Практическая работа №4. Тема : Биосфера, ее роль в сохранении живого, системные свойства и связь с другими оболочками Земли

Практическая работа №4. Тема: Биосфера, ее роль в сохранении живого, системные свойства и связь с другими оболочками Земли. Цель работы: анализ функционирования биосферы как глобальной экосистемы, обсуждение гипотез происхождения жизни на Земле. Теоретическое введение. Биосфера – одна из условно выделяемых оболочек Земли, глобальная экосистема, включающая все живые организмы планеты. Она находится на высшем уровне иерархии биологических систем. Термин «биосфера» предложил австрийский геолог Эдуард Зюсс (1873), определяя им пространство органической жизни на Земле. Впоследствии российский академик Владимир Иванович Вернадский в своем труде «Биосфера» (1926) дал более глубокую трактовку этого термина. В соответствии с современными представлениями, биосфера – область существования и функционирования живых организмов. Биосфера не существует отдельно от других геосфер, она проникает в нижнюю часть атмосферы (аэробиосферу), охватывает всю гидросферу (гидробиосфера), поверхность суши (террабиосфера) и верхние слои литосферы (литобиосфера). Биосфера - активная оболочка Земли, в которой совместная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и служит основным средообразующим фактором (например, именно жизнь формирует химический состав воздуха). Биосфера – большая и сложная открытая динамическая система. Она осуществляет улавливание, накопление и перенос энергии путем обмена веществ между живыми организмами и окружающей их абиотической средой. При этом поддерживается так называемый гомеостаз - динамическое равновесие между всеми составляющими. Согласно В.И. Вернадскому, биосферу слагают: живое, биогенное, биокосное и косное вещество, а также рассеянные атомы, вещество космическое и находяещееся в радиоактивном распаде. Специфической чертой биосферы как оболочки Земли является участие живых организмов в поддержании равновесия биосферы. Тезаурус. Биосфера, ноосфера, геосферы, биом, живое вещество, косное вещество, биогенное вещество, биокосное вещество, геологический круговорот, биологический круговорот, биогеохимические циклы, продуктивность, первичная биомасса, биологическое разнообразие (биоразнообразие). ^ Вспомните термины из предыдущих работ: экосистема, трофические уровни, экологические пирамиды (биомасс, энергии) системное свойство. Задание 1. Составьте понятия из тезауруса, используя доступные Вам источники. Задание 2. Обоснуйте границы биосферы в пределах атмосферы, гидросферы, литосферы. Отметьте границы биосферы (верхняя граница в атмосфере, нижняя граница в океане, нижняя граница в земной коре) на рис. 4.1. Рис. 4.1. Границы биосферы Таблица 4.1. Функции живого вещества Функция живого вещества в биосфере Характеристика происходящих процессов Пример реализации функции Энергетическая Преобразование полученной извне энергии Деструктивная Разложение и минерализация сложных веществ с возвращением химических элементов в биогеохимические циклы Концентрационная Накопление определенных химических элементов в различных средах в результате жизнедеятельности организмов Транспортная Перенос вещества Средообразующая Преобразование физико-химических параметров окружающей среды Газовая Изменение состава атмосферы Биохимическая Вовлечение химических элементов в биогеохимические циклы Задание 3. 3.1. Напомним: один из методов системных исследований – функциональный подход. Он изучает функции различных объектов и способы их реализации. В таблице 4.1 перечислены основные функции живого вещества и их характеристики. Выполнение этих функций возможно только на биосферном уровне организации живой материи. Завершите таблицу 4.1, приведя примеры реализации функций организмами. 3.2. Согласно основному положению иерархического подхода, системы на каждом уровне организации материи обладают системными свойствами, несводимыми к качествам их подсистем. Вопрос: каково системное свойство биосферы? (Подсказка: если затрудняетесь, обратитесь к табл. 4.1). 3.3. Некоторые авторы учебников по экологии считают биосферу глобальной экосистемой. Однако биосфера является надсистемой для всех экосистем Земли. Подумайте над Вашим ответом на вопрос 3.2 и ответьте, можно ли считать, что биосфера обладает только свойствами экосистемы? Классификация — способ распределения элементов некоторого множества объектов по классам. Например, экологические факторы делятся по происхождению на абиотические, биотические и антропогенные. Правила построения классификации . 1. В одной и той же классификации необходимо применять одно основание. Например, по наличию ядра в клетке можно живые организмы разделить на прокариоты и эукариоты, и нельзя — на прокариоты, эукариоты и животные (последние — подкласс эукариот). 2. Объём членов классификации должен равняться объёму классифицируемого класса. Это означает, что каждый элемент классифицируемого множества должен попасть в какой-то класс. Пример — разделение организмов по типу питания на автотрофы и гетеротрофы. 3. Члены классификации должны взаимно исключать друг друга. Другими словами, каждый элемент должен попасть в один и только один класс. Задание 4. Великий российский ученый — энциклопедист В.И. Вернадский предложил классифицировать вещества на Земле следующим образом: живое вещество - все организмы Земли (от бактерии до кита); косное вещество — вещества, никогда не входившие в состав живых организмов (магматические горные породы); биогенное вещество — вещества, когда-то входившие в состав организмов (уголь, нефть, сланцы, торф ); биокосное вещество — продукт взаимодействия живого вещества с косным веществом и абиотическими факторами (почва); космическое вещество - оседающая на поверхности Земли космическая пыль; радиоактивное вещество — вещество в радиоактивном распаде. Соответствует ли такое членение требованиям к классификации? Приведите свой вариант классификации веществ. (Для этого нужно выбрать основание для калссификации и разбить указанные вещества по классам). Задание 5. Один из общенаучных методов исследований - причинно-следственный анализ. Его цель – поиск причин экологических проблем. Все явления окружающего нас мира имеют какие-либо причины. Есть причины и у экологических проблем. Выявить их – значит иметь возможность не допустить вредного воздействия техносферы на биосферу. Ответьте письменно: к каким последствиям может привести снижение биоразнообразия? Задание 6. В настоящее время известен ряд гипотез появления жизни. Среди них: Креационизм: создание живых существ и человека Богом. Гипотезы, основанные на концепции самозарождения. Они включают предположения о спонтанном (случайном) появлении живых существ на нашей планете без участия внешних сил. Согласно этой модели, определённые части неорганических оболочек Земли содержат «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. К гипотезам самозарождения относятся: Витализм - учение о наличии в живых организмах нематериальной силы, управляющей биологическими явлениями. Гипотеза Опарина-Холдейна: самозарождение жизни на Земле в так называемом первочном бульоне — существовавшем когда-то в гидросфере Земли растворе высокомолекулярных соединений. Экспериментально удалось показать, что в результате воздействия ультрафиолетовых лучей в растворе сложных молекул могут появиться аминокислоты и другие органические вещества. На ранних стадиях развития Земли в атмосфере не было озона, и ультрафиолет проникал на поверхность. Химическая эволюция - первый этап эволюции жизни, в ходе которого органические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних факторов. Усложнение структуры возникает в результате процессов самоорганизации, свойственных относительно сложным системам, например, углерод-содержащим молекулам. Гипотезы, описывающие занесение жизни на Землю извне, но без участия Высших Сил. Согласно теории стационарного состояния, жизнь во Вселенной существовала вечно. Универсум всегда был способен поддерживать жизнь. Согласно этой версии, биологические виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности — либо изменение численности, либо вымирание. Панспермия - гипотеза о появлении жизни на Земле в результате занесения из космического пространства так называемых «зародышей жизни». Эта гипотеза постулирует вечность жизни во Вселенной и не объясняет ее возникновение. Какая гипотеза кажется Вам наиболее обоснованной? Почему? Рис.4.2. Кризисы и революции в истории взаимодействия человека и природы. Задание 7. Выберите один из кризисов (см рис.4.2), опишите его причины и дайте краткую характеристику революции, позволившей преодолеть этот кризис. Задание 8. Какое утверждение правильное? Чтобы выжить, человечество должно понимать, что биосфера формирует такие условия его жизни, как: чистая вода, плодородная почва, пригодная для дыхания атмосфера; плодородная почва, магнитное поле Земли, кислород атмосферы чистый воздух, сила тяготения, красивы вид из окна. Задание 9. Выберите правильный ответ. В компонентную модель биосферы входят: растения и абиотическая среда; животные и магнитное поле Земли; только организмы; животные, растения и абиотическая среда. Задание 10. Известный американский эколог Б.Коммонер предложил четыре социально-экологических закона, которые в краткой афористичной форме отражают важные аспекты взаимодействия природы и общества. Соотнесите закон Б. Коммонера и его трактовку: Закон Б. Коммонера Трактовка (основной смысл) закона 1. «Все связано со всем» А. Закон вытекает из фундаментального закона сохранения материи. Он позволяет по-новому рассматривать проблему отходов материального производства: большое количество химических веществ накапливаются в природе в тех местах, где их не должно быть 2. «Все должно куда-то деваться» Б. Закон отражает существование сложнейшей сети взаимодействий в экосфере; предостерегает человека от необдуманного воздействия на отдельные части экосистем, что может привести к непредвиденным последствиям. 3. «Природа знает лучше» В. Закон объединяет три других закона, потому что биосфера как глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничего не может быть выиграно или потеряно и которая не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеком, должно быть возмещено. 4. «Ничто не дается даром» Г. Закон исходит из того, что «структуры организмов нынешних живых существ или организмов – современной природной экосистемы – наилучшие в том смысле, что они тщательно отобраны из неудачных вариантов и что любой новый вариант, скорее всего, будет хуже существующего ныне». Этот закон призывает к тщательному изучению естественных био- и экосистем, сознательному отношению к преобразующей деятельности. Рис.4.3. Глобальное изменение среды. Задание 11. Проанализируйте рисунок 4.3 и ответьте письменно: какие факторы наиболее сильно влияют на биосферу?

Похожие:

	Селекция микроорганизмов позволяет получать ферменты, витамины, гормоны,... Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для медицины. Определение понятия «жизнь» на...		Представление о биосфере в естествознании менялось. До начала ХХ... Э. Зюссом, который в 1875 г и ввёл понятие «биосфера». В данном случае использовался структурный критерий при выделении оболочек:...
	Вопросы для проверки знаний по дисциплине Содержание дисциплины, задачи, роль в подготовке специалиста, связь с другими дисциплинами. Роль отечественных ученых в вопросах...		Вопрос Биосфера и географическая оболочка Биосфера оболочка Земли, где распространена жизнь, существует "живое вещество",определяющее химический состав и энергетические процессы...
	Краткое содержание курса Биосфера (от греч. βιος – жизнь и σφαῖρα – сфера, шар) – оболочка Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под их воздействием...		1. Уровни организации живого. Человек в системе природы Определение понятия жизни на современном этапе науки. Критика метафизических и идеалистических представлений о сущности жизни. Фундаментальные...
	Примерный перечень экзаменационных вопросов по дисциплине Раскройте понятие, содержание, роль и задачи анализа хозяйственной деятельности. Поясните связь ахд с другими науками		Практическая работа №1: Выполнение приближённых вычислений Практическая работа №3: Решение систем уравнений с помощью определителей второго и третьего порядка
	Лекция Тема Предмет и задачи биотехнологии, основные этапы развития науки Биотехнология как наука, предмет, объекты и основные цели. Этапы развития биотехнологии. Связь биотехнологии с биологическими, химическими,...		Средства коммутации систем подвижной радиосвязи Во введении рассматривается связь с другими дисциплинами специальности, а также приводятся историческая справка и роль унификации...