Биосфера во втором смысле включает всю атмосферу. Учение о биосфере и ее функциях разработал академик В.И. Вернадский. Биосфера – это область распространения жизни на Земле, включающая живое вещество (вещество, входящее в состав живых организмов), биокосное вещество, т.е. вещество, не входящее в состав живых организмов, но формирующееся за счет их активности (почва, природные воды, воздух), косное вещество, формирующееся без участия живых организмов.
Живое вещество, составляющее мене 0,001% массы биосферы, является наиболее активной частью биосферы. В биосфере происходит постоянная миграция веществ, как биогенного, так и абиогенного происхождения, в котором живые организмы играют основную роль. Круговорот веществ определяет устойчивость биосферы.
Основным источником энергии для поддержания жизни в биосфере является Солнце. Его энергия преобразуется в энергию органических соединений в результате фотосинтетических процессов, происходящих в фототрофных организмах. Энергия накапливается в химических связях органических соединений, служащих пищей растительноядным и плотоядным животным. Органические вещества пищи разлагаются в процессе обмена веществ и выводятся из организма. Выделенные или отмершие остатки разлагаются бактериям, грибами и некоторыми другими организмами. Образовавшиеся химические соединения и элементы вовлекаются в круговорот веществ. Биосфера нуждается в постоянном притоке внешней энергии, т.к. вся химическая энергия превращается в тепловую.
Функции биосферы. Газовая – выделение и поглощение кислорода и углекислого газа, восстановление азота. Концентрационная – накопление организмами химических элементов, рассеянных во внешней среде. Окислительно-восстановительная – окисление и восстановление веществ в ходе фотосинтеза и энергетического обмена. Биохимическая – реализуется в процессе обмена веществ. Энергетическая – связана с использованием и преобразованием энергии.
В результате биологическая и геологическая эволюции происходят одновременно и тесно взаимосвязаны. Геохимическая эволюция происходит под влиянием биологической эволюции.
Масса всего живого вещества биосферы составляет ее биомассу, равную примерно 2,4 × 1012 т.
Организмы, населяющие сушу, составляют 99,87% от общей биомассы, биомасса океана – 0, 13%. Количество биомассы увеличивается от полюсов к экватору. Биомасса (Б) характеризуется:
– своей продуктивностью – приростом вещества, приходящегося на единицу площади (П);
– скоростью воспроизведения – отношением продукции к биомассе за единицу времени (П/Б).
Самыми продуктивными являются тропические и субтропические леса.
Часть биосферы, находящуюся под влиянием активной деятельности человека, называется ноосферой – сферой человеческого разума. Термин обозначает разумное влияние человека на биосферу в современную эпоху научно-технического прогресса. Однако, чаще всего, это влияние губительно для биосферы, что в свою очередь губительно для человечества.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ Часть АА1. Главная особенность биосферы:
1) наличие в ней живых организмов
2) наличие в ней неживых компонентов, переработанных живыми организмами
3) круговорот веществ, управляемый живыми организмами
4) связывание солнечной энергии живыми организмами
А2. Залежи нефти, каменного угля, торфа образовались в процессе круговорота:
1) кислорода
2) углерода
3) азота
4) водорода
А3. Найдите неверное утверждение. Невосполнимые природные ресурсы, образовавшиеся в процессе круговорота углерода в биосфере:
1) нефть
2) горючий газ
3) каменный уголь
4) торф и древесина
А4. Бактерии, расщепляющие мочевину до ионов аммония и углекислого газа, принимают участие в круговороте
1) кислорода и водорода
2) азота и углерода
3) фосфора и серы
4) кислорода и углерода
А5. В основе круговорота веществ лежат такие процессы, как
1) расселение видов 3) фотосинтез и дыхание
2) мутации 4) естественный отбор
А6. Клубеньковые бактерии включают в круговорот
1) фосфор 3) углерод
2) азот 4) кислород
А7. Солнечная энергия улавливается
1) продуцентами
2) консументами первого порядка
3) консументами второго порядка
4) редуцентами
А8. Усилению парникового эффекта, по мнению ученых, в наибольшей степени способствует:
1) углекислый газ 3) двуокись азота
2) пропан 4) озон
А9. Озон, который образует озоновый экран, формируется в:
1) гидросфере
2) атмосфере
3) в земной коре
4) в мантии Земли
А10. Наибольшее количество видов находится в экосистемах:
1) вечнозеленых лесов умеренного пояса
2) влажных тропических лесов
3) листопадных лесов умеренного пояса
4) тайги
А11. Наиболее опасной причиной обеднения биологического разнообразия – важнейшего фактора устойчивости биосферы – является
1) прямое истребление
2) химическое загрязнение среды
3) физическое загрязнение среды
4) разрушение мест обитания
Часть С
С1. Какую роль играют животные в поддержании качества воды в водоемах?
С2. Назовите возможные способы получения энергии бактериями и кратко раскройте их биологический смысл.
С3. Почему разнообразие видов служит признаком устойчивости экосистемы
С4. Нужно ли регулировать рождаемость населения?
1.1. Часть А. А1 – 3. А2 – 3. А3 – 2. А4 – 1. А5 – 2. А6 – 1. А7 – 3. А8 – 2. А9 – 4.
Часть В. В1 – 2, 4, 5.
Часть С. С1. Пастер доказывал свою правоту экспериментальным методом исследования. Гипотеза: «Если я создал вакцину против данной болезни, то она должна предохранить, от нее подопытное животное».
1.2. – 1.3. Часть А. А1 – 2. А2 – 2. А3 – 3. А4 – 2. А5 – 4. А6 – 1. А7 – 1. А8 – 4.
Часть В. В1 – 1, 5, 3. В2. А – 2; Б – 1; В – 2; Г – 1; Д – 1; Е – 2.
Часть С. С1 Запах, окраска, наличие нектара, соответствие формы тела насекомых строению опыляемых цветков.
С2 Общее. Каждый уровень представлен биологической системой, обладающей всеми свойствами жизни (клетка, популяция, биогеоценоз, биосфера).
Различия. Уровни отличаются друг от друга сложностью организации и характером взаимодействия составляющих элементов системы. Внутриклеточные взаимодействия элементов менее сложны, чем их взаимодействия в биосфере.
2.1 – 2.2. Часть А. А1 – 2. А2 – 4. А3 – 3. А4 – 4. А5 – 4. А6 – 2. А7 – 3.
Часть В. В1 – 2, 3,5. В2 – 3, 4, 5. ВЗ. А – 1; Б – 2; В – 1; Г – 2; Д – 1; Е – 2.
Часть С. С1 Элементы ответа: зрелые эритроциты человека, ситовидные трубки растений.
С2 Клеточная теория обобщила ряд философских и микроскопических исследований, указывающих на существование элементарной единицы жизни. (Открытие клетки Гуком, открытие одноклеточных животных Левенгуком, открытие клеточного ядра Броуном и т.д.)
Последующие открытия в области цитологии, эмбриологии, генетики подтвердили правоту клеточной теории. Были открыты более тонкие структуры, выявлена их роль в жизни организма.
2.3. 2.3.1. Неорганические вещества клетки. Часть А. А1 – 3. А2 – 3. А3 – 1. А4 – 3. А5 – 2. А6 – 4. А7 – 1.
Часть В. В1 – 3, 5, 6. В2– 3, 4, 5.
Часть С. С1 Высокая температура кипения предохраняет организм от перегрева. Способность к образованию льда, плотность которого меньше плотности воды в жидком состоянии. Поэтому лед плавает. Слой льда в глубоких, не промерзающих до дна водоемах, предохраняет организмы от замерзания. Электропроводность воды обеспечивает передачу нервного импульса в организме. Переход воды в газообразное состояние позволяет организму испарять тепло. Если бы этого не было, температура футболиста или хоккеиста повысилась бы более чем на 11 Сº. (Элементы ответа можно расширить, приводя дополнительные примеры.)
2.3.2. Органические вещества клетки. Углеводы, липиды.Часть А. А1 – 2. А2 – 4. А3 – 3. А4 – 2. А5 – 4.
Часть В. В1 – 2, 3, 4. В2 – 3, 4, 6. ВЗ – 1, 2, 3. В4. А – 1; Б – 1; В – 2; Г – 2; Д – 2; Е – 1.
Часть С. С1 Молекулы глюкозы слишком малы и легко диффундируют через клеточные мембраны. Крупные же молекулы не проходят через мембраны и откладываются в запас.
С2 Мыло содержит жирные кислоты. Один конец у молекулы жира гидрофобный, а другой гидрофильный. Молекулы мыла растворяют капельки жира (гидрофобными концами), а вода удаляет эти растворы с кожи рук, соприкосаясь гидрофильными концами молекул жира.
