Які організми беруть участь у біологічному кругообігу. Особливості кругообігу води та деяких речовин у біосфері. Роль живих організмів у біосфері

Тривале існування життя Землі можливе завдяки постійному круговороту речовин у біосфері. Усі елементи, які є на планеті, знаходяться у обмеженій кількості. Використання всіх запасів призвело до зникнення всього живого. Тому в природі існують механізми, що забезпечують переміщення хімічних сполук із живого до неживої природи та назад.

Види кругообігів речовин

Неодноразове використання існуючих елементів сприяє сталості життєвих процесів за достатньої кількості енергетичних ресурсів. Головне джерело енергії, що забезпечує кругообіг речовин у біосфері - Сонце.

Виділяють три круговороти: геологічний, біогеохімічний та антропогенний (з'явився після виникнення людства).

Геологічний

Геологічний або великий кругообіг речовин функціонує завдяки зовнішнім та внутрішнім геологічним процесам.

Ендогенні (глибинні) процеси відбуваються під впливом внутрішньої енергії планети. Її джерелом служить радіоактивність, і навіть ряд біохімічних реакцій для формування мінералів та інших. До глибинним процесам відносять: переміщення земної кори, землетрусу, виникнення магматичних розплавів, перетворення твердих порід.

Екзогенні процеси спричинені впливом сонячної енергії. Основні з них: руйнування та зміна мінеральних та органічних порід, перенесення цих залишків на інші ділянки землі, формування осадових порід. Екзогенні процеси також включають діяльність живої природи та людини.

Континенти, западини океанічного дна – результат впливу ендогенних факторів, а незначні зміни існуючого рельєфу сформувалися під дією екзогенних процесів (пагорби, яри, дюни). По суті, діяльність ендогенних та екзогенних факторів спрямована один на одного. Ендогенні відповідають створення великих форм рельєфу, а екзогенні згладжують їх.

Силікатний розплав земної кори (магма) після вивітрювання перетворюється на осадові породи. Проходячи через рухомі шари земної кори, вони опускаються вглиб земної кулі, де плавляться і звертаються до магму. Вона знову вивергається на поверхню і, після застигання, перетворюється на магматичні породи.

Так, великий кругообіг забезпечує постійний обмін речовини між біосферою та глибинами Землі.

Біохімічний

Біогеохімічний або малий кругообіг здійснюється завдяки взаємодії всього живого. Відмінність від геологічного у тому, що малий обмежений межами біосфери.

Завдяки сонячній енергії тут йде важливий процес – фотосинтез. При цьому органічні речовини продукуються автотрофами шляхом синтезу з неорганічних. Далі вони поглинаються гетеротрофами. Після відмерлі тіла тварин і рослин мінералізуються (перетворюються на неорганічні продукти). Отримані неорганічні речовини використовуються автотрофними організмами.

Малий кругообіг речовин ділиться на дві складові:

• Резервний фонд - та частка речовин, що ще використовується живими особинами;
• Обмінний фонд - невелика частка речовини, задіяна в обмінних процесах.

Резервний фонд ділиться на 2 види:

• Газового типу - це резервний фонд повітряного та водного середовища (задіяні такі елементи: C, O, N);
• осадового типу - резервний фонд, що знаходиться в твердій оболонці землі (задіяні такі елементи: P, Ca, Fe).

Інтенсивні обмінні процеси можливі при достатньому надходженні води та оптимальному температурному режимі. Тому в тропічних широтах кругообіг протікає швидше, ніж у північних.

Яку функцію виконує кругообіг речовин у біосфері?

Єдність біосфери підтримується кругообігом речовини та енергії. Постійна їхня взаємодія підтримує життя на всій планеті. Вуглець - один із незамінних елементів живих істот. Кругообіг вуглецю підтримується за рахунок діяльності представників рослинного світу.

Вуглець входить у кругообіг речовин у біосфері і завершує його у формі вуглекислого газу. Під час фотосинтезу з атмосфери поглинається діоксид вуглецю, який перетворюється фотосинтезуючими організмами на вуглеводи. Назад повертається CO2 у процесі дихання.

Азот – важливий елемент, структурна частина ДНК, АТФ, білків. Він більшою мірою представлений молекулярним азотом, і в такому вигляді не засвоюється рослинами. Кругообігу азоту сприяють бактерії та ціанобактерії. Вони можуть переводити молекули N сполуки, які доступні для рослин. Після загибелі органіка піддається дії сапрогенних бактерій та розщеплюється до аміаку. Частина якого піднімається у верхні шари атмосфери та разом із діоксидом вуглецю утримує тепло планети.

Функція та значення живих організмів

Все живе бере участь у кругообігу речовин, при цьому засвоюючи одні речовини та виділяючи інші. Існує низка функцій, які виконують живі організми.

1. Енергетична
2. Газова
3. Концетраційна
4. Окисно-відновна
5. Деструктивна
6. Транспортна
7. Середоутворююча

Роль редуцентів у кругообігу речовин

Редуценти у процесі круговороту речовин повертають мінерали та водні ресурси у ґрунт, при цьому вони стають доступними для автотрофних організмів. Отже, вся жива природа неспроможна існувати без редуцентів. Типовими представниками редуцентів є гриби та бактерії.

Значення бактерій

Бактерії у кругообігу речовин у біосфері грають величезну роль. Значимість мікроорганізмів визначається головним чином їх широкою поширеністю, швидкими обмінними процесами.

Бактерії розкладають органічні сполуки відмерлих рослин та звільняють у біосферу вуглець. Також бактерії здатні здійснювати хімічні реакції, недоступні інших живих істот (азотфиксирующие бактерії).

Яка роль грибів у кругообігу речовин у біосфері?

Вони перетворюють органічні сполуки на неорганічні, які стають джерелом живлення для рослин. Також деякі гриби беруть участь у ґрунтоутворенні. Органіка, що накопичилася, в тілі гриба після його відмирання перетворюється на перегній.

Біосфера – зовнішня оболонка нашої планети, у ній відбуваються найважливіші процеси, одне з головних її геосфер. Кругообіг речовин у біосфері – багато століть був і досі залишається об'єктом пильної уваги вчених. Завдяки кругообігу речовин, формується глобальний хімічний обмін для живого Землі, підтримує життєдіяльність кожного виду, окремо взятого.

Швидка навігація за статтею

Два круговороти

Існує два основних круговороти:

1. геологічний, його також називають великим,
2. біологічний, він малий.

Геологічний має глобальне значення, оскільки здійснює циркуляцію речовин між водними ресурсами Землі та сушею на планеті. Він забезпечує всесвітній оборот води, відомий кожному школяру: випадання опадів, випаровування, випадання опадів, тобто певну схему.

Системоутворюючим фактором тут є вода у всіх своїх агрегатних станах. Повний цикл цієї дії дає можливість здійснюватися зародженню організмів, їх розвитку, розмноження та еволюції. Алгоритм великого циклу обороту речовин, крім насичення ділянок суші вологою, передбачає утворення та інших природних явищ: утворення осадових гірських порід, корисних копалин, магматичних лав та мінералів.

Біологічним кругообігом називається постійний обмін речовин між живими організмами та компонентами природних компонентів. Відбувається це в такий спосіб: живі організми отримують енергетичні потоки, та був, проходячи процес розкладання органіки, енергія знову потрапляє у елементи довкілля.

Кругообіг органічної речовини безпосередньо відповідає за обмін речовин між представниками флори, фауни, мікроорганізмами, ґрунтовими породами, і так далі. Біологічний кругообіг забезпечується на різних рівнях екосистеми, утворюючи своєрідний оборот хімічних реакцій та різні перетворення енергії у біосфері. Така схема була сформована багато тисячоліть тому і працює весь цей час в тому самому режимі.

Основні елементи

У природі існує безліч хімічних елементів, однак, необхідних для живої природи з них не так вже й багато. Виділяють чотири основні елементи:

1. кисень,
2. водень,
3. вуглець,
4. азот.

Кількість цих речовин займає більше половини всього біологічного круговороту речовин у природі. Також є елементи важливі, але використовуються в менших обсягах. Це фосфор, сірка, залізо та деякі інші.

Біогеохімічні круговороти поділяють такі дві важливі дії, як вироблення сонячної енергії Сонцем і хлорофілу зеленими рослинами. Хімічні елементи мають неминучі точки дотику з біогеохімічним і принагідно доповнюючи цю процедуру.

Вуглець

Цей хімічний елемент – найважливіший компонент кожної живої клітини, організму чи мікроорганізму. Органічні сполуки вуглецю можна назвати основним компонентом можливості протікання та розвитку життя.

У природі цей газ знаходиться в атмосферних шарах і, частково, у гідросфері. Саме з них відбувається запитування вуглецем всіх рослин, водоростей та деяких мікроорганізмів.

Вивільнення газу відбувається шляхом дихання та життєдіяльності живих організмів. Крім цього, кількість вуглецю в біосфері поповнюється і з ґрунтових шарів, завдяки газообміну, що здійснюється, кореневими системами рослин, що розкладаються залишками та іншими групами організмів.

Поняття про біосферу та біологічний круговорот неможливо уявити без вуглецевого обміну. На Землі є солідний запас цього хімічного елемента і знаходиться він у деяких осадових породах, неживих організмах та копалин.

Надходження вуглецю можливі з вапнякових порід, що знаходяться під землею, вони можуть оголюватися при розробках родовищ або випадкових ерозії грунтів.

Обіг вуглецю в біосфері відбувається методом багаторазового проходження через дихальні системи живих організмів і накопичення в абіотичних факторах екосистеми.

Фосфор

Фосфор, як компонент біосфери, не такий цінний у чистій формі, як у складі багатьох органічних сполук. Деякі їх життєво важливі: насамперед - це клітини ДНК, РКН і АТФ. Схема круговороту фосфору заснована саме на ортофосфорному з'єднанні, тому що засвоюється найкраще саме такий вид речовини.

Обертання фосфору в біосфері, грубо кажучи, складається з двох частин:

1. водної частини планети – від переробки примітивним планктоном до відкладення у вигляді скелетів морських риб,
2. наземного середовища – тут він найбільше сконцентрований у вигляді елементів ґрунту.

Фосфор є основою такої відомої корисної копалини, як апатит. Розробки копалень з фосфорсодержащими копалинами дуже популярні, але ця обставина зовсім не підтримує кругообіг фосфору в біосфері, а навпаки, виснажує його запаси.

Азот

Хімічний елемент Азот присутній на планеті у мізерних кількостях. Приблизний його зміст, у будь-яких живих елементах, лише близько двох відсотків. Але без нього життя на планеті неможливо.

У кругообіг азоту в біосфері вирішальна роль належить певним видам бактерій. Великий ступінь участі тут відведений азотфіксаторам та амоніфікуючим мікроорганізмам. Їх участь у цьому алгоритмі настільки значно, що, якщо деяких представників цих видів не стане, ймовірність життя на Землі буде під питанням.

Справа тут у тому, що цей елемент у молекулярному вигляді, такому, яким він виглядає в атмосферних шарах, не може бути засвоєний рослинами. Як наслідок, щоб забезпечити оберт азоту в біосфері, необхідна його переробка до аміаку або амонію. Схема переробки азоту таким чином повністю залежить від діяльності бактерій.

Також важливу участь у процесі кругообігу азоту в екосистемі бере схема кругообігу вуглецю в біосфері – обидва ці цикли тісно пов'язані між собою.

Сучасні процеси виробництва добрив та інші промислові чинники мають величезний вплив утримання атмосферного виду азоту – деяких місцевостей його кількість перевищено у багато разів.

Кисень

У біосфері постійно відбувається кругообіг речовин і перетворення енергії з одного виду на інший. Найважливішим циклом у плані є функція фотосинтезу. Саме фотосинтез забезпечує повітряний простір вільним киснем, здатним озонувати певні шари атмосфери.

Кисень також вивільняється з молекул води у процесі круговороту води у біосфері. Однак цей абіотичний фактор наявності цього елемента мізерно малий у порівнянні з тією кількістю, яку виробляють рослини.

Кругообіг кисню в біосфері – процес тривалий, але дуже інтенсивний. Якщо взяти весь обсяг цього хімічного елемента в атмосфері, то його повний цикл від розкладання органічної речовини до виділення рослиною протягом фотосинтезу триває приблизно дві тисячі років! Цей цикл не має перерв, він відбувається щодня, щорічно, багато тисячоліть.

В наш час у процесі обміну речовин відбувається зв'язування значної кількості вільного кисню через промислові викиди, транспортні вихлопні гази та інші забруднюючі атмосферу фактори.

Вода

Поняття про біосферу та біологічний кругообіг речовин важко уявити без такої важливої ​​хімічної сполуки, як вода. Напевно, пояснювати, чому немає потреби. Схема циркуляції води всюди: всі живі організми на три чверті складаються із води. Рослинам вона потрібна для фотосинтезу, у результаті виділяється кисень. При диханні також утворюється вода. Якщо коротко оцінити всю історію життя та розвитку нашої планети, то повний кругообіг води в біосфері, від розкладання до новоутворення, було пройдено тисячі разів.

Так як в біосфері постійно відбувається кругообіг речовин і перетворення енергії однієї на іншу, то саме перетворення води нерозривно пов'язане практично з усіма іншими циклами та оборотами в природі.

Сірка

Сірка, як хімічний елемент, бере участь у побудові правильної структури білкової молекули. Кругообіг сірки відбувається завдяки багатьом видам найпростіших, а точніше, бактерій. Аеробні бактерії окислюють сірку, що міститься в органіці до сульфатів, а потім інші види бактерій завершують процес окислення до елементарної сірки. Спрощена схема, за якою можна описати кругообіг сірки в біосфері, виглядає як безперервні процеси окислення та відновлення.

У процесі кругообігу речовин у біосфері відбувається накопичення залишків сірки у Світовому океані. Джерела цього хімічного елемента – стоки річкових вод, які переносять сірку потоками води з ґрунтів та гірських схилів. Виділяючись із річкових та ґрунтових вод у вигляді сірководню, сірка частково потрапляє в атмосферу і звідти, включаючись у кругообіг речовин, повертається у складі дощової води.

Сірчані сульфати, деякі види горючих відходів тощо викиди неминуче призводять до підвищеного вмісту діоксиду сірки в атмосфері. Наслідки цього плачевні: кислотні дощі, захворювання органів дихання, знищення рослинності та інші. Перетворення сірки, спочатку призначене для нормального функціонування екосистеми, на сьогоднішній день перетворюється на зброю ураження живих організмів.

Залізо

Залізо чистого виду у природі зустрічається дуже рідко. В основному, наприклад, його можна знайти в останках метеоритів. Сам собою метал цей - м'який і податливий, але у відкритому повітрі моментально входить у реакцію з киснем і утворює оксиди і окисли. Тому основний вид залізовмісної речовини – це залізна руда.

Відомо, що кругообіг речовин у біосфері здійснюються у вигляді різних сполук, у тому числі залізо також має активний цикл обігу в природі. У ґрунтові шари або Світовий океан ферум потрапляє з гірських порід або разом із вулканічним попелом.

У живій природі залізо грає найважливішу роль, без нього не відбувається процес фотосинтезу, не утворюється хлорофіл. У живих організмах залізо використовується для утворення гемоглобіну. Відпрацювавши свій цикл, потрапляє у вигляді органічних залишків у ґрунт.

Також існує морський кругообіг заліза в біосфері. Основний принцип у нього схожий на наземний. Деякі види організмів окислюють залізо; тут використовується енергія, а після завершення життєвого циклу метал осідає у водних глибинах у вигляді руди.

Бактерії, організми, що беруть участь у природних циклах екосистеми

Кругообіг речовин та енергії в біосфері – безперервний процес, що забезпечує своєю безперебійною роботою життя Землі. Основи цього циклу знайомі навіть школярам: рослини, живлячись вуглекислим газом, виділяють кисень, тварини та люди вдихають кисень, залишаючи вуглекислий газ як продукт переробки дихального процесу. Робота бактерій і грибів - переробляти залишки живих організмів, перетворюючи їх із органіки на мінеральні речовини, в результаті засвоювані рослинами.

Яку функцію виконує біологічний кругообіг речовин? Відповідь проста: оскільки запас хімічних елементів і мінералів на планеті нехай і великий, але все одно обмежений. Необхідний саме циклічний процес перетворень та оборотності всіх важливих компонентів біосфери. Поняття про біосферу та біологічний обмін речовин дає визначення вічної тривалості життєвих процесів на Землі.

Слід зазначити, що мікроорганізми у цьому питанні грають дуже велику роль. Наприклад, кругообіг фосфору неможливий без нітрифікуючих бактерій, окислювальні процеси заліза не працюють без залізобактерій. Клубенькові бактерії відіграють велику роль у природному обороті азоту - без них подібний цикл просто зупинився б. У кругообігу речовин у біосфері плісняві гриби є свого роду санітарами, що розкладають органічні залишки до мінеральних складових.

Кожен клас організмів, що населяють планету, виконує свою важливу роль у переробці тих чи інших хімічних елементів, робить внесок у поняття про біосферу та біологічний кругообіг. Найпримітивніший приклад ієрархії тваринного світу – харчовий ланцюг, однак, функцій у живих організмів набагато більший, а результат глобальніший.

Кожен організм є складовою біосистеми. Щоб оборот речовин у біосфері працював циклічно і правильно, важливо дотримання балансу між кількістю речовини, що надходить у біосферу, і тією кількістю, яку можуть переробити мікроорганізми. На жаль, з кожним наступним циклом круговороту у природі цей процес дедалі більше порушується внаслідок людського втручання. Екологічні питання стають глобальними проблемами екосистеми та шляхи їх вирішення дорогі фінансово, ще дорожчі, якщо оцінювати їх з боку проходження природних процесів.

У живих клітинах протікає багато ферментативних реакцій. Усю сукупність цих реакцій ми поєднуємо загальним поняттям метаболізм, проте неправильно було б думати, що клітина - це не більше ніж мембранний мішок, в якому ферменти діють випадковим, невпорядкованим чином. Метаболізм є висококоординованою та цілеспрямованою клітинною активністю, що забезпечується участю багатьох взаємопов'язаних мультиферментних систем. Він виконує чотири специфічні функції: 1) постачання хімічної енергією, яка видобувається шляхом розщеплення багатих на енергію харчових речовин, що надходять в організм з середовища, або шляхом перетворення енергії сонячного світла, що вловлюється; 2) перетворення молекул харчових речовин на будівельні блоки, які використовуються надалі клітиною для побудови макромолекул; 3) складання білків, нуклеїнових кислот, ліпідів, полісахаридів та інших клітинних компонентів з цих будівельних блоків; 4) синтез та руйнування тих біомолекул, які необхідні для виконання будь-яких специфічних функцій цієї клітини.

Хоча метаболізм складається із сотень різних ферментативних реакцій, центральні метаболічні шляхи, які нас зазвичай найбільше цікавлять, нечисленні і почги у всіх живих форм у принципі єдині. У цьому оглядовому розділі ми розглянемо джерела речовин та енергії для метаболізму, центральні метаболічні шляхи, використовувані синтезу і розпаду основних клітинних компонентів, механізми, що у передачі хімічної енергії, і, нарешті, ті експериментальні підходи, з яких ведеться вивчення метаболічних шляхів.

13.1. Живі організми беруть участь у кругообігу вуглецю та кисню

Наш розгляд ми почнемо з макроскопічних аспектів метаболізму, із загальної метаболічної взаємодії між живими організмами біосфери. Всі живі організми можна поділити на дві великі групи залежно від того, в якій хімічній формі здатні вони засвоювати вуглецю, що надходить з середовища. Автотрофні клітини («самі себе живлять») можуть використовувати як єдине джерело вуглецю атмосферну , з якої вони будують всі свої вуглецевмісні біомолекули.

До цієї групи належать фотосинтезуючі бактерії та клітини листя зелених рослин. Деякі автотрофи, наприклад ціанобактерії, можуть також використовувати для синтезу всіх своїх азотовмісних компонентів азот атмосфери. Гетеротрофні клітини («харчуються за рахунок інших») не мають здатності засвоювати атмосферну; вони повинні отримувати вуглець у вигляді складних органічних сполук, таких, як, наприклад, глюкоза. До гетеротрофів відносяться клітини вищих тварин та більшість мікроорганізмів. Автотрофи, що самі себе забезпечують усім необхідним для життя, мають певну незалежність, тоді як гетеротрофи, що потребують складних джерел вуглецю, харчуються продуктами життєдіяльності інших клітин.

Є між цими двома групами та ще одна важлива відмінність. Багато автотрофних організмів здійснюють фотосинтез, тобто мають здатність використовувати енергію сонячного світла, тоді як гетеротрофні клітини видобувають необхідну їм енергію, розщеплюючи органічні сполуки, що виробляються автотрофами. У біосфері автотрофи та гетеротрофи співіснують як учасники єдиного гігантського циклу, в якому автотрофні організми будують з атмосферної органічні біомолекули та частина їх при цьому виділяє в атмосферу кисень. Гетеротрофи використовують органічні продукти, що виробляються автотрофами, як їжа і повертають в атмосферу. Таким шляхом відбувається безперервний кругообіг вуглецю та кисню між тваринним та рослинним світом. Джерелом енергії для цього колосального за своїми масштабами процесу є сонячне світло (рис. 13-1).

Автотрофні та гетеротрофні організми можна розділити на підкласи. Існує, наприклад, два великі підкласи гетеротрофів: аероби та анаероби. Аероби живуть у середовищі, що містить кисень, та окислюють органічні поживні речовини молекулярним киснем.

Рис. 13-1. Кругообіг двоокису вуглецю та кругообіг кисню між двома областями біосфери Землі фотосинтезуючої та гетеротрофної. Масштаби цього круговороту величезні. За рік у біосфері здійснює кругообіг понад вуглецю. Баланс між освітою та споживанням є одним із важливих факторів, що визначають клімат на Землі. Утримання в атмосфері зросло за останні 100 років приблизно на 25% через все більше посилюється спалювання вугілля і нафти. Деякі вчені стверджують, що подальше збільшення кількості атмосферної спричинить підвищення середньої температури атмосфери («парниковий»); не всі, однак, згодні з цим, оскільки важко визначити точно кількості, що утворюється і залучається в повторні цикли в біосфері, а також поглинається океанами. Для того, щоб вся атмосферна була пропущена через рослини, потрібно близько 300 років.

Анаеробам для окиснення поживних речовин кисень не потрібний; вони живуть у безкисневому середовищі. Багато клітин, наприклад дріжджові, можуть існувати як в аеробних, так і в анаеробних умовах. Такі організми називають факультативними анаеробами. Однак для облігатних анаеробів, не здатних використовувати кисень, останній є отрутою. Такі, наприклад, організми, що живуть глибоко у грунті чи морському дні. Більшість гетеротрофних клітин, особливо клітини вищих – факультативні анаероби, але за наявності кисню вони використовують для окислення поживних речовин аеробні метаболічні шляхи.

В одного і того ж організму різні групи клітин можуть належати до різних класів.

Наприклад, у вищих рослин зелені клітини хлорофілу листа - фотосинтезуючі автотрофи, а безхлорофільні клітини кореня - гетеротрофи. Понад те, зелені клітини листя лише вдень ведуть автотрофне існування. У темний час доби вони функціонують як гетеротрофи і видобувають необхідну енергію шляхом окислення вуглеводів, синтезованих ними на світлі.

Назад вперед

Увага! Попередній перегляд слайдів використовується виключно для ознайомлення та може не давати уявлення про всі можливості презентації. Якщо вас зацікавила ця робота, будь ласка, завантажте повну версію.

Мета уроку:дати уявлення про кругообіг речовин, взаємозв'язку речовин у біосфері, відповідність єдиним законам природи.

Завдання уроку:

1. Розширити знання про кругообіг речовин.
2. Показати переміщення речовин у біосфері.
3. Показати роль круговороту речовин у біосфері.

Обладнання: таблиці "Кордони біосфери і щільність життя в ній", схема кругообігу речовин, ПК, проектор, презентація.

План уроку.

I. Постановка проблемного питання.

ІІ. Перевірка знань.

ІІІ. Новий матеріал

3.1. Проблемне питання.

3.2. Визначення біосфери за В.І. Вернадського.

3.3. Характеристики біосфери.

3.4. Слайд 4. Роль живих організмів у біосфері.

3.5. Кругообіг речовин в екосистемі.

IV. Слайд 8. Робота зі схемою беруть участь у кругообігу.

V.Слайд 9. Робота зі схемою кругообігу води.

VI. Слайд 10. Робота зі схемою кругообігу кисню.

VII. Слайд 12. Робота зі схемою кругообігу вуглецю.

VIII. Слайд 13. Кругообіг азоту.

IX. Слайд 14. Кругообіг сірки.

Х.Слайд15. Кругообіг фосфору.

XI. Запис висновку на тему уроку.

Хід уроку

I. Організаційний момент. Налаштування класу на роботу.

ІІ. Перевірка знань.

Виконання тесту за варіантами. Тести роздруковані.

Варіант 1

1. Найбільш постійним фактором, що впливає на атмосферу, є:

а) тиск; б) прозорість; в) газовий склад;

2. До функцій біосфери, обумовлених процесами фотосинтезу, можна віднести:

а) газову б) окиснювально-відновну в) концентраційну

г) всі перераховані функції д) газову та окиснювально-відновну

3. Весь кисень атмосфери утворений завдяки діяльності:

а) ціанобактерій синьо-зелених водоростей б) гетеротрофних організмів в) колоніальних найпростіших в) автотрофних організмів

4. У перетворенні біосфери головну роль грають:

а) живі організми; б) біоритми.

в) кругообіг мінеральних речовин; в) процеси саморегуляції.

Варіант 2

1. Життя можна знайти:

а) будь-якій точці біосфери

б) Будь-якій точці Землі

в) будь-якій точці біосфери

г) будь-якій точці біосфери, крім Антарктиди та Арктики

д) у біосфері відбувається лише геологічна еволюція

2. Приплив енергії в біосферу ззовні необхідний тому, що:

а) вуглеводи, що утворилися в рослині, є джерелом енергії для інших організмів

б) в організмах відбуваються окислювальні процеси

в) організми руйнують залишки біомаси

г) жоден вид організмів не створює запасів енергії

3. Виберіть основні фактори середовища, від яких залежить процвітання організмів в океані:

а) доступність води; б) кількість опадів.

в) прозорість середовища г) рH середовища

д) солоність води е) швидкість випаровування води

ж) концентрація вуглекислого газу

4. Біосфера – глобальна екосистема, структурними компонентами якої є:

а) класи та відділи рослин б) популяції

в) біогеоценози г) класи та типи.

ІІІ. Новий матеріал

3.1. Проблемне питання

Згадайте із хімії закон збереження речовин. Як цей закон може бути пов'язаний із біосферою?

3.2. Визначення біосфери

Біосфера, за В.І. Вернадському, - це загальнопланетарна оболонка, та область Землі, де існує або існувало життя і яка піддається або піддавалася його впливу. Біосфера охоплює всю поверхню суші, моря та океани, а також ту частину надр Землі, де знаходяться породи, створені діяльністю живих організмів.

В. І. Вернадський
(1863-1945)

Видатний російський учений
Академік, основоположник науки геохімії
Створив вчення про біосферу Землі.

3.3. Характеристика біосфери

Біосфераохоплює всю поверхню суші, моря та океани, а також ту частину надр Землі, де знаходяться породи, створені діяльністю живих організмів. У атмосфері верхні межі життя визначаються озоновим екраном – тонким шаром газу озону на висоті 16–20 км. Він затримує згубні ультрафіолетові промені сонця. Океан насичений життям цілком, до дна найглибших западин за 10–11 км. У глибину твердої частини Землі активне життя проникає місцями до 3 км (бактерії у нафтових родовищах). Результати життєдіяльності організмів як осадових порід простежуються ще глибше.

Розмноження, зростання, обмін речовин та активність живих організмів за мільярди років повністю перетворили цю частину нашої планети.

Всю масу організмів всіх видів В.І. Вернадський назвав живою речовиноюЗемлі.

У хімічний склад живої речовини входять ті самі атоми, які становлять неживу природу, але в іншому співвідношенні. У результаті обміну речовин живі істоти постійно перерозподіляють хімічні елементи у природі. Отже, змінюється хімізм біосфери.

В.І. Вернадський писав, що у земної поверхні немає хімічної сили постійно діючої, тому й більш могутньої за своїми наслідками, ніж живі організми, взяті загалом. За мільярди років фотосинтезуючі організми (рис. 1) пов'язали та перетворили на хімічну роботу величезну кількість сонячної енергії. Частина її запасів під час геологічної історії накопичилася як покладів вугілля та інших копалин органічних речовин – нафти, торфу та інших.

Рис. 1. Перші рослини суші (400 млн. років тому)

Слайд 4

3.4. Роль живих організмів у біосфері

Живі організми створюють у біосфері коловороти найважливіших біогенних елементів, які поперемінно переходять із живої речовини в неорганічну матерію Ці цикли ділять на дві основні групи: кругообіги газів та осадові кругообіги. У першому випадку головний постачальник елементів – атмосфера (вуглець, кисень, азот), у другому – гірські осадові породи (фосфор, сірка та інших.).

Завдяки живим істотам виникло багато гірських пород на Землі. Організми мають здатність вибірково поглинати і накопичувати в собі окремі елементи в набагато більшій кількості, ніж вони є у навколишньому середовищі.

Здійснюючи гігантський біологічний кругообіг речовинв біосфері, життя підтримує стабільні умови для свого існування та існування у ній людини.

Живі організми грають велику роль у руйнуванні та вивітрюванні гірських порід на суші. Вони є головними руйнівниками мертвої органічної речовини.

В. В. Докучаєв
(1846 - 1903)
Основоположник сучасного ґрунтознавства,
заснованого на ідеї глибокого взаємозв'язку живої та неживої природи

Таким чином, за період свого існування життя перетворило атмосферу Землі, склад вод океану, створило озоновий екран, ґрунти, багато гірських порід. Змінилися умови вивітрювання порід, велику роль відігравав мікроклімат, створюваний рослинністю, змінився і клімат Землі.

3.5. Кругообіг речовин в екосистемі

IV. Робота зі схемою беруть участь у кругообігу

У кожній екосистемі відбувається кругообіг речовини як результат екофізіологічного взаємозв'язку автотрофів та гетеротрофів.

Вуглець, водень, азот, сірка, фосфор та ще близько 30 простих речовин, необхідних для створення життя клітини, безперервно перетворюються на органічні речовини (гліциди, ліпіди, амінокислоти…) або поглинаються у вигляді неорганічних іонів автотрофними організмами, згодом використовуються гетеротрофними, а потім - Мікроорганізмами-деструкторами. Останні розкладають виділення, тваринні та рослинні залишки на розчинні мінеральні елементи або газоподібні сполуки, які повертаються у ґрунт, воду та атмосферу.

V. Робота зі схемою кругообігу води

Рис. 6. Кругообіг води у біосфері

VI. Робота зі схемою кругообігу кисню

Слайд 10

Цикл кисню.

Цикл кисню займає Землі близько 2000 років, води – близько 2 млн років (рис. 6). Це означає, що атоми цих речовин за історію Землі багаторазово проходили через живу речовину, побувавши в тілах стародавніх бактерій, водоростей, деревоподібних папоротей, динозаврів та мамонтів.

Біосфера пройшла тривалий період розвитку, протягом якого життя змінювало форми, поширилася з води на сушу, змінила систему кругообігу. Вміст кисню в атмосфері поступово зростав (див. рис. 2).

За останні 600 млн років швидкості та характер кругообігу наблизилися до сучасних. Біосфера функціонує як гігантська злагоджена екосистема, де організми не лише пристосовуються до середовища, а й самі створюють та підтримують на Землі умови, сприятливі для життя

VII. Робота зі схемою кругообігу вуглецю

Питання учням:

1. Згадайте, яку роль природі грає фотосинтез?

2. Які умови потрібні для фотосинтезу?

Кругообіг вуглецю(Рис. 4). Джерелом його для фотосинтезуслужить вуглекислий газ (діоксид вуглецю), що знаходиться в атмосфері або розчинений у воді. Вуглець, пов'язаний у гірських породах, залучається у кругообіг значно повільніше. У складі синтезованих рослиною органічних речовин вуглець надходить, потім ланцюги живленнячерез живі або мертві тканини рослин і повертається в атмосферу знову у формі вуглекислого газу внаслідок дихання, бродіння чи згоряння палива (деревини, нафти, вугілля тощо). Тривалість циклу вуглецю дорівнює трьом-чотирьом століттям.

Рис. 4. Кругообіг вуглецю в біосфері

VIII. Робота зі схемою Кругообіг азоту.

Згадайте, яку роль грають у накопиченні азоту?

Кругообіг азоту (рис. 5). Рослини отримують азот в основному з мертвої органічної речовини, що розкладається, за допомогою діяльності бактерій, які перетворюють азот білків у засвоювану рослинами форму. Інше джерело – вільний азот атмосфери – рослин безпосередньо недоступний. Але його пов'язують, тобто. переводять в інші хімічні форми, деякі групи бактерій та синьо-зелені водорості, вони збагачують їм ґрунт. Багато рослин знаходяться в симбіозіз азотфіксуючими бактеріями, що утворюють бульби на їх корені. З відмерлих рослин чи трупів тварин частина азоту, з допомогою діяльності інших груп бактерій, перетворюється на вільну форму і знову надходить на атмосферу.

Рис. 5. Кругообіг азоту в біосфері

IX. Кругообіг сірки

Слайд 14

Кругообіг фосфору та сірки. (Рис. 6, 7). Фосфор і сірка містяться у гірських породах. При їх руйнуванні та ерозії вони надходять у ґрунт, звідти використовуються рослинами. Діяльність організмів - редуцентівзнову повертає їх у ґрунт. Частина сполук азоту та фосфору змивається дощами у річки, а звідти – у моря та океани та використовується водоростями. Але, зрештою, у складі мертвої органічної речовини вони осідають на дно і знову включаються до складу гірських порід.

X. Кругообіг фосфору

За останні 600 млн років швидкості та характер кругообігу наблизилися до сучасних. Біосфера функціонує як гігантська злагоджена екосистема, де організми не тільки пристосовуються до середовища, але й створюють і підтримують на Землі умови, сприятливі для життя.

XI. Запис виведення у зошити

1. Біосфера – енергетично відкрита система

2. Накопичення речовин у біосфері йде рахунок рослин, здатних перетворювати енергію сонячного світла.

3. Кругообіг речовин - необхідна умова життя на Землі.

4. У процесі еволюції у біосфері встановилася рівновага між організмами.

Питання для повторення:

1. Які організми біосфери беруть участь у кругообігу речовин?

2. Від чого залежить кількість біомаси у біосфері?

3. Яка роль фотосинтезу у кругообігу речовин?

4. Яка роль круговороту вуглецю у біосфері?

5. Які організми беруть участь у кругообігу азоту?

Домашнє завдання: вивчити пункт 76, 77.

Випереджальне вивчення: підібрати матеріал про основні екологічні проблеми сучасності.

1. Г.І. Загальна біологія: підготовка до ЄДІ. Контрольні та самостійні роботи - М.: Ексмо, 2007. - 240 с.
2. Є.А. Різачів Екологія: Навчальний посібник. 2-ге вид. іспр. та дод. - М.: МДІУ, 2000 - 96 с.
3. Бібліотека інтернету: http://allbest.ru/nauch.htm
4. Сайт Екології: http://www.anriintern.com/ecology/spisok.htm
5. Електронний журнал "Екологія та життя".: http://www.ecolife.ru/index.shtml

У цій роботі пропонуємо вам розглянути, що таке кругообіг біологічний. Які його функції та значення для нашої планети. Також ми приділимо увагу питанню джерела енергії для його здійснення.

Що ще потрібно знати перед тим, як розглянемо кругообіг біологічний, це те, що наша планета складається з трьох оболонок:

• літосфера (тверда оболонка, грубо кажучи, це земля, якою ми ходимо);
• гідросфера (куди можна віднести всю воду, тобто моря, річки, океани тощо);
• атмосфера (газоподібна оболонка, повітря, яким ми дихаємо).

Між усіма шарами є чіткі межі, але вони без будь-якої праці здатні проникати один в одного.

Кругообіг речовин

Всі ці верстви становлять біосферу. Що таке кругообіг біологічний? Це коли речовини переміщуються по всій біосфері, а саме у ґрунті, повітрі, у живих організмах. Це нескінченна циркуляція і називається біологічним кругообігом. Важливо знати і те, що все починається і закінчується у рослинах.

Під ховається складний процес. Будь-які речовини з ґрунту та атмосфери потрапляють у рослини, потім у інші живі організми. Тоді в тілах, які їх поглинули, починають активно виробляти інші складні сполуки, після чого останні вибираються назовні. Можна сміливо сказати, що це процес, у якому виражається взаємозв'язок всього на планеті. Організми взаємодіють між собою, тільки так ми й досі існуємо.

Атмосфера не завжди була такою, якою ми її знаємо. Раніше наша повітряна оболонка дуже сильно відрізнялася від нинішньої, а саме була насичена вуглекислим газом та аміаком. Як тоді з'явилися люди, які для дихання використовують кисень? Нам варто подякувати зеленим рослинам, які змогли привести стан нашої атмосфери в потрібний для людини вигляд. Повітря і рослини поглинаються травоїдними тваринами, вони входять у меню хижаків. Коли тварини вмирають, їх залишки переробляють мікроорганізми. Саме так виходить гумус, необхідний зростання рослин. Як бачите, коло замкнулося.

Джерело енергії

Кругообіг біологічний неможливий без енергії. Що чи хто є джерелом енергії для організації цього взаємообміну? Звичайно, наше джерело теплової енергії зірка Сонце. Біологічний кругообіг просто неможливий без нашого джерела тепла та світла. Сонце нагріває:

• повітря;
• ґрунт;
• рослинність.

Під час нагрівання відбувається випаровування води, яка починає накопичуватися в атмосфері як хмар. Вся вода врешті-решт повернеться на поверхню Землі у вигляді дощу або снігу. Після її повернення вона просочує ґрунт, і її всмоктують коріння різних дерев. Якщо вода встигла проникнути дуже глибоко, то вона поповнює запаси ґрунтових вод, а деяка частина взагалі повертається в річки, озера, моря та океани.

Як відомо, при диханні ми поглинаємо кисень, а видихаємо вуглекислий газ. Так ось, сонячна енергія потрібна деревам і для того, щоби переробити вуглекислий газ і повернути в атмосферу кисень. Цей процес має назву фотосинтез.

Цикли біологічного круговороту

Почнемо цей розділ із поняття «біологічний процес». Він являє собою явище, що повторюється. Ми можемо спостерігати які й складаються з біологічних процесів, які постійно повторюються з певними проміжками.

Біологічний процес можна побачити скрізь, він притаманний усім організмам, що живуть планети Земля. Також він є частиною всіх рівнів організації. Тобто і всередині клітини, і біосфері ми можемо ці процеси спостерігати. Ми можемо виділити кілька видів (циклів) біологічних процесів:

• внутрішньодобові;
• добові;
• сезонні;
• річні;
• багаторічні;
• багатовікові.

Найбільш яскраво виражені річні цикли. Ми їх спостерігаємо завжди і скрізь, варто лише трохи над цим питанням замислитись.

Вода

Зараз пропонуємо вам розглянути біологічний кругообіг у природі на прикладі води, найпоширенішої сполуки нашої планети. Вона має багато можливостей, що дозволяє їй брати участь у багатьох процесах як усередині організму, так і за його межами. Від круговороту Н 2 Про у природі залежить життя всього живого. Без води нас би не було, а планета була б схожа на неживу пустелю. Вона здатна брати участь у всіх життєво важливих процесах. Тобто можна зробити такий висновок: усім живим істотам планети Земля просто потрібна чиста вода.

Але вода завжди внаслідок будь-яких процесів забруднюється. Як тоді забезпечити себе невичерпним запасом чистої питної води? Про це потурбувалася природа, нам варто подякувати за це існування того самого круговороту води в природі. Ми вже раніше розглянули, як усе це відбувається. Вода випаровується, збирається у хмари та випадає опадами (дощ чи сніг). Цей процес прийнято називати гідрологічний цикл. Він заснований на чотирьох процесах:

• випаровування;
• конденсація;
• випадіння опадів;
• стік вод.

Можна виділити два види круговороту води: великий та малий.

Вуглець

Тепер ми розглянемо, як відбувається біологічне в природі. Він за відсотковим вмістом речовин займає лише 16-те місце. Може зустрічатися у вигляді алмазів та графіту. А відсотковий вміст його у кам'яному куті перевищує дев'яносто відсотків. Вуглець навіть входить до складу атмосфери, але його утримання дуже мало, приблизно 0,05 відсотка.

У біосфері завдяки вуглецю створюється просто маса різних органічних сполук, необхідних для всього живого на планеті. Розглянемо процес фотосинтезу: рослини поглинають вуглекислоту з атмосфери та переробляють її, у результаті ми маємо різноманітні органічні сполуки.

Фосфор

Значення біологічного круговороту досить велике. Навіть якщо ми візьмемо фосфор, він міститься у великій кількості в кістках, необхідний для рослин. Головне джерело – це апатит. Його можна зустріти у магматичній породі. Живі організми здатні його діставати з:

• ґрунти;
• водних ресурсів.

Він міститься і в організмі людини, а саме входить до складу:

• білків;
• нуклеїнової кислоти;
• кісткової тканини;
• лецитинів;
• фітинів і таке інше.

Саме фосфор необхідний накопичення енергії в організмі. Коли організм гине, він повертається у грунт чи море. Це сприяє утворенню порід, багатих на фосфор. Це має велике значення у біогенному циклі.

Азот

Зараз ми розглянемо кругообіг азоту. Перед цим ми відзначимо, що він становить близько 80% всього обсягу атмосфери. Погодьтеся, ця цифра досить велика. Крім того, що він є основою складу атмосфери, азот зустрічається в рослинних і тваринних організмах. Ми його можемо зустріти у вигляді білків.

Що ж до кругообігу азоту, то можна сказати так: з атмосферного азоту утворюються нітрати, які синтезуються рослинами. Процес створення нітратів називається фіксацією азоту. Коли рослина вмирає і гниє, то азот, що міститься в ньому, потрапляє у ґрунт у вигляді аміаку. Останній переробляється (окислюється) організмами, що живуть у ґрунтах, так утворюється азотна кислота. Вона здатна вступити в реакцію з карбонатами, якими насичений ґрунт. Крім цього, слід згадати і те, що азот виділяється і в чистому вигляді внаслідок гниття рослин або у процесі горіння.

Сірка

Як і багато інших елементів, дуже тісно пов'язаний із живими організмами. Сірка потрапляє в атмосферу через виверження вулканів. Сульфідну сірку можуть переробляти мікроорганізми, так світ з'являються сульфати. Останні поглинаються рослинами, сірка входить до складу ефірних олій. Що стосується організму, то сірку ми можемо зустріти в:

• амінокислот;
• білки.