Практическая работа № 10 Биотический круговорот углерода Основные понятия темы
Устойчивость живой системы. Система свойств, обеспечивающая функционирование и устойчивость отдельных экосистем и биосферы в целом: биотический круговорот веществ, саморегуляция, биологическое разнообразие. Автотрофные и гетеротрофные организмы. Фотосинтез. Клеточное дыхание. Биогенные химические элементы. Биологическое накопление. Законы превращения энергии.
Вопросы для обсуждения
Все живые организмы в совокупности представляют собой особое вещество – живое вещество биосферы. Каков химический состав живого вещества (шесть основных химических элементов)? Сравните его с химическим составом неживого вещества (литосферы, атмосферы, гидросферы, звезд, Солнца). О чем свидетельствует это сравнение?
Живое вещество биосферы – это посредник между Солнцем и планетой, совершенный приемник солнечной энергии. Какие организмы совершают эту работу? Как они называются? Охарактеризуйте ключевой процесс, в котором участвуют эти организмы. Какие вещества образуются в результате протекания этого процесса? Почему все живое, включая человека, зависит от этого процесса и тех организмов, без которых он невозможен?
Все разнообразие видов в биосфере связано между собой через питание. Какие два разных способа питания организмов существуют в биосфере? Какое значение они имеют? Какую особую роль в биосфере играют грибы и бактерии?
Многообразие видов в природе, их взаимосвязи обеспечивают динамическое равновесие – гомеостаз экосистем; непрерывность и сбалансированность биотического круговорота веществ, саморегуляцию во всех его звеньях. Каждое из названных положений реально проявляется в форме фактов и явлений, главное из которых – самоочищение.
Питание, дыхание, выделение и связанные с ними процессы создания, накопления и разложения органических веществ обеспечивают постоянный круговорот веществ и потоки энергии в биосфере (экосистеме). Покажите, что это действительно так, рассмотрев пути движения атома углерода из атмосферы через различные организмы обратно в атмосферу в игре «Цикл углерода».
Игра «Цикл углерода»
Рассмотрите схему цикла углерода на рис. 10.2. Начинайте игру фишкой (любой мелкий предмет), представляющий атом углерода, с позиции 1 (диоксид углерода в атмосфере). Подбрасывая монеты, продвигайте ваш «атом углерода» в соответствии с указаниями позиций приведенной в инструкции (получите у преподавателя).
Читайте, что означает каждая позиция. Обратите внимание, что перемещение фишек (атомов) не соответствует порядку номеров позиций, а происходит случайно в зависимости от того, как упадут монеты. Когда Ваш «атом» возвратится в атмосферу – один цикл углерода завершен. Продолжайте играть, начав следующий цикл.
Проследите путь своей фишки в каждом цикле. Каждый, кто получит ясное представление о непрерывном круговороте атомов углерода в биосфере, уже выиграл.
Рис. 10.2. Схема цикла углерода
1. АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ МОЛЕКУЛЫ СО2 В АТМОСФЕРЕ
Подбросьте две монеты
Два орла (ОО) – Атом углерода не поглощается растением и остается в атмосфере до следующего хода.
Орел – решка (ОР) или две решки (РР) – атом углерода поглощается листом растения. – Переход на позицию 2.
2. МОЛЕКУЛА СО2 С ВАШИМ УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ НАХОДИТСЯ В ЛИСТЕ РАСТЕНИЯ
Подбросьте две монеты
ОО – Нет солнечного света! Фотосинтез не происходит. Молекула СО2 с Вашим углеродным атомом возвращается в атмосферу. – Переход на позицию 1.
ОР или РР – Солнечный свет! Происходит фотосинтез. Ваш углеродный атом включается в молекулу глюкозы. – Переход на позицию 3.
3. АТОМ УГЛЕРОДА ВКЛЮЧЕН В МОЛЕКУЛУ ГЛЮКОЗЫ В РАСТЕНИИ
Подбросьте две монеты
ОО – Молекула глюкозы с Вашим атомом углерода окисляется в процессе клеточного дыхания, обеспечивающего растение энергией для роста. Углеродный атом возвращается в составе молекулы СО2 в атмосферу – Переход на позицию 1.
ОР или РР – Молекула глюкозы с Вашим углеродным атомом превращается в молекулу, входящую в состав ткани растения. – Переход на позицию 4.
4. АТОМ УГЛЕРОДА ВКЛЮЧЕН В МОЛЕКУЛУ, ВХОДЯЩУЮ В СОСТАВ РАСТИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ
Подбросьте две монеты
ОО – Растение съедено первичным консументом. – Переход на позицию 5. Сыграйте еще раз, чтобы определить, каким именно.
ОР или РР – Часть растения отмирает; образуется мертвое органическое вещество – детрит. – Переход на позицию 6.
5. МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕДЕНА ПЕРВИЧНЫМ КОНСУМЕНТОМ
Подбросьте два раза одну монету
ОО – Травоядное млекопитающее. – Переход на позицию 8а.
ОР – Птица. – Переход на позицию 8б.
РО – Насекомое. – Переход на позицию 8в.
РР – Человек (возможно, Вы сами). – Переход на позицию 9.
6. АТОМ УГЛЕРОДА НАХОДИТСЯ В МОЛЕКУЛЕ МЕРТВОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА (ДЕТРИТА)
Подбросьте две монеты
ОО или ОР – Детрит съеден детритофагом или редуцентом. – Переход на позицию 10. Сыграйте еще раз, чтобы определить, каким именно.
РР – Пожар! – Переход на позицию 7.
7. МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ ОКИСЛЯЕТСЯ (СГОРАЕТ). КИСЛОРОД СОЕДИНЯЕТСЯ С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ, И ТОТ ВЫСВОБОЖДАЕТСЯ В АТМОСФЕРУ В СОСТАВЕ МОЛЕКУЛЫ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА.