Методическая разработка: Лабораторная работа №6 "Биосфера и научно-технический прогресс.".

Лабораторная работа № 6

Биосфера и научно-технический прогресс.

Учебная цель: актуализировать знания о различных типах загрязнения биосферы, показать вредное воздействие химического загрязнения биосферы на живые организмы.

Учебные задачи:

• выявить антропогенные изменения в экосистемах и оценить их последствия, черты сходства и различия естественных и искусственных экосистем.

• научиться объяснять принципы устойчивости, развития и смены экосистем;

• анализировать последствия человеческой деятельности в окружающей среде.

Обеспеченность занятия (средства обучения):

1. Сборник методических указаний для студентов по выполнению лабораторных работ по учебной дисциплине «Биология».

2. Рабочая тетрадь.

Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме практического занятия.

Экосистема — совокупность живых организмов разных видов, связанных между собой и с компонентами неживой природы обменом веществ и превращениями энергии на определенном участке биосферы.

Структура экосистемы:

• видовая — число обитающих в экосистеме видов и соотношение их численности. Пример: произрастание в хвойном лесу около 30 видов растений, в дубовом лесу — 40—50 видов, на лугу — 30— 50 видов, во влажном тропическом лесу — свыше 100 видов;

• пространственная — размещение организмов в вертикальном (ярусность) и горизонтальном (мозаичность) направлениях. Примеры: наличие в широколиственном лесу 5—6 ярусов; различия в составе растений на опушке и в чаще леса, на сухих и увлажненных участках.

Компоненты сообщества: абиотические и биотические. Абиотические - компоненты неживой природы: свет, давление, влажность, ветер, рельеф, состав почвы и др.

Биотические компоненты: организмы — производители, потребители и разрушители.

Производители (продуценты) — растения и некоторые бактерии, создающие органические вещества из неорганических с использованием энергии солнечного света.

Потребители (консументы)— животные, некоторые растения и бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами и использующие заключенную в них энергию (растительноядные животные, хищники, паразиты).

Разрушители (редуценты)— грибы и некоторые бактерии, разрушающие органические вещества до неорганических, питающиеся трупами, растительными остатками.

Круговорот веществ и превращения энергии — необходимое условие существования любой экосистемы. Перенос веществ и энергии в цепях питания в экосистеме.

Устойчивость экосистем. Зависимость устойчивости экосистем от числа обитающих в них видов и длины цепей питания: чем больше видов, цепей питания, тем устойчивее экосистема от круговорота веществ.

Искусственная экосистема — созданная в результате деятельности человека. Примеры искусственных экосистем: парк, поле, сад, огород.

Отличия искусственной экосистемы от естественной:

• небольшое число видов (например, пшеница и некоторые виды сорных растений на пшеничном поле и связанные с ними животные);

• преобладание организмов одного или нескольких видов (пшеница в поле);

• короткие цепи питания из-за небольшого числа видов;

• незамкнутый круговорот веществ вследствие значительного выноса органических веществ и изъятия их из круговорота в виде урожая;

• невысокая устойчивость и неспособность к самостоятельному существованию без поддержки человека.

Эволюция биосферы проходила в несколько этапов. Первый характеризовался возникновением биологического круговорота веществ и биосферы; второй сопровождался формированием разнообразных многоклеточных организмов и усложнением форм жизни. Эти два этапа называют биогенезом. Третий этап - ноогенез - эволюция, управляющая человеческим разумом, связан с появлением человеческого общества, существенно изменившим абиотические и биотические условия нашей планеты и направленность эволюции биосферы.

В начале своего становления человек, как биологический вид, принципиально не отличался от других живых организмов по воздействию на окружающую его природную среду. Однако постепенно человек выходил из-под биологических законов развития, оттесненных социальными законами развития человеческого общества. Для удовлетворения все возрастающих потребностей человек отнял у природы огромные пространства под посевы, строительство крупных и мелких городов и сел, дорог, промышленных предприятий. Несовершенные технологии породили проблему загрязнения природной среды и возникновения различных экологических проблем.

Деятельность человека приводит к активному загрязнению различными токсичными веществами атмосферы, гидросферы, а также почвы.

В данной лабораторной работе вы изучите влияние различных токсических веществ на растения.

Среди газов основными загрязнителями биосферы являются сероводород H₂S, сернистый газ S0₂, а также оксиды азота. При взаимодействии этих веществ с атмосферной влагой образуются кислоты, под влиянием которых изменяется структура цитоплазматических мембран хлоропластов и происходит падение интенсивности фотосинтеза.

Большое значение в жизни растений имеет азот. Он входит в состав белковых веществ, липоидов, нуклеиновых кислот, хлорофилла и других важнейших органических соединений. Азот поступает в растения из почвы в основном в виде нитратов и солей аммония. Соли азотной кислоты (нитраты) поступают в корни растений, восстанавливаются в живых клетках корня до аммиака и, связываясь с кетокислотами, образуют аминокислоты, которые затем могут использоваться на построение белков. При избытке азотных удобрений нитраты не успевают полностью превратиться в аминокислоты. Часть их может пройти через паренхиму корня и с восходящим током подняться и отложиться в различных органах растения. Нитраты в больших количествах вредны. В желудочно-кишечном тракте они превращаются в соли азотистой кислоты - нитриты, которые отравляют организм. В случае попадания удобрений в водоемы происходит нарушение этих экосистем, так как из-за избытка питательных веществ начинается зарастание водоема, уменьшается количество кислорода, что приводит к вымиранию животных организмов; в результате гниения останков живых существ в водоеме может накапливаться ядовитый углекислый газ.

Отравляющие вещества, которые применяются в сельском хозяйстве, могут быть включены в пищевые цепи, и, накапливаясь от одного трофического уровня к другому все больше, служить причиной отравлений животных и человека. Например, в пищевой цепи: яблоня → насекомые вредители →ласточка

ласточки могут погибать при применении ядовитых веществ, склевывая отравленных насекомых.

Вместе с выхлопными газами автомобилей в окружающую среду попадает огромное количество тяжелых металлов. Среди них одно из первых мест занимает свинец (РЬ²⁺). Пыль, содержащая свинец, оседает на растениях и других предметах, а затем смывается осадками в почву. Попадая в растения и организм человека, свинец накапливается в них и вызывает онкологические заболевания.

Помимо химического загрязнения биосферы в настоящее время наблюдается физическое, биологическое, радиационное загрязнение биосферы.

Выполнение работы.

1.Спишите текст, вставьте пропущенные слова.

Экологическая структура экосистемы.

Несмотря на громадное разнообразие экосистем, все они имеют примерно одинаковую экологическую структуру. ______________ — это соотношение групп видов, занимающих определенные экологические ниши и выполняющих определенные функции в сообществе. Наличие этих групп является обязательным условием стабильного существования любой экосисистемы, потому что благодаря их взаимодействию обеспечивается главное свойство экосистем — способность к _____________. Эти обязательные компоненты любой экосистемы — продуценты, консументы и редуценты.

_______ или производители, — это автотрофы, которые в процессе жизнедеятельности синтезируют из неорганических веществ органические соединения, используя в качестве источника углерода углекислый газ. _________, образованную в экосистеме автотрофными организмами, называют первичной продукцией. Она служит пищей и источником энергии для остальных организмов сообщества.

Основными продуцентами являются ___________, хотя свой вклад в образование первичной продукции экосистемы вносят также фотосинтезирующие и хемосинтезирующие бактерии. Для каждой крупной экосистемы или для любого биогеоценоза характерны свои специфические растения, осуществляющие фотосинтез, т. е. свои ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­____________.

_________, или потребители, — это гетеротрофные организ­мы, которые используют синтезированную продуцентами биомассу для собственной жизнедеятельности. Съедая и перерабатывая расте­ния, консументы получают _________ и образуют вторичную продук­цию экосистемы. _____________ являются самые разные живые организмы — от мик­роскопических бактерий до крупных млекопитающих, от простейших до человека.

_________, или разлагатели, перерабатывают мертвое органическое вещество (детрит) до минеральных соединений, которые сно­ва могут быть использованы продуцентами. Многие организмы, такие, как, например, дождевые черви, многоножки, термиты, муравьи и др., питаются растительными и животными остатками, а часть древесины гниет и разлагается в процессе жизнедеятельности грибов и бактерий.

Таким образом, несмотря на многообразие экосистем, все они обла­дают структурным сходством. В каждой, способной к самостоя­тельному существованию, экосистеме есть свои ____, различ­ные виды ______и _______.

2. Дайте определение понятию биосфера.

3.Заполните таблицу 1.

Таблица 1 «Виды загрязнений биосферы»

4. Письменно ответьте на вопрос: «Почему сельское хозяйство часто оказывается источником опасного загрязнения окружающей среды?»

5. Прочтите текст:

«Влияние ДДТ на животный мир Балтийского моря будет чувствоваться долгое время, несмотря на то, что во многих странах Северной Европы употребление ДДТ запрещено. Это соединение практически не подвергается биологическому разрушению морскими организмами и передается по всей пищевой цепочке от водорослей к человеку. Наблюдается почти полное исчезновение некоторых видов птиц, например шведского морского орла, питающегося исключительно рыбой».

а) изобразите схему пищевой цепи, по которой может передаваться ДДТ;

б) какие звенья цепи будут содержать максимальное количество ДДТ и почему;

в) объясните причину почти полного исчезновения ряда видов птиц.