Теория и методика ознакомления детей дошкол. возраста с природой

1. Понятие о биосфере и ее пределах

Биосфера – оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов. Первые представления о биосфере как «области жизни» и наружной оболочке Земли восходят к К. Ламарку (XVIII в.). Термин биосфера ввел в науч. обиход в 1875 г. Э. Зюсс, понимавший ее как тонкую пленку жизни на земной поверхности, в значительной мере определяющую «Лик Земли».

Заслуга создания целостного учения о биосфере принадлежит В.И. Вернадскому. Основы учения, изложенные В.И. Вернадским в 1926 г. в книге «Биосфера» и разрабатывающиеся им до конца жизни, сохраняют свое значение до сих пор. В.И. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, включающую наряду с организмами и среду их обитания. Он выделил в биосфере 7 разных, но геологически взаимосвязанных типов в-в:

– живое в-во;

– биогенное в-во (горючие ископаемые, известняки и т.д.), т.е. в-во, создаваемое и перерабат. живыми организмами;

– косное в-во (образуется процессами, в которых живые организмы не участвуют: изверженные горные породы);

– биокосное в-во (создается одновременно живыми организмами и процессами неорган. природы: почвы);

– радиоактивное в-во;

– рассеянные атомы;

– в-во космич. происхождения (метеориты, космич. пыль).

Биосфера охватывает часть атмосферы до высоты озонового слоя-экрана (20–25 км), часть литосферы, особенно кору выветривания, и всю гидросферу. Нижняя граница опускается в среднем на 2–3 км на суше и на 1–2 км ниже дна океана. Есть и др. данные. Так, Н.Ф. Реймерс (1990) считает, что поле существования жизни ограничено в верт. пределе высотой около 6 (до 7) км над ур.м., до которой сохраняются положит. температуры (t) в атмосфере и м. жить хлорофиллоносные растения-продуценты (в Гималаях до 6,2 км). Выше обитают лишь пауки, ногохвостки и некот. клещи, питающиеся зернами растит. пыльцы, спорами растений, микроорганизмами и др. орган. частицами, заносимыми ветром. Абиссаль (зона наибольших глубин) также отличается почти полным отсутствием продуцентов. Еще выше (до озонового экрана) организмы попадают лишь случайно (микроорганизмы могут сохранять жизнь в виде спор). Нижний предел жизни традиционно ограничивается дном океана и t 100°С в литосфере, расположенными на отметках ~ 11 км в Мировом океане и ~ 6 км на материке (фактически жизнь распространена в литосфере до глубины 3–4 км). Т. о., вертикал. мощность биосферы в океан. области Земли достигает чуть более 17 км, в сухопутной – до 12 км.

Теоретически пределы биосферы намного шире, поскольку в гидротермах дна Мирового океана на глубинах ~ 3 км обнаружены организмы при t до 250°С. В литосфере, глубже 25 км, по некоторым оценкам, должна существовать критич. t в 460°С, при которой при любом давлении вода превращается в пар и жизнь принципиально невозможна.

2. Св-ва живого в-ва и его функции в биосфере

Центр. звено в концепции В.И. Вернадского о биосфере – представление о живом в-ве. Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны. Они являются огромной геологической силой, ее определяющей. Для того чтобы в этом убедиться, мы должны выразить живые организмы как нечто целое и единое. Т. о., выраженные организмы представляют живое в-во, т.е. совокупность всех живых организмов, существующих в данный момент, численно выраженное в элементарном хим. составе, в весе, в энергии.

Живое в-во распределено в биосфере крайне неравномерно. Максимум его приходится на приповерхностные участки суши (особенно велика биомасса тропич. лесов) и гидросферы, где в массе развиваются зеленые растения и живущие за их счет гетеротрофные организмы.

Общая масса живого в-ва в биосфере оценивается в 1,8–2,5×10¹⁸г (в пересчете на сухое вещество) и составляет лишь незначительную часть массы биосферы (3×10²⁴г). По др. данным (Реймерс, 1990) общий вес живого в-ва биосферы оценивается величиной 2,4–3,6×10¹²т (в сухом весе). По подсчетам самого В.И. Вернадского (1927) вес живого в-ва составляет 10²¹г, а вес биосферы – 10²⁷г. Вернадский отмечал, что живое в-во представляет собой неразрывное молекулярно-биохим. единство, системное целое с характерными для каждой геологической эпохи чертами. Осн. особенности живого в-ва:

1. Способность быстро занимать свободное пространство, что связано как с интенсивным размножением, так и со способностью организмов интенсивно увеличивать поверхность своего тела или образуемых ими сообществ (всюдность жизни).

2. Движение не только пассивное (под действием силы тяжести), но и активное. Напр., против течения воды, силы тяжести, движения воздушных потоков.

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти.

4. Высокая приспособительность (адаптация) к различным условиям и освоение всех сред жизни.

5. Феноменально высокая скорость протекания хим. реакций. Она на несколько порядков значительнее, чем в неживой природе.

6. Высокая скорость обновления живого в-ва. Подсчитано, что для биосферы она составляет ~ 8 лет.

7. Разнообразие форм, размеров и хим. вариантов, значительно превышающее многие контрасты в неживом, косном в-ве.

8. Индивидуальность (в мире нет одинаковых видов и даже особей).

В. И. Вернадский отмечал, что по энергетической насыщенности с живым в-вом может соперничать только лава, образующаяся при извержении вулканов.

Функции живого в-ва.

1. Энергетическая функция. Она определяется св-вами светочувствительного в-ва хлорофилла зеленых растений, с помощью которого растения улавливают, аккумулируют солнечную энергию, преобразуют ее в энергию хим. связей молекул орган. веществ. Орган. в-ва, созданные зелеными растениями, служат источником энергии для представителей иных царств живых существ.

2. Транспортная функция. Пищевые взаимодействия живого в-ва приводят к перемещению огромных масс хим. элементов и в-в против сил тяжести и в горизонт. направлении.

3. Деструктивная функция. Минерализация орган. в-в, разложение отмершей органики до простых неорган. соединений - данную функцию в основном выполняют грибы, бактерии.

4. Концентрационная функция - накопление определенных в-в в живых существах. Раковины моллюсков, панцири диатомовых водорослей, скелеты животных - примеры.

5. Живое в-во преобразует физико-хим. параметры среды. В этом проявляется еще одна гл. функция живого в-ва - средообразующая. Напр., леса регулируют поверхностный сток, увеличивают влажность воздуха, обогащают атмосферу кислородом.