Тема. Біосфера та її межі

Мета: сформувати уявлення про біосферу як оболонку Землі; з’ясувати розподіл живої речовини в біосфері та її властивості й функції; поглибити знання учнів про роль живих організмів у перетворенні оболонок Землі.

Ключові слова і поняття: біосфера, жива речовина, біогенна, косна, біокосна речовини, біогеохімія, функції живої речовини, озоновий екран, тропосфера, атмосфера, стратосфера, північне сяйво, гідросфера, літосфера, біомаса.

Обладнання: таблиці: «Межі біосфери», «Основні напрямки потоку енергії в біосфері», «Структура біосфери та її оточення».

Структура уроку, основний зміст і методи роботи

І. Мотивація навчальної діяльності учнів.

Розповідь.

Візьмемо в руки книжку В.І. Вернадського «Біосфера» і відкриємо першу сторінку. Читаємо епіграф:

Невозмутимый строй во всём.

Созвучье полное в природе…

Мабуть, ці тютчевські рядки довго звучали у свідомості Вернадського, перш ніж його думки оформилися у вчення про біосферу.

Біосфера – це світ, який нас оточує, - ліси, луки, озера, річки, повітря; це природа, у якій ми живемо разом із братами нашими меншими, яких налічується близько 2 млн. видів.

Ми можемо сказати, що біосфера - геологічна оболонка, населена живими організмами, відкрита, саморегульована система, функціонування якої зумовлюється припливом сонячної енергії. Біосфера - це велетенський організм, який має свою часову й просторову ієрархією. Згадаймо всім добре відому поезію Т.Г.Шевченка («Сон»):

Це картина ранкового лісостепового ландшафту поетової батьківщини, а також його компоненти – степи, лани, сади, стави. Поет розглядає світ (ландшафт, краєвид) у просторі й часі - минулому, сучасному і майбутньому.

Що таке біосфера? Яка її структура, ієрархічна будова, межі? Які функції численних компонентів біосфери в гігантському кругообігу речовин?

У чому суть саморегуляції біосфери? Як впливає діяльність людини на стан біосфери?

На ці та інші запитання ми спробуємо дати відповідь, вивчаючи розділ «Людина і біосфера». В ході вивчення даної теми, учні повинні:

- дати визначення понять: ноосфера, жива речовина, біомаса, біосферологія, біологічний кругообіг, біорізноманіття, Червона книга, Зелена книга, заповідник, заказник та ін.;

- назвати структурні частини біосфери, вказати її межі;

- пояснити функції живої речовини біосфери та її властивості, здатність біосфери до саморегуляції, навести докази цілісної біосфери;

- складати схеми кругообігу речовин у біосфері;

- пояснити роль живих організмів у перетворенні оболонок Землі;

- розкрити суть учення В.І.Вернадського про ноосферу;

- знати основні біографічні дані про В.І.Вернадського;

- уміти пояснити вплив діяльності люди на стан біосфери;

- формулювати сучасні екологічні проблеми людства та обґрунтувати можливі шляхи їх вирішення;

- довести необхідність побудови екологічно стабільного суспільства як умови для попередження глобальної екологічної кризи;

- пояснити, як здійснюється регулювання екологічних відносин за допомогою права;

- висловити своє особисте розуміння поняття «екологічне мислення»;

- пояснити роль біорізноманіття в підтриманні стабільності біосфери;

- обґрунтувати роль і значення заповідної справи;

- перелічити всі відомі заходи щодо збереження рідкісних тварин і рослин, які здійснюються в нашій країні;

- назвати основні ознаки, за якими види рослин і тварин заносять у Червону книгу;

- назвати закони України, які регламентують природоохоронні заходи;

- перерахувати основні категорії природоохоронних об’єктів і вказати принципові відмінності між ними;

- пояснити значення Зеленої книги;

- розкрити роль міжнародної співпраці в справі покращення стану та збереження довкілля.

ІІ. Вивчення нового матеріалу.

1. Оболонки планети Земля (бесіда, робота з рисунком).

2. Поняття біосфери.

Уперше термін «біосфера» - «сфера життя» - був використаний австрійським ученим – геологом Е. Зюссом у 1875 р.

Сучасне тлумачення цього терміна, прийняте у всьому світі, належить В.І.Вернадському, видатному біогеохіміку, першому президенту Всеукраїнської академії наук (1919). Наукові уявлення про біосферу як «живу» оболонку Землі він виклав у лекціях, прочитаних у Карловому університеті в Празі та в Сорбонні в Парижі протягом 1923 – 1924 рр.. Згодом ці положення були узагальнені в праці «Біосфера» (1926).

Біосфера – це єдина планетарна система.

Біосфера – це оболонка Землі, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери, заселені живими організмами.

Сучасна біосфера характеризується стабільністю та високою надійністю функціонування. Стабільність біосфери є наслідком високого рівня організованості, цілісності й структурованості.

Цілісність біосфери забезпечується багатьма механізмами. Її структуру підтримує:

1) наявність різноманітних живих організмів, які постійно взаємодіють між собою;

2) прямі та зворотні зв’язки між продуцентами, консументами та редуцентами, що є потужною об’єднуючою силою біосфери.

Біосферологія – наука про біосферу.

3. Межі біосфери.

Верхня межа біосфери, за В.І.Вернадським, є променевою, а нижня - термічною. Променева межа зумовлена наявністю жорсткого коротко – хвильового випромінювання, від якого життя на Землі захищає озоновий екран, термічна – наявністю високих температур і знаходиться на суходолі в середньому на глибині 3 – 3,5 км від земної поверхні.

Цікаві узагальнення щодо параметрів біосфери наводить Ф.Я.Шипунов (1980). За його даними, найбільшу товщину біосфера має на тропічних широтах – 22 км, найменшу - на полярних – 12 км. Приблизна маса біосфери становить 3 ·10²⁴ г, а об’єм – 10 · 10²⁴ см, або маса біосфери – 0,05% маси Землі, а об’єм - 0,4% об’єму Землі, включаючи до останнього атмосферу товщиною 2000 км від рівня геоїда.

4. Структура біосфери (розповідь).

Загальна протяжність біосфери за радіусом Землі становить близько

40 км. Біосфера сформована з різних речовин. За В.І.Вернадським, існує шість типів речовин біосфери:

1) жива речовина, представлена організмами різних видів;

2) біогенна речовинна, що є продуктом життєдіяльності організмів (наприклад, кам’яне вугілля, торф);

3) нежива (косна) речовина, в утворенні якої живі організми участі не брали (наприклад, гірські породи та мінерали);

4) біокосна речовина, сформована за рахунок взаємодії живої та косної речовини (г'рунт);

5) радіоактивна речовина;

6) космічна речовина (наприклад метеорити).

Біомаса – загальна маса особин виду, групи видів або всіх живих організмів, що населяють біосферу.

5. Жива речовина біосфери, її властивості та функції (розповідь).

Усе живе в біосфері утворює живу речовину. Живі організми відіграють дуже важливу роль у геологічних процесах, які формують Землю. Згідно із сучасними оцінками, суха маса живої речовини на Землі становить 2 – 3 трильйони тонн. Порівняно з основними сферами Землі це дуже мала величина.

Властивості живої речовини:

- постійний обмін із довкіллям;

- висока активність, постійний, дуже швидкий кругообіг речовин і потік енергії (уся жива речовина біосфери оновлюється в середньому за вісім років);

- акумуляція сонячної енергії (кам’яне вугілля);

- нагромадження багатьох металів (залізо, мідь, марганець).

6. Потік енергії в біосфері.

Схема на дошці «Основні напрями потоку енергії на земній кулі»

Бесіда:

- Які організми називаються автотрофними?

- Наведіть приклади процудентів.

- Які організми є гетеротрофами?

- На які групи поділяють гетеротрофів?

(Консументи, редуценти.)

- Як ще називають редуцентів? Чому? (Деструктори).

Автотрофні зелені рослини

Зв’язана хімічна енергія

Основні напрями потоку енергії на земній кулі

7. Біохімічні функції живої речовини (розповідь, складання таблиці).

Біогеохімія – учення про геохімічну діяльність живих організмів. Внесок В.І.Вернадського у створення цієї науки.

Які ж функції живої речовини в біосфері? В.І. Вернадський називає такі:

а) газова; б) киснева; в) окислювальна; г) кальцієва; г) відновлювальна;

д) концентраційна; е) руйнування органічних речовин; є) відновлювального розкладу; ж) метаболізму і дихання організмів.

А.В.Лаппо, враховуючи досвід останніх років та нові підходи, дає таку систему названих В.І.Вернадським функцій:

Основні функції живої речовини в біосфері

Функції	Коротка характеристика процесів
Енергетична	Поглинання сонячної енергії в процесі фотосинтезу, а хімічної енергії – шляхом розкладу енергонасичених речовин; передача енергії харчовими ланцюгами різнорідної живої речовини
Концентраційна	Вибіркове нагромадження в ході життєдіяльності окремих видів речовини: а) використовуваної для створення тіла організму; б) виділеної з неї в процесі метаболізму
Деструктивна	Мінералізації біогенної органічної речовини; втягування утворених речовин у біохімічний кругообіг
Середовищетворна	Перетворення фізико – хімічних параметрів середовища (головним чином за рахунок не біогенної речовини)
Транспортна	Перенесення речовини протягом сили тяжіння і в горизонтальному напрямі

8. Біомаса поверхні суші ґрунту, та Світового океану (розповідь).

ІІІ. Узагальнення знань учнів.

1. Словникова робота.

Дати визначення термінів: біосфера, біосферологія, жива речовина, біогеохімія, біогенна речовина, косна речовина, біомаса.

2. Самостійна робота.

Виконати тести 455 – 461 (Зуй В.Д. Біологія. Тестові завдання для 10 – 11 класів серед. загальноосв. шк. - К.: Вирій, 1999).

І\/. Домашнє завдання

1. Вивчити параграф підручника.

2. Підготувати повідомлення про життя і творчість В.І.Вернадського.