КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ В БИОСФЕРЕ

КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ В БИОСФЕРЕ

Задачи: познакомить учащихся с закономерностями круговорота веществ в биосфере, рассмотреть биогеохимические циклы углерода, серы, азота, фосфора в природе.

Элементы содержания: биогеохимический цикл, биогенные (питательные) вещества, микротрофные и макротрофные вещества, микроэлементы и макроэлементы.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: таблицы «Круговорот углерода», «Круговорот азота», «Круговорот серы», «Круговорот фосфора».

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Проверка знаний учащихся.

Беседа по вопросам:

1. В чем проявляется воздействие живых организмов на среду обитания?

2. Какие виды воздействия живых организмов на среду вам известны? Приведите примеры.

3. Какова роль растений и животных в жизни нашей планеты?

III. Изучение нового материала.

Взаимные связи внутри любого биогеоценоза поддерживаются в процессе круговорота веществ. Основное условие поддержания жизни в биосфере определяют живые организмы, осуществляя круговорот неорганических и органических веществ.

Биогеохимические циклы – это циркуляция химических элементов абиотического происхождения, которые попадают из окружающей среды в организмы и из организмов в окружающую среду.

Биогенный круговорот веществ состоит из двух взаимопротивоположных процессов:

1) аккумуляции химических элементов в живых организмах;

2) минерализации веществ в результате разложения мертвой органики.

Необходимые для жизни химические элементы называются биогенными элементами, или питательными веществами.

В биосфере все время совершаются круговороты воды и всех элементов, входящих в состав живых организмов. Процесс этот длится десятки миллионов лет.

Неорганические элементы вносятся в ткани растений и животных в процессе их роста и развития и входят в состав органических веществ. После смерти организма эти элементы подвергаются сложным превращениям, после чего снова попадают в новые организмы. К главным циклам относятся биохимические циклы углерода, азота, воды, фосфора и серы.

Круговорот углерода.

Всего за 7–8 лет живые организмы пропускают через свои тела весь углерод, содержащийся в атмосфере. В океане и на суше углерод фиксируется в процессе фотосинтеза в виде С₆Н₁₂О₆. Большая его часть потом высвобождается при дыхании растений и животных в виде СО₂, часть углерода высвобождается при сжигании ископаемого топлива, но этого количества вполне достаточно для постепенного увеличения концентрации двуокиси углерода в атмосфере и в океанах. Большая доля углерода содержится в осадочных породах.

БИОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА

Условные обозначения:

1. Фотосинтез.

2. Дыхание.

3. Питание.

4. Разложение, отмирание.

5. Окисление.

6. Горение.

Круговорот азота.

Круговорот азота имеет свои особенности. Известно, что атмосфера состоит на 79 % из азота, но так как этот элемент очень инертен, то он редко встречается в связанном состоянии.

Он входит в состав аминокислот и белков. В биологический круговорот азот атмосферы вовлекается в основном благодаря биологической фиксации микроорганизмами (азотфиксация).

В атмосферу азот возвращается в результате денитрификации, которая осуществляется как при участии бактерий, так и в ходе химических реакций без участия организмов.

БИОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ АЗОТА

Условные обозначения:

1. Цепи питания.

2. Отмирание организмов.

3. При участии бактерий.

4. Фиксация азота при помощи клубеньковых бактерий.

Круговорот серы.

Земная кора содержит много серы. В осадочных породах сера находится в виде сульфидов, которые не могут усваиваться растениями. Растения получают серу в основном в виде сульфатов (доступная для них форма серы). Микроорганизмы переводят сульфиды в эту доступную форму. Сера является необходимым компонентом почти всех белков. Животные восполняют потребности в сере, получая ее от растений (см. схему).

БИОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ СЕРЫ

Условные обозначения:

1. Всасывание корнями.

2. Питание.

3. Отмирание, гниение.

4. Бактерии.

Круговорот фосфора.

Круговорот фосфора менее сложен, поскольку его в газообразном состоянии нет. Миграция фосфора осуществляется за счет живых организмов, а значительная его часть попадает в конечном счете в океан и откладывается в осадочных породах.

БИОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ ФОСФОРА

IV. Закрепление изученного материала.

Решение задачи.

Задача. На сегодня общее содержание углекислого газа в атмосфере Земли составляет около 1100 млрд т. За один год все растения на Земле ассимилируют почти 1 млрд т углерода и примерно столько же (вместе с гетеротрофными организмами) выделяют его в атмосферу.

Задание: определите, за какой срок весь содержащийся в атмосфере углерод пройдет через живые организмы.

Решение: в 44 т СО₂ содержится 12 т углерода, следовательно в 1100 млрд т СО₂ содержится 1100 × 12 : 44 = 300 млрд т углерода. Весь этот углерод «пройдет» через живые организмы за 300 : 1 = 300 лет.

Домашнее задание: § 6.3 (повторить § 6.1, § 6.2).