшей нефти,
Разливы нефти происходятто
как
на погибнет
нефтедобывающих платформах, так и из
она
повреждённых танкеров — кораблей для её перевозки. Загрязнение моря
разливами нефти приводит к нарушению морских экосистем, гибели птиц,
рыб и планктона.
Разлив нефти из повреждённого танкера

25.

Глобальные экологические проблемы современности
Время разложения различных материалов в природе
Материал
Время разложения
Бумага и картон
От 3 месяцев до 5 лет
Одежда из натуральных тканей (хлопок,
лён, шерсть, шёлк)
От 2 до 5 лет
Окурок (фильтр от сигареты)
От 5 до 10 лет
Жестяная железная банка от консервов
От 10 до 90 лет
Полиэтиленовые пакеты
От 50 до 100 лет
Резиновые автомобильные покрышки
От 120 до 200 лет
Алюминиевая банка от напитков
Около 500 лет
Пластиковые бутылки
Свыше 500 лет
Стеклянная посуда
Практически не разлагается

26.

Глобальные экологические проблемы современности
• При сжигании ПВХ-пластика
Очистные
выделяются
сооружения
диоксины
для и
полихлорбифенилы —очень
канализационных
ядовитые вещества,
стоков вызывают рак и не
разлагаются в биосфере, накапливаясь в пищевых цепях.
• Также накапливается в экосистемах ДДТ (дуст, дихлордифенилтрихлорэтан) — широко использовался во многих странах до 2004 г. Для
борьбы с насекомыми вредителями. В настоящее время запрещён
везде, кроме Индии и Северной Кореи, где применяется в основном
для борьбы с малярийными комарами.
• Выбрасывание батареек приводит к отравлению почвы опаснейшими
тяжёлыми металлами (Cd, Pb, Zn).
• Из люминесцентных ламп в окружающую среду попадает ртуть. Она
ядовита и тоже накапливается в пищевых цепях. Попадая в морские
экосистемы, ртуть накапливается в промысловых рыбах — таких как
тунец, марлин, макрель, скумбрия, сельдь.
• На промышленные предприятия, автомобильные двигатели
накладываются ограничения по максимально возможному
количеству вредных выбросов. На предприятиях должны быть
очистные сооружения. Канализационные стоки перед сбросом воды в

27.

Глобальные экологические проблемы современности
Истощение ресурсов
• Современное человечество использует множество невозобновляемых
ресурсов — прежде всего полезных ископаемых (горючих, рудных и
нерудных). Их количество на Земле конечно, поэтому необходимо
будет разработать стратегию развития в тот момент, когда их добыча
станет уже нерентабельной или невозможной.
• Энергию можно получать из альтернативных источников: солнечного
излучения, силы ветра, тепла геотермальных (горячих) источников или
разложения биомассы.
теплоэлектростанции
ветряные электростанции

28.

Глобальные экологические проблемы современности
Изменение климата
• Последние примерно 200–300 лет ведутся наблюдения за
температурой воздуха в разных точках Земли. Согласно этим
наблюдениям, с 1850 г. климат планеты меняется в сторону повышения
глобальной температуры.
• Это опасные изменения, так
как они приводят к таянию
полярных и высокогорных
льдов, повышению уровня
моря, изменению карты
морских течений и
господствующих ветров. Всё
это грозит стихийными
бедствиями: затоплением
прибрежных территорий,
наводнениями, засухами,
изменениями растительности
и животного мира.

29.

Глобальные экологические проблемы современности
Изменение климата. Парниковый эффект
Классы энергопотребления
• Увеличение содержания
углекислого газа, электроприборов
метана, водяного пара и
уменьшение прозрачности атмосферы в результате промышленных
выбросов приводят к парниковому эффекту, то есть препятствуют
охлаждению Земли за счёт излучения тепловой энергии в космическое
пространство.
Стратегии регулирования теплового загрязнения
• Для ограничения
выбросов парниковых 1. Использование возобновляемых ресурсов и
источников энергии
газов многие страны
2. Экономия энергии и повышение
мира, в том числе
эффективности её использования
Россия, подписали в
1997 г. Киотский
протокол,
регулирующий квоты
на выброс таких газов
странамиучастниками.

30.

Задание
№1. Какие газы современной атмосферы имеют
преимущественно биогенное происхождение? Выберите
правильные ответы:
а) кислород;
б) водород;
в) озон;
г) азот;
д) гелий;
е) аргон;
ж) углекислый газ;
з) оксиды серы;
и) оксиды азота.

31.

Домашнее задание
Ответьте на вопросы по теме:
1. Что такое биосфера? Почему биосфера является открытой системой?
Кто предложил использовать понятие «биосфера»? Кто создал учение о
биосфере? Что такое ноосфера?
2. Где проходят границы биосферы? Что такое биомасса биосферы?
Сравните биомассу растений, животных и людей.
3. Что входит в структуру биосферы? Приведите примеры для каждого
компонента.
4. Назовите функции живого вещества биосферы. Кратко
охарактеризуйте каждую функцию.
5. В чем суть теории биогенной миграции атомов Вернадского В.И.
Назовите факторы, которые делают биосферу устойчивее. В чем
основная идея ноосферы?
6. Какие процессы поддерживают круговороты кислорода и углерода в
биосфере?
7. Какие процессы поддерживают круговороты азота, фосфора и серы в
биосфере?

32.

Домашнее задание (продолжение)
Ответьте на вопросы по теме:
8. Назовите глобальные экологические проблемы современности. Что
является причинами, последствиями этих проблем? Какие решения
пытаются найти для снижения негативных последствий этих
проблем?