«речицкий районный лицей»



жүктеу 283.68 Kb.
Дата30.04.2016
өлшемі283.68 Kb.
: files -> portfolio -> romanova in -> mozaika
mozaika -> Программа составлена на основе программ для классов с углубленным теоретическим и практическим изучением биологии, программы по биологии для поступающих в вузы и материалов областных, республиканских и международных олимпиад по биологии
portfolio -> Един, хоть и сильно расчленен. Площадь его составляет 361 млн к Мировой океан делится на четыре основные части
portfolio -> Азия Азербайджан Старая крепость в Баку с Дворцом ширваншахов и Девичьей Башней Гобустан государственный историко-этнографический и художественный заповедник [править] Армения
portfolio -> 3. заливы: Обская губа, Анадырский, Шелихова, Петра Великого, Ляодунский, Тонкинский, Бакбо, Сиамский, Бони, Бенгальский, Камбейский, Оманский, Аденский, Персидский, Кач, Пенжинская губа. Полуострова
portfolio -> Географический словарь
portfolio -> Особенности природы антарктиды. Её поверхность и климат
portfolio -> Географические пояса Земли
portfolio -> Бабюк Олег Валентинович
ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«РЕЧИЦКИЙ РАЙОННЫЙ ЛИЦЕЙ»

Технологическая карта

мастерской

«Роль человека в биосфере»

Учитель биологии И.Н.Романова

г. Речица, 2011

Технологическая карта мастерской

« Роль человека в биосфере».

( с применением мультимедийной установки)



Цель: учащийся должен знать основные направления эволюции биосферы; уметь объяснять влияние антропогенных факторов на биосферу; должен ознакомиться с локальными, региональными, глобальными экологическими проблемами, системой мер по охране биосферы, продолжить развитие навыков работы с научной литературой; уметь анализировать, обобщать и систематизировать изученный материал.

Задачи: предоставить возможность для

  • осознания места человека и человечества в биосфере и роли в ее сохранении;

  • знакомства с современными идеями ученых - экологов о развитии биосферы и человечества;

  • понимания учащимися значимости знаний об экологическом кризисе в создании собственной картины мира.

Размещение участников - фронтальное.

Оборудование: геохронологическая таблица (из любого учебника «Общей

биологии», компьютер, мультимедийная система, диск CD-R, телевизор, видеокассета «Глобальная экология» часть 1. У каждого ученика на парте информационный материал, рефлексивная карта, которую они заполнят в конце урока, чистые листы бумаги.



Алгоритм
Демонстрируется видеофрагмент о происхождении Земли (без звука) и заселении ее растениями, животными и человеком, а мастер читает:

Давным - давно в космических глубинах

Из пыли атомов возникла ты - Земля.

И появилась жизнь в морях и на равнинах,

И человек - твое последнее дитя.

О человек! Поймешь ли ты однажды.

Что разрушая Землю, обижаешь Мать.

И дом - планету не обретешь ты дважды? Земля молчит.. .Тебе же - выбирать!



Мастер:
- Как вы думаете какая тема нашей мастерской?
(озвучивание темы учащимися, демонстрируется слайд с темой)
- А можете ли вы сами сформулировать цели и задачи нашего урока? (высказывания учащихся).

-А сейчас сравните, пожалуйста, свои целеполагания с моими (демонстрация слайда)

На столе стоит глобус в грязном полиэтиленовом мешке. Мастер предлагает описать свои ощущения (на листе, в тетради)
Социализация.

Индивидуально: Напишите в тетради слово «кризис». Как вы его понимаете? Что вы видите за этим словом? Напишите нужные слова, ваши ассоциации с этим словом.

Социализация.
В группе: дайте характеристику современного экологического кризиса, пользуясь общим планом описания исторических кризисов биосферы. Найдите особенности современного экологического кризиса, существенно отличающие его от предыдущих.

Социализация.

В группе: Дайте определение понятию «экологический кризис», используя все наработанные материалы (выдается лист бумаги)

Социализация определений (озвучивание и вывешивание).

Сверка с образцом. (демонстрируется слайд определения понятию «экологический кризис».



Индивидуально: выбери одну фразу из предложенных: (демонстрируется слайд )

Человек - непослушное дитя биосферы.

Человек - лидер эволюционного процесса на Земле.

Человек - надежда биосферы.

Человек - тупиковая ветвь эволюции.

Человек - хранитель биосферы.

Человек – слуга биосферы..

Объединение в группы по одинаковым фразам.

В группе: дайте обоснование своему выбору (выдается лист бумаги). Найдите подтверждение своему обоснованию в законах эволюции биосферы и Библии. В тетради напишите заголовок «Роль (функции) человека в биосфере». Разделите страницу пополам. В левой половине напишите роль, функцию, предназначение человека, каким вы его найдете в текстах из Библии, а в правой половине - то же самое с текстами различных ученых.

Социализация обоснований выбора.

В группе: сделайте ваш прогноз: как будет развиваться дальше биосфера Земли, когда современный экологический кризис будет преодолен.
Социализация прогнозов.

Прочитайте тексты « Влияние хозяйственной деятельности человека на растительный и животный мир» и « Локальные, региональные и глобальные экологические проблемы». К какому стилю принадлежит текст? Почему?



Индивидуально:

На отдельном листе бумаги или в тетради составьте синквейн, пятистрочие о месте человека в биосфере, выразив в одном существительном связь между словами: « XXI век. Природа. Человек. Я.»


Правила составления синквейна:
В синквейне 5 строк.

1 – понятие (одно слово)

2 – прилагательные (2 слова)

3 – глаголы (3 слова)

4 – предложение (из 4-х слов)

5 – существительное (одно слово)

Прилагательные и глаголы должны раскрыть понятие, а предложение – иметь смысловой характер.
Социализация синквейнов (озвучивание и вывешивание).
Рефлексия:

Мастер: Дорогие ребята! У вас на партах лежат рефлексивные карты урока. Мне хотелось бы, чтобы вы высказали свое мнение о своих ощущениях, об уроке.

Рефлексивная карта урока

Ф.И. учащегося



О чем я задумался на этой мастерской?




Зачем нам это надо знать?




Ваше настроение на уроке?




Интересно ли вам было на уроке?




Мастер: Я заполнила свою рефлексивную карту так:

«О чем я задумалась на этой мастерской?» - Мы живем в доме, имя которому биосфера. И человек обязан чувствовать себя частицей этой биосферы. Он должен знать, что возник не в силу чьей-то потусторонней воли, а в результате развития биосферы, и как апофез этого развития – он обрел разум, получив вместе с ним способность предвидеть результат своих действий.

(демонстрация слайда со стихами)

Мы - источник веселья и скорби рудник

Мы - вместилище скверны и чистый родник

Человек, словно в зеркале мир, многолик

Он ничтожен – и он же безмерно велик.

Омар Хайян



Мастер:

Подумайте, какие вопросы у вас остались (выписать на доске). Выберите себе вопрос на дом для проработки.



ЛИТЕРАТУРА:
Белова Н.И., Наумова Н.Н. Экология в мастерских. – Санкт-Петербург, 2004

Камшилов М.М. Эволюция биосферы.- М., 1979

Реймерс Н.Ф. Популяционный биологический словарь.- М., 1990

Швейцер А. Благоговение перед жизнью.- М., 1992

Войткевич Г.В., Вронский В.А. Основы учения о биосфере.- М., 1989

Библия


Домашнее задание: п.87 Рефераты: «Рациональное использование природных ресурсов и охрана». « Что такое безотходная технология?»

Приложение 1
Кризис экологический (гр. krisis — решение, поворотный пункт, исход, суд) — ситуация, возникающая в экологических системах (биогеоценозах) в результате нарушения равновесия под воздействием стихийных природных явлений (наводнений, извержений вулканов, засухи, ураганов, смерчей, лесных пожаров, землетрясений и т. п. или в результате воздействия антропогенных факторов (загрязнение человеком атмосферы, гидросферы, почвы, разрушение естественных экосистем, природных комплексов лесные пожары, зарегулирование рек, вырубка лесов и др. напряженное состояние взаимоотношений между человеком и природой, характеризующееся несоответствием производительных сил и производственных отношений, с одной стороны, и ресурсно-экологических возможностей биосферы — с другой.

Приложение 2
БИБЛИЯ, ВЕТХИЙ ЗАВЕТ

Бытие, гл. 1

29. И сказал Бог: вот, Я дал вам всякую траву, сеющую семя, какая есть на всей земле, и всякое дерево, у которого и плод древесный, сеющий семя: вам сие будет в пищу.

30. А всем зверям земным, и всем птицам небесным, и всякому пресмыкающемуся по земле, в котором душа живая, дал Я всю зелень травную в пищу. И стало так.

Бытие, гл. 2

15. И взял Господь Бог человека, и поселил его в саду Эдемском, чтобы возделывать его и хранить его.

19. Господь Бог образовал из земли всех животных полевых и всех птиц небесных, и привел их к человеку, чтобы видеть, как он назовет их, и чтобы, как наречет человек всякую душу живую, так и было имя ей.

Бытие, гл. 1

26. И сказал Бог: сотворим человека по образу Нашему, по подобию Нашему и да владычествуют они над рыбами морскими, и над птицами небесными, и над скотом, и над всею землею, и над всеми гадами, пресмыкающимися по земле.

27. И сотворил Бог человека по образу Своему, по об­разу Божию сотворил его; мужчину и женщину сотворил их.

28. И благословил их Бог, и сказал им Бог: плодитесь и размножайтесь и наполняйте землю, и обладайте ею, и владычествуете над рыбами морскими, и над птицами небесными, и над всяким животным, пресмыкающимся по земле.



Глава 9

1. И благословил Бог Ноя и сынов его, и сказал им: плодитесь и размножайтесь, и наполняйте землю.

2. Да страшатся и да трепещут вас все твари земные, и все птицы небесные, все, что движется на земле, и все рыбы морские; в ваши руки отданы они.

Приложение 3
СЕМЬ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОВ ЭВОЛЮЦИИ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА В БИОСФЕРЕ

(по Г. В. Войткевич, В. А. Вронскому)



Закон «всюдности жизни» (В. И. Вернадский).

В ходе геологического времени происходит увеличение массы живого вещества. Жизнь, зародившись в морском прибрежье, существенно расширила пространство своего обитания, проникнув в глубины океанов, а затем, выйдя на поверхность континентов - Развитие жизни на суше приве­ло к возникновению летающих форм живых организмов, охвативших атмосферу планеты.



Закон необратимости эволюционных процессов (Луи Долло)

Эволюционные процессы необратимы. Организм не мо­жет вернуться хотя бы частично к предшествующему со­стоянию, которое было осуществлено в ряду его предков.



Закон ускорения темпов эволюции

В течение геологического времени происходило ускорение биологической эволюции. Наблюдается закономерное сокра­щение времени геологических эр по направлению к совре­менной эпохе (так, палеозойская эра длилась 340 млн. лет, мезозойская — 170 млн. лет, кайнозойская — 60 млн. лет), что отражает ускорение темпов эволюции, поскольку меж­ду началом и концом каждой эры наступали кардинальные изменения в составе фауны и флоры.



Закон неравномерности эволюционного развития

Эволюция отдельных групп организмов протекала с раз­ной скоростью. Существуют консервативные группы, прак­тически не изменившиеся в ходе геологического времени. Наиболее консервативными оказались некоторые бакте­рии, по существу не изменившиеся со времени раннего докембрия. К «живым ископаемым» (термин Ч. Дарвина) относятся древовидные папоротники, головоногий моллюск наутилус, мечехвост, кистеперая рыба латимерия. Консер­вативные формы составляют небольшую часть известных организмов.



Закон увеличения разнообразия организмов

В ходе эволюции биосферы количество видов организ­мов возрастало по экспоненте и достигло значения, которое оценивается разными современными авторами от 5 до 10 млн. видов.



Закон цефализации (Джеймс Дана)

Среди животных в ходе геологического времени проис­ходит непрерывное направленное изменение нервной сис­темы. Цефализация — процесс прогрессивного развития головного мозга. Цефализация особенно ярко наблюдается в ряду позвоночных животных от рыб до человека.


Закон скачкообразного характера эволюции

На фоне общей тенденции ускорения эволюции наблю­дались отдельные эпохи повышенного видообразования.

Промежутки между этими эпохами характеризовались за­туханием видообразования и вымиранием организмов


Климатическая система
Климат — многолетний режим погоды, характерный для определенной местности.

Климат определяется взаимодействием атмосферы, океа­на, суши (верхней части литосферы), снежно-ледникового покрова (криосферы), биосферы. Таким образом, климат представляет систему, состоящую из этих частей.



Изменения климатической системы происходят под действием внешних и внутренних причин.
Внешние причины:

а) Астрономические причины, приводящие к медлен­ным (миллионы и тысячи лет) изменениям климата:

— изменение светимости Солнца;

— изменение наклона земной оси (около 40 тыс. лет назад);

— изменения формы земной орбиты (около 92 тыс. лет).

Каждое из этих изменений приводит к колебаниям по­тока солнечной радиации, что сказывается на среднегодо­вой температуре поверхности Земли.

Изменение формы орбиты — одна из непосредственных причин оледенения. Так, в периоды, когда орбита была близка к окружности, получали развитие ледниковые эпо­хи, а когда форма орбиты приближалась к эллиптической, область оледенения сужалась до полярных шапок.

б) Астрономические причины, вызывающие быстрые изменения климата:

— столкновение Земли с крупными метеоритами или

астероидами.

При падении крупного астероида или метеорита (5-10 км в диаметре) в воздух должно подняться громадное облако пыли, поглощающее солнечный свет, что приводит к резкому снижению приземной температуры и быстрому похолоданию климата. Так, на полуострове Юкатан в 1992 г. обнаружен огромный подземный кратер диаметром в 180 км. Он образовался в то время, когда вымерли динозавры (65 млн. лет назад).
Внутренние (географические) причины:

а) Изменение состава атмосферы. На изменение климата влияет содержание «парниковых» газов в атмосфере: водяных паров, двуокиси углерода, метана и др. Эти газы (особенно СО2) задерживают длинноволновые излучения Земли и тем самым способствуют разогреванию нижних слоев атмосферы. Главным источником СО2 являются дей­ствующие вулканы. В эпохи с интенсивным вулканизмом климат становился значительно теплее. СО2 связывается в фитомассу растений в процессе фотосинтеза, а затем по­сле отмирания растений накапливается в осадочных поро­дах. Бурное развитие растительности таким образом спо­собствует снижению концентрации СО2 в атмосфере, уменьшению парникового эффекта и, по мнению ряда уче­ных, служит одной из причин последующих оледенений.

б) Изменение альбедо земной поверхности. Альбедо некоторых поверхностей Земли:
светлый сухой снег — 0,85-0,95 а.;

сухая степь — 0,20-0,30 а.;

морской лед — 0,3-0,40 а.;

хвойные леса — 0,10-0,15 а.;

пески (пустыни) — 0,35-0,40 а.;

поверхность воды, поля ржи и пшеницы — 0,10-0,25 а.;

при Солнце в зените — 0,02 а.;

луга —0,15-0,25;

при зенитном угле 85° — 0,35 а.
Чем больше величина альбедо (то есть чем больше энер­гии Солнца отражается), тем ниже температура земной поверхности. Наибольшее альбедо характерно для льдов и снегов (криосферы), наименьшее — для поверхности мо­рей, лесов, степей. Среднее альбедо Земли составляет 0,39 а. и в целом зависит от того, какая часть ее поверхности занята водой, снегами, льдами, растительностью, то есть среднегодовая температура Земли зависит от соотношения отражательной поверхности суши и океана, ледников и лесов.

в) Изменение расположения материков. Когда все кон­тиненты были сосредоточены в районе экватора, а водная масса — у полюсов, контрасты температур «экватор — по­люс» были невелики (так как к экватору приходит много энергии, но большая часть ее отражается, а к полюсам — мало, но почти вся поглощается). В такие периоды климат был теплым и мягким.

Альбедо (лат. albus — светлый) — величина, характеризующая отражательную способность какой-либо поверхности. Выражается в а. (альбедо) — отношением отраженного потока лучистой энергии ко всему потоку.

Материки стали смещаться к полюсам, что привело к охлаждению полярных районов, в результате чего воз­никли оледенения. Именно так случилось с Антарктидой, которая, как только сместилась в район полюса, сразу стала покрываться ледниковым панцирем, возникновение его увеличило среднее альбедо планеты и способствовало снижению ее средней температуры.

г) Изменение соотношения моря и суши. В эпохи, когда море наступало на сушу (при таянии ледовых шапок, раздвигании материковых плит и погружении их), климат становился мягче и теплее. Это обусловлено высокой теп­лоемкостью воды (вода способна прогреваться на большую глубину и медленно остывать) и низкими альбедо океани­ческой поверхности.

д) Изменение рельефа. Крупные горные цепи (типа Анд, Кордильеров, Кавказа) изолируют внутренние районы кон­тинентов от влияния морских воздушных масс, несущих влагу. Климат континентов, окруженных горами,— сухой.

е) Резкие сверхмощные извержения вулканов. Если извержения вулканов со средней интенсивностью приводят к потеплению климата, то одиночные сверхмощные извер­жения вулканов-гигантов (типа Санторина и Кракатау) приводят к климатическим катастрофам. В воздух выбра­сывается огромное количество сажи, копоти, аэрозолей, которые замутняют атмосферу, препятствуют проникнове­нию солнечных лучей к земной поверхности. Среднегодо­вая температура Земли при этом может снижаться на 10-15 градусов.


Приложение 4
СРЕДООБРАЗУЮЩАЯ И СРЕДОРЕГУЛИРУЮЩАЯ РОЛЬ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА И ОТДАЛЕННОЕ БУДУЩЕЕ БИОСФЕРЫ
М. И. Будыко считает, что при отсутствии хозяйственной деятельности человека через несколько миллионов лет кон­центрация СО2 — одного из главных парниковых газов — достигнет критически низкой отметки и биосферу ожидает новое мощное оледенение. Климат планеты в значительной степени определяется количеством солнечной радиации, поступившей к поверхности Земли. Будущие изменения положения поверхности Земли по отношению к Солнцу могут быть рассчитаны со значительной точностью.

Из данных расчетов следует, что примерно через 5 ты­сяч лет (в дальнейшем с интервалом в десятки тысяч лет) в области «критических широт» (близких к полярным) должны возникнуть заметные понижения радиации, которые могут привести к наступлению новых ледниковых эпох. Вся планета может покрыться ледяным панцирем.

И если уровень вулканической активности будет низ­ким, то эпоха «белой Земли» будет чрезвычайно долгой (тем более что выделяющийся при вулканизме СО2 может замерзать на поверхности планеты). Такой планетой являет­ся спутник Юпитера — Европа. В кайнозое на протяжении многих миллионов лет преобладает тенденция к уменьше­нию содержания СО2 в связи со снижением вулканической деятельности. Углекислый газ атмосферы интенсивно (в про­цессе фотосинтеза) захватывается растениями, связывается в биомассе живого вещества и выводится из биотического круговорота в виде осадочных горных пород (торф, извест­няк, уголь).

Сегодня человечество в результате развития промыш­ленности, сельского хозяйства, транспорта выделяет угле­кислый газ в два раза интенсивнее, чем действующие вулканы, то есть человечество выполняет газовую функ­цию, действуя как новая геологическая сила.

Непреднамеренное увеличение концентрации парнико­вого газа СО2 в результате хозяйственной деятельности человечества является своеобразным компенсирующим механизмом биосферы, снижающим возможность наступ­ления новых ледниковых эпох.

Сознательное создание ноосферы означает создание сис­темы контроля и регуляции климата планеты, в том числе и создание системы защиты от метеоритов и астероидов, что значительно повысит устойчивость биосферы и увели­чит время ее существования.


ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МИРОВОЗЗРЕНИЯ
«Мы живем в доме, имя которому биосфера. Но она, в свою очередь, является малой частицей великого миро­здания. Наш дом лишь ничтожный уголок необъятного космоса. И человек обязан чувствовать себя частицей этой необъятной Вселенной. Он должен знать, что возник не в силу чьей-то потусторонней воли, а в результате развития биосферы, и как апофеоз этого развития — он обрел разум, получив вместе с ним способность предвидеть результат своих действий и влиять на события, которые происходят вокруг, а значит, и на то, что происходит во Вселенной».

(Н. Н. Моисеев)


ПРОТЕРОЗОЙСКИЙ КРИЗИС
Первые живые существа, составлявшие первичную био­сферу Земли 4-5 млрд. лет назад, были одноклеточными прокариотами, приспособившимися к обитанию в восста­новительной, бескислородной атмосфере. Организмы, по­добные современным бактериям, добывали необходимую для жизни энергию как хемосинтетики — химически из­влекали углерод из метана, а также из окиси и двуокиси углерода, растворенных в воде. Из сероводорода и прочих содержащих его элементов они извлекали водород. Подоб­ные бактерии в наше время обитают вокруг горячих мине­ральных источников и действующих вулканов. Поскольку атмосфера Земли не имела защитного озонового экрана, живые существа обитали, по-видимому, только в водоемах.

Затем, 3,5-3,8 млрд. лет назад, появляются фотосинтезирующие бактерии (цианобактерии). Отныне живые орга­низмы перестают быть привязанными к местам с особо энергоемкими веществами: вода и солнечный свет оказа­лись гораздо более доступными источниками энергии.

Фотосинтетики обитали там, где было достаточно мелко для того, чтобы до них доходил солнечный свет, и в то же время достаточно глубоко, чтобы предохранять их от губи­тельного воздействия ультрафиолетового излучения. По­бочным продуктом фотосинтеза является кислород, и мало-помалу состав газов морей и атмосферы начал изменяться. Многим живым организмам докембрия это не принесло ничего хорошего: это было равносильно грандиозному ат­мосферному загрязнению, так как для многих прокариот-анаэробов кислород оказался смертельным ядом. Многие виды исчезли с лица Земли — это было первое великое вымирание в ее истории. Новые же организмы освоили аэробный, более экономичный тип дыхания, приводящий к усилению метаболизма.

Появляются организмы с новым типом питания — хищ­ничеством. Возникает половое размножение. Около милли­арда лет назад появляются многоклеточное организмы.

Концентрация кислорода в атмосфере продолжает воз­растать — образуется озоновый экран — создается предпо­сылка для распространения организмов в наземные биото­пы. И все эти изменения в биосфере появились благодаря организмам — фотосинтетикам!

Остатки древних прокариот представлены в недрах в ви­де протерозойских нефти, газа, графитов.



БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ В. И. ВЕРНАДСКОГО
Первый биогеохимический закон
«Биогенная миграция химических элементов в биосфе­ре стремится к максимальному своему проявлению».
Анализ геологических данных показывает, что распро­странение жизни, живых существ («давление жизни») не­уклонно нарастает. Живые организмы способны занимать самые различные экологические ниши, сохраняться в са­мых неблагоприятных условиях (в горячих и серных ис­точниках, на дне океанов, на ледниках). Это дало основа­ния говорить о «всюдности» жизни.
Второй биогеохимический закон
«Эволюция видов, приводящая к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, должна идти в направлении, уве­личивающем проявление биогенной миграции атомов в био­сфере ».
Согласно этому правилу, в биосфере право на жизнь получают только виды, необходимые ей для определенных функций и усиления тем самым биогенной миграции хи­мических элементов.

В свете этого закона формирование нового вида Homo sapiens, качественно отличающегося от всех ранее сущест­вовавших, является объективной закономерностью разви­тия биосферы.


ПЕРМСКИЙ КРИЗИС
Возможно, самое грандиозное массовое вымирание ог­ромного количества видов животных и растений было око­ло 250 млн. лет назад, в конце пермского периода. Тогда с лица Земли исчезло от 76% до 96% населявших ее ви­дов — около 200 из 400 известных семейств. Особенно по­страдали виды, обитавшие на мелководье, их вымерло свыше 90%. Вымирают древние кораллы, трилобиты, им на смену приходят современные рифообразующие кораллы и двустворчатые моллюски.

Для этого периода характерны резкие контрасты и изме­нения климата и рельефа. Извергались вулканы, образовы­вались новые горы (Урал, Аппалачи). На Земле существо­вало два суперматерика: северный — Лавразия и южный — Гондвана, между которыми располагалось море Тетис.

В Лавразии господствовал пустынный климат, в Юж­ном полушарии на сушу надвигались ледники. Видимо, причиной похолодания климата в пермском периоде было то, что сократилась площадь моря, а по мнению ряда ученых, похолодание обусловлено процессами в самой био­сфере — пышная каменноугольная растительность истра­тила на фотосинтез большое количество СО2. В атмосфере с пониженным содержанием углекислого газа и паров воды не возникало парникового эффекта, в результате чего Зем­ля отдавала тепло в космическое пространство. Похолода­ние было серьезным испытанием для растений и живот­ных, а многие виды, не выдержав его, навсегда исчезли. Образовались огромные массы осадочных пород, огромное количество химических элементов выпадает из биологиче­ского круговорота. На смену каменноугольным лесам из плаунов, хвощей, папоротников (высших споровых расте­ний) пришли более приспособленные к сухому и холодно­му климату леса из хвойных растений (тис, пихта, кипа­рис, секвойя). Вымирают крупные земноводные. Уцелели рептилии, которых защищала плотная кожа.

МЕЛОВОЙ КРИЗИС
В конце мелового периода (65 млн. лет назад) природа опустила занавес, закончился еще один акт великой драмы жизни. Все динозавры, птерозавры, все необыкновенные морские ящеры, а также многие другие животные и расте­ния суши и моря были стерты с лица Земли. Великолепие мира пресмыкающихся, буйствовавшее на протяжении 150 миллионов лет, неожиданно прекратилось. Это исчез­новение было очень резким, горные породы верхнего мела переполнены ископаемыми остатками различных видов этих удивительных созданий, а залегающие чуть выше породы немы. Почему?

Для объяснения бурного вымирания биоты мела выдви­гаются несколько гипотез. Первая группа причин — внеш­ние, космические:

— взрыв звезды в Галактике где-то недалеко от нас; в результате Землю залили потоки смертоносной радиа­ции, сгубившей живое;

— падение на Землю астероида или огромного метеори­та диаметром до 15 км. В результате страшной силы удара он мог рассыпаться и частично испариться, образовав обла­ка пыли и газа, которые на несколько месяцев затмили Солнце, и на Земле наступила ночь;

— прохождение Земли через плотный рой комет.

Однако палеонтологи в один голос утверждают, что

вымирание динозавров было постепенным и длилось не­сколько миллионов и даже десятков миллионов лет.

Поэтому выдвигаются гипотезы, связанные с внутрен­ними признаками, то есть с изменениями, характерными для самой планеты:

— изменение расположения материков вследствие их движения;

— изменение угла наклона земной орбиты;

— изменение уровня моря, приведшее к похолоданию климата. Как следствие, произошли кардинальные измене­ния внутри экологической системы биосферы: 95-105 млн. лет назад (то есть накануне вымирания динозавров), в сере­дине мелового периода, в большом количестве появились цветковые (покрытосеменные) растения;

— одновременно вымирает большинство ранее много­численных беннеттитовых и саговников;

— на этот же период приходится пик вымирания мно­гих семейств насекомых и обновление их фауны — прямое следствие изменений в составе растительности (насекомые через опыление, питание, создаваемый растениями микро­климат напрямую зависят от флоры).

Более того, обладая иным, чем у доминирующих ранее групп растений, метаболизмом, покрытосеменные должны были изменить химический состав среды своего обитания и сделать ее непригодной для жизни многих организмов, с которыми они прямо не конкурировали. Возможно, именно изменение химизма среды ускорило вымирание и ящеров, и множества беспозвоночных животных, таких как аммо­ниты и белемниты.

Покрытосеменные обусловили предпосылки для создания новых сообществ, формировавшихся из остатков прежней фауны. Сильные изменения испытывают группы мелких рептилий — ящерицы, черепахи, крокодилы, появляются змеи. Место птеродактилей заняли птицы.

Кризис не коснулся мелких, покрытых мехом млекопи­тающих, которые на протяжении 150 лет незаметно шле­пали под ногами у великих динозавров. Млекопитающие смогли со временем развиться, вырасти и вступить во владение миром, который оставили динозавры.

«Век динозавров» закончился. Начался «век млекопи­тающих ».

ПРОБЛЕМА АВТОТРОФНОСТИ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА (по В. И. Вер­надскому)

Своим происхождением и благодаря питанию человек неразрывно связан с живым веществом биосферы, с сово­купностью организмов, одновременно с ним существую­щих и существовавших до него.

В настоящее время основным фактом жизни является неизбежность строить и поддерживать существование и не­прикосновенность своего тела только усвоением других организмов (растений — продуцентов и животных — кон-су ментов) или продуктов их жизнедеятельности. Человек, таким образом, животное гетеротрофное.

Однако существование человека на нашей планете резко отличается от существования всех других организмов.



Разум, его отличающий, придает живому веществу уди­вительные черты, глубоко изменяет его действие на окру­жающую среду. Научная мысль человечества стала новой геологической силой, определяющей эволюцию биосферы.

Открытие земледелия, сделанное более чем за 600 по­колений до нас, решило будущее человечества. Изменяя жизнь автотрофных растений, человек овладел всем жи­вым веществом планеты. Благодаря земледелию он обезо­пасил свое существование.

Но при современной социальной организации существо­вание большинства людей на Земле является необеспечен­ным: проблема голода по-прежнему стоит перед человече­ством. Для преодоления ресурсного кризиса, по мнению Вернадского, необходимо решить социальные проблемы: добиться прежде всего справедливого распределения; необ­ходимо найти новые источники энергии и изменить форму питания человечества. Изменение формы питания благода­ря непосредственному синтезу пищи, без посредничества организованных существ (как только он будет открыт) коренным образом изменит будущее человечества.

Что означал бы подобный синтез пищи в жизни людей и в жизни биосферы? Освобождение человека от зависимо­сти от другого живого вещества, из существа социально гетеротрофного он сделался бы существом социально авто-трофным. Это означало бы, что единое целое — жизнь — вновь разделилось бы, появилось третье, независимое ее ответвление. На земной коре появилось бы автотрофное позвоночное животное.

Автотрофность — основа новой морали.



АВТОТРОФНОСТЬ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА: ОТ УТОПИИ К РЕАЛЬ­НОСТИ
Не ослабевает научный поиск, связанный с решением проблемы искусственного фотосинтеза. Ученые считают, что появление первых работающих фотосинтетических ус­тановок возможно уже в первом десятилетии XXI века.

Неудачно закончились промышленные эксперименты по производству искусственного белка из нефти и нефте­продуктов. Производственный процесс оказался дорого­стоящим, а отходы производства — высокотоксичными. На­селение городов, где расположены заводы по производству искусственных белков, страдает от всевозможных аллер­гий, астмы и прочих заболеваний, связанных с выбросом в атмосферу большого количества белковой пыли, не улав­ливаемой никакими фильтрами.

Значительное количество органического вещества, иду­щего на нужды пищевой индустрии и сельского хозяйства, сегодня производится в промышленных установках по выращиванию одноклеточной зеленой водоросли хлорел­лы. Такие установки работают в ряде стран: Японии, США, Израиле.

ВЫХОД ИЗ ТУПИКА (по Н. В. Тимофееву-Ресовскому)
Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский (1900-1981) — выдающийся русский генетик, эволюционист, пер­вый в России сформулировал проблему взаимоотношений биосферы и человечества.

Для того чтобы ответить на вопрос, сколько человек может прокормить наша планета, необходимо представить себе, как устроена и функционирует биосфера. Биосфера имеет энергетический вход в виде солнечной энергии. Растения-автотрофы с помощью этой энергии синтезируют огромное количество органического вещества, которое да­лее поступает в большой биосферный круговорот вещества планеты, в котором принимают участие все живые орга­низмы.

Живые организмы не образуют идеально замкнутого круговорота, из него есть выход — в почву, на дно водо­емов, в водные растворы, в осадочные горные породы.

Проблему повышения продуктивности биосферы надо рассматривать по трем основным пунктам — что мы можем сделать: 1) на энергетическом входе; 2) в биологическом круговороте биосферы; 3) на выходе из биологического круговорота в геологический.



1. На энергетическом входе.

Из всей попадающей на Землю солнечной энергии лишь определенный процент поглощается зелеными растения­ми. Из поглощенной растениями энергии только часть идет на фотосинтез, следовательно, как и в живой природе, можно говорить о КПД фотосинтеза. Он составляет около 2-8%. Уже на входе в биосферный круговорот человечест­во может повысить производительность биосферы:

а) повысив процент участия в растительных сообщест­вах растений с наивысшим КПД;

б) увеличив общую площадь поверхности Земли, заня­тую растениями, повысив плотность растительного покро­ва Земли.

Расчеты показывают, что плотность растительного по­крова можно увеличить, повысив биологическую произво­дительность в 3 раза. Этим можно в 1,5 раза повысить процент солнечной энергии, которая усваивается расте­ниями.

2. В большом биологическом круговороте:

а) повысить видовое разнообразие продуцентов и консументов;

б) повысить плотность животного населения Земли;

в) ввести в культуру новые более полезные и продуктив­ные виды. С помощью этих мероприятий и здесь можно получить в 2-3 раза больше продукции, чем сейчас. Но это возможно лишь в случае тщательного изучения проблем поддержания равновесия в экосистемах!



3. На выходе из биологического круговорота.

Из биологического круговорота во многих экосистемах Земли выходит большое количество высокомолекулярного органического вещества, например донного отложения многих озер — сапропеля (состоящего в основе из углево­дов, белков, жиров). Он уже сейчас используется. В ряде стран высшие сорта его превращают в пищевые вещества (заменители желатина и агара, пищевые добавки), более низкие сорта — в кормовой материал для скота, а самые низкие сорта сапропеля употребляют в качестве органиче­ских удобрений. В будущем на выходах из большого кру­говорота будут работать инженеры-биотехники, чтобы не допустить деградации вещества, выходящего из экосистем, и превратить его в формы, бесконечно полезные морям. Значит, производительность экосистем биосферы возрас­тет. Таким образом, мы приходим к оптимистическому прогнозу: не в два, а в десять с лишним раз человек может повысить продуктивность Земли, не подорвав производи­тельных, си л ее биосферы.




БИОСФЕРНЫЕ ФУНКЦИИ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА (7 биогео­химических функций)
1. Энергетическая функция (антиэнтропийная функ­ция). . Растения — фотосинтетики и хемосинтезирующие бактерии, используя энергию Солнца, создают из неорга­нических веществ высокомолекулярное органическое ве­щество. Тем самым они являются источником свободной энергии в космосе (своеобразными «аккумулятивными стан­циями» в противовес рассеиванию энергии).

2. Деструктивная. Живое вещество активно участвует в процессах разрушения как неорганического (горные по­роды), так и органического вещества. Благодаря этому процессу атомы, связанные в минералах, горных породах и организмах, возвращаются в биотический круговорот.



3. Концентрационная функция. Живые организмы спо­собны к избирательному накоплению химических элемен­тов, рассеянных в природе. В продуктах жизнедеятельно­сти некоторых микроорганизмов содержание марганца по сравнению со средой увеличено в 1 200 000 раз, железа — в 65 000, серебра — в 240 000 раз (так происходит биоген­ное образование руд).

4. Средообразующая функция. Живое вещество плане­ты активно участвует в формировании атмосферы, гидро­сферы и верхнего слоя литосферы планеты в направлении, благоприятствующем развитию жизни. Окружающая нас среда — это не возникшая когда-то фиксированная и не­преходящая физическая данность, а живое дыхание приро­ды, создаваемое работой множества живых существ.

5. Транспортная функция. Перемещение вещества про­тив градиента действия силы тяжести. Растения перемеща­ют огромные массы воды снизу (из почвы с глубины десят­ков метров) вверх (на высоту до 60 м). Птицы, питающиеся морскими животными, возвращают таким образом хими­ческие элементы на сушу и т. п. Ежегодно огромные массы вещества из одних районов биосферы перемещаются в дру­гие, это связано с массовыми кочевками животных: лем­мингов, оленей, китов, зоопланктона, перелетами птиц и ряда насекомых (саранчи, бабочек, жуков).

6. Информационная функция. Только живому вещест­ву присуща способность воспринимать, хранить и перера­батывать информацию.
7. Средорегулирующая функция. Способность живого вещества к биотической регуляции окружающей среды. Критерии биологического прогресса:

♦ рост относительной независимости от прежних усло­вий существования;

♦ освоение новых более разнообразных условий;

♦ более высокая степень овладения миром;

♦ повышение выживаемости особей;

♦ увеличение наследственной информации, сохраняе­мой особями;

♦ совершенствование информационных связей между

особями;


♦ преодоление определенных энергетических барьеров.

Ароморфозы — крупные принципиальные приспособле­ния, приводящие группу в новую адаптивную зону или резко расширяющие старую.

Ароморфозы рептилий:

♦ внутреннее оплодотворение;

♦ сухая кожа, покрытая роговыми чешуями и костными

щитками;

♦ усложнение кровеносной системы и скелета;

♦ отсутствие личиночных стадий.

Эти приспособления обеспечили эволюционное преиму­щество рептилий (по сравнению с земноводными) при пере­ходе к жизни на суше в условиях сухого и жаркого климата.

Ароморфозы млекопитающих:

♦ живорождение;

♦ теплокровность;

♦ развитие шерстяного покрова;

♦ возникновение совершенной терморегуляции;

♦ совершенствование кровеносной и дыхательной сис­тем ;

♦ увеличение относительных размеров головного мозга,

усложнение его структуры.

Эти признаки обеспечили прогрессивное развитие мле­копитающих в условиях резких изменений климата (похо­лодания в меловом периоде).

Ароморфозы голосеменных растений:

♦ преобладание спорофита над гаметофитом. Гаметофит полностью зависит от спорофита и всегда находится под его

защитой;


♦ мужские гаметы переносятся ветром вместе с пыльце­выми зернами. Благодаря этому приспособлению растения больше не нуждаются в воде для оплодотворения;

♦ наличие семян;

♦ развитие толстой восковой кутикулы на листьях;

♦ появление устьиц, глубоко погруженных в ткань листа;

♦ лигнификация (накопление лигнина) в механических тканях, таким образом создается мощная внутренняя опора;

♦ развитие настоящих корней.

Эти ксероморфные признаки (характерные для форм засушливых районов) вечнозеленых голосеменных обеспе­чивают выживаемость растений во время сухих и холод­ных периодов.

Ароморфозы покрытосеменных (цветковых):

♦ семяпочки заключены в полость завязи, что обеспечи­вает их лучшую защиту;

♦ гаметофиты упрощены и развиваются быстрее, чем у голосеменных;

♦двойное оплодотворение;

♦появление цветков;

♦опыление насекомыми и другими животными;

♦появление настоящей сосудистой системы;

♦плоды, защищающие семена;

♦формиррвание разных видов корневых систем;

♦способность к формированию сложных многоярусных сообществ, что позволяет более интенсивно использовать среду.

Эти признаки позволили цветковым растениям лучше других приспособиться к жизни на суше.



Приложение 5
ПУТИ ВЫХОДА ИЗ КРИЗИСА:

Владимир Вернадский — автотрофность человечества;


Николай Тимофеев-Ресовский — повышение продуктив­ности;
Аурелио Ж. Печчеи — социальное переустройство;
Альберт Швейцер — новая этика.
Функция человека на планете — предвидеть следующие кризисы и смягчать их.
Новые технологии



©netref.ru 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет