Учение о биосфере - Тверской государственный университет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФГБОУВО
«Тверской государственный университет»
Биологический факультет
УТВЕРЖДАЮ
родитель ООП
анкрушина
2015 г.
Рабочая программа по дисциплине (с аннотацией)
УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ
Для студентов I курса
Направление подготовки
06.04.01 БИОЛОГИЯ
Квалификация (степень)
Магистр
Форма обучения
Очная
Составитель:
К.б.н., доцент С.А. Иванова
Тверь 2015
1. Аннотация
Цели и задачи дисциплины
Биосфера – это среда нашей жизни, это та природа, которая нас
окружает. Человек – прежде всего – своим дыханием, проявлением своих
функций, неразрывно связан с этой «природой», хотя бы он жил в городе или
в уединенном домике.
Изучение биосферы становится все более важной и актуальной задачей.
Это вызвано непрерывно возрастающим и усложняющимся воздействием
человека на окружающую среду. Уже сейчас мы должны уметь ясно
предвидеть все возможные последствия антропогенного влияния на природу.
Возможность и правильность такого прогноза зависят от глубины наших
познаний о строении и функционировании биосферы в целом и ее различных
участков и компонентов. Особенно важно иметь представление о роли живых
организмов – основной движущей силы в биосфере. Судьба биосферы –
проблема, касающаяся не только всех без исключения ученых, независимо от
их специальности, но практически от каждого человека.
Целями освоения дисциплины является
изучение студентами
современных концепций биосферно-ноосферной общности, законов
эволюции биосферы, особенно ее развития под влиянием человеческой
деятельности, повышение компетентности у студентов в сфере экологии и
рационального природопользования, а также формирование у студентов
твердых нравственных принципов экологической культуры.
Основными задачами курса являются:
 изучение структуры и этапов становления биосферы;
 изучение основных концепций учения о биосфере;
 изучение основных биохимических процессов, происходящих в
биосфере;
 усвоение закономерностей круговорота материи, энергии и
информации в биосфере;
 изучение энергетического и материального баланса биосферы Земли,
анализ механизмов и условий ее устойчивого функционирования и
развития;
 ознакомление с современными представлениями о принципах
организации биосферы;
 приобретение знаний о биосферно-ноосферной общности;
 изучение роли человека в биосфере и проблема охраны окружающей
среды.
Место дисциплины в структуре ООП магистратуры
Дисциплина входит в базовую часть профессионального цикла.
Изучение дисциплины базируется на знании физики, химии, астрономии,
географии, экологии. Содержательно дисциплина тесно связано с курсами
базовой части профессионального цикла современные проблемы биологии,
современная экология, глобальные экологические проблемы, а также с
2
курсами вариативной части аутэкология и синэкология, научно-практические
основы природопользования, частная экология, экологический мониторинг, с
дисциплиной по выбору общенаучного цикла «История развития экологии»,
«Экологические принципы охраны природы», дисциплиной по выбору ПЦ
«Методы исследования окружающей среды».
Необходимые знания и умения, приобретаемые в результате освоения
предшествующих дисциплин для освоения дисциплины «Учение о биосфере»:
концептуальные основы экологии; основные законы и концепции экологии,
основные свойства живых систем, средообразующие функции живого, структуры
и эволюции биосферы и роли в ней человека.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные
108 часов.
единицы,
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины (модуля):
- понимать пути развития и перспективы сохранения цивилизации, связь
геополитических и биосферных процессов, проявлять активную жизненную
позицию, используя профессиональные знания (ОК-4);
- понимать
современные
проблемы
биологии
и
использовать
фундаментальные биологические представления в сфере профессиональной
деятельности для постановки и решения новых задач (ПК-1);
- знать и использовать основные теории, концепции и принципы в избранной
области деятельности, способен к системному мышлению (ПК-2);
- демонстрировать знание основ учения о биосфере, понимание современных
биосферных процессов, способность к их системной оценке, способность
прогнозировать последствия реализации социально значимых проектов (ПК-5);
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
•Знать:
основные исторические и современные концепции о возникновении и
развитии биосферы, строение, эволюцию Солнечной системы, Земли и
биосферы, основные составляющие энергетического баланса биосферы,
основные факторы, определяющие устойчивость биосферы, геохимическую
роль живого вещества, как биотической компоненты биосферы, основные
закономерности эволюции биосферы
•Уметь:
четко представлять основные положение учения о биосфере,
анализировать влияние деятельности человека на биосферу, выявлять
отличия основных типов веществ биосферы, анализировать биосферноноосферную концепцию В.И. Вернадского и других ученых, выявлять
закономерности распределения живых организмов в Мировом океане и на
суше, грамотно объяснить процессы взаимосвязей, происходящих в
глобальной системе
3
 Владеть
понятийным
аппаратом,
необходимым
для
профессиональной деятельности, связанной с вопросами организованности
биосферы, поиском информации в глобальной сети интернет.
Образовательные технологии
Преподавание учебной дисциплины строится на сочетании лекций,
практических занятий и различных форм самостоятельной работы студентов.
Студенты решают задачи, делают письменные работы, сдают коллоквиумы,
готовят рефераты.
В
процессе
освоения
дисциплины
используются
следующие
образовательные технологии, способы и методы формирования компетенций:
Лекция (традиционная и проблемная), дебаты, активизация творческой
деятельности, деловая учебная игра, метод малых групп, упражнения, подготовка
письменных аналитических работ, практические занятия, подготовка докладов и
презентаций, выполнение проблемных и творческих заданий, дискуссии.
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, составляет
50 % аудиторных занятий.
Занятия лекционного типа составляют 50% аудиторных занятий.
Формы контроля – зачет
2. Учебная программа
Введение. "Учение о биосфере" В.И. Вернадского как закономерный
этап развития наук XX века. Новая парадигма отношения человека к
окружающей его среде, возникновения и эволюции жизни во вселенной основа концепции "устойчивого развития" человечества на планете.
Предпосылки и истоки учения В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере.
Ламарк и Бюффон. Понятие Природы. Попытки целостного подхода к
Жизни. А.Гумбольд и Г.Марш. Зюсс и термин "биосфера". Ю.Либих и
агрохимия. Открытие почвы как естественно-исторического природного тела.
В.В. Докучаев и В.И. Вернадский. Д.И. Менделеев, А.Е. Бекетов и традиции
русского космизма в становлении учения о биосфере.
Живое вещество как совокупность всех организмов. Живое вещество в
Космосе - уникальность или вечное свойство космической материи?
Разработка В.И. Вернадским атомистического подхода к живому. Изотопы и
живое вещество. Границы между живым и неживым веществом. Планетарное
значение живого вещества.
Биосфера - оболочка Земли. Диссимметричность биосферы. Границы
биосферы. Верхняя граница и озоновый экран. Неоднозначность нижней
границы биосферы. Неравномерность распределения живого вещества в
биосфере. Вертикальная и горизонтальная структуры биосферы. Экологобиосферный регион и экосистемы (биогеоценозы). Различные подходы к
понятию и структуре биосферы. Физико-химические условия и пределы
биосферы.
4
Биосфера и границы Жизни. Космос и биосфера. Человек в биосфере.
Создание новой ноосферной организованности. Учение В.И. Вернадского о
биосфере и новое научное мировоззрение. Учение о биосфере - научный
фундамент современной экологии.
Биохимические процессы в биосфере. Вещество биосферы. Семь
типов вещества. Биокосное вещество и биокосные системы планеты: почва,
природные воды, атмосфера. Биогенное вещество и ископаемые продукты
жизнедеятельности организмов. Косное вещество и горные породы.
Рассеянное вещество и компоненты радиоактивного распада. Вещество
космического происхождения. Живое и неживое - два полюса космической
материи.
Биогеохимические функции живого вещества и деятельность живых
организмов. Концентрационная функция 1-го и 2-го рода. Организмы концентраторы и современный мониторинг биосферы. Окислительновосстановительные функции. Биохимическая функция.
Понятие о биогенной миграции. Качественное различие между
биогенной и физико-химической миграцией химических элементов и
соединений. Рассмотрение примеров химически близких элементов (натрия,
лития, калия, кальция, магния, стронция и др.) - антиподов в биогенной
миграции.
Биогеохимические круговороты вещества и потоки энергии как
основной механизм поддержания организованности и устойчивости
биосферы. Пространственно-временной ряд биогеохимической цикличности.
Незамкнутость круговоротов в биосфере и ее планетарное значение.
Скорость выхода вещества из круговоротов. Доля вещества (отдельных
химических элементов) в циклическом обращении. Время и емкость
биогеохимических циклов-потоков. Суточные, сезонные и другие ритмы
круговоротов. Круговороты биогенных элементов и их антропогенная
модификация: газообразного и осадочного циклов, макро- и микроэлементов.
Органогенный парагенезис минералов.
Круговорот воды. Особенности физико-химических свойств воды и ее
биологическое значение. Пути перемещения воды: вода в биосфере;
круговорот воды в экосистеме. Происхождение и запасы воды на Земле.
Проблемы охраны и рационального использования водных ресурсов.
Круговорот углерода. Биологическое значение углерода. Особенности
круговорота в водных и наземных экосистемах. Запасы органического и
неорганического углерода. Хозяйственная деятельность человека и
трансформация круговорота углерода.
Круговорот
кислорода.
Биологическое
значение
кислорода.
Биохимические,
анатомические
и
физиологические
механизмы
использования кислорода организмами. Резервный фонд круговорота
кислорода, источники поступления кислорода в биосферу.
Круговорот азота. Фиксация азота и вовлечение его в биогеохимический
круговорот. Симбиотические и свободно живущие организмы - фиксаторы
5
азота. Процессы аммонификации, нитрификации и денитрификации.
Проблемы загрязнения окружающей среды соединениями азота.
Круговорот фосфора. Биологическая роль фосфора. Фосфор как
лимитирующий
фактор.
Последствия
антропогенного
нарушения
круговорота фосфора.
Круговорот серы. Биологическое значение серы. Резервный фонд серы.
Микробиологические процессы в круговороте серы. Антропогенная
трансформация круговорота серы. Поступление серы в атмосферу.
Локальные, региональные и глобальные проблемы загрязнения атмосферы
соединениями серы.
Фотохимические процессы и климат планеты. Перепроизводство
минеральных удобрений - причина эвтрофикации современной биосферы.
Рассеивание и циркуляция загрязняющих веществ в биосфере. Включение
загрязнителей в биомассу. Последствия влияния загрязнителей на
популяционном, биоценотическом и геосистемном уровнях. Экологические
последствия физического, химического и биологического загрязнения
экосистем. Технологии производства экологически чистой продукции.
Поток энергии и продуктивность экосистемы. Основные виды
энергии в биосфере (солнечная, радиоактивная, гравитационная и др.).
Трансформация
энергии
зелеными
растениями.
Фотосинтез.
Аккумулирование энергии живым веществом. Проявление законов
термодинамики в биосфере. Свободная энергия Гиббса, энтальпия и
энтропия природных процессов. Биосфера как открытая термодинамическая
система. Термодинамика необратимых процессов. Термодинамическая
направленность развития биосферы.
Две формы энергии Жизни. Понятие свободной энергии живого
вещества. Биогеохимическая энергия роста и размножения. Скорость
размножения различных организмов как энергетическая константа. Давление
жизни. Составляющие энергетического баланса биосферы. Солнечная
радиация - единственный источник энергии, используемой живыми
организмами. Механизмы фотосинтеза и хемосинтеза. Значение работ А.И.
Воейкова для понимания энергетических процессов в биосфере.
Радиационный баланс земной поверхности, энергетический баланс, тепловой
баланс суши и океана. Мировые карты энергетического баланса, влияние
климата на продуктивность биосферы, экологические последствия изменений
климата, эволюции климата в плейстоцене. Модель ячеистой атмосферной
циркуляции. Энергетический баланс и типы географической среды.
Источники и потоки энергии в биологических системах; использование
энергии в биохимических процессах для активации мономеров до
возможностей их спонтанной полимеризации; гетеротрофная и автотрофная
полимеризация; энергетический метаболизм и синтез полимеров в
современных организмах; энергетика процессов брожения и дыхания,
функция фосфатов как универсальной энергетической "валюты" в
биологических системах. Производство энергии человеком как процесс в
6
биосфере, основные источники энергии, эффективность использования
энергии.
Поток энергии в экосистеме через трофические уровни, эффективность
экосистем, пирамиды чисел, биомасс и энергии в экосистемах, энергетика
"пастбищных" и "детритных" трофических цепей. Энергетические
ограничения сложности трофических цепей.
Космические предпосылки формирования Земли. Возникновение и
эволюция биосферы.
Метеориты: состав, главные фазы, группы. Планеты: основные
свойства, классификация планет. Астероиды (С - астероиды, S - астероиды).
Атомные соотношения в Солнечной системе. Образование Солнечной
системы. Космохимическая классификация элементов. Основные тенденции
распределения химических элементов Земли в период ее формирования.
Эволюция биосферы. Пребиотическая эволюция. Биотический этап
эволюции. Эволюция по способу получения энергии. Эволюция прокариот.
Эволюция эукариот. Основные черты эволюции растений. Эволюция
многоклеточных животных. Деятельность человека и эволюция биосферы.
Организованность биосферы. Концепция В.И. Вернадского о биосфере
как планетарной организации, являющейся закономерной частью
космической организованности. Кибернетические принципы организации
биосферы; иерархический порядок организации субординации живой
природы Л.Берталанфи и общая теория систем; работы по биокибернетике
И.И. Шмальгаузена и А.Н. Колмогорова. Пространственная и временная
организации биосферы, явления симметрии в жизненных процессах.
Экоинформатика и алгоритмический подход к информации в биологических
системах. Механизмы самовоспроизводства живых систем на разных уровнях
системной организованности (молекулярном, клеточном, организменном,
популяционном, экосистемном, биосферном).
Организация биосферы и космос, планетно-космические основы
организации жизни, космические истоки возникновения и эволюции
биологической организации, а также первичной биогеосферы.
Пространственная организация биосферы, временная организация и
синхронизация процессов в биосистемах, структурно-функциональная
организация биосферы.
Распространение живого вещества в биосфере и его влияние на свойства
основных компонентов географической оболочки. Границы биосферы. Поле
устойчивости и поле существования жизни. Вес и объем биосферы.
Структура биосферы на термодинамическом уровне. Структура биосферы на
физическом, химическом и биологическом уровнях организованности.
Парагенетический уровень организованности биосферы. Представление о
биогеоценотическом покрове Земли. Коэволюция атмосферы, литосферы,
гидросферы и биосферы. Естественные факторы глобальных воздействий на
биосферу.
Распределение живых организмов в Мировом океане. Распределение
основных классов животных по средам обитания. Основные экологические
7
зоны Мирового океана. Основные экологические группы органической
жизни в океане (планктон, нектон, бентос). Зоопланктон.
Основные
представитель зоопланктона морских и пресных вод. Круговорот жизни в
Мировом океане. Особенности экосистемы океана. Особенности
распределения биомассы и годовой продукции живого вещества в различных
океанах. Жизнь морской поверхности. Прибрежная фауна и флора: на
скальном субстрате, на песчаном грунте, на илистом субстрате. Коралловые
рифы. Открытый океан. Глубоководные районы океана. Марикультура.
Распределение живых организмов на материках. Экологические
факторы. Биомасса живого вещества на суше. Биологическая продуктивность
зональных типов почвенно-растительных формаций земного шара. Наземные
экосистемы (биомы), распределение различных типов растительности: зона
арктических пустынь, зона тундры, лесотундра, зона тайги, зона смешанных
и широколиственных лесов, зона степей, средиземноморская зона, зона
пустынь, зона тропических пустынь, влажные тропические леса, мангровая
растительность.
Высотная
поясность
ландшафтов.
Пресноводные
экосистемы.
Ноосфера. Новая эволюционная стадия биосферы. Биогеохимическая
деятельность человека и ее геологическая роль. Масштабы воздействия
человека на биосферу. Локальное и глобальное изменения природной
организованности биосферы. Автотрофность человечества.
Становление переходной биосферно-ноосферной общности: нарушение
газового и теплового баланса биосферы, эрозия земель, экологическое
загрязнение среды. Крупные города как ноосферные центры. Формирование
элементов новой ноосферной организованности (человечество становится
единым целым). Преобразование средств связи и обмена. Открытие новых
источников энергии. Равенство всех людей. Исключение войн из жизни
общества. Научная мысль - главная предпосылка перехода биосферы в
ноосферу. Нравственная сила разума.
Концепции ноосферы Э.Леруа, Пьера Тейяра, Де Шардена и В.И.
Вернадского. Черты сходства и различия. Материальность процесса перехода
биосферы в ноосферу. Историческая неизбежность трансформации биосферы
в ноосферу.
Понятие о складывающейся биосферно-ноосферной целостности.
Управляющий природно-народнохозяйственный ( ноосферный) комплекс и
его составляющие. Природная среда (биосфера). Хозяйственная
(технологическая) сфера. Социально-культурная сфера. Структурная модель
ноосферного комплекса. Роль информационной составляющей. Ноосферные
знания и базы данных. Ноосферная концепция как основа научного
управления. Биосферно-ноосферное учение В.И. Вернадского - научный
фундамент глобальной и социальной экологии. Глобальные экологические
проблемы как результат нарушения сложившейся организованности
биосферы.
Коэволюционный характер развития общества и природы на
современном этапе развития биосферы. Вопросы экологического
8
прогнозирования. Экологическая оценка природной среды и возможных
антропогенных последствий в целях оптимизации биосферы.
Общие географические закономерности в пределах биосферы.
Целостность географической оболочки. Ритмические явления. Зональность и
азональность. Полярная асимметрия.
Экологические системы биосферы и человек. Продуктивность
биосферы, первичная и вторичная продукция, трофические цепи и пирамиды.
Первичная продуктивность и биомасса лесов, лугов, обрабатываемых земель,
морских и пресных водоемов, болот, пустынь; годовая первичная продукция
материков и океанов, биосферы в целом. Уровни потребления, биомасса
растительноядных и хищных животных. Мировая продуктивность сельского
хозяйства, продукция основных сельскохозяйственных растений (пшеница,
рис, кукуруза, ячмень, сорго, картофель, бобовые, сахар, фрукты) и
животноводства (мясо, рыба, птица, яйца, молоко, промысловые
беспозвоночные - моллюски, ракообразные). Человек и его пищевые
потребности в калориях и белках. Нетрадиционные источники белка биотехнология.
Производство продуктов питания как процесс в биосфере. Пути
повышения
продуктивности
биосферы.
Энергетическая
цена
индустриализации сельскохозяйственного производства. Биоэнергетический
коэффициент полезного действия агропромышленного производства.
Современные сельскохозяйственные технологии и проблемы охраны
окружающей среды. Угроза сокращения пищевых ресурсов: эрозия почв,
деградация почвенного покрова и водных ресурсов, воздействие вредителей
и болезней на сельскохозяйственные растения и животных; техногенное
загрязнение окружающей среды и производство экологически чистых
продуктов питания.
Сверхинтенсивная эксплуатация и ограниченность природных ресурсов
биосферы. Техногенное воздействие на рельеф, деструкция растительного и
почвенного покровов, уничтожение генофонда флоры и фауны как следствие
антропогенного воздействия на биосферу. Проблемы и пути сохранения
биоразнообразия и экологически обоснованного неистощительного
устойчивого развития. Рост народонаселения и возможности биосферы
обеспечить необходимый объем продуктов питания, прогнозы развития
сельского хозяйства, резервы биосферы, повсеместный переход от промысла
к хозяйствованию, максимальная утилизация солнечной энергии и первичной
продукции. Влияние деятельности человека на глобальные процессы и
климат биосферы.
Экспоненциальный рост населения Земли и его пределы, зависимые от
ограниченности ресурсов биосферы. Прогнозы и сценарии развития
мирового хозяйства и населения на ближайшие 100-200 лет.
Динамика современных мировых процессов роста населения, использования
возобновляемых и невозобновляемых ресурсов, технологий, борьба с
загрязнениями среды, пути перехода к устойчивой эколого-экономической
системе хозяйствования. Концепция устойчивого развития. Концепция перехода
9
России к устойчивому развитию и механизм его достижения. (Стабилизация
экологической ситуации, экологизация экономической деятельности, введение
хозяйственной деятельности в пределы емкости экосистем, разработка системы
стимулирования хозяйственной деятельности и установление пределов
ответственности за ее экологические результаты, при которых биосфера
воспринимается уже не только как поставщик ресурсов, а как фундамент жизни,
сохранение которого должно быть непременным условием функционирования
социально-экономи-ческой системы и ее отдельных элементов. В соответствии с
принципами устойчивого развития, выработанными на Конференции ООН по
окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 г. должна
предусматриваться реализация комплекса мер, направленных на сохранение
жизни и здоровья человека, решение демографических и социальных проблем,
строгое соблюдение ряда ограничений при осуществлении хозяйственной
деятельности и отказ от реализации любых проектов, которые наносят
невосполнимый ущерб окружающей среде или экологические последствия
которых недостаточно изучены.).
3. Рабочая учебная программа
Наименование разделов и тем
Всего
Живое вещество как совокупность всех
организмов. Типы веществ в биосфере.
Биосфера и границы Жизни. Космос и
биосфера.
Человек в биосфере. Учение В.И
Вернадского о биосфере.
Биогеохимические круговороты веществ и
потоки энергии.
Поток энергии и продуктивность
экосиситемы.
Возникновение и эволюция биосферы.
Космические предпосылки формирования
Земли. Эволюция биосферы и деятельность
человека.
12
Аудиторные
занятия
Лекци Практии
ческие
работы
2*
2
Самостоятельная
работа
8
12
2*
2
8
10
2*
-
8
16
2*
4
10
8
2*
-
6
12
2*
2
8
Организованность биосферы.
8
2*
2
4
Распределение живых организмов в
Мировом океане и на материках.
Ноосфера. Новая эволюционная стадия
биосферы.
Экологические системы биосферы и человек
ИТОГО
8
-
2
6
10
2*
2
6
12
108/18
2*
18/18
2
18
8
72
Количество лекций в интерактивной форме (*) – 18 часов, что составляет 50
%.
10
4. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации но итогам освоения дисциплины и учебнометодическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Методические рекомендации по подготовке к практическим занятиям.
Тема: «Живое вещество биосферы. Отличия живого вещества от
косного»
Цель: познакомится с основными типами веществ биосферы. Выявить
основные отличия живого вещества и косного.
Задание 1. Назовите основные типы веществ биосферы, дайте их
характеристику.
Задание 2. Сравните живое вещество и косное вещество и заполните
следующую таблицу.
ТАБЛИЦА МАТЕРИАЛЬНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОТЛИЧИЯ ЖИВЫХ
ЕСТЕСТВЕННЫХ ТЕЛ БИОСФЕРЫ ОТ ЕЕ КОСНЫХ
ЕСТЕСТВЕННЫХ ТЕЛ (по В. Вернадскому)
Живые
Косные естественные тела
естественные
тела
I. Среди косных дисперсных естественных тел биосферы
нет тел, аналогичных телам живым. Дисперсное косное
вещество сосредотачивается в биосфере; в более глубоких
частях планеты оно заглушается давлением. Оно (косное
вещество) создается или при умирании живого вещества
или под влиянием газовых или жидких фаз, всегда
являющихся биокосными.
II. Косные естественные тела чрезвычайно разнообразны и,
взятые в целом, никакой единой генетической связи между
собой не представляют.
III. В косных естественных телах нет проявления правизны
и левизны, не подчиненных законам симметрии твердого
тела
IV. Новое косное естественное тело создается физикохимическими
и
геологическими
процессами,
безотносительно к ранее бывшим естественным телам,
живым или косным. Процессы его образования могут идти
и в живых телах, изменяясь в своих проявлениях и давая
биокосные естественные тела, внедренные в живое
естественное тело.
11
V. В косном естественном дисперсном теле – в твердом или
в мезоморфном – нет специально свойственного ему
движения как целого естественного тела. Его нет в жидких
и в газообразных косных телах, которые состоят из ложно
подвижных молекул и принимают форму вместилищ, в
которых они находятся. Газообразные тела оказывают при
этом давление на стенки замкнутых вместилищ. Их
движение определяется законами температуры и давления.
VI. Процессы, создающие косное естественное тело,
обратимы во времени. Пространство, в котором они идут,
неотличимо
от
изотропного
или
анизотропного
пространства Евклида.
VII. Размножения нет. Создается косное естественно
тело физико-химическими и геологическими процессами,
синтетически воспроизводимыми экспериментом.
VIII. Число косных естественных тел не зависит от
размеров планеты, а определяется свойствами планетной
материи-энергии. Биосфера получает и отдает непрерывно
материю-энергию в космическое пространство. Существует
с ним непрерывный материально-энергетический обмен.
IX. Площадь и область проявления косных естественных
тел в биосфере ограничены ее размерами и могут
увеличиваться только с ее ростом.
Х. Химический состав косных естественных тел всецело
является функцией состава окружающей среды, в которой
они создаются
XI. Количество разных химических соединений - молекул и
кристаллов - в косных естественных телах земной коры,
следовательно и биосферы, ограничено. Существуют
немногие тысячи естественных "земных", а вероятно и
.
"космических" соединений - молекул и кристаллических
пространственных
решеток.
Этим
определяется
ограниченное количество видов косных естественных тел
биосферы и ее биокосных естественных тел.
XII. Все природные процессы в области естественных
косных тел - за исключением явлений радиоактивности уменьшают свободную энергию среды (процессы
обратимые), в данном случае - свободную энергию в
биосфере.
12
Используемая литература:
В.И. Вернадский: Жизнеописание. Избранные труды. Воспоминания
современников. Суждения потомков./ Сост. Г.П. Аксенов. М.: Современник,
1993. 688 с.
Тема: «Биогеохимические круговороты веществ»
Цель: познакомить с понятием «биогеохимический круговорот», вспомнить
основные биогеохимические циклы (один из них осуществить через игру).
1.
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Ход работы:
Игра «Круговорот воды»
Вопросы по игре:
Проследите различные пути, приводящие к финишу. За какое
минимальное количество ходов возможен путь к финишу?
Через какие природные среды Вы прошли во время игры?
Почему встречаются циклические процессы? Каковы пути выхода из
них?
С какими проблемами Вам пришлось столкнуться во время игры?
Каким цветом обозначены загрязнения? С какими типами
загрязнений Вы встретились?
Проследите пути большого и малого круговоротов воды.
Каковы преимущества (недостатки) данной игры?
2. Проведение
игр
«Круговорот
углерода»,
«Удивительное
путешествие кальция».
Задание: Составить вопросы к играм. Проследите возможные пути
быстрого достижения финиша. Преимущества и недостатки игр.
3. Творческое задание:
3.1 Изобразить один из круговоротов веществ на ватмане.
3.2 Составить игру «Круговорот …(одного из элементов, кроме тех,
которые ранее были проиграны)». Нарисовать на ватмане. Приложить
правила игры.
Вопросы для повторения:
1. Незамкнутость круговоротов в биосфере и ее планетарное
значение.
2. Время и емкость биогеохимических циклов-потоков.
3. Суточные, сезонные и другие ритмы круговоротов.
4. Органогенный парагенезис минералов.
5. Пространственно-временной
ряд
биогеохимической
цикличности.
6. Биохимические, анатомические и физиологические механизмы
использования кислорода организмами.
7. Происхождение и запасы воды на Земле.
13
8. Локальные, региональные и глобальные проблемы загрязнения
атмосферы соединениями серы.
Тема: Организованность биосферы.
Вопросы для практического занятия:
1. Кибернетические
принципы
организации
биосферы;
иерархический порядок организации субординации живой
природы Л.Берталанфи и общая теория систем.
2. Пространственная и временная организации биосферы, явления
симметрии в жизненных процессах.
3. Организация биосферы и космос.
4. Временная организация и синхронизация процессов в
биосистемах.
5. Структурно-функциональная организация биосферы.
Тема: Ноосфера – сфера разума.
Вопросы для практического занятия:
1. Биогеохимическая деятельность человека и ее геологическая
роль.
2. Локальное и глобальное изменения природной организованности
биосферы.
3. Формирование элементов новой ноосферной организованности.
4. Нравственная сила разума.
5. Концепции ноосферы Э.Леруа, Пьера Тейяра Де Шардена и В.И.
Вернадского. Черты сходства и различия.
6. Понятие о складывающейся биосферно-ноосферной целостности.
7. Структурная модель ноосферного комплекса.
8. Ноосферная концепция как основа научного управления.
9. Коэволюционный характер развития общества и природы на
современном этапе развития биосферы.
Тема: Экологические системы биосферы и человек.
Вопросы для практического занятия:
1. Первичная продуктивность и биомасса лесов, лугов,
обрабатываемых земель, морских и пресных водоемов, болот,
пустынь.
2. Уровни потребления, биомасса растительноядных и хищных
животных.
3. Производство продуктов питания как процесс в биосфере.
4. Современные сельскохозяйственные технологии и проблемы
охраны окружающей среды.
5. Проблемы и пути сохранения биоразнообразия и экологически
обоснованного неистощительного устойчивого развития.
6. Динамика современных мировых процессов роста населения.
14
7. Концепция устойчивого развития. Концепция перехода России к
устойчивому развитию и механизм его достижения.
Методические указания по проведению практических работ.
Практическая работа № 1.
Биосфера – глобальная система.
Ноосфера – сфера разума.
Цель: выяснить почему биосфера является глобальной системой; переход
биосферы в ноосферу.
Материалы: раздаточный материал, таблицы, схемы со стадиями эволюции
биосферы, учебники по экологии.
Ход работы:
1. Изучить ниже приведенные проблемы по литературным источникам,
обсудить их в группах
2. изучить стадии становления ноосферы (по схемам).
3. Провести анализ того, насколько выполняются условия становления
ноосферы в современном мире.
4. Ответить на вопросы.
Проблемы: Влияние человека на биосферные процессы. Биосфера и место в
ней человека. Понятие о ноосфере. Возобновляемые источники энергии,
сырья и пищевых продуктов; продукционные возможности биосферы.
Механизмы устойчивости экосистем и биосферы. Экономика использования
ресурсов биосферы.
Вопросы для самоконтроля:
1. Дать общую характеристику биосферы: определение, состав, границы,
функции, энергетика.
2. Почему биосферу часто называют глобальной системой?
3. Место человека в биосфере.
4. Современная тенденция изменения биосферы.
5. Что такое ноосфера? Назовите основные признаки ноосферы.
6. Почему не возможен переход биосферы в ноосферу?
7. Могут ли люди усовершенствовать биосферу?
8. Почему считают, что человечество стало сейчас силой геологического
масштаба?
9. Назовите источники энергии, сырья и пищевых продуктов биосферы.
Расскажите о возобновляемых источниках энергии. Приведите
примеры. Каковы проблемы возобновляемых природных ресурсов?
10.Назовите основные принципы перестройки экосистем.
15
Практическая работа № 2
Различные подходы к понятию и структуре биосферы.
Цель: познакомиться со структурой биосферы, рассмотреть различные
подходы.
Материалы: раздаточный материал, таблицы, схемы, учебники по
экологии.
Ход работы:
1.
Изучить ниже приведенные проблемы по литературным
источникам, обсудить их в группах.
2.
Изучить различные подходы к структуре биосферы (по схемам).
3.
выполнить Задания № 1,2
4.
Ответить на вопросы.
Проблемы: Биосфера - оболочка Земли. Диссимметричность биосферы.
Границы биосферы. Верхняя граница и озоновый экран. Неоднозначность
нижней границы биосферы. Неравномерность распределения живого
вещества в биосфере. Вертикальная и горизонтальная структуры биосферы.
Эколого-биосферный регион и экосистемы (биогеоценозы). Различные
подходы к понятию и структуре биосферы. Физико-химические условия и
пределы биосферы.
Биосфера и границы Жизни. Космос и биосфера. Человек в биосфере.
Создание новой ноосферной организованности.
Общая структура биосферы.
Задание 1.
Рассмотреть общую структуру биосферы: подсферы и надсферы.
Каковы границы различных оболочек биосферы? Определите границы
распределения живого вещества в биосфере.
Дать определение следующим терминам: аэробиосфера, тропобиосфера,
фитосфера, педосфера, альтобиосфера, гипотеррабиосфера, теллуробиосфера,
гипобиосфера,
метабиосфера,
абиосфера,
фотосфера,
афотосфера,
парабиосфера, апобиосфера, террабиосфера, литобиосфера, маринобиосфера.
Задание 2.
Рассмотрите рис. «Структура биосферы». Дайте названия подсферам,
надсферам (слоям) биосферы
Рассмотреть основные структурные подразделения биосферы
(эубиосферы). Какова протяженность биосферы по вертикали и соотношение
поверхностей, занятых основными структурными единицами? Горизонтальная
структура биосферы и иерархия экосистем.
16
1
2
3
4
5
6
11
12
7
13
8
9
10
Вопросы для проверки знаний:
1. Какие образования называют подсферами?
2. Какой фактор является ведущим среднеобразующим в образовании
подсфер?
3. В каких геосферах сосредоточена Жизнь? Определите границы Жизни.
4. В чем выражается неравномерность распределения живого вещества в
биосфере?
5. Назовите все оболочки, входящие в биосферу. Каковы их границы?
6. Назовите верхнюю оболочку биосферы. В чем ее основная
особенность?
7. Как выражаются вертикальная и горизонтальная структуры биосферы?
8. Дайте общую иерархию подсистем биосферы.
9. Каковы физико-химические условия и пределы биосферы?
10.В чем выражается диссимметричность биосферы?
Практическая работа № 3
Баланс энергии и общее понятие биогеохимического
круговорота веществ.
Цель: изучить как происходит распределение энергии в биосфере.
17
Материалы: раздаточный материал, таблицы, схемы баланса энергии,
учебники по экологии.
Ход работы:
1. Изучить ниже приведенные проблемы по литературным
источникам, обсудить их в группах.
2. Рассмотреть баланс энергии в биосфере (по схемам).
3. Ответить на вопросы.
Проблемы: Биогеохимические круговороты вещества и потоки энергии как
основной механизм поддержания организованности и устойчивости биосферы.
Влияние солнечного излучения на природные процессы Земли. Источники
энергии, определяющие тепловой баланс и термический режим биосферы
Земли. Поступление и распределение солнечной энергии в пределах
биосферы Земли. Большой круговорот вещества в пределах верхних
оболочек Земли. Незамкнутость круговоротов в биосфере и ее планетарное
значение. Скорость выхода вещества из круговоротов. Доля вещества
(отдельных химических элементов) в циклическом обращении. Суточные,
сезонные и другие ритмы круговоротов. Круговороты биогенных элементов и
их антропогенная модификация: газообразного и осадочного циклов, макрои микроэлементов. Органогенный парагенезис минералов.













Вопросы для самоконтроля:
Какие основные превращения энергии происходят в биосфере?
Что подразумевает баланс энергии в биосфере?
Отобразите влияние солнечного излучения на природные процессы Земли.
Что является источниками мощного излучения солнечной энергии? Чем
они обусловлены?
Каково поступление и распределение солнечной энергии в пределах
биосферы Земли?
Что такое «альбедо»?
Сколько солнечной энергии (в %) поглощается почвой?
Что такое круговорот веществ?
 Каким образом происходит глобальный круговорот вещества?
 Что такое биосферный круговорот веществ?
Что такое биогеоценотический круговорот веществ?
В чем сущность биогеохимических круговоротов? Перечислите их.
Что является важнейшим звеном биогеохимического круговорота?
Назовите основные биогеохимические функции живого вещества в
биосфере Земли?
В чем заключаются главные черты круговорота типичных биофильных
химических элементов в биосфере?
18
Практическая работа № 4,5 (по группам).
Биогеохимические круговороты веществ.
Цель: познакомиться с основными биогеохимическими круговоротами
веществ.
Материалы: раздаточный материал, таблицы с круговоротами веществ,
схемы, учебники по экологии.
Ход работы:
1. Изучить ниже приведенные проблемы по литературным источникам,
обсудить их в группах.
2. Рассмотреть основные круговороты веществ (по таблицам). Выполнить
следующие предложенные задания.
3. Ответить на вопросы.
Проблемы: Круговорот углерода. Особенности круговорота в водных и
наземных экосистемах. Запасы органического и неорганического углерода.
Круговорот кислорода. Биологическое значение кислорода. Резервный фонд
круговорота кислорода, источники поступления кислорода в биосферу.
Круговорот азота. Фиксация азота и вовлечение его в биогеохимический
круговорот. Процессы аммонификации, нитрификации и денитрификации.
Круговорот фосфора. Биологическая роль фосфора. Фосфор как
лимитирующий фактор. Последствия антропогенного нарушения
круговорота фосфора.
Круговорот серы. Биологическое значение серы. Резервный фонд серы.
Антропогенная трансформация круговорота серы. Поступление серы в
атмосферу. Локальные, региональные и глобальные проблемы загрязнения
атмосферы соединениями серы.
Круговорот углерода
Задание: Рассмотрите круговорот углерода по схеме. Расскажите главные
черты круговорота. Какие основные процессы происходят в данном
процессе? Что является источником первичной углекислоты? Какие пути
миграции углекислоты Вы знаете?
19
Круговорот азота
Задание: Рассмотрите круговорот азота по схеме (выдается раздаточный
материал с круговоротом азота в различных вариантах). Какие
микроорганизмы участвуют в данном круговороте? Перечислите
основные процессы, происходящие в почве. Чем они отличаются друг от
друга? Каким образом осуществляется фиксация азота в живом
веществе?
Круговорот серы
Задание: Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы.
1. Круговорот какого элемента изображен на схеме?
2. Какие основные процессы происходят в данном круговороте?
3. Проследите по аэробной и анаэробной зонам.
4. В виде каких химических соединений встречается данный элемент
в круговороте?
5. За счет каких процессов в атмосфере соединения данного
биофильного элемента попадают в почву?
6. Какие микроорганизмы участвуют в данном круговороте?
7. Проблемы загрязнения окружающей среды соединениями данного
элемента.
20
Круговорот фосфора
Задание: Рассмотрите круговорот фосфора (по раздаточному материалу).
Ответьте на следующие вопросы
1. Опишите основные процессы и превращения, происходящие в данном
круговороте.
2. В виде каких химических соединений встречается фосфор?
3. В каких природных зонах они протекают?
4. Какие микроорганизмы участвуют в данном круговороте?
5. Каково значение данного круговорота в природе и для человека?
6.
Заполните пропущенные на нижеприведенной схеме процессы,
происходящие в круговороте фосфора.
21
Методические рекомендации по организации самостоятельной работы и
изучению дисциплины «Учение о биосфере»
Темы для докладов и рефератов:
1. Человек в биосфере. Создание новой ноосферной организованности.
2. Космос и биосфера.
3. Учение В.И. Вернадского о биосфере и новое научное мировоззрение.
4. Суточные, сезонные и другие ритмы круговоротов.
5. Круговороты биогенных элементов и их антропогенная модификация:
газообразного и осадочного циклов, макро- и микроэлементов.
6. Биогеохимические круговороты вещества и потоки энергии как
основной механизм поддержания организованности и устойчивости
биосферы.
7. Фотохимические процессы и климат планеты.
8. Органогенный парагенезис минералов.
9. Рассеивание и циркуляция загрязняющих веществ в биосфере.
10.Технологии производства экологически чистой продукции.
11.Значение работ А.И. Воейкова для понимания энергетических
процессов в биосфере.
12.Поток энергии в экосистеме через трофические уровни, энергетические
ограничения сложности трофических цепей.
13.Кибернетические принципы организации биосферы.
14.Поле устойчивости и поле существования жизни.
15.Представление о биогеоценотическом покрове Земли.
16.Коэволюция атмосферы, литосферы, гидросферы и биосферы.
17.Понятие о складывающейся биосферно-ноосферной целостности.
18.Экологическая оценка природной среды и возможных антропогенных
последствий в целях оптимизации биосферы.
19.Человек и его пищевые потребности в калориях и белках.
20.Современные сельскохозяйственные технологии и проблемы охраны
окружающей среды.
21.Влияние деятельности человека на глобальные процессы и климат
биосферы.
22.Продуктивность биосферы, первичная и вторичная продукция,
трофические цепи и пирамиды.
23.Первичная продуктивность и биомасса лесов, лугов, обрабатываемых
земель, морских и пресных водоемов, болот, пустынь; годовая
первичная продукция материков и океанов, биосферы в целом.
24.Человек и его пищевые потребности в калориях и белках.
Нетрадиционные источники белка - биотехнология.
25.Прогнозы и сценарии развития мирового хозяйства и населения на
ближайшие 100-200 лет.
26.Производство продуктов питания как процесс в биосфере. Пути
повышения продуктивности биосферы.
22
27.Проблемы и пути сохранения биоразнообразия и экологически
обоснованного неистощительного устойчивого развития.
28.Влияние деятельности человека на глобальные процессы и климат
биосферы.
29.Угроза сокращения пищевых ресурсов: эрозия почв, деградация
почвенного покрова и водных ресурсов, воздействие вредителей и
болезней на сельскохозяйственные растения и животных; техногенное
загрязнение окружающей среды и производство экологически чистых
продуктов питания.
30.Современные сельскохозяйственные технологии и проблемы охраны
окружающей среды.
Контрольные вопросы для проверки знаний
по дисциплине «Учение о биосфере».
Вариант №1
1. Учение о биосфере - это…
2. Перечислите группы почвенных биологических процессов.
3. Распределение Жизни в биосфере.
Вариант №2
1. Ж.Б. Ламарк, Э. Зюсс, В.И. Вернадский.
2. Какие основные превращения энергии происходят в биосфере?
3. Атмосфера, как одна из важнейших оболочек биосферы.
Вариант №3
1. Биосфера – это…
2. Образование в гидросфере углекислоты углекислоты, сероводорода.
3. Почвенный покров, как сложный компонент биосферы на поверхности
континентов.
Вариант №4
1. Живое вещество – это…
2. Закон физико-химического единства.
3. Гидросфера, как водная оболочка
1.
2.
3.
1.
2.
3.
Вариант №5
Биогенное вещество – это…
Общая характеристика биосферы: исторические аспекты, определения.
Проследите взаимосвязь между климатом, зональными почвами и
растительностью. В чем состоит главная особенность этой
взаимозависимости?
Вариант №6
Биокосное вещество – это…
Структурообразующие факторы биосферы.
Различные подходы к понятию и структуре биосферы.
23
Вариант №7
1. В.В. Докучаев, В.И. Вернадский
2. Принцип Ле Шателье-Брауна . Выполняется ли он в настоящее время
по отношению к сохранности к биосфере? Ответ обоснуйте.
3. Земная кора, как неоднородная оболочка Земли.
Вариант №8
1. Основными компонентами живого вещества являются…
2. Основные функции биосферы.
3. Уровни организации живой материи в биосфере.
Вариант №9
1. Средообразующая функция биосферы.
2. Живое вещество: определение, строение, свойства.
3. Оболочки биосферы (краткая характеристика). Биосфера и границы
Жизни.
Вариант №10
1. ~2,4∙10 т
2. Перечислите характерные особенности биосферы.
3. Различные подходы к понятию и структуре биосферы.
12
Вариант №11
1. Биосфера – это…
2. Концентрационная функция биосферы.
3. Распределение Жизни в биосфере.
1.
2.
3.
4.
Вариант №12
Главный источник энергии - …
В чем заключается важнейшее свойство круговорота воды?
Каким образом происходит поступление и распределение солнечной
энергии в пределах биосферы Земли?
Роль углерода в биосфере. Основные процессы круговорота углерода.
Пути миграции СО2 в биосфере.
Вариант №13
1. Закон о круговороте атомов (закон геохимии биосферы).
2. Малый круговорот воды заключается в …
3. Глобальный круговорот вещества в пределах верхних оболочек.
Опишите основные этапы круговорота и превращения веществ.
4. Фотосинтезирующие организмы
Глюкоза
Гетеротрофы…
О2
24
Часть какого круговорота изображена на данной схеме? Закончите схему.
Какие еще процессы характерны для данного круговорота? Какова роль
круговорота данного вещества?
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
Вариант №14
Что такое «альбедо Земли»?
Биологический (биотический) круговорот – это…
Процессы выветривания горных пород и снос продуктов выветривания
в океан. Типы выветривания.
Задание по карточке 1: Круговорот какого элемента изображен на
схеме? Опишите основные процессы и превращения, происходящие в
данном круговороте. Какова его роль в биосфере?
Вариант №15
Что наблюдается в большей степени отражение или поглощение
солнечной энергии?
Дайте определения процессам нитрификации и денитрификации.
Биогеохимический круговорот вещества биосферы.
С какими процессами связан круговорот фосфора? В чем заключается
биологическая роль фосфора? Объясните схему круговорота (см
карточка № 2).
Вариант №16
Учение о крупных геологических циклах было развито…
В чем заключается большой круговорот воды?
Процессы
фотосинтеза
и
хемосинтеза.
Их
значение
в
биогеохимическом круговороте веществ биосферы.
К какому круговороту относятся следующие процессы: дыхание,
гниение, фотосинтез, осаждение….продолжите список процессов
характерных для данного круговорота. Особенности данного
круговорота в водных и наземных экосистемах.
Вариант №17
Отобразите общую реакцию фотосинтеза и обратного процесса.
Геохимический принцип сохранения жизни…
В чем заключается баланс энергии в биосфере?
Задание по карточке № 3: Круговорот какого элемента изображен на
схеме?
Биологическое
значение
данного
элемента.
Какие
микробиологические процессы происходят в данном круговороте?
Каким образом происходит его поступление в атмосферу? Проблемы
загрязнения атмосферы данным элементом.
Вариант №18
1. В чем заключается отличие биологического и биогеохимического
круговоротов веществ биосферы?
25
2. С чем связана радиоактивность биосферы?
3. Распределение солнечной энергии в биосфере.
4. Задание по карточке № 4: Часть какого круговорота изображена на
данной схеме? Закончите схему. Какова роль круговорота данного
вещества?
Вариант №19
1) Основа формирования устойчивых биогеохимических циклов
вещества и энергии в биосфере Земли - …
2) Источником первичной углекислоты является…
3) Рост и размножение (скорость размножения) организмов, как
основные процессы жизнедеятельности, используемые энергию
Солнца.
4) Круговорот воды. Особенности физико-химических свойств воды и
ее биологическое значение. Пути перемещения воды. Основные
процессы, происходящие в данном круговороте.
Вариант №20
1. Выветривание – это…
2. Что такое круговорот веществ? Какие круговороты встречаются в
биосфере?
3. Глобальный круговорот вещества в пределах верхних оболочек.
Опишите основные этапы круговорота и превращения веществ.
4. Задание по карточке № 5: Круговорот какого элемента изображен на
схеме? Биологическое значение данного элемента. Перечислите
основные процессы, характерные для данного круговорота. Каково
значение этих процессов? Проблемы загрязнения окружающей среды
соединениями данного элемента.
Вариант №21
1. Биогеохимический круговорот – это…
2. Перечислите основные соединения серы, участвующие в ее
круговороте.
3. В чем заключается баланс энергии в биосфере?
4. Задание по карточке № 6: Круговорот какого элемента изображен на
схеме? Биологическая роль данного элемента. Перечислите основные
процессы, характерные для данного круговорота. Последствия
антропогенного нарушения данного круговорота.
Вариант №22
1. Что включает энергетический баланс биосферы?
2. Дайте определения процессам нитрификации и денитрификации.
3. Процессы
фотосинтеза
и
хемосинтеза.
Их
значение
биогеохимическом круговороте веществ биосферы.
в
26
4. Задание по карточке № 7: Круговорот какого элемента изображен на
схеме? Биологическая роль данного элемента. Перечислите основные
процессы, характерные для данного круговорота. Последствия
антропогенного нарушения данного круговорота.
Вариант №23
1. Главными группами организмов, которые удаляют растворенный
кремнезем из морской воды являются…
2. Планеты – это…
3. Образование Солнечной системы.
4. Какие основные процессы происходили в пребиотический этап
развития биосферы? Как шла эволюция организмов по способу
получения энергии?
5. Какого мнения придерживаетесь Вы по поводу возникновения и
эволюции Земли и биосферы? Почему этот путь наиболее верный?
Опишите основные этапы.
1.
2.
3.
4.
5.
Вариант №24
Где создаются наиболее благоприятные условия для миграции железа?
Что такое метеориты? Главными фазами метеоритов являются…
Планеты и астероиды, как составляющие Солнечной системы.
Биотический этап эволюции биосферы.
Каковы основные тенденции распределения химических элементов
Земли в период ее формирования? За счет каких процессов произошло
именно такое распределение? Что представляет из себя каждая группа
химических элементов?
Вариант №25
1. Закончите предложения:
1.1 Биологическая продуктивность биосферы, всего живого вещества
Земли составляет… 1.2 Экологические факторы подразделяют на… 1.3
Для прибрежной зоны тропических морей наиболее характерными и
своеобразными биоценозами являются …
2. Дайте определения следующим терминам: «Первичная биологическая
продуктивность», «Марикультура», «Нектон», «Гарига»
3. Биотические факторы в жизнедеятельности живых организмов
4. Зона пустынь: распространение, преобладающие виды растений,
животных, адаптация растений к экстремальным условиям пустыни.
5. Вспомните основные биогеохимические функции биосферы. Какие
живые организмы участвуют при этом? Сделайте соответствующие
выводы о выполнении
различными группами живых организмов
определенных функций.
27
Вариант №26
1. Закончите предложения:
1.1 Первичная продукция, доступная гетеротрофам составляет …
1.2 Пресноводные экосистемы подразделяются на следующие группы…
1.3 Характерная особенность ландшафтной оболочки …
2. Дайте определения следующим терминам: «Высотная поясность
ландшафтов», «Биологическая продуктивность», «Бентос», «Маквис».
3. Назовите основные материально-энергетические
отличия живых
естественных тел биосферы от ее косных естественных тел
4. Зона тайги: распространение, особенности растительного и животного
мира (примеры видов), типы тайги.
5. Биологическая продуктивность биосферы.
Вариант №27
1. Закончите предложения:
1.1 Часть солнечной энергии поглощенная биосферой и вторично
освобождающаяся при дыхании, испарении и обмене веществ всех живых
организмов, фактически расходуется на ход:… 1.2 На суше биомасса
живого вещества составляет …, причем основную ее часть слагают … 1.3
Мировой океан подразделяется на следующие экологические зоны: …
2. Дайте определения следующим терминам: «Вторичная биологическая
продуктивность», «Планктон», «Чистая продуктивность сообщества»,
«Аллелопатия».
3. Абиотические факторы в жизнедеятельности живых организмов.
4. Зона тундры: расположение, особенности данной зоны, преобладающие
виды животного и растительного мира.
5. Расскажите о круговороте Жизни в Мировом океане и на материках. В
чем их сходство и различие?
Вариант №28
1. Закончите предложения:
1.1 Биосферу формируют в большей степени не … факторы, а …
1.2. Для сохранения структуры биосферы живое стремится к достижению
…
1.3. Термин ноосфера был предложен … По его мнению ноосфера - это
… 1.4. Завершающим этапом в эволюции позвоночных животных в конце
кайнозоя было появление …
2. Дайте определения следующим терминам: «Организованность»,
«Ноосистема», «Ноосферология».
3. Сформулируйте закон самоконтроля и саморегуляции живого. В ходе
чего происходят в биосфере самоконтроль и саморегуляция? В чем
заключается закон упорядоченности заполнения
пространства и
пространственно-временной определенности?
28
4. Становление и развитие рода человеческого и его взаимодействие с
биосферой.
5. Основные признаки ноосферы (По В.И. Вернадскому).
Вариант №29
1. Закончите предложения:
1.1. Важнейшим составляющим элементом организованности биосферы
является…
1.2. Для живого вещества планеты неизбежна количественная …
1.3. По вернадскому: человек становится решающей … силой в ….
1.4. Эволюции биосферы и переходу ее в ноосферу были посвящены
научные работы …
2. Дайте определения следующим терминам: «Константность количества
живого вещества», «Ноосфера», «Техносфера»
3. Сформулируйте 3-ий закон Ю. Голдсмита. О чем свидетельствует закон
преломления космических воздействий?
4. Назовите этапы развития ноосферы. Дорисуйте недостающий этап
развития по рисунку. Почему глобальный цикл техногенеза противоречит
общему ходу эволюции биосферы?
5. Биосферно-ноосферное учение В.И. Вернадского. Закон ноосферы.
Вариант № 30
1.
Закончите предложения:
1.1. Важнейшими особенностями биосферы являются …
1.2. Для сохранения структуры биосферы живое стремится к достижению
…
1.3. Самым важным неблагоприятным фактором в существовании
биосферы оказазывается появление …
1.4. Основная роль в развитии учения о ноосфере принадлежит …
2. Дайте определения следующим терминам: «Организованность
системы», «Ноогеника», «Антропосфера».
3. Сформулируйте 2 – ой закон Ю. Голдсмита. в чем заключается принцип
системной дополнительности?
4. Перечислите основные условия, необходимые для становления и
существования ноосферы. Какие из них выполняются в современном
мире? Почему невозможен полный переход биосферы в ноосферу?
5. Концепции Э. Леруа, Пьера Тейяра – де Шардена
Типовые тесты по дисциплине «Учение о биосфере»
I Вариант
1. Биосферная функция человечества заключается в том, чтобы:
а) развивать уровень цивилизации;
б) поддерживать и целенаправленно развивать биосферу;
29
2.
3.
4.
5.
6.
7.
в) обустраивать жизнь людей на Земле;
г) осваивать и преобразовать природу Земли, приспосабливая ее для
жизни людей.
Геологическая оболочка Земли, населенная живыми организмами,
называется:
а) стратосфера;
б) атмосфера;
в) биосфера;
г) гидросфера.
Живое вещество биосферы образовано совокупностью особей:
а) всех видов животных, включая человека;
б) всех видов растений и животных;
в) всех организмов, населяющих биосферу, включая человека;
г) всех видов растений, включая человека.
Живое вещество обладает рядом существенных признаков, таких как:
а) высокая скорость химических реакций, активное и пассивное
движение, представленность в виде отдельных организмов
(дисперсных тел), эволюции, образование только путем размножения;
б) представленность в виде организмов, активное и пассивное
движение, численность, отсутствие эволюции, только вегетативное
размножение;
в) высокая скорость химических реакций, представленность в виде
отдельных организмов, поток энергии, отсутствие эволюции, половое
размножение;
г) наличие отдельных организмов, всех форм размножения, отсутствие
эволюции.
Живое вещество находится в постоянных взаимодействиях с окружаюй
средой, основные виды которых:
а) вещественные, энергетические, информационные;
б) вещественные химические, физические;
в) физические, химические, пространственные;
г) вещественные, молекулярные, генетические.
Биосферный круговорот включен в геологический круговорот и
отличается от него тем, что его длительность составляет не миллионы
лет, а:
а) десятки и сотни тысяч ;
б) миллиарды лет;
в) несколько миллиардов;
г) менее десятка лет.
В развитых странах отсутствует демографический взрыв по
следующим причинам:
а) в них высокая смертность, но и высокая рождаемость;
б) в них низкая смертность и низкая рождаемость;
в) в них высокая смертность и низкая рождаемость;
г) в них низкая смертность и высокая рождаемость.
30
8. Метан, относящийся к «парниковым газам», поступает в атмосферу в
основном от:
а) лесных массивов;
б) луговых и степных районов;
в) болотистых районов;
г) горных областей.
9. Первый экологический кризис был связан с:
а) резким изменением климата в местах обитания человека;
б) ускоренным расселением людей по Земле;
в) ростом численности людей и истреблением многих доступных видов
животных;
г) опустыниванием больших площадей Земли.
10. На поверхность Земли и ее окружение направлены три основных
потока энергии:
а) солнечное излучение, энергия ветра;
б) солнечное излучение, энергия воды, энергия ветра;
в) солнечное излучение, тепловой поток изнутри Земли, энергия
морских приливов;
г) космическое излучение, рентгеновское излучение, энергия воды.
1.
2.
3.
4.
II Вариант
Система жизнеобеспечения Земли включает несколько важнейших
сфер, человек является частью той из них, которую эколог называет:
а) литосферой;
б) географической оболочкой;
в) гидросферой;
г) биосферой.
Развитие живого вещества биосферы есть:
а) расселение по планете, размножение;
б) понижение уровня организации и расселение;
в) повышение уровня его организации и увеличение разнообразия;
г) повышение уровня его организации и степени приспособленности к
окружающей среде.
Если живое вещество биосферы будет однородным, биосфера быстро
исчезнет из-за:
а) выделение ядовитых отходов и отравления ими;
б) расселение и сокращения территории питания;
в) быстрого размножения и отравления собственными отходами;
г) быстрого исчезновения необходимых веществ и отравления
собственными отходами.
Биологическое разнообразие биосферы важно потому, что оно:
а) ускоряет поток энергии, объединяет океан и сушу;
б) приводит к разомкнутости круговорота веществ;
в) ускоряет круговорот веществ, расширяет биосферу;
31
г) делает круговорот веществ более замкнутым, биосферу – более
устойчивой.
5. Почву В.И. Вернадский называл:
а) косным веществом;
б) биогенным веществом;
в) биокосным веществом;
г) мертвым веществом.
6. Биологический круговорот веществ есть:
а) обмен веществом и энергией между различными компонентами
биосферы, который обусловлен приливами и отливами;
б) обмен веществом и энергией между различными компонентами
биосферы, который обусловлен деятельностью животных;
в) обмен веществом и энергией между различными компонентами
биосферы, который обусловлен деятельностью бактерий;
г) обмен веществом и энергией между различными компонентами
биосферы, который обусловлен жизнедеятельностью многообразия
видов живых существ и носит циклический характер.
7. Один из антропогенных кризисов был вызван:
а) изменение климата 10 тыс. лет назад;
б) массовым уничтожением крупных животных в результате
перепромысла;
в) ухудшением качества питьевой воды около 1 тыс. лет назад;
г) ослаблением солнечной радиации.
8. Наибольшая доля загрязнений, особенно в городах, приходится на
такие отрасли хозяйства, как:
а) ткацкие фабрики;
б) транспорт;
в) производство карандашей;
г) хлебозаводы.
9. Жизнь на Земле зависит от:
а) энергии Солнца, а также энергии, излучаемой с поверхности Земли в
форме теплового излучения;
б) энергии, излучаемой поверхностью Земли в форме невидимого
теплового излучения;
в) энергии света, получаемой поверхностью Земли;
г) энергии радиоактивного излучения.
10.Все проблемы экологии могут быть выражены одной фразой:
а) океан и суша связаны между собой;
б) все живое связано между собой и окружающей средой;
в) все неживое взаимодействует между собой;
г) компоненты географической оболочки изолированы.
Глоссарий
Астероиды – это малые твердые тела Солнечной системы, большая часть
которых движется между орбитами.
32
Антропосфера – это земная сфера, где живет и куда временно проникает (с
помощью спутников и т.п.) человечество.
Апобиосфера – высокие слои атмосферы, в которые никогда не
поднимаются живые организмы и куда биогенные вещества заносятся лишь в
очень незначительных количествах.
Антропосистема – человечество как развивающее целое, включающее
человека как биологический вид, его материальную и духовную культуру,
производительные силы и производственные отношения общества.
Аэробные – это организмы биосферы существующие в присутствии
свободного кислорода.
Баланс тепловой – совокупность прихода и расхода тепла.
Баланс энергетический биосферы – алгебраическая сумма поглощаемой и
излучаемой энергии в биосфере.
Биогенное вещество – химическое соединение, возникшее в результате
жизнедеятельности организмов.
Биокосное вещество – вещество, которое создается одновременно живыми
организмами и косными процессами и является закономерной структурой из
живого и косного вещества.
Биосфера – это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность
живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находиться в
непрерывном обмене с этими организмами.
Биосфера – нижняя часть атмосферы, вся гидросфера и верхняя часть
литосферы.
Пелагиаль – это толща моря или озера, служащая средой обитания видов, не
связанных с дном водоема, и простирающаяся от литорали до самых
удаленных от берегов точек океана.
Бенталь – это дно водоема, заселенное организмами, обитающими на грунте
или в его толще.
Планктон – это совокупность пассивно плавающих в толще воды
организмов (водоросли, простейшие, некоторые ракообразные), не
способных к самостоятельному передвижению на значительные расстояния.
Нектон – это группа активно плавающих в воде морских организмов.
Бентос – это организмы, обитающие или связанные с морским дном.
Марикультура – искусственное выращивание и разведение морских
промысловых организмов.
Экосистема – это совокупность совместно обитающих разных видов
организмов и условий их существования, находящихся в закономерной
взаимосвязи друг с другом.
Маквис – это заросли вечнозеленых кустарников и низкорослых деревьев.
Гарига – это преимущественно низкорослые вечнозеленые кустарниковые
формации.
Высокая поясность ландшафтов – это закономерная смена природных
оробиомов в горных районах, обусловленная высотой над уровнем моря.
Планеты – это сферические тела Солнечной системы, орбиты которых
расположены в одной плоскости.
33
Живое вещество – совокупность тел живых организмов, населяющих Землю
вне зависимости от их систематической принадлежности.
Косное вещество – образуемое процессами, в которых живое вещество не
участвует.
Демографический взрыв – резкое увеличение народонаселения, связанное с
изменением социально – экономических или общеэкологических условий
жизни.
Гипобиосфера – слой литосферы, где живые организмы могут находиться
лишь в результате случайных причин и в состоянии временно существовать,
но не нормально жить и размножаться.
Горизонт биосферы – горизонтально обособленная ее часть.
Закон биогенной миграции атомов – миграция химических элементов на
земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при
непосредственном участии живого вещества или же она протекает в среде.
геохимические особенности, которой обусловлены живым веществом, как
тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое
действовало на Земле в течение всей геологической истории.
Ионосфера – слой атмосферы, отличающийся значительным количеством
положительно ионизированных молекул атомов атмосферных газов и
свободных электронов.
Кора земная – часть литосферы, верхняя твердая оболочка Земли.
Экологический кризис – напряженное состояние взаимоотношений между
человечеством и природой, характеризующееся несоответствием развития
производительных сил и производственных отношений в человеческом
обществе ресурсно – экологическим возможностям биосферы.
Круг биотического обмена большой (биосферный) – безостановочный
планетарный процесс закономерного циклического, неравномерного во
времени и в пространстве перераспределения вещества, энергии и
информации.
Круг биотического обмена малый (биогеоценотический) – многократное
безостановочное, циклическое, но не равномерное во времени и незамкнутое
обращение части веществ, энергии и информации.
Круговорот азота - фиксация азота в виде солей, доступных для питания
растений, и освобождение его при денитрификации.
Круговорот биогеохимический – часть биологического круговорота,
составленная обменными циклами химических веществ, тесно связанных с
жизнью гл. обр. углерода, воды, азота, фосфора, серы, и биогенных катионов.
Круговорот биологический – явление непрерывного, циклического, но
неравномерного во времени и в пространстве и сопровождающегося более
или менее значительными потерями закономерного перераспределения
вещества, энергии и информации.
Круговорот энергии – частичное вторичное использование энергии в
экосистемах, напр., при создании биоклимата, потреблении растениями –
хищниками животных и т.п. случаях.
34
Круговорот веществ – многократное участи веществ в процессах,
протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том числе в тех их
слоях, которые входят в биосферу планеты.
Круговорот веществ биогеоценотический – то же, что круг биотического
обмена малый.
Круговорот веществ биосферный - то же, что круг биотического обмена
большой (биосферный).
Круговорот воды – циркуляция воды на Земле, происходящая по условной
схеме: выпадение атмосферных осадков, поверхностный и подземный сток,
инфильтрация, испарение перенос водяного пара в атмосфере, его
конденсация, повторное выпадение атмосферных осадков.
Литобиосфера – часть биосферы занимающая верхние слои литосферы.
Мегабиосфера – слой атмосферы, вся гидросфера и часть литосферы, где
постоянное или временно присутствуют живые организмы или те слои,
которые в прошлом преобразованы или испытывали влияние былых биосфер.
Ноосфера – букв. «мыслящая оболочка», сфера разума, высшая стадия
развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней
цивилизованного человечества, с периодом, когда разумная человеческая
деятельность становиться главным определяющим фактором развития на
Земле.
Ноосистема – объединение глобальных экологической, экономической и
социальной подсистем в единое целое.
Ноосферология – учение о ноосфере, ее создании.
Экологическое нарушение – отклонение от обычного состояния (нормы)
экосистемы любого иерархического уровня организации (от биогеоценоза до
биосферы).
Продуценты – это организмы автотрофные – представляют комплекс
зеленых растений, обеспечивающих органическим веществом все живущие
население в пределах планеты.
Консументы – это организмы гетеротрофы, потребляющие органические
вещества, созданные продуцентами.
Редуценты – это организмы разлагающие органические вещества, они как
бы являются завершающим звеном биологического круговорота вещества.
Организованность системы – структура и соответствующие ей функции
системы (например, биосфера структурно организована жизнью),
обеспечивающие устойчивость этой структуры.
Панбиосфера – слои атмосферы, вся гидросфера и часть литосферы, где
постоянно или временно (случайно) присутствуют живые организмы.
Парабиосфера – слои атмосферы, куда живые организмы попадают в
результате случайных причин и где они могут временно существовать, но не
в состоянии нормально жить и размножаться.
Педосфера – почвенный слой Хемли, или по В.И. Вернадскому, кора
выветривания, - часть биосферы.
Биокалимма – один из терминов, обозначающих «пленка жизни».
35
Пленка жизни – слой живого вещества; совокупность наземных и
поверхностно – водных биоценозов, сосредоточивших в себе почти всю
массу живого вещества биосферы.
Плейстон – обитатели (обычно пассивно плавающие или погруженные)
сравнительно тонкого (обычно до 15м глубиной) приповерхностного слоя
воды в океане или в континентальном водоеме с особыми условиями среды,
образующимися в результате непосредственного взаимодействия атмосферы
и гидросферы.
Прирост биомассы – количественное увеличение живого вещества
популяции или сообщества, отнесенное к единице времени.
Продуктивность биологическая – биомасса производимая популяцией или
сообществом на единице площади за единицу времени.
Продуктивность вторичная – биомасса, а также энергия и биогенные
летучие вещества, производимые всеми консументами на единицу площади
за единицу времени.
Продуктивность первичная – биомасса (надземных и подземных органов),
а также энергия и летучие биогенные вещества, производимые продуцентами
на единицы площади за единицу времени.
Продуктивность первичная валовая (полная, общая) – общее количество
продуцируемой в ходе фотосинтеза органики, включая израсходованную на
дыхание растения энергию и летучие биогенные вещества (фитонциды).
Продуктивность первичная чистая – скорость накопления органического
вещества в растениях, за вычетом части, используемой при дыхании и
выделение биогенов.
Ресурсы биологические – источники и предпосылки получения
необходимых людям материальных и духовных благ, заключенные в
объектах живой природы (промысловые объекты, культурные растения,
домашние
животные,
живописные
ландшафты,
микроорганизмы,
разлагающиеся органические вещества до минерального состояния).
Слой биосферы – крупнейшее е экологическое подразделение, образовавшее
в результате эволюции жизни в пределах атмосферы (аэробиосферы),
поверхности суши (террабиосфера), глубин литосферы (литобиосфера) и
гидросферы (гидробиосфера).
Стратобиосфера – верхняя часть аэробиосферы, где теоретически еще могут
существовать микроорганизмы, главным образом в виде живых спор.
Структура биосферы – деление биосферы на слои и подсистемы.
Террабиосфера – часть биосферы и геобиосферы в пределах суши – на ее
поверхности.
Техносфера – часть биосферы, коренным образом преобразованная
человеком
в технические и техногенные объекты (здания, дороги,
механизмы и т.п.).
Тропобиосфера – постоянно населенная часть аэробиосферы (т.е.
аэробиосфера без стратобиосферы и парабиосферы).
Тропосфера – нижний слой атмосферы (до 16-18 км на экваторе, 10-12 км
над умеренными широтами и 8-10 км над полюсами), в котором заключено
36
4/5 всей массы атмосферного воздуха, происходит большинство
метеорологических процессов и сосредоточена вся наземная жизнь на
планете.
Учение о биосфере – обширная область знания о функционировании и
развитии биосферы.
Фитосфера – поверхностный слой над сушей Земли (до 150 м), почва и
подпочва, где условия среды в значительной мере определяются зеленой
растительностью.
Цикл биогеохимический – круговорот химических веществ: из
неорганической природы через растительные и животные организмы обратно
в неорганическую.
Эволюция биосферы – процесс непрерывного, одновременного и
взаимосвязанного изменения: а) характера живого вещества (возникновения,
развития и вымирания видов, формирования и разрушения биотических
сообществ); б) свойств биосферы как оболочки Земли, преобразуемой этим
веществом, и в) экосферы планеты.
Экосфера – совокупность абиотических объектов и характеристик Земли,
создающая на ней условия для развития жизни; пространственно включает
тропосферу, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы (синоним
биосферы).
5. Требования к рейтинг-контролю.
Первый модуль
Темы: Понятие «Учение о биосфере». Общая характеристика биосферы.
Оболочки и границы биосферы. Живое вещество биосферы.
Биогеохимические круговороты веществ в биосфере.
«Учение о биосфере» В.И. Вернадского как закономерный этап
развития наук XX века. Предпосылки и истоки учения В.И. Вернадского о
биосфере и ноосфере. Ламарк и Бюффоню Понятие Природы. А. Гумбольд и
Г.Марш. Зюсс и термин «биосфера».
Живое вещество как совокупность всех организмов. Строение,
свойства и функции живого вещества. Живое вещество в Космосе. Границы
между живым и неживым веществом. Планетарное значение живого
вещества.
Биосфера - оболочка Земли. Границы биосферы. Верхняя граница и
озоновый экран. Неравномерность распределения живого вещества в
биосфере. Различные подходы к понятию и структуре биосферы. Физикохимические условия и пределы биосферы.
Биосфера и границы Жизни. Оболочки биосферы. Человек в биосфере.
Учение В.И. Вернадского о биосфере. Учение о биосфере - научный
фундамент современной экологии.
37
Вещество биосферы. Биокосное вещество и биокосные системы
планеты. Биогенное вещество и ископаемые продукты жизнедеятельности
организмов. Косное вещество и горные породы.
Понятие о биогенной миграции. Качественное различие между
биогенной и физико-химической миграцией химических элементов и
соединений.
Биогеохимический круговорот вещества. Фотосинтез, хемосинтез.
Незамкнутость круговоротов в биосфере. Суточные, сезонные и другие
ритмы круговоротов. Большой геологический цикл. Малый биологический
круговорот.
Круговорот воды. Особенности физико - химических свойств воды и ее
биологическое значение. Пути перемещения воды. Проблемы охраны и
рационального использования водных ресурсов.
Круговорот углерода. Биологическое значение углерода. Особенности
круговорота в водных и наземных экосистемах.
Круговорот кислорода. Биологическое значение кислорода. Резервный
фонд круговорота кислорода, источники поступления кислорода в биосферу.
Круговорот азота. Фиксация азота и вовлечение его в
биогеохимический круговорот. Процессы аммонификации, нитрификации и
денитрификации. Проблемы загрязнения окружающей среды соединениями
азота.
Круговорот фосфора. Биологическая роль фосфора. Последствия
антропогенного нарушения круговорота фосфора.
Круговорот серы. Биологическое значение серы. Микробиологические
процессы в круговороте серы. Поступление серы в атмосферу. Проблемы
загрязнения атмосферы соединениями серы.
Круговорот кремния. Миграция кремнезема в биосфере. Биологическое
значение Si.
Круговорот железа. Миграция и осаждение железа в водной среде.
Биологическое значение круговорота железа.
Круговорот кальция. Миграция кальция в океане. Биологическое
значение круговорота кальция.
Фотохимические процессы и климат планеты. Перепроизводство
минеральных удобрений - причина эвтрофикации современной биосферы.
Рассеивание и циркуляция загрязняющих веществ в биосфере. Включение
загрязнителей в биомассу. Последствия влияния загрязнителей на
популяционном, биоценотическом и геосистемном уровнях. Экологические
последствия физического, химического и биологического загрязнения
экосистем. Технологии производства экологически чистой продукции.
Максимальное число баллов-50
текущая работа – 25 баллов: работа на занятиях - 8, практические
работы - 10, подготовка презентаций и докладов - 7;
контрольная точка-25
38
Контрольные вопросы к первому модулю.
1. Предпосылки и истоки учения В.И. Вернадского о биосфере. Понятие
«биосфера» (Зюсс, Ламарк и др.),
2. Живое вещество: определение, строение, свойства, функции, планетарное
значение.
3. Уровни организации живой материи в биосфере.
4. Границы между живым и неживым.
5. Оболочки биосферы: атмосфера, гидросфера, земная кора, почва, живое
вещество.
6. Верхняя граница и озоновый экран.
7. Структура биосферы (различные подходы).
8. Физико-химические условия и пределы биосферы.
9. Биосфера как оболочка Земли.
10. Космос и биосфера.
11. В.И. Вернадский и его учение о биосфере.
12. Человек в биосфере. Понятие ноосферы.
13. Типы вещества биосферы.
14. Биокосное вещество и биокосные системы планеты
15. Биогенное вещество и ископаемые продукты жизнедеятельности
организмов.
16. Косное вещество и горные породы.
17. Биогеохимические функции живого вещества и деятельность живых
организмов.
18. Понятие о биогенной миграции.
19. Понятие
биогеохимических
круговоротов
веществ.
Основные
биогеохимические круговороты в биосфере, их значение.
20. Фотосинтез и хемосинтез, биологическое значение данных процессов.
21. Суточные, сезонные и другие ритмы круговоротов.
22. Большой геологический круговорот. Его биологическое значение.
23. Малый биологический круговорот. Его биологическое значение.
24. Круговорот воды в биосфере, его значение, проблемы охраны и
рационального использования водных ресурсов.
25. Круговорот углерода, биологическое значение углерода, особенности в
водных и наземных экосистемах.
26. Круговорот кислорода, биологическое значение, использование
кислорода организмами.
27. Круговорот азота, основные процессы, происходящие в биосфере,
проблемы загрязнения окружающей среды соединениями азота.
28. Круговорот фосфора, биологическая роль, последствия антропогенного
нарушения круговорота фосфора.
29. Круговорот серы, биологическое значение серы, проблемы загрязнения
атмосферы соединениями серы.
30. Значение биогеохимических циклов в биосфере.
31. Круговорот кремния, биологическая роль.
39
32. Круговорот кальция, биологическая роль.
33. Круговорот железа, биологическая роль.
34. Круговороты второстепенных элементов в биосфере (стронций, цезий,
ртуть), их значение.
35. Фотохимические процессы и климатические проблемы планеты.
36. Рассеивание и циркуляция загрязняющих веществ в биосфере.
37. Последствия влияния загрязнителей на популяционном, биоценотическом
и геосистемном уровнях.
38. Экологические последствия физического, химического и биологического
загрязнения экосистем.
39. Технологии производства экологически чистой продукции.
Второй модуль
Тема: Поток энергии и продуктивность экосистемы. Космические
предпосылки формирования Земли. Возникновение и эволюция биосферы.
Эволюция биосферы и деятельность человека. Организованность
биосферы. Распределение живых организмов в Мировом океане и на суше.
Ноосфера – сфера разума. На пути к ноосфере. Экологические системы
биосферы и человек
Поступление и распределение солнечной энергии в пределах биосферы
Земли. Фотохимические процессы и климат планеты. Рассеивание и
циркуляция загрязняющих веществ в биосфере. Последствия влияния
загрязнителей на различных уровнях. Экологические последствия
физического, химического и биологического загрязнения экосистем.
Технологии производства экологически чистой продукции.
Основные виды энергии в биосфере. Биосфера как открытая
термодинамическая система. Составляющие энергетического баланса.
Источники и потоки энергии в биологических системах. Производство
энергии человеком как процесс в биосфере, основные источники энергии,
эффективность использования энергии.
Поток энергии в экосистеме через трофические уровни, эффективность
экосистем, пирамиды чисел, биомасс и энергии в экосистемах.
Энергетические ограничения сложности трофических цепей.
Метеориты: состав, главные фазы, группы. Планеты: основные
свойства, классификация планет. Астероиды (С - астероиды, S - астероиды).
Атомные соотношения в Солнечной системе. Образование Солнечной
системы. Космохимическая классификация элементов. Основные тенденции
распределения химических элементов Земли в период ее формирования.
Эволюция биосферы. Пребиотическая эволюция. Биотический этап
эволюции. Эволюция по способу получения энергии. Эволюция прокариот.
Эволюция эукариот. Основные черты эволюции растений. Эволюция
многоклеточных животных. Деятельность человека и эволюция биосферы.
Эволюция биосферы и влияние человека на биосферу.
40
Концепция В.И. Вернадского о биосфере как планетарной организации,
являющейся закономерной частью космической организованности.
Организация биосферы и космос, планетно-космические основы организации
жизни, космические истоки возникновения и эволюции биологической
организации, а также первичной биогеосферы.
Организация биосферы и космос, планетно-космические основы
организации жизни, космические истоки возникновения и эволюции
биологической организации, а также первичной биогеосферы.
Общие закономерности организации биосферы. Пространственная
организация биосферы, временная организация и синхронизация процессов в
биосистемах, структурно-функциональная организация биосферы.
Границы биосферы. Поле устойчивости и поле существования жизни.
Вес и объем биосферы. Структура биосферы на термодинамическом уровне.
Структура биосферы на физическом, химическом и биологическом уровнях
организованности. Парагенетический уровень организованности биосферы.
Представление о биогеоценотическом покрове Земли. Коэволюция
атмосферы, литосферы, гидросферы и биосферы. Естественные факторы
глобальных воздействий на биосферу.
Распределение живых организмов в Мировом океане. Распределение
основных классов животных по средам обитания. Основные экологические
зоны Мирового океана. Основные экологические группы органической
жизни в океане (планктон, нектон, бентос). Зоопланктон.
Основные
представитель зоопланктона морских и пресных вод. Круговорот жизни в
Мировом океане. Особенности экосистемы океана. Особенности
распределения биомассы и годовой продукции живого вещества в различных
океанах. Жизнь морской поверхности. Прибрежная фауна и флора: на
скальном субстрате, на песчаном грунте, на илистом субстрате. Коралловые
рифы. Открытый океан. Глубоководные районы океана. Марикультура.
Распределение живых организмов на материках. Экологические
факторы. Биомасса живого вещества на суше. Биологическая продуктивность
зональных типов почвенно-растительных формаций земного шара. Наземные
экосистемы (биомы), распределение различных типов растительности: зона
арктических пустынь, зона тундры, лесотундра, зона тайги, зона смешанных
и широколиственных лесов, зона степей, средиземноморская зона, зона
пустынь, зона тропических пустынь, влажные тропические леса, мангровая
растительность.
Высотная
поясность
ландшафтов.
Пресноводные
экосистемы.
Распространение живого вещества в биосфере и его влияние на
свойства основных компонентов географической оболочки. Структура
биосферы на физическом, химическом и биологическом уровнях
организованности. Естественные факторы глобальных воздействий на
биосферу.
Ноосфера. Новая эволюционная стадия биосферы. Биогеохимическая
деятельность человека и ее геологическая роль. Масштабы воздействия
41
человека на биосферу. Локальное и глобальное изменения природной
организованности биосферы. Автотрофность человечества.
Становление переходной биосферно-ноосферной общности: нарушение
газового и теплового баланса биосферы, эрозия земель, экологическое
загрязнение среды. Крупные города как ноосферные центры. Формирование
элементов новой ноосферной организованности Научная мысль - главная
предпосылка перехода биосферы в ноосферу. Нравственная сила разума.
Условия перехода биосферы в ноосферу. Стадии эволюции ноосферы.
Концепции ноосферы Э.Леруа, Пьера Тейяра, Де Шардена и В.И.
Вернадского. Черты сходства и различия. Материальность процесса перехода
биосферы в ноосферу. Историческая неизбежность трансформации биосферы
в ноосферу.
Биосферно-ноосферное учение В.И. Вернадского - научный фундамент
глобальной и социальной экологии. Глобальные экологические проблемы как
результат нарушения сложившейся организованности биосферы.
Экологические системы биосферы и человек. Продуктивность
биосферы, первичная и вторичная продукция, трофические цепи и пирамиды.
Человек и его пищевые потребности в калориях и белках. Нетрадиционные
источники белка - биотехнология.
Производство продуктов питания как процесс в биосфере. Пути
повышения продуктивности биосферы. Современные сельскохозяйственные
технологии и проблемы охраны окружающей среды. Угроза сокращения
пищевых ресурсов: эрозия почв, деградация почвенного покрова и водных
ресурсов, воздействие вредителей и болезней на сельскохозяйственные
растения и животных; техногенное загрязнение окружающей среды и
производство экологически чистых продуктов питания.
Проблемы и пути сохранения биоразнообразия и экологически
обоснованного
неистощительного
устойчивого
развития.
Рост
народонаселения и возможности биосферы. Влияние деятельности человека
на глобальные процессы и климат биосферы.
Концепция устойчивого развития. Концепция перехода России к
устойчивому развитию и механизм его достижения. Основные проблемы
человечества и биосферы за последние 100 лет
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Контрольные вопросы ко второму модулю
Поступление и распределение солнечной энергии в пределах биосферы
Земли.
Основные виды энергии в биосфере (солнечная, радиоактивная,
гравитационная и др.).
Аккумулирование энергии живым веществом.
Термодинамическая направленность развития биосферы.
Две формы энергии Жизни.
Составляющие энергетического баланса биосферы.
Источники и потоки энергии в биологических системах.
Свет- расход солнечной энергии.
42
9. Производство энергии человеком как процесс в биосфере.
10. Поток энергии в экосистеме через трофические уровни.
11. Пирамиды чисел, биомасс и энергии в экосистемах.
12. Энергетика «пастбищных» и «детритных» трофических цепей
13. Метеориты, как составляющие Солнечной системы;
14. Планеты и астероиды, как Составляющие Солнечной системы;
15. Образование Солнечной системы. Этапы формирования планет;
16. Аккумуляция, как один из процессов образования Земли. Способы
аккумуляции;
17. Пребиотический этап эволюции биосферы. Образование оболочек
атмосферы;
18. Биотический этап формирования биосферы;
19. Охарактеризуйте основные этапы эволюции на основе окислительновосстановительных процессов;
20. Деятельность человека и эволюция биосферы;
21. Организация биосферы и космос;
22. Общие закономерности организации биосферы;
23. Распределение живых организмов в Мировом океане;
24. Круговорот жизни в Мировом океане:
25. Распределение живых организмов на материках
26. Естественные факторы глобальных воздействий на биосферу;
27. Биогеохимическая деятельность человека и ее геологическая роль;
28. Масштабы воздействия человека на биосферу;
29. Локальное и глобальное изменения природной организованности
биосферы
30. Становление переходной биосферно-ноосферной общности;
31. Концепции ноосферы Э.Леруа, Пьера Тейяра, Де Шардена и В.И.
Вернадского. Черты сходства и различия;
32. Биосферно-ноосферное учение В.И. Вернадского;
33. Экологические системы биосферы и человек;
34. Продуктивность биосферы, первичная и вторичная продукция,
трофические цепи и пирамиды;
35. Производство продуктов питания как процесс в биосфере. Пути
повышения продуктивности биосферы;
36. Угроза сокращения пищевых ресурсов;
37. Проблемы и пути сохранения биоразнообразия;
38. Концепция устойчивого развития. Концепция перехода России к
устойчивому развитию и механизм его достижения.
39. Основные проблемы человечества и биосферы за последние 100 лет.
Максимальное число баллов-50
текущая работа – 25 баллов: работа на занятиях - 8, практические
работы - 10, подготовка презентаций и докладов - 7;
контрольная точка-25
43
Курс заканчивается зачетом (2 семестр):
Максимальное число баллов- 100,
для зачета – 50 баллов
Вопросы для подготовки к зачету
1. Предпосылки и истоки учения В.И. Вернадского о биосфере. Понятие
«биосфера» (Зюсс, Ламарк и др.),
2. Живое вещество: определение, строение, свойства, функции,
планетарное значение.
3. Уровни организации живой материи в биосфере.
4. Границы между живым и неживым.
5. Оболочки биосферы: атмосфера, гидросфера, земная кора, почва,
живое вещество.
6. Верхняя граница и озоновый экран.
7. Структура биосферы ( различные подходы).
8. Физико-химические условия и пределы биосферы.
9. Космос и биосфера.
10.В.И. Вернадский и его учение о биосфере.
11.Человек в биосфере. Понятие ноосферы.
12.Типы вещества биосферы. Биокосное вещество и биокосные системы
планеты.
Биогенное
вещество
и
ископаемые
продукты
жизнедеятельности организмов. Косное вещество и горные породы.
Биогеохимические функции живого вещества и деятельность живых
организмов.
13.Понятие о биогенной миграции.
14.Понятие биогеохимических круговоротов веществ. Основные
биогеохимические круговороты в биосфере, их значение.
15.Фотосинтез и хемосинтез, биологическое значение данных процессов.
16. Суточные, сезонные и другие ритмы круговоротов.
17.Большой геологический круговорот. Его биологическое значение.
18.Малый биологический круговорот. Его биологическое значение.
19. Круговорот воды в биосфере, его значение, проблемы охраны и
рационального использования водных ресурсов.
20.Круговорот углерода, биологическое значение углерода, особенности в
водных и наземных экосистемах.
21.Круговорот кислорода, биологическое значение, использование
кислорода организмами.
22.Круговорот азота, основные процессы, происходящие в биосфере,
проблемы загрязнения окружающей среды соединениями азота.
23.Круговорот фосфора, биологическая роль, последствия антропогенного
нарушения круговорота фосфора.
24.Круговорот серы, биологическое значение серы, проблемы загрязнения
атмосферы соединениями серы.
25.Значение биогеохимических циклов в биосфере.
44
26.Круговорот кремния, биологическая роль.
27.Круговорот кальция, биологическая роль.
28.Круговорот железа, биологическая роль.
29.Круговороты второстепенных элементов в биосфере (стронций, цезий,
ртуть), их значение.
30.Поступление и распределение солнечной энергии в пределах биосферы
Земли.
31.Фотохимические процессы и климатические проблемы планеты.
32.Рассеивание и циркуляция загрязняющих веществ в биосфере.
33.Последствия
влияния
загрязнителей
на
популяционном,
биоценотическом и геосистемном уровнях.
34.Экологические
последствия
физического,
химического
и
биологического загрязнения экосистем.
35.Технологии производства экологически чистой продукции.
36.Основные виды энергии в биосфере (солнечная, радиоактивная,
гравитационная и др.).
37.Аккумулирование энергии живым веществом.
38.Термодинамическая направленность развития биосферы.
39.Две формы энергии Жизни.
40. Составляющие энергетического баланса биосферы.
41.Источники и потоки энергии в биологических системах.
42.Свет- расход солнечной энергии.
43.Производство энергии человеком как процесс в биосфере.
44.Поток энергии в экосистеме через трофические уровни.
45.Пирамиды чисел, биомасс и энергии в экосистемах.
46.Энергетика «пастбищных» и «детритных» трофических цепей.
47. Метеориты, как составляющие Солнечной системы.
48.Планеты и астероиды, как Составляющие Солнечной системы.
49.Образование Солнечной системы. Этапы формирования планет.
50.Аккумуляция, как один из процессов образования Земли. Способы
аккумуляции.
51.Пребиотический этап эволюции биосферы. Образование оболочек
атмосферы. Биотический этап формирования биосферы.
52.Охарактеризуйте основные этапы эволюции на основе окислительновосстановительных процессов.
53.Деятельность человека и эволюция биосферы.
54.Организация биосферы и космос;
55.Общие закономерности организации биосферы;
56.Пространственная организация биосферы;
57.Структурно-функциональная организация биосферы;
58.Распределение живых организмов в Мировом океане;
59.Круговорот жизни в Мировом океане:
60.Распределение живых организмов на материках;
61.Естественные факторы глобальных воздействий на биосферу;
62.Биогеохимическая деятельность человека и ее геологическая роль;
45
63.Масштабы воздействия человека на биосферу;
64.Локальное и глобальное изменения природной организованности
биосферы.
65.Становление переходной биосферно-ноосферной общности;
66.Концепции ноосферы Э.Леруа, Пьера Тейяра, Де Шардена и В.И.
Вернадского. Черты сходства и различия;
67.Биосферно-ноосферное учение В.И. Вернадского;
68.Экологические системы биосферы и человек;
69.Продуктивность биосферы, первичная и вторичная продукция,
трофические цепи и пирамиды;
70.Производство продуктов питания как процесс в биосфере. Пути
повышения продуктивности биосферы;
71.Угроза сокращения пищевых ресурсов;
72.Проблемы и пути сохранения биоразнообразия;
73.Концепция устойчивого развития. Концепция перехода России к
устойчивому развитию и механизм его достижения.
74.Основные проблемы человечества и биосферы за последние 100 лет.
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
(модуля)
а) основная литература:
1. Еремченко О.З. Учение о биосфере: учеб. - 2-е изд., перераб. и доп. М.:
Academia, 2006. 232 с.
2. Садовникова Л.К. Биосфера: загрязнение, деградация, охрана: учебное
пособие для студентов биологических спец. вузов. М.: высш. шк., 2007. 123
с.
б) дополнительная литература:
1. Алексеенко В.А. Биосфера и жизнедеятельность: Учеб. пособие для
студентов вузов. М.: Логос, 2002. 210 с.
2. Биосфера. Эволюция, пространство, время: Биогеогр. очерки. М.:
Прогресс, 1988. 462 с.
3. Биосфера: загрязнение, деградация, охрана: учеб. пособие для студентов
биол. специальностей вузов. М.: Высшая школа, 2003. 123 с.
4. Биосфера-экосистема-биота в прошлом Земли: Экосистемы кайнозоя
Северной Пацифики: эоцен-олигоцен Зап. Камчатки и сопредел. р-нов: (к
100-летию со дня рождения акад. В. В. Меннера). М.: ГЕОС, 2005. 479 с.
5. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. М.: Айрис-пресс, 2004. 573 с.
6. Гумилев Л.Н. Этносфера: история людей и история природы. М.: АСТ:
АСТ М., 2008. 575 с.
7. Казначеев В.П. Учение о биосфере: Этюды о науч. творчестве В. И.
Вернадского, (1863-1945) М.: Знание, 1985. 79 с.
8. Савин А.Г. Техносфера в локальном и глобальном измерении: (Филос.методол. аспекты) / А. Г. Савин. М.: ВНИИОЭНГ, 2002. 285 с.
46
9. Садовникова Л.К. Экология и
загрязнении: учебное пособие
химико-технологическим и
Садовникова, Д. С. Орлов, И.
школа, 2008. 333 с.
охрана окружающей среды при химическом
для студентов, обучающихся по химическим,
биологическим специальностям / Л. К.
Н. Лозановская. - Изд. 4-е, стер. М.: Высшая
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
http://www.alleng.ru/d/ecol/ecol28.htm
http://www.jenessi.net/ecolog_vst/538-2.3.-v.vernadskijj-i-ego-uchenieo.html
http://www.ref.by/refs/90/20981/1.html
http://studyspace.ru/osnovyi-ekologii/uchenie-vernadskogo-o-biosfere-4.html





On-line доступ к базе данных Реферативных журналов ВИНИТИ;
Доступ к Научной электронной библиотеке eLIBRARY.RU;
Коллекция электронных книг Оксфордско-Российского фонда;
Доступ к Электронной библиотеке диссертаций РГБ;
Коллекция издательства Springer, включающая текущие номера
журналов, журнальные архивы, электронные книги;
Лицензионное программное обеспечение
Microsoft Windows Professional Russian Upgrd OpenLicensePack
NoLevel AcademicEdition (версии XP, Vista, 7)
Microsoft Office Russian OpenLicensePack NoLevel AcademicEdition
(версии 2003, 2007)
Kaspersky Anti-Spam for Linux Russian Edition. 1500-2499 User 2 year
Educational Renewal License
Kaspersky WorkSpace Security Russian Edition. 500-999 User 2 year
Educational Renewal License
SYMC ENDPOINT Protection 11.0 renewal BASIC- 12 MONTHS
AcademicEdition Band A
Total Commander 7.x 101-200 User licence
ABBYY Lingvo х3 Европейская версия (лицензии Concurrent)
ABBYY FineReader Professional Edition (версии 7, 8, 9)
CorelDRAW Graphics Suite X4 Education License ML (1 - 60)
Nero 9 Premium Volume Licenses SRP GOV/AcademicEdition 10-19 seats
NetOp School Комплекты лицензий 1 Teacher+10 Students
OriginLab OriginPro V8 Educational concurrent license
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Микроскопы (Биолам, МикМед и др.), бинокулярные микроскопы
МБС-9, МБС-10, термостат, гербарий.
47
Тематические CD-диски, компьютерная техника, мультимедийное
оборудование.
Раздаточный материал и наглядные пособия:
Справочные издания, аудио- и видеоматериалы (учебные фильмы),
презентации.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с
учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению 020400.68 Биология.
48