Лабораторная работа №13 Письменно выполните задания к лабораторной работе

Понятие, границы и структура биосферы

Цель работы: Ознакомиться с содержанием и основными положениями учения В.И. Вернадского о биосфере. Рассмотреть этапы эволюции биосферы

Теоретические сведения

Интегрированная совокупность разнообразных биогеоценозов Земли формирует планетарную экосистему – биосферу.

Впервые понятие биосферы как области жизни в биологию было введено в начале XIX  века Ж.Б. Ламарком (1744-1829 гг.),  а в геологию термин «биосфера» в 1875 г. ввел австрийский ученый Э. Зюсс. Развернутое развитие учения о биосфере как планетарном явлении принадлежит Владимиру Ивановичу Вернадскому (1863-1945 гг.). Если с понятием "биосфера", по Зюссу, связывалось только наличие в трех сферах земной оболочки (твердой, жидкой и газообразной) живых организмов, то по В.И. Вернадскому организмам отводится роль главнейшей преобразующей силы.

Согласно В.И. Вернадскому вещество биосферы состоит:

1. Изживого вещества– т. е. биомассы современных живых организмов;

2. Биогенного вещества – т. е. всех форм детрита, а также торфа, угля, нефти и газа биогенного происхождения;

3. Биокосного вещества– т. е. смесей биогенных веществ с минеральными породами абиогенного происхождения (почва, илы, природные воды, газо- и нефтеносные сланцы и т. д.);

4. Косного вещества– т. е. горных пород, минералов, осадков, незатронутых прямым биогеохемическим воздействием организмов.

Ее существование немыслимо без поступления энергии извне. Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности.

3. Биосфера - саморегулирующаяся система, для которой, как отмечал В. И. Вернадский, характернаорганизованность. В настоящее время это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность системы возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов.

4. Биосфера - это система, характеризующаяся большим разнообразием. Последнее обусловливается многими причинами и факторами. Это и разные среды жизни, и разнообразие природных зон и, самое главное, объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.

Разнообразие рассматривают как основное условие устойчивости любой экосистемы и биосферы в целом. Это свойство настолько универсально, что сформулировано в качествезакона(автор его У.Р. Эшби).

5.               Важное свойство биосферы - наличие в ней механизмов обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений.

При отсутствии круговорота, например, за короткое время был бы исчерпан основной "строительный материал" живого - углерод, который практически единственный способен образовывать межэлементные (углерод-углеродные) связи и создавать огромное количество органических соединений. Только благодаря круговоротам обеспечивается непрерывность процессов в биосфере.

Таким образом, ее свойства и функции биосферы, прежде всего, обусловливаются живым веществом, которое, по выражению В.И. Вернадского, является наиболее могущественной преобразующей силой в биосферных процессах. Это значит, что среда, в которой мы живем, - результат, прежде всего, функционирования живых организмов, а последние, в свою очередь, - продукт той среды, которая ими создана, результат их медленной миллионолетней адаптации к изменявшейся среде.

Возраст Земли — около 5 млрд. лет. Жизнь на нашей планете возникла в архее примерно 3,5 млрд. лет назад. От этой  отправной точки ведет свою историю биосфера. В это время появляются первые живые клетки — прокариоты. Эти организмы были анаэробными, т.е. могли жить без кислорода. Все необходимые для жизни вещества они получали в готовом виде из окружающей среды, т.е. были гетеротрофами.

Л. Пастером выделены следующие две важные точки в эволюции биосферы:

ü момент, когда уровень содержания кислорода в атмосфере Земли достиг примерно 1 % от современного. С этого времени стала возможной аэробная жизнь. Геохронологически это архей. Предполагается, что накопление кислорода шло скачкообразно и заняло не более 20 тыс. лет;

ü достижение содержания кислорода в атмосфере около 10% от современного. Это привело к возникновению предпосылок формирования озоносферы. В результате жизнь стала возможной на мелководье, а затем и на суше.

Задания к лабораторной работе

Задание 1. Рассмотрите рисунок 1. В тетради обозначьте основные (не менее шести) этапы эволюции биосферы. Обратите внимание, что этапы эволюции биосферы связаны с поэтапным формированием жизненных сред.

Рисунок 1 – Этапы эволюции биосферы

Задание 2. Рассмотрите рисунок 2. Изучите распределение живых организмов в различных слоях биосферы. Отметьте, какой слой является самым густонаселенным. Почему? Вывод запишите в тетрадь.

Рисунок 2 – Распределение организмов в биосфере (слева шкала в метрах): 1 – озоновый слой, 2 – граница снегов, 3 – почва, 4 – животные, обитающие в пещерах, 5 – бактерии

Задание 3.Изучите функции живого вещества в биосфере. Заполните таблицу .

Таблица  – Функции живого вещества биосферы

Контрольные вопросы

1.    Что такое биосферные процессы? Какую роль в этих процессах играют зеленые растения?

2.    В чем состоит залог устойчивого состояния биосферы?

3.    В чем состоит биосферная роль живого вещества?

4.    Какую роль выполняют живые организмы в реализации свойств биосферы?