Слайд 21875 г. Эдвард Зюсс:
использовал термин «биосфера»
1926 г. В.И. Вернадский:
учение о биосфере.
Биосфера
– оболочка Земли в пределах которой проявляется геологическая деятельность живых организмов.
Слайд 3Вопросы для обсуждения:
Как живые организмы участвуют в изменении состава атмосферы?
Как проявляется
действие живых организмов на литосферу Земли?
Как изменяется состав гидросферы
под влиянием живых
организмов?
Слайд 4Биосфера – область распространения жизни
Слайд 5Учение
В.И. Вернадского
о биосфере
12.03.1863 – 6.01.1945
Вернадский Владимир Иванович – советский минералог,
кристаллограф, геохимик, биогеохимик, радиогеолог.
Окончил Петербургский университет, работал в Минералогическом музее университета, был директором Геологического и минералогического музея Петербургской АН.
В 1927 г. организовал в АН СССР Отдел живого вещества, преобразованный в 1929 г. в Биогеохимическую лабораторию. В 1927–1945 гг. работал ее директором. Последние 20 лет жизни ученый посвятил изучению химического состава животных и растительных организмов.
Слайд 6Основные положения учения о биосфере
Понятие биосферы.
Биосфера – оболочка Земли, населенная живыми
организмами, активно ее преобразующими.
Слайд 72. Границы биосферы:
Наибольшая концентрация живого вещества отмечается в зонах контакта и
активного взаимодействия всех оболочек Земли.
Слайд 94. Элементарная структурная и функциональная единица биосферы – биогеоценоз.
- сообщество организмов,
взаимодействующих друг с другом и со средой обитания.
Слайд 105. Биологический круговорот веществ – основа бесконечности жизни на планете.
Биогеохимические
циклы – необходимое условие существования на земном шаре экологической системы планетарного масштаба.
«планета и организм неразрывно количественно связаны»
Слайд 11Свойства живого вещества.
1. Живое вещество характеризуется заключенной в нем энергией, способной
производить работу.
«Живое вещество – накопитель и трансформатор лучистой энергии мирового пространства»
Слайд 122. Скорость протекания химических реакций в живом веществе с участием ферментов
в тысячу раз выше, чем при производстве веществ химическими методами.
Слайд 133. Многие химические соединения (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты) присущи только
живым организмам.
Слайд 144. Живому веществу присуща подвижность:
а) пассивная – рост и размножение организма
б)
активная – направленное перемещение организма.
Давление жизни – способность живого вещества заполнять собой все возможное пространство.
Слайд 155. Живое вещество представлено в биосфере в виде дисперсных тел –
индивидуальных организмов, размеры которых колеблются в пределах от 20 нм до 100 метров.
Слайд 166. Живое вещество представлено биоценозами, в которых между популяциями разных видов
существуют разнообразные формы взаимодействия,
главнейшими из которых
являются пищевые.
Слайд 177. Живое вещество существует на Земле в форме непрерывного чередования поколений,
что способствует обновлению.
Слайд 188. Благодаря эволюционному процессу живое вещество приспосабливается к изменению условий существования.
Слайд 199. Живое вещество, в отличие от неживого, постоянно производит биогеохимическую работу.
Масса вещества, переработанного живыми организмами, намного превышает их собственную массу.
Слайд 211. Газовая функция вещества
Газовая функция живого вещества начинается с деятельности растений,
которые в процессе фотосинтеза улавливают диоксид углерода и выделяют достаточное количество кислорода.
Слайд 22Учеными доказано, что за много тысячелетий растения и другие живые существа
сумели полностью модернизировать и подстроить под себя атмосферу планеты. Произошло следующее:
концентрация кислорода стала достаточной для жизни;
сформировался озоновый слой, который защищает все живое от губительного космического и ультрафиолетового излучения;
состав воздуха стал таким, какой нужен для большинства существ.
Поэтому газовая функция живого вещества биосферы и считается одной из самых главных.
Слайд 232. Энергетическая функция
Энергия - это самый главный источник силы, за счет
которого существует живое вещество. Функции живого вещества проявляются, прежде всего, в способности перерабатывать энергию биосферы в разные формы, начиная с солнечной и заканчивая тепловой и электрической.
Больше никто так аккумулировать и изменять излучение от Солнца не может. Первым звеном здесь стоят, конечно, растения. Именно они поглощают солнечный свет непосредственно всей поверхностью зеленых частей тела. Затем преобразуют его в энергию химических связей, доступную для животных. Последние же переводят ее в разные формы:
тепловую;
электрическую;
механическую и другие.
Слайд 243. Концентрационная функция
Живые организмы накапливают внутри тела те или иные элементы,
атомы, соединения. В результате происходит формирование тех самых горных пород, полезных ископаемых и минералов.
Например:
Диатомовые водоросли, радиолярии - кремний.
Ржавчинные грибы - марганец.
Растение лобелия вздутая - хром.
Растение солянка - бор.
Слайд 254. Деструктивная функция
Заключается она в способности распадаться на простые вещества после
отмирания, то есть остановки жизненного цикла. Пока организм живет, в нем активны сложные молекулы. Когда наступает смерть, начинаются процессы деструктуризации, распада на простые составные части.
Это осуществляется специальной группой существ, именуемых детритофагами или редуцентами. К ним относятся:
некоторые черви;
бактерии;
грибки;
простейшие и другие.
Слайд 265. Средообразующая функция
живые существа самостоятельно формируют для себя среды жизни.
Слайд 27Проект «Биосфера-2»
В 1991 г. в пустыне Аризона был запущен масштабный проект
«Биосфера-2» - искусственно созданная замкнутая биосфера была первой попыткой моделирования процессов, происходящих в естественных экосистемах Земли. По мнению авторов проекта, полученные в ходе эксперимента результаты могли бы пригодиться во время длительных космических перелётов.
Слайд 28Комплекс "оранжерей", полностью изолированных от окружающей среды (даже атмосферного воздуха) занял
около 1,5 га, объём атмосферы "Биосферы-2" составил около 204 тыс. м3 воздуха.
Слайд 29В гигантскую "теплицу" было заключено около 3000 видов животных и растений,
а также
8 представителей Homo sapiens.
Слайд 30К услугам разумных обитателей "Биосферы 2" были семь различных биомов: тропический
лес, пустыня, саванна, океан с небольшим коралловым рифом и мангровым эстуарием, агроценоз, в котором колонисты выращивали продукты питания (овощи, фрукты и скот), а также жилой блок.
Слайд 31 Одной из главных проблем оказалось снижение уровня кислорода с 21% до
15%, в результате пришлось подкачивать кислород из внешней среды. Два года жители искусственной биосферы жили в условиях постоянного кислородного голодания (аналогично альпинистам на высоте 4 км). Учёные предполагают, что существенную роль в повышенном потреблении кислорода сыграли почвенные микроорганизмы.
Слайд 32 Вторая проблема, с которой столкнулись люди - нехватка пищи. Площади агроценоза
"Биосферы-2" оказалось недостаточно, чтобы обеспечить 8 человек пищей. Для решения этой проблемы пришлось увеличить плотность засева зерновых, а также высадить в тропическом лесу бананы и папайю.
Слайд 33 Третья проблема в изолированной экосистеме - это неконтролируемый рост численности насекомых-вредителей.
Пищевые цепи искусственных экосистем "Биосферы-2" оказались неполными, и численность насекомых-вредителей в отсутствие врагов стала неуклонно расти. Для решения этой проблемы колонистам пришлось собирать вручную насекомых-вредителей, а также разводить их естественных врагов.
Слайд 34Четвертая проблема - биом пустыни просуществовал недолго. По утрам влага конденсировалась
на стеклянной крыше «Биосферы-2» и искусственным дождём падала вниз. Спустя некоторое время после начала эксперимента пустыня стала зарастать травой.
Слайд 35 Пятая проблема - отсутствие ветра пагубно сказывалось на некоторых видах древесной
растительности. В отсутствие давления ветра на ствол и ветви деревьев, механические ткани древесины оказались недостаточно развитыми. В результате стволы и ветви деревьев становились хрупкими и ломались под тяжестью собственного веса.
Слайд 36С 1996 года "Биосфера-2" находилась в ведении Колумбийского университета, который продолжал
дальнейшие исследования, но уже без участия человека. Некоторые биомы научно-исследовательского комплекса были доступны для экскурсантов. В 2005 году "Биосфера-2" была выставлена на продажу.
Биом океана
Слайд 37 На одной из внутренних стен «планеты» до сих пор сохранилось несколько
строк, написанных одной из женщин:
«Только здесь мы почувствовали, насколько зависим от окружающей природы. Если не будет деревьев — нам нечем будет дышать, если вода загрязнится — нам нечего будет пить».
Слайд 38Биосфера -3
Английский пенсионер Дэвид Латимер (David Latimer) 40 лет назад намертво
замуровал растение в стеклянной бутыли, которую поставил на расстоянии двух метров от окна. С тех давних пор эта бутыль больше ни разу не открывалась.
На протяжении всех 40 лет растение не требовало никакого ухода. Таким образом получилась замкнутая система. Вода транспирировалась с поверхности листьев растения и конденсировалась на стенках сосуда, откуда проливным дождём падала на растительный субстрат. Выработанный в процессе фотосинтеза кислород поглощался в ходе разложения естественного опада листьев. Образованный в результате разложения растительной органики углекислый газ снова поглощался растением с образованием органики и кислорода.
В результате опыт английского пенсионера по созданию простейшей модели биосферы оказался более удачным, чем масштабный проект «Биосфера — 2».