правлений вже другий раз!!!

Тема: Біосфера та її межі. Роль організмів у біосфері.

Мета: Сформувати уявлення про межі біосфери та живу речовину; розвивати екологічне мислення; виховувати почуття відповідальності за всіх живих істот нашої планети.

Основні поняття: атмосфера, біосфера, гідросфера, жива речовина, літосфера.

Обладнання: Малюнки до теми «Біосфера», «Межі біосфери», відео: «Біосфера в цілому»

Тип уроку: Засвоєння нових знань.

Структура уроку:

1. Організаційний етап

2. Повідомлення теми і мети уроку

3. Актуалізація опорних знань

4. Мотивація навчальної діяльності

5. Формування нових знань

6. Узагальнення систематизація та знань

7. Підведення підсумків уроку

8. Визначення домашнього завдання

Хід уроку.

. І. Організаційний етап

• Доброго дня. Сьогоднішнє заняття з біології проведу у вас я. Мене звуть Марія Анатоліївна. Тож почнемо. Підготуйте все необхідне до уроку та приберіть зайве з парт. Чи всі готові до уроку? Сьогодні ми з вами будемо плідно працювати, тому я вас прошу бути активними.

ІІ. Повідомлення теми і мети

Тема нашого уроку: Біосфера та її межі. Роль організмів у біосфері.

Метою нашого уроку є ознайомитися з таким поняттям, як Біосфера; визначити її межі; та роль живої речовини в біосфері.

ІІІ. Актуалізація опорних знань.(фронтальна бесіда)

1. Що таке біогеоценоз?

Біогеоценоз - це сукупність на певному просторі земної поверхні однорідних природних явищ (атмосфери, ґрунту, кліматичних умов, рослинного, тваринного світу), поєднаних обміном речовин і енергії в єдиний природній комплекс.

2. Що таке екосистема?

Екосистема — головна функціональна одиниця в екології, єдиний  природний комплекс, утворений живими  організмами  та  середовищем існування, у якому живі та неживі компоненти пов'язані між собою обміном речовин, енергією та інформацією.

3. Що таке ланцюг живлення?

4. Яка відмінність біогеоценозу від екосистеми?

Біогеоценоз і екосистема — поняття подібні, але не тотожні. Обидва поняття — це взаємодіючі сукупності живих організмів і середовища, але екосистема — поняття безмежне. Мурашник, болото, гірський хребет, біосфера загалом, кабіна космічного корабля — все це екосистеми. Біогеоценоз — це екосистема, межі якої визначені фітоценозами. Іншими словами, біогеоценоз — окремий випадок, певний ранг екосистеми.

Фітоценоз це – це сукупність рослин на відносно однорідній ділянці, які перебувають у складних взаємовідносинах між собою і з навколишнім середовище.

ІV. Мотивація навчальної діяльності. (фронтальна бесіда з переглядом відеоматеріалу)

Діти, уважно перегляньте відео фрагмент і дайте відповіді на питання:

Чи зустрічаються у відео екосистеми?

Якщо зустрічаються то, які, назвіть декілька?

Чи пов’язані вони між собою? Чим і як пов’язані ?

Показ відео фільму «Біосфера в цілому»

Які екосистеми ви запам’ятали?

Чи існують взаємозв’язки між екосистемами?

Як називаються зв’язані між собою екосистеми?

Яку б загальну назву фільму ви дали?

Отже ви переглянули фільм «Біосфера в цілому», а тема нашого сьогоднішнього уроку: Біосфера та її межі. Роль організмів у біосфері.

Що таке біосфера?

Які її розміри?

Хто є наймогутнішою силою в біосфері?

На ці питання ми відповімо після розгляду теми.

ІV. Формування нових знань. (розповідь з елементами бесіди)

Учитель: Частини атмосфери, гідросфери, літосфери, разом із живими істотами, які там мешкають, утворюють біосферу («біос» - життя, «сфера» - куля).

Простір нашої планети, в якому існують живі організми називають біосферою (від грец. біос — життя та сфера — куля). Перші уявлення про біосферу як «зону життя» дав відомий французький природознавець Ж.-Б. Ламарк, а термін «біосфера» ввів у науку австрійський геолог Е. Зюсс (1875 p.). Проте цілісне вчення про біосферу створив наш видатний співвітчизник, засновник і перший президент Академії наук України В. І. Вернадський.

- Чи є у біосфері чіткі межі?

- Де починається і закінчується життя на Землі?

Біосфера охоплює три геологічні сфери — частини атмосфери й літосфери та всю гідросферу. Межі біосфери визначаються межами поширення й активної роботи живих організмів.

Розгляд малюнків «Межі біосфери »

-Де, на вашу думку пролягає верхня межа біосфери?

• Верхня межа біосфери в атмосфері, на думку одних учених, проходить на висоті вершин Гімалаїв (10 км над рівнем моря), на думку інших, — досягає нижніх шарів стратосфери (30 км), де ще трапляються в досить великій кількості спори й навіть клітини бактерій, грибів і деяких водоростей, що активно вегетують. Іноді верхньою межею біосфери вважають озоновий шар (25—30 км над поверхнею планети), вище від якого живе зазвичай гине під дією космічних випромінювань.

• На скільки в глиб на вашу думку розповсюджується життя в літосфері?

• Межа біосфери в літосфері також чітко не окреслена. Починаючи з глибин 0,5—2 м від земної поверхні кількість живої речовини зменшується в логарифмічній послідовності. На глибинах понад 10 м породи, як правило, вже стерильні. Та навіть у товщі стерильної породи іноді трапляються острівці життя. Найбільші глибини, де знайдено живу речовину, — 2—3 км. У нафтових родовищах на цих глибинах виявлено свою, «нафтову», мікрофлору. Нафта залягає також і на значно більших глибинах — до 5—7 км. Припускають, що й у таких глибинних родовищах можна знайти «нафтові» бактерії. Деякі дослідники нижньою межею біосфери вважають глибини, на яких темпе­ратура літосфери починає перевищувати 100 °С: близько 10 км на рівнинах і 7—8 км у горах.

• Які межі поширення життя в гідросфері?

• Межі біосфери в гідросфері окреслені чітко: біосфера охоплює всю гідросферу, в тому числі найбільші океанічні западини до 11 км, де існує значна кількість глибоководних видів.

• Отже зробимо невеликий підсумок:

• Межі біосфери: верхня межа - променева - зумовлена наявністю жорсткого короткохвильового ультрафіолетового випромінювання. Від нього життя захищається озоновим шаром. Пролягає на висоті : 25-30 км.

• Нижня межа - термічна. Проникнення живих істот у глиб літосфери обмежене високою температурою(понад 100°С) гірських порід і підземних вод на глибинах 1,5-15 км.

У цілому екологічний діапазон поширення живої речовини досить великий.

Мал.(пошир о-мів)

Живих організмів на Землі дуже багато. Це зумовлено численними факторами: сприятливими умовами для життя, властивістю організмів рухатися, розмножуватися, пристосовуватися до різних умов існування тощо.

  На нашій планеті сприятливі умови для життя. Переважна частина її поверхні має температури від +50 до —50 °С. До таких умов пристосована більшість організмів. Особливо живучі найпростіші організми. Спори грибів витримують температури +140, +180 °С, а деякі бактерії виживають при температурах -200, -250 °С. Деякі бактерії не гинуть від кип'ятіння протягом 100 год., інші — виживають при зануренні в рідкий гелій з температурою, лише на 0,0075 °С вищою за абсолютний нуль. Але це винятки, які стосуються найпростіших організмів.

  Земні організми мають певну межу для пристосування. При високих температурах руйнуються білки, які є основою життя. Закипає й переходить у газовий стан вода — основний розчинник, без якого неможливі численні реакції, що становлять біохімічний механізм життя. Низькі температури теж обмежують життєві процеси. Дослідження показали, що життя можливе в діапазоні від +80 до -70°С.

  У межах Сонячної системи, що має зазначений температурний діапазон, життя, подібне до земного, може існувати не ближче як 92 і не далі як 275 млн. км від Сонця. Це — межі екосфери — простору в Космосі, де можливе життя на тих самих принципах, що й земне. У межах екосфери Сонячної системи знаходяться орбіти трьох планет: Венери, Землі й Марса.

  На Землі, незважаючи на досить вузькі температурні рамки життя, воно — дуже стале явище. Адже з часу виникнення життя ніколи не переривалось. Очевидно, й умови життя на Землі протягом мільярдів років істотно не змінювались. Протягом свого існування воно лише безперервно розвивалось і дуже поширювалось на Землі.

  Поширенню організмів сприяє і їхня здатність рухатись. Завдяки рухливості організми вільно розселюються по суші, у воді і приживаються скрізь, де є умови для існування. Проте головною причиною їхнього поширення на Землі є не механічне пересування індивідів, а властивість розмножуватись, саме швидкість їхнього розмноження. Розмноження — це основний закон життя. Вся структура організму, всі його органи, всі численні фізіологічні процеси — все ЖИТТЯорганізму і будь-якої частини його тіла так або інакше спрямоване на розмноження, на збільшення кількості потомства. Тому потенціальні можливості розмноження організмів невичерпні.

• У 1977 р. в океані на глибині кількох кілометрів було знайдено гарячі вулканічні зони, в яких за температури 350 °С існують численні термофільні бактерії (вода там не кипить через високий тиск і велику концентрацію солей).

• В експериментах американського дослідника Р. Камерона синьо-зелені водорості протягом кількох місяців не втрачали життєздатності в умовах, що відповідали марсіанським.

• Жива речовина не гине в рідкому азоті (на цій властивості грунтуються методи кріоконсервації всіляких живих організмів).

• Деякі види, наприклад ті ж таки синьозелені водорості, не гинуть під дією потужного іонізуючого випромінювання й оселяються в епіцентрі ядерного вибуху вже через кілька днів після його здійснення.

• Жива речовина здатна зберігатися навіть в умовах відкри­ того Космосу. Так, третя експедиція американських астронавтів забула на Місяці телекамеру. Коли через півроку її повернули на Землю, на внутрішньому боці кришки було виявлено земні

• бактерії, котрі без будь-яких шкідливих наслідків пережили тривале перебування за межами рідної планети.

• Проте слід пам'ятати, що, незважаючи на свої великі потенційні можливості, «працює» жива речовина лише в межах біосфери.

-Яка ж роль організмів у біосфері?

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

Функції живої речовини. Жива речовина протидіє хаосові та ентропії. Використовуючи прямо й непрямо сонячну енергію, жива речовина створює з простих, бідних на енергію молекул, передусім води й вуглекислого газу, складніші й енергетично впорядкованіші сполуки — вуглеводи, білки, жири, нуклеїнові кислоти та інші — або переробляє їх. Жива речовина концентрує хімічні елементи, перерозподіляє їх у земній корі, руйнує й агрегує неживу матерію, окиснює, відновлює й перерозподіляє хімічні сполуки. «Можна без перебільшення стверджувати, що хімічний стан зовнішньої кори нашої планети, біосфери, цілком перебуває під впливом життя, визначається живими організ­мами», — писав В. І. Вернадський.

♦ Наприклад, бактерії однієї з груп — залізобактерії — дістають необхідну для життя енергію за рахунок окиснення двовалентного заліза до тривалентного. При цьому в процесі утворення 1 г біомаси цих бактерій відбувається окиснення до 500 г солей двовалентного заліза. Кінцеві продукти — солі тривалентного заліза — відкладаються навколо бактеріальної клітини й утворюють так звану болотну руду. Саме з болотної руди за часів Київської Русі виплавляли чавун.

На прикладі залізобактерій ми простежуємо кілька функцій живої речовини: • окиснення; • концентрація; • перерозподіл хімічних елементів.

Кількість живої речовини. Суха маса живої речовини оціню­ється в 2—3 трлн т — приблизно в мільярд разів менше за масу Землі. Проте жива речовина відрізняється від неживої надзвичай­но високою активністю, зокрема дуже швидким кругообігом речовин. Уся жива маса біосфери оновлюється за 33 дні, а фітомаса, тобто маса рослин, — щодня. Життєдіяльність тварин, рослин і мікроорганізмів супроводжується безперервним обміном речовин між біотою та зовнішнім середовищем, унаслідок чого всі атоми земної кори, атмосфери й гідросфери протягом історії Землі багаторазово входили до складу живих організмів. Образно кажучи, ми п'ємо воду, що колись входила до складу тканин юрських папоротей і кембрійських трилобітів, і дихаємо по­вітрям, яким дихали не лише наші далекі предки, а й динозаври.

Основні властивості живої речовини:

• високоорганізована внутрішня структура;

• здатність уловлювати із зовнішнього середовища й трансфор­ мувати речовини та енергію, забезпечуючи ними процеси своєї життєдіяльності;

• здатність підтримувати сталість власного внутрішнього середо­ вища, незважаючи на коливання умов середовища зовнішнього, якщо ці коливання сумісні з життям;

• здатність до самовідтворення шляхом розмноження.

Жива речовина існує у формі конкретних живих одиниць — організмів (індивідів), які, своєю чергою, групуються в більш або менш дискретні одиниці існування матерії — види.

Кожен організм має свою програму розвитку й діяльності, записану у вигляді певної сукупності генів, — генотип. Ця про­грама реалізується в характерних, притаманних лише даному організмові зовнішньому вигляді, фізіологічних і біохімічних властивостях, у поведінці. Сукупність усіх ознак та властивостей, що визначаються генотипом, називається фенотипом. За рахунок фенотипу організм оптимальною мірою пристосовується до зовнішнього середовища, перебуває з ним у найбільш гармоній­них відносинах. Організми одного виду мають досить схожі, хоча й не ідентичні генотипи й фенотипи. Сукупність генотипів усіх видів нашої планети становить її генофонд (це майже синонім терміна «видова різноманітність»). Отже, втрата будь-якого виду призводить до зменшення видової різноманітності й порушує гармонію у взаємовідносинах живої та неживої речовин.

Біохімічні функції живої речовини.

Жива речовина (продуценти) біосфери виконує різноманітні функції: газову, окислювально-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 та ціанобактерії в процесі фотосинтезу, навпаки, поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень. Життєдіяльність організмів, наприклад бактерій , може впливати на концентрацію інших газів (сірководню, метану, аоту тощо).

Окислювально-відновна функція полягає в тому, що за допомогою живих організмів у грунті води та атмосферному повітрі окислюється наприклад, залізобактерії здатні окислювати сполуки заліза, сіркобактерії – сполуки сірки тощо, або відновлюють (наприклад, денітрофікючі бактерії здатні відновлювати нітрати та нітрити до молекулярного азоту або його оксидів) певні сполуки.

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

Вчення В.І. Вернадського про ноосферу.

Людина, як частина природи повинна підпорядковуватись її законам, а не намагатись їх змінити (ойкуменічний світогляд).

В.І. Вернадський ще в першій половині ХХ сторіччя передбачав, що біосфера розвинеться в ноосферу (термін запропонував у 1927 році французький вчений Е. Леруа та П.Т. де Шерден). Спочатку В.І. Вернадський розглядав ноосферру (від грецького ноос - розум) як особливу “розумову” оболонку Землі, яка розвивається поза біосферою. Але згодом він дійшов до висновку, що ноосфера – це сучасний стан біосфери, за якою розумова діяльність людини стає визначальним фактором її розвитку. Зокрема він зазначав, що біосфера переходить на новий етап – єдності природи і культури, під впливом наукової думки і людської праці. Людство все більше відрізняється від інших компонентів біосфери, як нова небувала біогенна геологічна сила. Завдяки своїй науковій думці втілений у технічних досягненнях, людина освоює ті частини біосфери, куди вона раніше не проникала.

Для ноосфери, як нового якісного етапів розвитку біосфери, характерний тісний зв‘язок законів природи і соціально-економічних чинників суспільства, основний на наукову обґрунтованому раціональному використанні природних ресурсів, яке передбачає відновлюваність кругообігу речовин та потоку енергії. 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 природнього середовища.

Отже, ноосфера – це якісно нова форма організації біосфери, яка формується в наслідок її взаємодії із людським суспільством і передбачає гармонійне співіснування природи і людини.

В.І. Вернадському належить також заслуга створення нової науки – біогенної – вчення про геохімічну діяльність живих організмів. Вона досліджує роль живих організмів у перетворенні земної кори: руйнуванні гірських порід, ґрунтоутворенні, формуванні осадових порід, коло обігу, перерозподілі та концентрації хімічних елементів у біосфері та концентрації хімічних елементів у біосфері.

Жива речовина біосфери та її властивості.

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 (від абсолютного нуля до +1800), тиску (від сотих часток атмосфери на значних висотах до 1000 атмосфер і більше на великих океанічних глибинах). Тож організмів немає лише в товщі льодовиків та у кратерах діючих вулканів.

Однією із властивостей живої речовини є її постійний обмін з довкіллям. У наслідок 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 вам відомо в живих істотах і в неживій природі вони знаходяться в різних співвідношеннях.

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

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

6. Узагальнення та систематизація знань (опитування)

Дайте відповідь на питання:

Що таке біосфера і де проходять її межі?

Що таке атмосфера?

Що таке гідросфера?

Що таке літосфера?

Що таке ноосфера?

Що таке жива речовина?

Які функції виконує жива речовина?

Назвіть основні властивості живої речовини.

Отже, давайте заповнимо схему:(запис в зошит)

Біосфера

Атмосфера Літосфера Гідросфера

До складу біосфери входить : атмосфера, гідросфера, літосфера.

Атмосфера має такі межі: 25-30 кілометрів над рівнем моря;

Літосфера : 1,5- 15 км;

Гідросфера : вся (11км, Маріанська западина)

6. Підведення підсумків (фронтальна бесіда)

Отже, ви розглянули біосферу та її межі і визначились з роллю організмів у біосфері.

Що ж таке біосфера?

Які межі має біосфера в Атмосфера?

Які межі має біосфера в Літосфері?

Які межі має біосфера в Гідросфері?

Яка роль організмів у біосфері?

Опрацювати параграф №34.

Відповісти на запитання в кінці параграфу.