Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цель урока: дать понятие о круговороте веществ, взаимосвязи веществ в биосфере, соответствие единым законам природы.

Задачи урока:

1. Расширить знания о круговороте веществ.
2. Показать перемещение веществ в биосфере.
3. Показать роль круговорота веществ в биосфере.

Оборудование: таблицы “Границы биосферы и плотность жизни в ней”, схема круговорота веществ, ПК, проектор, презентация.

План урока.

I. Постановка проблемного вопроса.

II. Проверка знаний.

III. Новый материал.

3.1. Проблемный вопрос.

3.2. Определение биосферы по В.И. Вернадскому.

3.3. Характеристика биосферы.

3.4. Слайд 4. Роль живых организмов в биосфере.

3.5. Круговорот веществ в экосистеме.

IV. Слайд 8. Работа со схемой участвуют в круговороте.

V.Слайд 9. Работа со схемой круговорот воды.

VI. Слайд 10. Работа со схемой круговорот кислорода.

VII. Слайд 12. Работа со схемой круговорот углерода.

VIII. Слайд 13. Круговорот азота.

IX. Слайд 14. Круговорот серы.

Х.Слайд15. Круговорот фосфора.

XI. Запись вывода по теме урока.

Ход урока

I. Организационный момент. Настрой класса на работу.

II. Проверка знаний.

Выполнение теста по вариантам. Тесты распечатаны.

Вариант 1

1. Наиболее постоянным фактором, влияющим на атмосферу, является:

а) давление б) прозрачность в) газовый состав г) еемпература

2. К функциям биосферы, обусловленным процессами фотосинтеза, можно отнести:

а) газовую б) окислительно-восстановительную в) концентрационную

г) все перечисленные функции д) газовую и окислительно-восстановительную

3. Весь кислород атмосферы образован благодаря деятельности:

а) цианобактерий сине-зелёных водорослей б) гетеротрофных организмов в) колониальных простейших в) автотрофных организмов

4. В преобразовании биосферы главную роль играют:

а) живые организмы б) биоритмы

в) круговорот минеральных веществ в) процессы саморегуляции.

Вариант 2

1. Жизнь можно обнаружить:

а) любой точке биосферы

б) Любой точке Земли

в) любой точке биосферы

г) любой точке биосферы, кроме Антарктиды и Арктики

д) в биосфере происходит только геологическая эволюция

2. Приток энергии в биосферу извне необходим потому, что:

а) углеводы, образовавшиеся в растении, служат источником энергии для других организмов

б) в организмах происходят окислительные процессы

в) организмы разрушают остатки биомассы

г) ни один вид организмов не создаёт запасов энергии

3. Выберите основные факторы среды, от которых зависит процветание организмов в океане:

а) доступность воды б) количество осадков

в) прозрачность среды г) рH среды

д) солёность воды е) скорость испарения воды

ж) концентрация углекислого газа

4. Биосфера – глобальная экосистема, структурными компонентами которой являются:

а) классы и отделы растений б) популяции

в) биогеоценозы г) классы и типы.

III. Новый материал.

3.1. Проблемный вопрос

Вспомните из химии закон сохранения веществ. Как этот закон может быть связан с биосферой?

3.2. Определение биосферы

Биосфера, по В.И. Вернадскому, – это общепланетарная оболочка, та область Земли, где существует или существовала жизнь и которая подвергается или подвергалась ее воздействию. Биосфера охватывает всю поверхность суши, моря и океаны, а также ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные деятельностью живых организмов.

В. И. Вернадский
(1863-1945)

Выдающийся русский ученый
Академик, основоположник науки геохимии
Создал учение о биосфере Земли.

3.3. Характеристика биосферы

Биосфера охватывает всю поверхность суши, моря и океаны, а также ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные деятельностью живых организмов. В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном – тонким слоем газа озона на высоте 16–20 км. Он задерживает губительные ультрафиолетовые лучи солнца. Океан насыщен жизнью целиком, до дна самых глубоких впадин в 10–11 км. В глубину твердой части Земли активная жизнь проникает местами до 3 км (бактерии в нефтяных месторождениях). Результаты жизнедеятельности организмов в виде осадочных пород прослеживаются еще глубже.

Размножение, рост, обмен веществ и активность живых организмов за миллиарды лет полностью преобразовали эту часть нашей планеты.

Всю массу организмов всех видов В.И. Вернадский назвал живым веществом Земли.

В химический состав живого вещества входят те же самые атомы, которые составляют неживую природу, но в ином соотношении. В ходе обмена веществ живые существа постоянно перераспределяют химические элементы в природе. Таким образом, меняется химизм биосферы.

В.И. Вернадский писал, что на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. За миллиарды лет фотосинтезирующие организмы (рис. 1) связали и превратили в химическую работу огромное количество солнечной энергии. Часть ее запасов в ходе геологической истории накопилась в виде залежей угля и других ископаемых органических веществ – нефти, торфа и др.

Рис. 1. Первые растения суши (400 млн. лет назад)

Слайд 4.

3.4. Роль живых организмов в биосфере

Живые организмы создают в биосфере круговороты важнейших биогенных элементов , которые попеременно переходят из живого вещества в неорганическую материю. Эти циклы делят на две основные группы: круговороты газов и осадочные круговороты. В первом случае главный поставщик элементов – атмосфера (углерод, кислород, азот), во втором – горные осадочные породы (фосфор, сера и др.).

Благодаря живым существам возникли многие горные породы на Земле. Организмы обладают способностью избирательно поглощать и накапливать в себе отдельные элементы в гораздо большем количестве, чем они есть в окружающей среде.

Совершая гигантский биологический круговорот веществ в биосфере, жизнь поддерживает стабильные условия для своего существования и существования в ней человека.

Живые организмы играют большую роль в разрушении и выветривании горных пород на суше. Они – главные разрушители мертвого органического вещества.

В. В. Докучаев
(1846 - 1903)
Основоположник современного почвоведения,
основанного на идее глубокой взаимосвязи живой и неживой природы

Таким образом, за период своего существования жизнь преобразовала атмосферу Земли, состав вод океана, создала озоновый экран, почвы, многие горные породы. Изменились условия выветривания пород, большую роль стал играть микроклимат, создаваемый растительностью, изменился и климат Земли.

3.5. Круговорот веществ в экосистеме

IV. Работа со схемой участвуют в круговороте

В каждой экосистеме происходит круговорот вещества как результат экофизиологической взаимосвязи автотрофов и гетеротрофов.

Углерод, водород, азот, сера, фосфор и ещё около 30 простых веществ, необходимых для создания жизни клетки, непрерывно превращаются в органические вещества (глициды, липиды, аминокислоты…) или поглощаются в виде неорганических ионов автотрофными организмами, впоследствии используются гетеротрофными, а затем – микроорганизмами-деструкторами. Последние разлагают выделения, животные и растительные остатки на растворимые минеральные элементы или газообразные соединения, которые возвращаются в почву, воду и атмосферу.

V. Работа со схемой круговорот воды

Рис. 6. Круговорот воды в биосфере

VI. Работа со схемой круговорот кислорода

Слайд 10

Цикл кислорода.

Цикл кислорода занимает на Земле около 2000 лет, воды – около 2 млн лет (рис. 6). Это значит, что атомы этих веществ за историю Земли многократно проходили через живое вещество, побывав в телах древних бактерий, водорослей, древовидных папоротников, динозавров и мамонтов.

Биосфера прошла длительный период развития, в течение которого жизнь меняла формы, распространилась из воды на сушу, изменила систему круговоротов. Содержание кислорода в атмосфере постепенно росло (см. рис. 2).

За последние 600 млн лет скорости и характер круговоротов приблизились к современным. Биосфера функционирует как гигантская слаженная экосистема, где организмы не только приспосабливаются к среде, но и сами создают и поддерживают на Земле условия, благоприятные для жизни

VII. Работа со схемой круговорот углерода

Вопросы учащимся:

1. Вспомните, какую роль в природе играет фотосинтез?

2. Какие условия необходимы для фотосинтеза?

Круговорот углерода (рис. 4). Источником его для фотосинтеза служит углекислый газ (диоксид углерода), находящийся в атмосфере или растворенный в воде. Углерод, связанный в горных породах, вовлекается в круговорот значительно медленнее. В составе синтезированных растением органических веществ углерод поступает, затем в цепи питания через живые или мертвые ткани растений и возвращается в атмосферу снова в форме углекислого газа в результате дыхания, брожения или сгорания топлива (древесины, нефти, угля и т.п.). Продолжительность цикла углерода равна трем-четырем столетиям.

Рис. 4. Круговорот углерода в биосфере

VIII. Работа со схемой Круговорот азота.

Вспомните, какую роль играют в накоплении азота?

Круговорот азота (рис. 5). Растения получают азот в основном из разлагающегося мертвого органического вещества посредством деятельности бактерий, которые превращают азот белков в усваиваемую растениями форму. Другой источник – свободный азот атмосферы – растениям непосредственно недоступен. Но его связывают, т.е. переводят в другие химические формы, некоторые группы бактерий и сине-зеленые водоросли, они обогащают им почву. Многие растения находятся в симбиозе с азотфиксирующими бактериями, образующими клубеньки на их корнях. Из отмерших растений или трупов животных часть азота, за счет деятельности других групп бактерий, превращается в свободную форму и вновь поступает в атмосферу.

Рис. 5. Круговорот азота в биосфере

IX. Круговорот серы

Слайд 14

Круговорот фосфора и серы. (рис. 6, 7). Фосфор и сера содержатся в горных породах. При их разрушении и эрозии они поступают в почву, оттуда используются растениями. Деятельность организмов - редуцентов снова возвращает их в почву. Часть соединений азота и фосфора смывается дождями в реки, а оттуда – в моря и океаны и используется водорослями. Но, в конце концов, в составе мертвого органического вещества они оседают на дно и снова включаются в состав горных пород.

X. Круговорот фосфора

За последние 600 млн лет скорости и характер круговоротов приблизились к современным. Биосфера функционирует как гигантская слаженная экосистема, где организмы не только приспосабливаются к среде, но и сами создают и поддерживают на Земле условия, благоприятные для жизни.

XI. Запись вывода в тетради

1. Биосфера – энергетически открытая система

2. Накопление веществ в биосфере идёт за счёт растений, способных преобразовывать энергию солнечного света.

3. Круговорот веществ - необходимое условие существования жизни на Земле.

4. В процессе эволюции в биосфере установилось равновесие между организмами.

Вопросы для повторения:

1. Какие организмы биосферы участвуют в круговороте веществ?

2. От чего зависит количество биомассы в биосфере?

3. Какова роль фотосинтеза в круговороте веществ?

4. Какова роль круговорота углерода в биосфере?

5. Какие организмы принимают участие в круговороте азота?

Домашнее задание: выучить параграф 76, 77.

Опережающее изучение: подобрать материал об основных экологических проблемах современности.

1. Г.И. Лернер Общая биология: подготовка к ЕГЭ. Контрольные и самостоятельные работы – М.: Эксмо, 2007. – 240 с.
2. Е.А. Резчиков Экология: Учебное пособие. 2-е изд. испр. и доп. – М.: МГИУ, 2000 – 96 с.
3. Библиотека интернета: http://allbest.ru/nauch.htm
4. Сайт Экологии: http://www.anriintern.com/ecology/spisok.htm
5. Электронный журнал "Экология и жизнь".: http://www.ecolife.ru/index.shtml

«Биологические ресурсы» - Музыкальные инструменты. Дикая утка. Бумага картон паркет. Рябчик. Цель урока: Искусственный шелк. Лаптевский морж. С одного гектара леса можно собрать: Бобр. Лиса. Одуванчик. Ягоды и лекарственные растения. Основные виды охотничьих животных. Пастбища для овец и верблюдов. Морские и речные животные.

«Биологические ресурсы России» - 1. Оптимальное использование и сохранение сырьевых ресурсов как в собственной исключительной экономической зоне РФ и внутренних водоемах, так и в зонах иностранных государств, в открытых и конвенционных районах. 2. Доведение вылова в территориальном море и в ИЭЗ России до 4,5 млн. т, в зонах других государств - до 1,7 млн. т, а в открытых и конвенционных районах - до 1-1,5 млн. т; 3. Внедрение безотходных технологий переработки уловов в море и запрет выбросов в море, как прилова, так и отходов переработки;

«Человек и ноосфера» - ЭВОЛЮЦИЯ – история развития органического мира. Что такое ноосфера. Некоторые тезисы, касающиеся учения о биосфере. 4. В ноосфере должна господствовать мысль о РАЗУМНОМ, БЕРЕЖНОМ отношении к природе. 1.Человечество неразрывно связано с биосферой. 6. Ноосфера – высшая стадия развития биосферы. 2. С развитием мозга человек становится мощным фактором эволюции на Земле.

«Биосфера и человек» - Возникновение первичной био-сферы с биоти-ческим кругово-ротом веществ. Возникновение человеческого общества. Взаимодействие человека с окружающим миром. 11. Оглавление. Направления решений экологических проблем. Действуют биологические закономер-ности жизнедеятельности и развития. Экологические проблемы биосферы и человечества.

«Живое вещество биосферы» - Суша. Границы биосферы. Домашнее задание. Соотнести живое вещество на суше и в Мировом океане. Косное вещество. Окончил одно из лучших в России учебных заведений – Петербургскую классическую гимназию. Гидросфера - ? Живое вещество. Биосфера, по Вернадскому, – земная оболочка, область существования живого вещества.

«Основы природопользования» - Учебный курс в Internet. Раздел 7. Управление окружающей природной средой. Учебно-методическое обеспечение курса. Раздел 1. Методические и организационно-правовые системы управления. Методические материалы. Раздел 8. Эколого-экономическое регулирование природопользования на международном уровне. Цель курса:

Всего в теме 15 презентаций

Образование живого вещества и ее расписание - это две стороны единого процесса, который называется биологическим круговоротом химических элементов. Жизнь - это круговорот элементов между организмом и средой. Причина биологического круговорота - ограниченность ресурсов элементов, из которых строятся тела организмов.

Процессы круговорота веществ в биосфере принято разделять на большой (геологический) и малый (биологический) круговорот.

Движущей силой большого (геологического) круговорота являются тектонические процессы и солнечная энергия. Его мощность - 2 o 1016 т в год, а продолжительность существования - более 4 млрд. лет. Малый (биологический) круговорот веществ связан с деятельностью живого вещества. Его совокупная мощность превышает 5 o 10й т в год. Оба круговороты протекают одновременно и связаны между собой. Они образуют единый биогеохимический цикл - постоянное циклическое преобразование веществ и изменение потоков энергии с пространственным масоперенесенням за счет совокупного действия биотических и абиотических трансформаций вещества. В рамках единого биогеохимического цикла биосферы наибольшее значение имеют круговороты 6 элементов: водорода, кислорода, углерода, азота, фосфора и серы (рис. 1.1).

Круговорот углерода. Масса углерода в биосфере превышает 12000 млрд. т. Круговорот углерода происходит фактически между живой

Рис. 1.1. Биогеохимические циклы в биосфере (А - Г)

веществом и двуокисью углерода (С02). В процессе фотосинтеза, осуществляемого растениями, двуокись углерода (углекислый газ) и вода с помощью энергии солнечного света превращаются в сложные органические соединения. Ежегодно зеленые растения поглощают 200 млрд. т углерода. Большая его часть возвращается в атмосферу благодаря процессам дыхания. Отмершие растительные и животные организмы разлагаются грибами и микроорганизмами, сопровождается выделением С02, который тоже возвращается в атмосферу. Общий запас углерода в атмосфере составляет 711 млрд.т. Еще больше его содержит так называемая "карбонатная система" Мирового океана - 390 трлн. т. Карбонатную систему океанов составляют разнообразные живые организмы - простейшие, водоросли, кораллы, моллюски и т.д., которые накапливают углекислый кальций в своих телах. Полный цикл обмена биосферного углерода осуществляется в течение 300 - 1000 лет.

Круговорот воды

Вода покрывает поверхности Земли. За одну минуту под действием солнечного тепла с поверхности водоемов Земли испаряется 1 млрд. т воды. В результате конденсации водяного пара образуются облака, выпадают атмосферные осадки. Осадки проникают в почву, грунтовые воды возвращаются на поверхность земли через источники. Общий запас воды в гидросфере составляет 138 -1016 т. Масса водного пара в атмосфере - 130 o 10м т. Скорость циркуляции воды очень велика: вода океанов возобновляется за 2 млн. лет, грунтовые воды - за год, речные - за 12 суток, водная пара в атмосфере - за 10 суток. Ежегодно для создания первичной продукции биосферы в процессах фотосинтеза используется около 1% воды, что попадает в виде осадков. Человек для бытовых и промышленных нужд использует уже около 2,5% общего количества осадков за год.

Круговорот кислорода

Природными продуцентами свободного молекулярного кислорода на Земле являются зеленые растения, образующие его в процессе фотосинтеза. Атмосфера содержит 1,2 - 2,0 o 1015 т кислорода. Ежегодно этот запас пополняется на 70 - 100 млрд. т за счет фотосинтеза зеленых растений, при этом 55 млрд. т кислорода производят лесные массивы. Для абсолютного большинства живых организмов кислород является жизненно необходимым. Он обеспечивает осуществления окислительных реакций, во время которых высвобождается необходимая для жизнедеятельности организмов энергия. В природе происходит постоянный круговорот этого газа в результате сбалансированных процессов использования атмосферного кислорода для дыхания, окислительных процессов и выделение его в свободном виде при фотосинтезе. По расчетам, полный круговорот кислорода в биосфере осуществляется за 2000 лет.

Круговорот азота

Атмосфера является крупнейшим резервуаром газообразного азота (3,9 o 1019т, или 78 % по объему). Для большинства организмов он является нейтральным газом. Только для большой группы микроорганизмов азот является фактором жизнедеятельности. Усваивая молекулярный азот, такие микроорганизмы после отмирания обеспечивают корни высших растений доступными формами этого элемента, который включается в состав аминокислот, белков и пигментов. Круговорот азота осуществляется с помощью двух взаимно сбалансированных процессов нитрификации (последовательное окисление свободного азота до нитратов, которые поглощаются корнями растений) и денитрификации (восстановление азотсодержащих соединений в свободной форме). Оба процесса осуществляются бактериями. Биологическая фиксация азота составляет примерно 126 млн. т в год. За счет абіогенної фиксации (например, при разрядах молний или извержениях вулканов) в биосферу дополнительно поступает 26 млн. т азота в нитратной форме.

Круговорот фосфора

Этот важный и необходимый для живых организмов элемент циркулирует, постепенно переходя из органических соединений в фосфаты, которые снова могут использоваться растениями. В отличие от азота, резервуаром фосфора служит не атмосфера, а горные породы и другие отложения, образовавшиеся в прошлые геологические эпохи. Эти породы постепенно подвергаются эрозии, освобождая фосфаты в экосистемы, но большое количество фосфатов попадает в море, где частично откладывается в мелководных осадках, а частично теряется в глубоководных. Механизмы возвращения фосфора в круговорот вероятно недостаточно эффективны и не пополняют потерь. Деятельность человека приводит к усиленной потере фосфора за счет эрозии почв. С другой стороны, активное использование фосфора в удобрениях приводит к эвтрофикации ("надудобрення") вод, что сопровождается бурным размножением водорослей ("цветение воды"), которые поглощают растворенный в воде кислород и выделяют токсичные продукты обмена. Сложившиеся природные экосистемы при этом разрушаются.

Круговорот серы

Охватывает воздуха, воды и почвы, где происходят процессы окисления и восстановления, благодаря которым происходит обмен серы между фондом доступного для растений сульфата (SO4) и фондом сульфидов железа, находящиеся глубоко в почве и в осадках. Эти химические реакции выполняют специализированные микроорганизмы - сіркобактерії.

Круговороты азота и серы все больше подпадают под влияние промышленного загрязнения воздуха. Окиси азота (N2O и NO2) и серы (SO2) в отличие от нитратов и сульфатов токсичны. Основной источник SO2 - сжигание угля, а NO2 - выхлопные газы и другие промышленные выбросы. Двуокись серы реагирует с водной парой воздуха, образуя капельки серной кислоты, которые выпадают на землю с кислым дождем. Кислые дожди стали серьезной проблемой, поскольку вызывают усыхание деревьев и закисления озер на огромных территориях Европы и Северной Америки.

Промышленные выбросы в атмосферу углекислого газа и параллельное увеличение потребления кислорода, которое к тому же сопровождается возведением лесных массивов, грозит разрушением баланса O2 - СО2 в атмосфере, что может стать причиной глобальных климатических катаклизмов.

Неосторожное вмешательство человека в естественный ход биогеохимических циклов, которые формировались в течение десятков и сотен миллионов лет эволюции биосферы, может иметь катастрофические последствия.

Трансформация энергии в биосфере

Живые организмы постоянно потребляют энергию. Первичный источник энергии в биосфере - Солнце. Живой мир Земли состоит из организмов трех основных типов: автотрофів (продуцентов), гетеротрофів-консументів и гетеротрофів-редуцентів. Поток энергий в биосфере имеет одно направление - от Солнца через растения (автотрофи) к животным (гетеротрофів), или от продуцентов к консументів и редуцентів.

Автотрофи - это организмы, которые создают органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза (используя солнечную энергию) или хемосинтеза (используя энергию химических реакций). Автотрофів называют также продуцентами (от лат. - тот, кто производит). Большинство продуцентов образуют органическое вещество за счет утилизации солнечной энергии, воды, углекислого газа и минеральных солей. Это высшие зеленые растения, лишайники, водоросли и фотосинтезуючі бактерии. На Земле есть около 350000 видов зеленых растений, а их совокупная биомасса составляет 98 - 99 % всей массы живого вещества биосферы. В химических связях сложных органических соединений, которые образуются продуцентами, сосредоточена энергия, которая высвобождается при разложении их в процессе пищеварения у животных и других гетеротрофів.

Процессы круговорота веществ и превращения энергии является основой динамического равновесия и устойчивости биосферы. Упрощенная схема течения этих процессов приведена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. в (А - автотрофи, Н - гетеротрофы, S - запасы органики в экосистемах, Е - поток солнечной энергии, е - энергия органических соединений, толстой сплошной стрелкой показано круговорот веществ).

Все функции живых организмов в биосфере (энергетические, биогеохимические, организационные, водотрансформаційні, средовые и т.п.) не могут выполняться организмами какого-то одного вида, а лишь их сложным комплексом. За В.І.Вернадським, биосфера Земли сформировалась с самого начала как сложная система, с большим количеством видов организмов, каждый из которых выполняет свою роль в общей системе. Поэтому в следующем разделе мы перейдем к рассмотрению основных компонентов этой системы - организмов, популяций и экосистем.

Круговорот кислорода

Круговорот кислорода. Кислород (О2) играет важную роль в жизни большинства живых организмов на нашей планете. В количественном отношении это главная составляющая живой материи. 349

Например, если учитывать воду, которая содержится в тканях, то тело человека содержит 62,8% кислорода и 19,4% углерода. В целом в биосфере этот элемент по сравнению с углеродом и водородом является основным среди простых веществ. В пределах биосферы происходит быстрый обмен кислорода с живыми организмами или их остатками после гибели. Растения, как правило, производят свободный кислород, а животные являются его потребителями путем дыхания. Будучи самым распространенным и подвижным элементом на Земле, кислород не лимитирует существование и функции экосферы, хотя доступность кислорода для водных организмов может временно и ограничиться. Круговорот кислорода в биосфере необычайно сложен, так как с ним в реакцию вступает большое количество органических и неорганических веществ. В результате возникает множество эпициклов, происходящих между литосферой и атмосферой или между гидросферой и двумя этими средами. Круговорот кислорода в некотором отношении напоминает обратный круговорот углекислого газа. Движение одного происходит в направлении, противоположном движению другого

Потребление атмосферного кислорода и его возмещение первичными продуцентами происходит сравнительно быстро. Так, для полного обновления всего атмосферного кислорода требуется 2000 лет. В наше время фотосинтез и дыхание в природных условиях, без учета деятельности человека, с большой точностью уравновешивают друг друга. В связи с этим накопления кислорода в атмосфере не происходит, и его содержание (20,946%) остается постоянным.

Первоисточник воды, главное водохранилище нашей планеты - Мировой океан. Его можно сравнить с гигантским паровым котлом, который нагревается солнцем. Это первоисточник мирового круговорота воды в природе. Каждый час с квадратного километра водной поверхности этого котла в атмосферу Земли поступает в среднем, около 1000 тонн пара, а в тропиках под палящими лучами полуденного солнца испаряется в 2-3 раза больше. Здесь, над безбрежными просторами океана, собирается в воздухе огромное количество водяных паров, образуются мощные облака. Здесь зарождаются грозные тропические ураганы и начинаются могучие воздушные течения. Они, как конвейер, переносят влагу по всему земному шару.

Большой круговорот

Большой круговорот наиболее четко проявляется в циркуляции воздушных масс и воды. В основе большого (геологического) круговорота лежит процесс переноса веществ, в основном минеральных соединений, из одного места в другое в масштабе планеты.

Около 30% падающей на Землю солнечной энергии расходуется на перемещение воздуха, испарение воды, выветривание горных пород, растворение минералов и т.п. Движение воды и ветра, в свою очередь, приводит к эрозии почв и горных пород, транспорту, перераспределению, осаждению и накоплению механических и химических осадков на суше и в океане. В течение длительного времени образующиеся морские отложения могут возвращаться на поверхность суши, и процессы возобновляются. К этим циклам подключаются вулканическая деятельность, землетрясения и движение океанических плит в земной коре.

Круговорот воды, включающий ее переход из жидкого в газообразное и твердое состояния и обратно, - один из главных компонентов абиотической циркуляции веществ. В процессе гидрологического цикла происходят значительное перераспределение и существенная очистка планетарных запасов воды. При этом следует отметить, что наибольшей скоростью обновления обладают наиболее важные для существования живой среды суши – пресные воды. Период их оборота составляет в среднем около 11 суток.

Малый круговорот.

На базе большого геологического круговорота возникает круговорот органических веществ, или малый, биологический (биотический) круговорот.

В основе малого круговорота веществ лежат процессы синтеза и разрушения органических соединений. Эти два процесса обеспечивают жизнь и составляют одну из главных ее особенностей.

В отличие от геологического, биологический круговорот характеризуется ничтожным количеством энергии. На создание органического вещества, как уже упоминалось, затрачивается всего около 1% падающей на Землю лучистой энергии. Однако эта энергия, вовлеченная в биологический круговорот, совершает огромную работу по созиданию живого вещества. Чтобы жизнь продолжала существовать, химические элементы должны постоянно циркулировать из внешней среды в живые организмы и обратно, переходя из протоплазмы одних организмов в усвояемую форму для других.

Все абиотические и биотические планетарные циркуляции веществ тесно переплетены и образуют глобальный системно существующий круговорот, с перераспределением энергии Солнца, с отсутствием противоречий между его отдельными ветвями и практически с нулевым вещественным балансом.

ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.»

Кафедра «Экология»

Курсовая работа
по предмету учение о биосфере
на тему: «Круговорот воды в биосфере»

Выполнила:
студентка группы ЭКЛ-41
Азизова М.Н.

Проверил:
______________________________ _____к. б. н., доцент Беляченко А. А.
Члены комиссии:
______________________________ ____к. б. н., доцент Абросимова О. В.

Зав. кафедрой _______________________д. б. н., проф. Тихомирова Е. И.

Саратов 2012

Введение
Известно, что человеческий организм почти на 65% состоит из воды. Вода входит в состав тканей, без нее невозможно нормальное функционирование организма, осуществление процесса обмена, поддержание теплового баланса, удаление продуктов метаболизма и т.д.
Потеря организмом большого количества воды опасна для жизни человека. В жарких районах без воды человек может погибнуть через 5-7 суток, а без пищи при наличии воды человек может жить длительное время. Даже в холодных поясах для сохранения нормальной работоспособности человеку нужно около 1,5-2,5 литров воды в сутки.
Если количество воды, которое теряет человек, достигает 10% массы тела в сутки, наступает значительное снижение работоспособности, а если оно возрастает до 25%, то это обычно приводит к смерти. Однако даже при большой потере воды все нарушенные процессы в организме быстро восстанавливаются, если организм пополнится водой до нормы.
Использование в быту. Еда и напитки: Вода, используемая для питья, приготовления пищи, льда, напитков, консервов, и многих других пищевых продуктов, только маленькая часть обширного спектра ее применения. Однако это требует соблюдения стандарта качества на питьевую воду
Промышленное применение. Использование воды в промышленности зависит от характера и объема промышленности конкретного региона. Это могут быть системы охлаждения и отопления, производство пищевых продуктов, переработка отходов производства и т.д.
Недостаток влаги служит ограничивающим фактором, определяющим границы жизни и ее зональное распределение. При недостатке воды у животных и растений вырабатываются приспособления к ее добыванию и сохранению.

Общие сведения о воде

Вода - сок жизни. Такое определение дал воде Леонардо да Винчи.
В воде зародилась жизнь, без воды не возможно вообще существование - ни растений, ни животных, ни людей. Академик Ферсман назвал воду ” самым важным минералом на земле, без которого нет жизни “.
Вода - это величайшая ценность не только для жителей пустыни, но и для каждого человека. Восточная поговорка гласит: “где вода, там жизнь. Где кончается вода, там кончается земля”.
Все живое вещество нашей планеты на 2/3 состоит из воды. Без воздуха жизнь возможна (анаэробные организмы), без воды – нет. Недаром академик Вернадский считал, что «вода и живое вещество – генетически связанные части организованности земной коры», а немецкий физиолог Эмиль Дюбуа писал: «Жизнь – это одушевленная вода». Без воды человек не может жить и 3 дней. Вода составляет 60% массы человека к 50 годам. Основная часть воды, около 70%, сосредоточена внутри клеток, а 30% - это внеклеточная вода, которая разделяется на две части: меньшая часть, около 7%, - это кровь и лимфа (она является фильтром крови), а большая часть – межтканевая, омывающая клетки. Без воды невозможно питание и развитие организма. Для жизни необходимо, чтобы питательные вещества попадали в кровь, которая разносит их по всему организму. Сама кровь, как показано, также содержит большое количество воды. В каждом органе нашего тела, в каждой живой клетке идут превращения одних веществ в другие. Из поступающей в организм пищи вырабатываются сложные вещества, необходимые для его нормальной работы. Все эти превращения возможны только тогда, когда различные вещества в организме находятся в растворе. Вот почему так много воды в нашем теле.
Среди многих полезных свойств воды едва ли не самым важным является ее способность утолять жажду. «Вода…- это живая кровь, которая создает жизнь там, где ее не было» (А.А. Карпинский). Человек очень быстро ощущает нарушение водного баланса. Если количество воды в человеческом организме уменьшится на 1-2% (0,5-1л) против нормы, человек испытывает жажду; при уменьшении на 5-8% (2-3 л) его кожа сморщивается, во рту пересыхает, сознание затемняется, могут появиться галлюцинации; потеря 10% влаги (~5 л) вызывает расстройство психического аппарата, нарушение глотательного рефлекса; при потере 14-15% (7-8 л) человек умирает. Говоря о чудесных свойствах воды и ее незаменимости в живом организме, нельзя не остановиться на замечательной способности самого организма регулировать водный баланс.
Как известно, по норме человек потребляет 2,5 л воды в сутки. Эта вода является жизненно необходимой для существования человека – она растворяет питательные вещества для их проникания в клетку, участвует в химических процессах при пищеварении, а также вымывает продукты жизнедеятельности и уходит из организма через почки и кожу, унося с собой вредные вещества. Если поступление воды в организм прекратилось, она продолжает выделяться через почки и кожу. При этом постоянно происходит сгущение крови. Для того чтобы прекратить дальнейшее ее сгущение, необходимо вызвать чувство жажды в «руководстве» организма. Сгущенная кровь, дойдя до головного мозга, раздражает центр, регулирующий водно-солевой баланс, оттуда поступает сигнал в кору головного мозга приблизительно следующего содержания: «Уважаемый хозяин! Надо выпить воды». Если же нет возможности утолить жажду, из названного выше центра поступает сигнал в маленькую железу, находящуюся под головным мозгом (гипофиз). На сигнал «сверху» гипофиз выделяет гормон, который кровью доставляется в почки и приказывает им в целях экономии сократить выделение воды с мочой. Такое состояние организма позволяет выиграть некоторое время, необходимое для поиска воды. Таким образом, очевидно, что жизнедеятельность человеческого организма прочно связана с водой.
2. Круговорот воды в биосфере

Рис 2. Круговорот воды в биосфере.