2436

УДК

Корнев, И.И. Учение о биосфере [Текст]: методические указания для выполнения самостоятельной работы по направлению подготовки 05.03.06 – «Экология и природопользование» (уровень бакалавриат)/ И.И. Корнев; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова». –

Воронеж, 2015. – 37 с.

Ответственный редактор

2

СОДЕРЖАНИЕ

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ БАКАЛАВРА ……... 4

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ……………………………………………………...………….............. 5

ОСНОВНЫЕ ТЕЗИСЫ РАЗДЕЛОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ, ОТВОДИМЫХ НА САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ......... 8

Распределение живого вещества в биосфере. Биомасса и продуктивность живого вещества …………………………………..…………………………….. 8

Биогеохимические превращения элементов осадочного цикла ……………14

Группа гипотез возникновения жизни за пределами Земли с последующим заносом на нее и абиогенного синтеза предбиологических систем в протопланетном диске Солнечной системы (гипотезы возникновения жизни или предбиологических систем вне Земли) ………………………………… 24

Основные тенденции в эволюции биосферы ……………………………….. 28

Ноосфера – закономерный этап эволюции биосферы ..................................... 32

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ……………………………..…..…….……….. 36

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК …………………….……………….… 37

3

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ БАКАЛАВРА

Целью самостоятельной работы бакалавров является овладение фундаментальными знаниями, профессиональными умениями и навыками деятельности по профилю, опытом творческой, исследовательской деятельности. Самостоятельная работа бакалавров способствует развитию самостоятельности, ответственности и организованности, творческого подхода к решению проблем учебного и профессионального уровня.

Задачами СРС являются:

1.систематизация и закрепление полученных теоретических знаний

ипрактических умений бакалавров;

2.углубление и расширение теоретических знаний;

3.формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;

4.развитие познавательных способностей и активности бакалавров: творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;

5.формирование самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации;

6.развитие исследовательских умений;

7.использование материала, собранного и полученного в ходе самостоятельных занятий на семинарах, на практических и лабораторных занятиях, при написании курсовых и выпускной квалификационной работ, для эффективной подготовки к итоговым зачетам и экзаменам.

В процессе самостоятельной работы бакалавр приобретает навыки самоорганизации, самоконтроля, самоуправления, саморефлексии и становится активным самостоятельным субъектом учебной деятельности.

Выполняя самостоятельную работу под контролем преподавателя бакалавр должен:

–освоить минимум содержания, выносимого на самостоятельную работу бакалавров по данной дисциплине;

–планировать самостоятельную работу в соответствии с графиком самостоятельной работы;

–самостоятельную работу бакалавр должен осуществлять в организационных формах, предусмотренных учебным планом и рабочей программой дисциплины;

–выполнять самостоятельную работу и отчитываться по ее результатам в соответствии с графиком представления результатов, видами и сроками отчетности по самостоятельной работе бакалавров.

Бакалавр может:

сверх предложенного преподавателем (при обосновании и согласовании с ним) и минимума обязательного содержания, определяемого ГОС ВПО/ФГОС ВПО по данной дисциплине:

– самостоятельно определять уровень (глубину) проработки содержания материала;

4

–предлагать дополнительные темы и вопросы для самостоятельной проработки;

–в рамках общего графика выполнения самостоятельной работы предлагать обоснованный индивидуальный график выполнения и отчетности по результатам самостоятельной работы;

–предлагать свои варианты организационных форм самостоятельной

работы;

–использовать для самостоятельной работы методические пособия, учебные пособия, разработки сверх предложенного преподавателем перечня;

–использовать не только контроль, но и самоконтроль результатов самостоятельной работы в соответствии с методами самоконтроля, предложенными преподавателем или выбранными самостоятельно.

Самостоятельная работа бакалавров должна оказывать важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется бакалавром самостоятельно. Каждый бакалавр самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием по каждой дисциплине. Он выполняет внеаудиторную работу по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Основной формой самостоятельной работы бакалавра является изучение конспекта лекций, их дополнение, рекомендованной литературы, активное участие на практических и семинарских занятиях. Но для успешной учебной деятельности, ее интенсификации, необходимо учитывать следующие субъективные факторы:

1.Знание школьного программного материала, наличие прочной системы знаний, необходимой для усвоения основных вузовских курсов. Это особенно важно для математических дисциплин. Необходимо отличать пробелы в знаниях, затрудняющие усвоение нового материала, от малых способностей. Затратив силы на преодоление этих пробелов, бакалавр обеспечит себе нормальную успеваемость и поверит в свои способности.

2.Наличие умений, навыков умственного труда:

а) умение конспектировать на лекции и при работе с книгой; б) владение логическими операциями: сравнение, анализ, синтез,

обобщение, определение понятий, правила систематизации и классификации.

3.Специфика познавательных психических процессов: внимание, память, речь, наблюдательность, интеллект и мышление. Слабое развитие каждого из них становится серьезным препятствием в учебе.

4.Хорошая работоспособность, которая обеспечивается нормальным физическим состоянием. Ведь серьезное учение – это большой многосторонний и разнообразный труд. Результат обучения оценивается не количеством сообщаемой информации, а качеством ее усвоения, умением ее

5

использовать и развитием у себя способности к дальнейшему самостоятельному образованию.

5.Необходимо выработать у себя умение саморегулировать свое эмоциональное состояние и устранять обстоятельства, нарушающие деловой настрой, мешающие намеченной работе.

6.Овладение оптимальным стилем работы, обеспечивающим успех в деятельности. Чередование труда и пауз в работе, периоды отдыха, индивидуально обоснованная норма продолжительности сна, предпочтение вечерних или утренних занятий, стрессоустойчивость на экзаменах и особенности подготовки к ним.

7.Уровень требований к себе, определяемый сложившейся самооценкой.

Адекватная оценка знаний, достоинств, недостатков – важная составляющая самоорганизации человека, без нее невозможна успешная работа по управлению своим поведением, деятельностью.

Одна из основных особенностей обучения в высшей школе заключается в том, что постоянный внешний контроль заменяется самоконтролем, активная роль в обучении принадлежит уже не столько преподавателю, сколько бакалавру.

Зная основные методы научной организации умственного труда, можно при наименьших затратах времени, средств и трудовых усилий достичь наилучших результатов.

Эффективность усвоения поступающей информации зависит от работоспособности человека в тот или иной момент его деятельности.

Работоспособность – способность человека к труду с высокой степенью напряженности в течение определенного времени. Различают внутренние и внешние факторы работоспособности.

К внутренним факторам работоспособности относятся интеллектуальные особенности, воля, состояние здоровья.

К внешним:

– организация рабочего места, режим труда и отдыха;

– уровень организации труда – умение получить справку и пользоваться информацией;

– величина умственной нагрузки.

Выдающийся русский физиолог Н.Е. Введенский выделил следующие условия продуктивности умственной деятельности:

– во всякий труд нужно входить постепенно;

– мерность и ритм работы. Разным людям присущ более или менее разный темп работы;

– привычная последовательность и систематичность деятельности;

– правильное чередование труда и отдыха.

Отдых не предполагает обязательного полного бездействия со стороны человека, он может быть достигнут простой переменой дела. В течение дня работоспособность изменяется. Наиболее плодотворным является утреннее время (с 8 до 14 часов), причем максимальная работоспособность приходится

6

на период с 10 до 13 часов, затем послеобеденное (с 16 до 19 часов) и вечернее (с 20 до 24 часов). Очень трудный для понимания материал лучше изучать в начале каждого отрезка времени (лучше всего утреннего) после хорошего отдыха. Через 1 - 1,5 часа нужны перерывы по 10 - 15 мин, через 3 - 4 часа работы отдых должен быть продолжительным – около часа.

Составной частью научной организации умственного труда является овладение техникой умственного труда.

Физически здоровый молодой человек, обладающий хорошей подготовкой и нормальными способностями, должен, будучи бакалавром, отдавать учению 9 - 10 часов в день (из них 6 часов в ВУЗе и 3 - 4 часа дома). Любой предмет нельзя изучить за несколько дней перед экзаменом. Если бакалавр в году работает систематически, то он быстро все вспомнит, восстановит забытое. Если же подготовка шла аврально, то у бакалавра не будет даже общего представления о предмете, он забудет все сданное.

Следует взять за правило: учиться ежедневно, начиная с первого дня

семестра.

Время, которым располагает бакалавр для выполнения учебного плана, складывается из двух составляющих: одна из них – это аудиторная работа в ВУЗе по расписанию занятий, другая – внеаудиторная самостоятельная работа. Задания и материалы для самостоятельной работы выдаются во время учебных занятий по расписанию, на этих же занятиях преподаватель осуществляет контроль над выполнением самостоятельной работы, а также оказывает помощь бакалаврам по правильной организации работы.

Чтобы выполнить весь объем самостоятельной работы, необходимо заниматься по 3 - 5 часов ежедневно. Начинать самостоятельные внеаудиторные занятия следует с первых же дней семестра, пропущенные дни будут потеряны безвозвратно, компенсировать их позднее усиленными занятиями без снижения качества работы и ее производительности невозможно. Первые дни семестра очень важны для того, чтобы включиться

вработу, установить определенный порядок, равномерный ритм на весь семестр.

Ритм в работе – это ежедневные самостоятельные занятия, желательно

водни и те же часы, при целесообразном чередовании занятий с перерывами для отдыха. Вначале для того, чтобы организовать ритмичную работу, требуется сознательное напряжение воли. Как только человек втянулся в работу, принуждение снижается, возникает привычка, работа становится потребностью.

Если порядок в работе и ее ритм установлены правильно, то бакалавр изо дня в день может работать, не снижая своей производительности и не перегружая себя. Правильная смена одного вида работы другим позволяет отдыхать, не прекращая работы.

Таким образом, первая задача организации внеаудиторной самостоятельной работы – это составление расписания, которое должно отражать время занятий, их характер (теоретический курс, практические занятия, графические работы, чтение), перерывы на обед, ужин, отдых, сон,

7

проезд и т.д. Расписание не предопределяет содержания работы, ее содержание неизбежно будет изменяться в течение семестра. Порядок же следует закрепить на весь семестр и приложить все усилия, чтобы поддерживать его неизменным (кроме исправления ошибок в планировании, которые могут возникнуть из-за недооценки объема работы или переоценки своих сил).

При однообразной работе человек утомляется больше, чем при работе разного характера. Однако не всегда целесообразно заниматься многими учебными дисциплинами в один и тот же день, так как при каждом переходе нужно вновь сосредоточить внимание, что может привести к потере времени. Наиболее целесообразно ежедневно работать не более чем над двумя-тремя дисциплинами.

Начиная работу, не нужно стремиться делать вначале самую тяжелую ее часть, надо выбрать что-нибудь среднее по трудности, затем перейти к более трудной работе. И напоследок оставить легкую часть, требующую не столько больших интеллектуальных усилий, сколько определенных моторных действий (черчение, построение графиков и т.п.).

Самостоятельные занятия потребуют интенсивного умственного труда, который необходимо не только правильно организовать, но и стимулировать. При этом очень важно уметь поддерживать устойчивое внимание к изучаемому материалу. Выработка внимания требует значительных волевых усилий. Именно поэтому, если бакалавр замечает, что он часто отвлекается во время самостоятельных занятий, ему надо заставить себя сосредоточиться. Подобную процедуру необходимо проделывать постоянно, так как это является тренировкой внимания. Устойчивое внимание появляется тогда, когда человек относится к делу с интересом.

Следует правильно организовать свои занятия по времени: 50 минут – работа, 5-10 минут – перерыв; после 3 часов работы перерыв – 20-25 минут. Иначе нарастающее утомление повлечет неустойчивость внимания. Очень существенным фактором, влияющим на повышение умственной работоспособности, являются систематические занятия физической культурой. Организация активного отдыха предусматривает чередование умственной и физической деятельности, что полностью восстанавливает работоспособность человека.

ОСНОВНЫЕ ТЕЗИСЫ РАЗДЕЛОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ, ОТВОДИМЫХ НА САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ

Распределение живого вещества в биосфере. Биомасса и продуктивность живого вещества.

По структуре и составу биосфера мозаична, распределена неравномерно по массе и составу. В этой мозаичности отражается геохимическая и геофизическая неоднородность лика Земли (представленность и чередование океанов, равнин, гор, озер, рек и т.д.). Причем неравномерность распределения живого вещества проявлялась в

8

прошлые геологические эпохи и в настоящее время. Максимальное содержание живого вещества гидросферы приурочено к мелководьям морей, минимальное – к глубинным акваториям (абиссаль); на суше эта неравномерность проявляется в мозаике биогеоценотического покрова (леса, болота, степи, пустыни и др.) с минимумом плотности живого вещества в высокогорьях, пустынях и полярных областях.

Главной геохимической особенностью живого вещества является миграция атомов в его составе. Благодаря процессам жизнедеятельности химические элементы земной коры, гидросферы и атмосферы упорядоченным образом постоянно сортируются и дифференцируются. Для оценки масштабов геохимической работы живого вещества и ее интенсивности можно использовать показатели биомассы и скорости прироста продуктивности.

По условиям жизни для организмов выделяют две основные структурные части биосферы: континентальную и океаническую. Континентальная часть биосферы занимает 29 % площади планеты, океаническая – 71 %.

Несмотря на преобладание океанической части биосферы основная масса живого вещества сосредоточена на континентах (см. табл. 1).

Таблица 1

Биомасса организмов Земли (млрд т сухой массы) ( Камлюк, 2004)

Как видно из таблицы, на континентах по биомассе преобладают растения (99,2 %), в океане – животные и микроорганизмы (93,7 %). Основная масса живого вещества планеты сосредоточена в зеленых растениях суши, и по абсолютной величине она почти на четыре порядка больше водных фототрофных организмов водорослей и цианобактерий. Однако по функциональным показателям (величинам продукции) они вполне сопоставимы. Организмы, не способные к фотосинтезу, составляют менее 1

%.

Из-за шарообразности планеты и наклона ее оси вращения разные географические зоны континентальной части биосферы получают различное соотношение тепла и влаги, что формирует широтную зональность.

Отечественные ученые А. А. Григорьев и М. И. Будыко (1958), изучая современную биосферу, сопоставили взаимосвязь теплового (радиационного) и водного балансов природных ландшафтов разных географических поясов Земного шара, сформулировали «периодический закон географической зональности»: в разных географических поясах, обладающих различными тепловыми ресурсами, но в близких по увлажнению условиях формируются типы ландшафтов, аналогичные соответствующим географическим зонам.

9

Они произвели расчет теплового баланса Земли с учетом падающего потока солнечной энергии. М. И. Будыко (1982) создал «энерго-балансовую» модель климата, которая стала базовой в современных исследованиях глобального потепления. Для этого указанные авторы использовали два показателя: радиационный баланс и радиационный индекс сухости.

Радиационный баланс земной поверхности – это разность величин между поглощенной солнечной радиацией и длинноволновым излучением, отраженным земной поверхностью. Радиационный баланс измеряется в ккал/см2/год. На основании радиационного баланса выделяют следующие географические пояса: меньше 0 – высокие широты; 0–50 – умеренные широты; 50–75 – субтропические широты; больше 75 ккал/см2/год – тропические широты.

Радиационный индекс сухости представляет собой отношение радиационного излучения, полученного земной поверхностью, к затрате тепла на испарение годовой суммы атмосферных осадков.

На основании сопоставления величин этих двух показателей указанными авторами построена географическая широтная зональность, включающая несколько главных типов глобальных экосистем – биомов (совокупностей биоты и среды их обитания определенной ландшафтногеографической зоны). Различают гумидные экосистемы с избыточными атмосферными осадками; семиаридные с ограниченными осадками; аридные с значительным недостатком осадков. Эти экосистемы имеют различные запасы растительной биомассы (см. табл. 2, средняя первичная продукция).

Продукция, образующаяся за счет растительности (автотрофов), будет первичной, она служит исходной для образования продукции более высокого уровня (вторичной, третичной и др.). По биомассе можно судить о продуктивности различных сообществ. Годовая же продукция экологической системы складывается из массы листвы, деревьев, трав, годичных побегов и корней, шишек, плодов, годичных колец, суммируется и рассчитывается на единицу площади.

Заключительная утилизация органических соединений производится редуцентами с образованием первичных минеральных веществ при помощи соответствующих ферментов.

Разложение происходит в природе в основном при участии бактерий и грибов. Животные-редуценты, использующие части растений и животных в пищу, имея ограниченный набор ферментов, продуцируют промежуточные органические вещества, впоследствии утилизируемые в цепях питания. Способность экосистем сохранять равновесие в продуцировании и разложении органического вещества называется гомеостазом.

Представленные в табл. 2 величины биомасс растений и первичной продукции получены в результате исследований (1967–1972) в рамках Международной биологической программы (МБП), в которой приняли участие ученые из 58 стран, в том числе и из бывшего СССР.

Несмотря на низкую эффективность использования солнечной энергии в процессе фотосинтеза, растительные сообщества морских и наземных

10