Функции живого вещества.

Тема: Функции живого вещества.

Цель: Сформировать понятие ведущей роли живого вещества в поддержании равновесия в биосфере, познакомить учащихся с его газовой, концентрационной, окислительно-восстановительной функциями , с возможными последствиями в случае непродуманного воздействия человека на живое вещество биосферы.

Оборудование: таблицы, круговороты веществ, плотность живого вещества.

Методы: рассказ, беседа, самостоятельная работа.

Ход урока.

1.Актуализация знаний учащихся.

1.Что такое биосфера?

2. Какую роль сыграл Вернадский в развитии науки и биосфере?

3. Что называется биомассой или живым веществом.

П. Изучение нового материала.

Биомасса или живое вещество на планете по весу выражается числом 10¹⁰- 10¹⁴ тонн. Растительная масса суши превышает животную:

Объем всех растений - 2337 км³

Объем всех животных – 1 км³

Термин «Живое вещество» введен В.И. Вернадским в учении о биосфере и определяет понятие о совокупности живых организмов на всей планете.

«Живое вещество- совокупность организмов подобно массе газа растекается по земной поверхности и оказывает определенное давление в окружающей среде, обходит препятствие, мешающее его движению или ими овладевает, их покрывает».

В.И. Вернадский

Как вы понимаете это высказывание основания науки о биосфере академика В.И. Вернадского?

Ответ. Живые организмы можно рассматривать как единое целое. Жив, растительность, микроорганизмы занимают все жизненные среды, где есть условия.

Какими свойствами организмов вызывается растекание живого вещества?

Ответ: Под растеканием понимают важные свойства живых организмов – размножение и распространение.

Распространение жизни организмов в биосфере ограничивает температура среды; в литосфере температура на глубине 60 км достигает 100^оС, в тропосфере с каждой сотней метров в высоту температура понижается на 0,6 ^оС; в гидросфере температура более ровная и на большой глубине понижается только на 2 С.

Верхний предел жизни ограничивается космическими излучениями. Нижний – высокой температурой глубин Земли.

Хотя и существует на Земле множество различных организмах, но по В.И. Вернадскому, живые организмы в биосфере надо оценивать как единое целое. Они играют важную роль в преобразовании всех компонентов биосферы, лика и состава Земли.

Как единое целое, живое вещество – выполнение нескольких функций.

Весь класс делится на группы, каждая группа работает над одной из функций, затем знакомит с ней весь класс.

1.Газовая функция

Вспомните из каких химических элементов ( основных) состоят организмы.

Ответ: в организме преобладают кислород, водород, углерод и азот.

Дополнение учителя средний элементарный состав живого вещества: 65-70% кислорода,

10% водорода, 20-25 % приходится на долю остальных элементов.

Содержание кислорода, диоксида углерода в атмосфере – это величины относительно стабильные. Назовите процессы, происходящие в живой природе, благодаря которым содержание кислорода и диоксида углерода в атмосфере мало изменяется.

Ответ: Важную роль в этом балансе играет процесс фотосинтеза. Хотя каждое растение в отдельности выделяет в процессе фотосинтеза достаточно небольшое количество кислорода, но в совокупности это довольно большая величина. Т.о. растения играют важнейшую роль в поддержании относительно постоянного количества О в атмосфере. Но при этом на синтез органических веществ они используют диоксид углерода. Весь остальной органический мир использует кислород в процессе дыхания и пополняет при этом запасы диоксида углерода в атмосфере.

Сделайте вывод , какова одна из функций живого вещества.

Вывод: живое вещество биосферы играет большую роль в превращении газов, т.е. выполняет газовую функцию.

Дополнение учителя: Вы изучали бобовые растения и симбиоз с ними клубеньковых бактерий. ( Вопрос к классу).

Вспомните, какую роль играют клубеньковые бактерии в жизни бобовых растений.

Ответ: клубеньковые бактерии фиксируют атмосферный азот и включают его в окислительно-восстановительные реакции в процессе и синтезе молекул белков этими бактериями.

Таким образом, клубеньковые бактерии участвуют в осуществлении газовой функции.

Не будет ли нарушен баланс азота в атмосфере вследствие односторонней деятельности клубеньковых бактерий.

Ответ: Баланс азота в атмосфере не будет нарушен, т.к. в почве обитают микроорганизмы, которые восстанавливают соединения азотной кислоты до свободного азота и тем самым пополняют его запасы в атмосфере.

По мнению В.И. Вернадского, кислород, азот, диоксид углерода в атмосфере – это производные живого вещества. Между живым веществом и газовой компонентой биосферы происходит постоянный и быстрый обмен. Благодаря процессам фотосинтеза и дыхания, образования соединений азота и его восстановления, содержание основных газов в биосфере поддерживается на определенном уровне.

2. Концентрационная функция

– проявляется в способности живых организмов накапливать различные химические элементы в результате чего содержание их в живом веществе в десятки и тысячи раз превышает содержание их в окружающей среде.

Приведите примеры накопления растениями каких- либо элементов.

Ответ: Одни из таких растений- накопителей – это осоки и хвощи – в тканях которых содержится много кремния; морскую капуста и щавель – источники соответственно йода и кальция. В тканях животных сосредоточено большое количество веществ: в скелете позвоночных животных много кальция и фосфора, в раковинах моллюсков - кальция и т.д.

Раскройте роль организмов- накопителей в биосфере.

Ответ: Организмы- накопители на длительное время приостанавливают миграцию ряда элементов, выводят их из цикла обращения, обедняют живое вещество. Убедиться в этом помогает раскрытие биогенного происхождения нефти, каменного угля, торфа, горючих сланцев, руд железа, марганца, фосфора, которые образовались вследствие биохимических процессов, протекающих у различных видов организмов-концентратов, среди которых преобладают микроорганизмы( железобактерии, серобактерии и т.д.).

Сделайте вывод, какую функцию выполняет живое вещество?

Ответ: Живое вещество выполняет концентрационную функцию.

3.Окислительно- восстановительная функция

– все процессы в клетках, тканях, в организме основываются на окислительно-восстановительных процессах.

Какие процессы лежат в основе газообмена, синтеза органических веществ и других соединений, которые накапливают организмы.

Ответ: в основе всех этих процессов лежат окислительно- восстановительные процессы.

Какую роль играет окислительно-восстановительная функция живого вещества.

Ответ: окислительно-восстановительные процессы имеют огромное значение в преобразовании веществ природной среды. Окислительно-восстановительные процессы клеточного играют основную роль в поддержании равновесия в биосфере.

Покажите влияние деятельности человека на функции живого вещества.

С развитием человечества на Земле появилась новая форма создания и превращения веществ, человек стал оказывать глобальное воздействие на природу (использование полезных ископаемых, получение чистого алюминия, железа, использование кислорода, азота, водорода в промышленности, преобразование биогеоценозов вследствие сведения лесов, осушение болот, распашки лугов, создания крупных водоемов и др.).

Таким образом, знание функций живого вещества, в результате которых в биосфере установилось устойчивое равновесие, помогает осознать необходимость учитывать возможности живого вещества в восстановлении целостности биосферы при планировании человеком своей деятельности, чтобы не вызвать непредвиденных последствий, глобальных изменений в биосфере, которые трудно будет приостановить.

Раскрыть действие антропогенного фактора на функции живого вещества, в частности на его газовую функцию.

Ответ: Вам известно, как много кислорода используется в промышленности (доменных печах), транспортом. В химической промышленности используется водород, азот атмосферы. Это позволяет сделать вывод, что под влиянием деятельности человека в равновесии может произойти значительный сдвиг, что биохимические функции живого вещества и саморегуляция экосистемы могут быть нарушены. Восстановительные силы биосферы не беспредельны, это надо знать и учитывать в практической деятельности.

Ш. Обобщение и систематизация знаний учащихся.

Таким образом, биосфера представляет собой общепланитарную оболочку, состав, структура и энергетика которой обусловлена прошлой и современной деятельностью живого вещества. Если экология рассматривает взаимоотношения организма и среды, популяции, вида и биоценоза с природной средой в современный отрезок времени, то учение о биосфере рассматривает общепланитарную оболочку, её состав, структуру и энергетику в масштабе всего геологического времени с момента её возникновения.

По массе доля живого вещества ничтожна, в то же время его роль в преобразовании вещества и энергии в масштабе геологического времени огромна. Практически атомы всех химических элементов прошли в своей истории через состояние живого вещества. В течение миллиардов лет живое вещество биосферы перерабатывало вещество литосферы, гидросферы и атмосферы и существенно преобразило лик Земли.

В настоящее время возрастает биогеохимическая функции, возникшая в результате деятельности человека. Поэтому каждый из нас должен осознавать необходимость её регулирования, чтобы восстановительные силы биосферы не были нарушены, чтобы сохранить её возможность. Само её существование, без которой не может быть и жизни человека.

IY. Д/З. Конспект.