Содержание программы Второй год обучения

Вводное занятие. Техника безопасности. Обсуждение планов на новый учебный год, подведение итогов летних экспедиций. Инструктаж по технике безопасности.

Раздел 1. Биогеохимия как наука.

Тема 1.1. Понятие о биосфере. Границы биосферы.

Биосфера как верхняя часть земной коры, где развита жизнь. Границы биосферы – распространение жизни в тропосфере, мировом океане, почве, глубинной литосфере.

Тема 1.2. Понятие о Ноосфере.

Ноосфера – оболочка планеты, подвергающаяся воздействию человека. В.И. Вернадский – основатель биогеохимии как науки и как мировоззренческого взгляда на жизнь.

Тема 1.3. Понятие о фотосинтезе как глобальном биогеохимическом процессе.

Практические работы по темам 1.1.-1.3. Свободный кислород и восстановленное органическое вещество – глобальные аккумуляторы солнечной энергии.

Тема 1.4. Ранний и современный газовый состав атмосферы. Эволюция атмосферы.

Эволюция атмосферы согласно долевому содержанию свободного атмосферного кислорода. Озоновый слой.

Практические занятия. Изучение таблиц и картографического материала по пройденной теме. Построение диаграмм.

Раздел 2. Кислородный геохимический барьер.

Тема 2.1. Анализ состояния глубинных слоев биосферы.

Глубинные слои как зоны «восстановленного состояния».

Практические занятия. Просмотр слайд-фильма, составление таблицы.

Тема 2.2. Сероводород, двухвалентное железо и марганец в зонах контакта с кислородным слоем.

Формирование месторождений на участках кислородного барьера.

Тема 2.3. Литотрофные бактерии (тионовые, железобактерии).

Роль бактерий в окислении сероводорода, железа, марганца.

Практические занятия по темам 2.2.-2.3. Наблюдение и зарисовка образцов под микроскопом.

Тема 2.4. Органическое вещество в земной коре. Образование органического вещества.

Состав органического вещества. Деструкция органического вещества в разных ландшафтных, зонах.

Практические занятия. Изучение карт исследуемых районов.

Тема 2.5. Запасание и депонирование органического вещества при частично незамкнутых циклах углерода.

Образование торфов, сланцев, углей, нефти.

Практические занятия. Работа с коллекциями образцов.

Тема 2.6. Гумусовые, углистые и битумные вещества осадочных пород.

Гумусовые, углистые и битумные вещества как главный депонент органического углерода.

Практические занятия. Работа с коллекциями образцов.

Тема 2.7. Расход органического вещества на процессы бактериальной сульфатредукции.

Замкнутость геохимического процесса серы и продукция биогенного сероводорода.

Практические занятия. Расчет органического вещества для замкнутой экосистемы.

Раздел 3. Сероводородный геохимический барьер.

Тема 3.1. Образование нерастворимых сульфидов.

Образование нерастворимых сульфидов в зоне контакта растворов металлов (железо, уран, молибден, медь, свинец, цинк) с сероводородом.

Практические занятия. Работа с коллекциями образцов.

Тема 3.2. Образование «ураноносных» и «медистых» песчаников в водоносных горизонтах прошлых эпох.

Сульфиды как аккумуляторы энергии. Пирит – главный геохимический аккумулятор.

Тема 3.3. Испарение воды как аккумуляция солнечной энергии. Образование солончаков.

Образование солончаков на испарительном капиллярно-грунтовом барьере, расход солнечной энергии на раздробление твёрдого вещества и увеличение его суммарной поверхности.

Практические занятия по темам 3.2.-3.3. Работа с картографическим материалом.

Тема 3.4. Коллоидная и тонкодисперсные фазы в биокосном веществе биосферы.

Практические занятия. Поверхностная энергия коллоидов как способность к сорбции различных соединений из проточных вод. Естественные сорбционные барьеры: гидроокислы железа, медные глины.

Раздел 4. Понятие о биологическом круговороте атомов.

Тема 4.1. Ассимиляция простых соединений.

Тема 4.2. Простейшие биохимические схемы синтеза.

Минерализация биополимеров как необходимое звено круговорота биогенных элементов.

Тема 4.3. Углекислота, вода и аммиак как ключевые вещества итогов минерализации.

Тема 4.4. Участники трофической пирамиды: продуценты, консументы, деструкторы.

Цикл углерода – его замкнутая и открытая части. Закон биологического круговорота атомов.

Тема 4.5. Окислительно-восстановительная зональность.

Зональность на примере евтрофного озера.

Практические занятия по темам 4.1.-4.5. (выездное занятие). Зональность на примере евтрофного озера: фотический слой, зона термоклина, анаэробная зона как зона деструкции органического вещества.

Тема 4.6. Окислительно-восстановительная зональность на примере меромиктических озер, болот, морских осадков.

Практические занятия. Работа с картографическим материалом.

Тема 4.7. История сероводородной зоны Чёрного моря.

Повышенная активность процессов в зонах окислительно-восстановительного скачка.

Практические занятия. Сбор реферативного материала.

Тема 4.8. Круговорот воды. Океаны как основной депозит воды.

Уникальность и ценность пресных запасов в озёрах и ледниках. Испарение воды.

Практические занятия на выезде. Осадки и речной сток. Работа рек.

Тема 4.9. Геохимическое единство биосферы.

Единые структурно-функциональные составляющие биосферы (органическое вещество, биогенные макроэлементы).

Тема 4.10. Оазисы жизни с точки зрения биогеохимии – апвеллинги, литораль, морской шельф, лёссовые и припойменные почвы.

Прогрессивная дифференциация химических элементов – процесс накопления информации.

Тема 4.11. История Земли как процесс чередования информационных взрывов.

Захоронение информации в определенные эпохи геологической истории. Общая историческая тенденция биосферы увеличение информации.

Практические работы по темам 4.9.-4.11. Работа с таблицами и картографическим материалом. Построение графических схем.

Раздел 5. Структурные единицы биосферы.

Тема 5.1. Почва – верхний слой земной коры.

Почва как особое природное тело, состоящее из твёрдых, жидких, газообразных веществ, живых организмов и их останков, тесно между собой связанных и взаимно обусловленных. Илы материковых и океанических водоемов как аналог почвы явление диагенеза.

Практические занятия. Работа с коллекциями образцов.

Тема 5.2. Понятие ландшафта как единицы биосферы. Важнейшие показатели живого вещества ландшафта.

Понятие ландшафта как единицы биосферы, включающей биокосные тела и живое вещество в единой совокупности. Важнейшие показатели живого вещества ландшафта: общая биомасса «Б» и ежегодная продукция «П». Коэффициент рентабельности K=lg»n»/lg»B». Эволюция растительного покрова на планете, прогрессивное повышение «К».

Практические занятия. Работа с коллекциями образцов.

Тема 5.3. Культурные ландшафты, возрастание «К», незамкнутость культурных ландшафтов.

Влажные тропики – ландшафт наибольшей работы живого вещества и резкого дефицита подвижных элементов.

Практические занятия. Работа с коллекциями образцов.

Тема 5.4. Кисло-таежные ландшафты – замедленная биогеохимическая модель влажных тропиков.

Практические занятия на выезде. Полесья – лесисто- болотистые песчаные равнины – зоны особого дефицита подвижных элементов.

Тема 5.5. Влияние дефицита кобальта, фтора, меди, молибдена, йода на состояние живого вещества. Применение минеральных удобрений.

Кальциевый ландшафт. Мерзлотные ландшафты. Стронциевый ландшафт. Степи – ландшафты быстрого круговорота атомов.

Практические занятия. Работа с коллекциями образцов.

Тема 5.6. Основные характеристики быстрого круговорота: высокая продукция и деструкция

Обилие микроорганизмов, нейтральная кислотность. Кальций – типоморфный элемент степного ландшафта. Субтропические степи – ландшафты крайне быстрого, сезонно ограниченного биологического круговорота.

Практические занятия. Работа с коллекциями образцов.

Тема 5.7. Геохимические методы поиска рудных месторождений.

Классический геологический поиск – поиск поверхностных месторождений.

Тема 5.8. Представления В.И. Вернадского о неминеральной рассеянной форме нахождения химических элементов в земной коре.

Определение рудных тел по первичным ореолам рассеяния. Вторичные – ландшафтные – ореолы рассеяния.

Практические занятия по темам 5.7.-5.8. Просмотр видеофильма, составление таблицы.

Раздел 6. Ноосфера.

Тема 6.1. Ноосфера – новое геологическое явление на планете.

Превращение человека в крупнейшую геологическую силу. Принципиальная разница геохимической деятельности животных, растений, микроорганизмов, с одной стороны, и человека – с другой.

Тема 6.2. Главное существенное отличие ноосферы от биосферы.

Огромное ускорение развития благодаря ноосфере. Технофильность химических элементов. Общая тенденция использования человеком химических элементов.

Практические занятия по темам 6.1.-6.2. Работа с литературными источниками, сбор реферативного материала.

Тема 6.3. Понятие о «кларках» – показателях распространенности элементов в земной коре.

Влияние кларка и степени геохимической рассеянности на использование человеком химических элементов в разные эпохи.

Практические занятия. Работа с литературными источниками, сбор реферативного материала.

7. Итоговое занятие. Заслушивание сообщений, обсуждение результатов.