IV. Динамика екосистем.

Склад, структура і функціональні параметри екосистем змінюються з плином часу. Розрізняють три головні типи динаміки екосистем:

1 - Сукцесія - послідовна зміна одних угруповань організмів іншими, внаслідок чого

формуються нові біоценози, що найбільшою мірою відповідають умовам даного середовища.

Наприклад, на глибині непроточної водойми внаслідок відсутності кисню частина органічних речовин залишається недоокисненою і не використовується в подальшому колообігу речовин. Нагромаджується мул, водойма міліє, це посилюється також відкладанням глини й піску, які надходять з водозбірної площі. Прибережна водяна рослинність поширюється все далі до центру водойми, утворюються торф'янисті відклади. Водойма поступово перетворюється на болото. Зникають риби і планктон відкритих ділянок. Багато рослин і тварин змінюється іншими видами, більш пристосованими до умов болота. Навколишня наземна рослинність поступово наступає на місце колишньої водойми. Залежно від місцевих умов тут може виникнути лука, ліс або інший тип біогеоценозу.

Сукцесії завжди відбуваються в одному напрямку, тобто біоценоз через деякий час у процесі розвитку не може повернутися до свого попереднього стану. Під час сукцесії зростає видова різноманітність організмів, розгалужується трофічна мережа. Це посилює регуляторні механізми біогеоценозу, знижує ймовірність масового розмноження окремих видів. Процес сукцесії триває до досягнення біогеоценозом значної різноманітності, яка забезпечує стабільність колообігу речовин та енергії (утворюється зрілий (клімаксний) біогеоценоз). У такому біогеоценозі (зі стабільною різноманітністю видів, розвиненими механізмами саморегуляції і здатністю до самовідтворення) поява нових видів або зникнення наявних не спричинюватиме істотних змін його структури.

2 - Флуктуації – циклічні зміни в екосистемах під впливом циклічних процесів

(періодів доби, сезонів року, фаз Місяця тощо). Кожна екосистема, залишаючись собою, має зовсім інший вигляд в різні пори року, часто і у різний час доби тощо.

Колосальну інформацію щодо різних аспектів сезонних явищ в природніх екосистемах накопичена фенологією – наукою про сезонні явища природи, термінах іх настання і причинах, що визначають ці терміни. Основоположником фенології вважають Р.Ремюра, який в 1735 році встановив залежність сезонного розвитку рослин від різних метеорологічних факторів. В 1748 році К.Лінней запропонував створити мережу пунктів фенологічних спостережень.

3 - Трансформація  - зміни екосистем під впливом діяльності людини або іншого потужного чинника впливу. Тому це, здебільшого, деградаційні зміни, що супроводжуються руйнацією екосистем, розбалансуванням внутрішньосистемних процесів. Типовими взірцями трансформованих екосистем є урбанізовані території.

V. Штучні екосистеми – агроценози.

Агроценоз (агроекосистема) - штучна екосистема, створена в результаті діяльності людини. Приклади агроценозів: парк, поле, сад, пасовище, присадибна ділянка.

Подібність агроценозу і біогеоценозу - наявність трьох ланок: організмів - виробників, споживачів і руйнівників органічної речовини, круговорот речовин, територіальні і харчові зв'язки між організмами.

Відмінності агроценозу від біогеоценозу - невелике число видів в агроценозі, перевага організмів одного виду (наприклад, пшениці в поле, овець на пасовище), короткі ланцюги харчування, неповний круговорот речовин (значний винос біомаси у виді врожаю), слабка саморегуляція, висока чисельність тваринних окремих видів (шкідників сільськогосподарських чи рослин паразитів).

Агроценози виступають як джерело забруднення навколишнього середовища: біологічного (масове розмноження, спалах чисельності комах-шкідників), хімічного (змивши у водойми надлишку ядохімікатів, добрив, загибель від ядохімікатів комах-запильників, зміна фауни ґрунту під впливом хімічних речовин і ін.). Захист природи від забруднення сільськогосподарським виробництвом — дотримання норм і термінів внесення мінеральних добрив, застосування ядохімікатів, нових технологій обробки ґрунту.

За останні 45 років використання мінеральних добрив в світі виросло в 43 рази, а отрутохімікатів – у десять разів. 30% інсектицидів, 60% гербіцидів, 90% фунгіцидів, що застосовуються в США здатні викликати рак.

З усієї кількості мінеральних добрив, що вносяться в грунти України, в середньому лише 5 - 10% їх поглинаються рослинами. Решта 90 – 95% змивається дощами й талими водами, здувається вітрами й потрапляє в річки, озера, грунтові води, стаючи шкідливими компонентами екосистем.

Висновок: Кожен біологічний вид під час свого історичного розвитку пристосовується до умов довкілля, вступає у різноманітні взаємовідносини з іншими видами . Все це визначає екологічну нішу, яку займає даний вид у природі.

Угруповання популяцій організмів різних видів, які населяють певну ділянку біосфери з однорідними умовами існування і тісно взаємодіють між собою складають біоценоз. Кожен біоценоз характеризується певним видовим різноманіттям, біомасою, продуктивністю. Основою біоценозів є фотосинтезуючі організми.

Популяції організмів різних видів, які входять до складу певного біоценозу тісно взаємопов’язані між собою і з умовами середовища, що носить назву біогеоценоз. Їм властиві цілісність, стійкість, здатність до саморегуляції, підтримання гомеостазу і самовідтворення.

Колообіг речовин – це повторюваний процес взаємопов'язаного перетворення, переміщення речовин у природі, який має циклічний характер, відбувається за обов'язковою участю живих організмів.

Біологічний колообіг - це багаторазова участь хімічних елементів у процесах, які протікають у біосфері.

У біосфері відбувається постійний кругообіг активних елементів, які пере­ходять від організму до організму, у неживу природу і знову до організму. Еле­менти, які вивільняються мікроорганізмами під час гниття, надходять у ґрунт і атмосферу, знову включаються в кругообіг речовин біосфери, поглинаючись живими організмами. Весь цей процес і буде біогенною міграцією атомів. Для біогенної міграції характерним є накопичення хімічних елементів у живих ор­ганізмах, а також їх вивільнення в результаті розкладу мертвих організмів.

Біогенна міграція викликається трьома процесами:

• обміном речовин в організмах;

• ростом;

• розмноженням.

В біологічному кругообігу речовини живі організми відіграють основну роль. До головних біогеохімічних циклів відносять цикли: С, О, Н₂О, N, P, S, біогенних катіонів.

Кругообіг вуглецю. Основним елементом живих організмів Землі є вуглець, який входить до складу органічних сполук – білків, жирів, вуглеводів. Джерела вуглецю в природі багаточисленні і різноманітні і лише СО₂, що знаходиться в газоподібному чи розчиненому стані (в океані його в 50 разів більше, ніж в атмосфері) є тим джерелом С, який служить основою для переробки його в органічну речовину живих істот. Захоплений рослинами СО₂ в процесі фотосинтезу перетворюється в цукри, а іншими процесами біосинтезу в протеїди, ліпіди, та ін. Ці речовини служать вуглецевим живленням тваринам і рослинам. З іншої сторони всі організми в процесі дихання виділяють в атмосферу вуглець з СО₂. В певних умовах нагромаджуються відмерлі рослинні і тваринні рештки, що сповільнюють кругообіг вуглецю. Тварини – сапрофаги і сапрофітні мікроорганізми, що проживають в грунті, перетворюють ці рештки в гумус.

Іноді ланцюг буває короткий і неповний: ланцюг сапрофагів не функціонує внаслідок недостачі повітря або високої кислотності: органічні рештки нагромаджуються і утворюються торфові болота, в деяких з них з пишним покривом моху Sphagnum шар торфу може досягати 20 м і більше. Тут і припиняється кругообіг. У воді СО₂ накопичується у формі СаСО₃ хімічного або біогенного походження. Часто ці маси С залишаються поза кругообігом поки СаСО₃ у вигляді гірських масивів не підніметься над поверхнею моря. З цього часу починається надходження С і Са в кругообіг. Воно здійснюється в процесі вилуговування вапняків під впливом лишайниково-злакових рослин.

Повний гіпотетичний кругообіг атмосферного вуглецю (СО₂) може відбутись всього за 300 років.

Кругообіг азоту. Незважаючи на велику складність, цей кругообіг здійснюється досить швидко і безперешкодно. У повітрі міститься 78% азоту і воно служить одночасно і великим вмістищем і запобіжним клапаном системи, безперервно і в різних формах живить кругообіг азоту.

Крім, того електричні розряди синтезують із атмосферного азоту і кисню окисли азоту, а останні, попадаючи в грунт з дощовими водами, нагромаджують у формі селітри або HNO₃ від 4 до 10 кг (N₂ на 1 га/рік). Однак найбільша кількість цього елементу поступає в екологічну систему завдяки діяльності мікроорганізмів —фіксаторів N₂. Цю функцію виконують бактерії (аеробні та анаеробні), які фіксують атмосферний азот. При їх відмиранні грунт збагачується ще на 25 кг N₂/рік на 1 га. Великий ефект дають бактерії, що живуть в симбіозі з бобовими рослинами в бульбочках на коренях цих рослин. (Rhizobium) з допомогою молібдену, що служить каталізатором і особливої форми гемоглобіну (виняткове явище в рослинному світі) ці бактерії асимілюють велику кількість азоту.    Нітрати, що при цьому утворюються, дифундують в ризосферу (грунт, прилеглий до кореневої системи), крім того азот проникає в наземні органи рослини-хазяїна. Завдяки цьому бобові дуже багаті протеїдами і дуже поживні для травоїдних тварин. Річний запас N₂ досягає в конюшині і люцерні 150-400 кг/га.

Інші бактерії, що фіксують атмосферний азот, також живуть в симбіозі з вищими рослинами. До них належать бактерії із сімейства Rubiaceae, що утворюють в тропіках на листках невеликі пухирці, які фіксують N₂. І у водному середовищі фіксацію N₂ із повітря здійснюють деякі синьо-зелені водорості, вони ж здійснюють і фотосинтез. Азот із різних джерел поступає до коренів у формі нітратів, останні транспортуються в листя, де використовуються для синтезування протеїнів. Ці протеїни служать основою азотного живлення тварин. Після смерті протеїни також використовуються, бо трупи є основою цілого ланцюга живлення організмів, які розкладають органіку і поступово переводять азот із органічних у мінеральні сполуки, тобто з нітратних форм у аміачні. Закінчується ланцюг діяльністю організмів, що утворюють аміак (NH₃), який далі може ввійти в цикл нітрифікації. З другої сторони бактерії-денітрифікатори постійно віддають N в атмосферу, вони розкладають нітрати в N₂, який звітрюється, тобто іон NO₃ до N₂. Але діють ці бактерії в грунтах і розкладають лише 20% загального N₂ (тобто щорічно звітрюється 50-60 кг N₂/1 га).

Азот може вийти з кругообігу, попавши в глибоководні океанічні осадки. Але перш ніж туди попасти, частина N₂ буде захоплена організмами морського фітопланктону, в той же час він, як і фосфор ввійде в цикл живлення м'ясоїдних, що закінчується рибами, які служать поживою птахам і ссавцям. Ця частина N₂ попадає із екскрементами птахів і ссавців на поверхню материків (гуано), хоча даний процес має значення в умовах сухого клімату. Вирішальне значення для обміну речовин мають сірка і фосфор.

Кругообіг фосфору. Запаси фосфору, що доступні живим організ­мам повністю зосереджені в літосфері. Найбільше фосфору в апати­тах і фосфоритах. Неорганічний фосфор з порід земної кори втягує­ться в циркуляції вилуговуванням і розчиненням і таким чином попа­дає в екосистеми, поглинається рослинами, що синтезують за його участю різні органічні сполуки. Під час відмирання органіки фосфати разом з відходами повертаються в землю, де знову зазнають впливу мікроорганізмів і перетворюються в мінеральні ортофосфати, готови­ми до споживання зеленими рослинами та іншими автотрофами.

У водні басейни фосфор приноситься текучими водами, що сприяють розвитку фітопланктону та інших організмів. У всіх водних екосистемах, як і на суші, фосфор трапляється у чотирьох формах, відповідно нерозчинних і розчинних: органічні фосфати, головним чином з мертвої органіки, органічні фосфати, мінеральні ортофосфати, органічні фосфати біомаси. Кругообіг фосфору в біосфері не замикається (Ф.Рамад, 1981). В океані дещо інакше. Це пов'язане з безперервною седиментацією органіки, зокрема збагачення фосфором трупів риб, рештки яких постійно накопичую­ ться на дні. Отже, фосфати, що відклались на великих глибинах, виключаються з кругообігу.

Якщо розглядати кругообіг фосфору за короткий період, то спостерігається, що він повністю не замкнутий. Відбувається часткове повернення фосфору на сушу, переважно з допомогою морських птахів, що живляться рибою. Перуанські поклади гуано свідчать про значний масштаб цього явища в деяких районах. Завдяки рибальству на сушу також поступає невелика кількість фосфору. Людина вносить в грунт фосфор у вигляді добрив.

Від стану кругообігу фосфору залежить кількість нітратів у воді і О₂ в атмосфері.

Кругообіг сірки. Переважна частина кругообігу відбувається у грунті і воді. Основним джерелом для живих організмів є сульфіди і сульфати (пірит – FeS₂, халькопірит —CuFeS₂, гіпс, ангідрит) та продукти розкладу органіки рослин. Більшість сульфатів добре розчиняється у воді і це полегшує доступ S в екосистеми. Поглинаючи сульфати з грунту, рослини виробляють сірковмісні амінокислоти (цистин, цистеїн). Відмираючи, органіка розкладається гетеротрофними бактеріями, які в кінці кінців виробляють H₂S і з сульфопротеїнів, що містяться в грунті. З іншої сторони є бактерії, які здатні знову окисляти H₂S до сульфатів, що збільшує запас S, доступної продуцентам. Таким чином, сірка знову повертається в грунт. Крім S органічного походження, рослини можуть вводити в цикл значну кількість S, що переноситься повітряними течіями і дощовою водою з промислових районів (дими). Це дає від 3 до 260 кг S на 1 га/рік.

Остання фаза кругообігу сірки повністю осадова, тобто вона випадає в осадок в анаеробних умовах при наявності Fe. Таким чином, процес закінчується повільним і поступовим накопиченням сірки в осадових породах. Утворення сполук S із Fe в літосфері супроводжується виділенням розчинних форм Р.

1) Прочитайте теоретичний матеріал про колообіг Карбону в біосфері, вивчіть його особливості, розгляньте схему. Якими процесами визначається антропогенний вплив на колообіг Карбону? Визначте зміни, які виникають у результаті антропогенного впливу.

2) Прочитайте теоретичний матеріал про колообіг Нітрогену в біосфері. Розгляньте схему коло обігу Нітрогену, вивчіть його особливості. Якими процесами визначається антропогенний вплив на колообіг Нітрогену? Визначте зміни, які виникають у результаті антропогенного впливу.

3) Прочитайте теоретичний матеріал про колообіг Фосфору в біосфері. Розгляньте схему коло обігу Фосфору, вивчіть його особливості. Якими процесами визначається антропогенний вплив на колообіг Фосфору? Визначте зміни, які виникають у результаті антропогенного впливу.

4) Прочитайте теоретичний матеріал про колообіг Сульфуру в біосфері. Розгляньте схему колообігу Сульфуру, вивчіть його особливості. Якими процесами визначається антропогенний вплив на колообіг Сульфуру? Визначте зміни, які виникають у результаті антропогенного впливу.

Кругообіг кисню.

У цьому кругообігу чітко виражені активна геохімічна діяльність живої речовини та її першорядна роль у цьому процесі. Біогеохімічний цикл кисню є планетарним процесом, що пов'язує атмосферу і гідросферу із земною корою. Він відбувається у такій послідовності:

- утворення вільного кисню у процесі фотосинтезу в зелених рослинах;

- споживання утвореного кисню для виконання дихальних функцій усіма живими організмами, а також у реакціях окиснення органічних решток і неорганічних речовин;

- інші хімічні перетворення, що приводять до утворення таких окиснених сполук, як двоокис вуглецю та вода, та послідовного їх залучення у новий цикл фотосинтетичних перетворень.

Щорічно зелена рослинність нашої планети продукує приблизно 300 * 109 т кисню. Близько 75 % цієї кількості виділяється рослинами суші і трохи більше 25 % - фотосинтезуючими організмами Світового океану. З кругообігом кисню тісно пов'язане утворення озону. У високих шарах атмосфери під впливом ультрафіолетової частини сонячного спектра відбувається іонізація частини молекул кисню й утворюється атомарний кисень, котрий негайно приєднується до збуджених молекул кисню, утворюючи озон - трьохатомний кисень. Поглинаючи у процесі утворення значну частину жорсткого ультрафіолетового випромінювання, озон відіграє величезну захисну роль для всієї біосфери, оскільки багато з молекулярних структур живих організмів руйнуються під дією жорсткого ультрафіолету.

Кругообіг води.

Кругообіг води в природі займає особливе становище в науках про Землю як процес, безпосередньо пов'язаний з існуванням життя на планеті. Який же цей процес, який став активним фактором формування умов життя і клімату на нашій планеті?

Величезна маса води на Землі являє собою гігантське сховище тепла, постійно надходить в атмосферу. Під впливом сонячного тепла вода нагрівається і випаровується з колосальною поверхні планети, а захоплювані і стерпні потужними повітряними потоками пари води потім конденсуються і повертаються на землю у вигляді опадів. Такий кругообіг опадів має важливе значення в механізмі циркуляції атмосфери, а отже, і у формуванні клімату та умов погоди на Землі.

Сонячна енергія, що отримується океаном, сприяє активному випаровуванню води, яка потім перерозподіляється в системі "атмосфера - гідросфера". Водяна пара, безперервно надходить в атмосферу, створює разом з вуглекислим газом так званий "парниковий ефект", який полягає в тому, що деякі гази, в основному вуглекислий (значно меншою мірою метан, закис азоту та інші гази), і пари води, перебуваючи в атмосфері, ускладнюють віддачу тепла з поверхні Землі в навколишнє середовище і діють як скло або плівка в теплиці. Роль водяної пари в парниковому ефекті значна, бо ці пари перехоплюють і поглинають інфрачервоне (теплове) випромінювання Землі, створюючи як би потужний покривало планети. Таким чином, зв'язок гідросфери з атмосферою робить істотний вплив на зміну клімату планети, і в цих процесах важливі теплові властивості води (визначальним тут є аномальна питома теплоємність води). Завдяки високій питомій теплоємності води, на континентах немає різких перепадів температур взимку і влітку. Разом з тим, коливання теплозапасов у світовому океані, зміни інтенсивних океанських течій і маси морських льодів неминуче ведуть до глобальних змін погоди. У зв'язку з цим вивчення взаємодії океану і атмосфери є однією з найважливіших завдань сучасної метеорології та суміжні з нею наук.

Кругообіг води, незважаючи на постійну залежність від кліматичних умов, значною мірою впливає на формування кліматичних умов на Землі.

Вода на планеті перебуває в безперервному русі і зміні свого стану, постійно відбувається водообмін між різними складовими частинами гідросфери. Завдяки світовому кругообігу, відбувається неухильне оновлення запасів води з різною швидкістю. Так, води світового океану оновлюються за 2 млн. років, грунтова волога приблизно за 1 рік, вода в річках за 12 діб (тобто 30 разів на рік), а пари в атмосфері за 9 діб (тобто 40 разів в рік).

Кругообіг води між сушею і океаном через атмосферу складається з незліченної кількості приватних кругообігів і "фільтросістем", включаючи і біосферний фільтр. Пройшовши цикли кругообігів і систем фільтрів, вода в кінцевому рахунку знову опиняється в головному своєму сховище - Світовому океані. Величезну роль в процесі відновлення запасів води відіграє сформувалася в результаті еволюції система очищення (природні фільтри), через які води гідросфери постійно пропускаються з різною швидкістю. Прикладом таких очисних природних масивів можуть служити: земна кора, через яку проходить значна частина води гідросфери, оновлюючись і знову включаючись у природні води; атмосфера, в яку вода надходить в пароподібному стані і в новій якості повертається назад у гідросферу у вигляді опадів, нарешті, біосфера, що пропускає величезну кількість води через систему всіх живих організмів Землі.

Висновок:

• Колообіг речовин- основна властивість, характерна риса біосфери.

• Повторюваний процес взаємопов’язаного перетворення, переміщення речовин у природі, який має циклічний характер, відбувається за обов’язковою участю живих організмів і часто порушується людською діяльністю

• Завдяки біотичному колообігу можливе тривале існування й розвиток життя при обмеженому запасі доступних хімічних елементів.

• Використовуючи неорганічні речовини, зелені рослини за рахунок енергії сонця створюють органічні речовини.

• Головні причини порушення кругообігу речовин у біосфері:

По-перше, це досить сильне штучне прискорення процесів вивітрювання осадових і гранітних порід, пов´язане з видобуванням і переробкою корисних копалин, спалюванням вугілля, нафти, торфу, природного газу.

По-друге, людина в процесі своєї господарської діяльності створює численні речовини (наприклад, пластмаси), які надалі не можуть бути ні використані продуцентами, ні розкладені до доступних мінеральних речовин редуцентами.

Додатковий матеріал

Колообіг біогенних катіонів - Nа, К, Са, Мg

Ці елементи у вигляді іонів потрапляють у живу речовину в процесі поглинання води рослинами, а також під час уживання питної води. Вони виконують різноманітні функції. Наприклад, калій необхідний для роботи калій-натрієвого насоса клітин, магній - обов'язковий складник хлорофілу, кальцій потрібний для підтримання постійного рН цитоплазми, він є головним компонентом панцирів, будиночків, скелетів багатьох тварин. Подібно до азоту, фосфору й сірки ці елементи мігрують трофічними ланцюгами від продуцентів через консументів до редуцентів. Після загибелі організму вони швидко переходять у водні розчини і знов стають придатними для подальшого використання.

У морях кальцій і магній частково вилучаються з біологічного кругообігу і консервуються в осадових породах. Наприклад, мікроскопічні морські водорості перевідкладають кальцій у вигляді карбонатів на поверхні клітин, утворюючи так звані поколіти. Після відмирання клітин коколіти не встигають цілком розчинитись у воді і осідають на дно, формуючи крейдяні осадові породи. Лише в геологічному вимірі часу, після підняття певних ділянок дна, кальцій, нагромаджений у крейді, вивільнюється в процесі вивітрювання і знов стає доступним для біоти. Отже, в природних водах, особливо в океані, реалізується потужна концентраційна функція гідробіонтів щодо кальцію і магнію.

Тема: Біосфера.

План

1. Загальна характеристика біосфери.

2. Вчення В.І.Вернадського про біосферу.

3. Біомаса. Роль живих організмів у біосфері.

Біосфе́ра (дав.-гр. βιος — життя та σφαῖρα — куля) — природна підсистема географічної оболонки, що являє собою глобальну планетарну екосистему (населена живими організмами). Маса біосфери — близько 0,05% маси Землі.

Отже, біосфера - це оболонка Землі, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери, заселені живими організмами.

Таблиця 1

Оболонка Землі	Товщина	Межі життя	Будова і значення
Атмосфера	100км	До 10 км (спори бактерій до 20 км)	Тропосфера — нижній шар атмосфери висотою 15 км- Містить водяну пару, яка постійно перемішується при неперервному нагріванні поверхні Землі. Стратосфера — шар, що знаходиться над тропосферою до висоти 40 км. У верхній частині вільний кисень під дією ультрафіолетових променів перетворюється на озон, який утворює екран, що поглинає і відбиває назад у космічний простір космічне випромінювання і короткохвильові ультрафіолетові промені Сонця, які є згубними для всього живого. Іоносфери — шар, що знаходиться над стратосферою, складається з розріджених газів.
Літосфера	30—70 км	6—8 м (до 100 м)	Тверда оболонка Землі. Верхня частина літосфери складається з осадових порід, під якими лежать гранітний і базальтовий шари. На поверхні літосфери знаходиться ґрунт, утворений рештками живих організмів
Гідросфера	70 % поверхні Землі	До 11 км (Маріанська западина)	Водна оболонка Землі, знаходиться між атмосферою і земною корою. Світовий океан має середню глибину 3,8 км, максимальну — до 11,034 км. У воді розчинені сполуки майже 100 хімічних елементів, серед яких О2 і СО2

2. Вчення В.І. Вернадського про біосферу.

Вивчення різноманітності форм органічного світу та закономірностей його розвитку буде неповним, якщо не визначити місця й ролі живих організмів у цілому на всій планеті Земля. Усі екосистеми земної кулі утворюють разом єдиний біогеоценотичний покрив, або екосферу. Оскільки основним компонентом кожної екосистеми є живі організми, то екосферу можна назвати ще й біосферою. Започаткування учення про біосферу пов'язують з іменем відомого французького натураліста Ж-Б.Ламарка, який розглядав земну оболонку, заселену живими організмами, як "область життя". У своїй книжці "Гідрогеологія" Ж-Б.Ламарк писав: "...у природі існує особлива сила, могутня і безперервно діюча, яка має здатність утворювати сполучення, примножувати Їх, урізноманітнювати Їх. Вплив живих організмів на речовини, що знаходяться на поверхні земної кулі й утворюють її кору, досить вагомий, тому що ці істоти, безкінечно різноманітні й численні з постійною зміною поколінь, вкривають своїми рештками, які поступово нагромаджуються і весь час осідають, усі ділянки земної кулі".

Уперше термін "біосфера" вжив відомий австрійський геолог Е.Зюсс у І875 р. у своїй роботі з геології Альп. Але детального пояснення цього терміна в його роботі немає. Цілісне вчення про біосферу створив український учений академік В.І. Вернадський, що є одним з найвидатніших та історично значущих його узагальнень. Основні ідеї про біосферу були сформульовані вченим ще на початку XX ст. А в 1926 р. вийшла його книжка "Біосфера", у якій він розглянув цілий ряд питань функціонування цієї оболонки Землі:

— структура біосфери та її межі;

— жива речовина та її функції;

— виникнення та еволюція біосфери;

— біогенна міграція атомів;

— вплив людини на біосферу та ін.

За В.І. Вернадським, "біосфера — це середовище нашого життя, це та природа, яка нас оточує, про яку ми говоримо в розмовній мові-". За сучасними уявленнями біосфера — це своєрідна оболонка Землі, що вміщує всю сукупність живих організмів і ту частину речовини планети, яка перебуває в безперервному обміні з цими організмами. Інакше кажучи, біосфера — географічна оболонка Землі, населена живими організмами.

3. Біомаса. Роль живих організмів у біосфері.

Біомаса (гр. bios – життя + massa - тісто) – загальна маса особин одного виду, груп або всього угруповання живих організмів на одиницю площі або об’єму. В середньому на 1 см² земної поверхні припадає 580 мг сухої органічної речовини. До складу цієї біомаси входить біомаса рослин, тварин, грибів, бактерій. У біосфері біомаса розподілена нерівномірно і змінюється від нуля (крига Антарктиди) до 60 кг/м² (тропічні ліси). Біомаса всієї біосфери – приблизно 1841…2440 млрд. т, що становить близько 0,00001% маси земної кори.

Біологічна продукція – відтворення біомаси рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів, які входять до складу екосистеми, за певний період часу. Найчастіше біопродукція виражається як маса сухої речовини за рік на одиницю площі, або об’єму (води, ґрунту). Розрізняють первинну і вторинну біопродукцію.

Первинна або валова первинна, продукція – це маса органічної речовини та енергії, яка утворюється в процесі фотосинтезу рослин. Валова продукція частково (до 50%) витрачається на дихання самих рослин, решту становить чиста первинна продукція.

Вторинна біопродукція – маса живої речовини, виробленої гетеротрофами.

Жива речовина, якої так небагато у біосфері, постійно виникаючи і руйнуючись, перетворюючи сонячну енергію в хімічну, виконує величезну геохімічну роботу (газову, концентраційну, енергетичну, окислювально-відновну, деструктивну).

Жива речовина та її функції. Бесіда (табл. 2).

Таблиця 2

Запитання	Пояснення вчителя	Записи в зошитах
Що ви розумієте під живою речовиною?	Усю сукупність живих організмів у біосфері Вернадський назвав "живою речовиною"	Жива речовини – уся сукупність живих організмів у біосфері
Пригадайте газообмін у людини і рослин. У чому подібність, а в чому відмінність?	В.І.Вернадський вважав, що більшість газів біосфери породжені життям. Кисень утворюється тільки автотрофними організмами, метан — продукт розкладу (гниття) органічних речовин і т.д. Таку функцію живих організмів В.І.Вернадський назвав газовою.	В. І. Вернадський визначив 5 основних біоенергетичних функцій живої рсчовиии. Перша функція - газова
Пригадайте, звідки взялася крейда. Чому наші кістки тверді? (Демонстрація діафільму.)	Організми нагромаджують у своїх тілах багато хімічних елементів і сполук. Наприклад, наші кістки — карбонати і фосфати, водорість ламінарія — йод, бактерії— залізо, сірку, марганець тощо	Друга функція -концентраційна
Ми поглинаємо їжу і виділяємо продукти метаболізму. Як називається цей процес?	У живих організмах постійно відбуваються реакції розпаду і синтезу, за яких одні речовини окиснюються, а інші відновлюються. Завдяки цим процесам утворилися осадові породи: крейда. вапняки, горючі сланці, нафта, боксити тощо	Третя функція - окислювально-відновна
Завдяки чому можливе існування видів протягом тривалого часу? Чи впливає діяльність людини на біосферу?	Усім видам властиві процеси розмноження, росту, пересування, що зумовлює поширення живих організмів у біосфері. Цю функцію В.І. Вернадський назвав біохімічною. Людство залучає все більшу кількість речовин земної кори для потреб промисловості, транспорту, с/г. Таку функцію В.І.Верналський назвав біогеохічною	Четверта функція -біохімічна

Висновки:

1. Біосфера - це оболонка Землі, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери, заселені живими організмами.

2. Біосфера – це глобальна екосистема планети, рушійною силою розвитку якої є жива речовина.

3. Біота біосфери виконує ряд фундаментальних біохімічних функцій: газову, концентраційну, окиснювально-відновну, інформаційну.

Тема: Еволюція життя.

План

1. Поняття еволюції.