Параграф 22 - Естествознание. 10 класс. Габриелян О. С.

Естествознание для 10-го класса
Предмет:	Естествознание
Класс:	10 класс
Автор учебника:	Габриелян О. С.
Год издания:	2013
Издательство:
Кол-во заданий:	69
Кол-во упражнений:
Мы в социальных сетях
Телеграм • ВКонтакте

Комментарии, вопросы по параграфу можно добавить на странице обсуждения.

Биосфера

• Расскажите, что вам известно об атмосфере, литосфере, гидросфере и биосфере Земли.

Атмосфера — воздушная оболочка Земли. Плотность атмосферы убывает с высотой, и она постепенно переходит в межпланетное пространство. Атмосферный воздух состоит из азота — 78,1%, кислорода — 20,1%, аргона — 0,9% и углекислого газа — 0,03%. Остальное небольшое количество приходится на неон, гелий, водяной пар, частицы пыли и льда. Основной газовый состав атмосферы мало изменяется с высотой и в разных точках земного шара. Содержание водяного пара и твердых примесей более динамично. В атмосфере выделяют пять слоев:тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера (или ионосфера), экзосфера (или сфера рассеяния).

Гидросфера—прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и литосферой, включающая океаны, моря и континентальные водные бассейны (озера, реки, ледники). Гидросфера покрывает 70,8% земной поверхности. Основная часть (98,3%) массы воды сосредоточена в морях и океанах, 1,65% в материковых льдах и только 0,45% в пресных водах рек, озер и болот. Гидросфера находится в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой и биосферой. Вода гидросферы растворяет в себе воздух атмосферы, кислород которого используется для жизнедеятельности огромного количества организмов, населяющих гидросферу. С этой точки зрения гидросфера является частью биосферы.

Биосфера — это особая биокосная оболочка Земли, в которой обитают живые организмы. Основы учения о биосфере были заложены российским ученым В.И.Вернадским, положившим начало науки биогеохимии. Пределы биосферы охватывают тропосферу, гидросферу и верхний слой литосферы, в основном кору выветривания. Верхняя граница биосферы находится на высоте 10-12 км, где были обнаружены бактерии и их споры, нижняя граница проходит на глубинах 2-3 км, где также были обнаружены микроорганизмы в нефтеносных водах. Основная же масса микроорганизмов на суше не проникает глубже нескольких десятков, реже — сотен метров. В гидросфере жизнь проникает до дна мирового океана, то есть до глубин более 10 км. Внутри биосферы можно выделить отдельные слои или оболочки, в которых наблюдается повышенная концентрация живых организмов, и процессы с их участием являются ведущими в функционировании этих систем. К ним можно отнести наземные оболочки, включающие растительный и почвенный покров, животный мир, водные экосистемы и мелководные оболочки, донные экосистемы. Мощность этих оболочек значительно меньше и измеряется метрами и десятками метров. Взаимодействие живой и неживой материи в этих оболочках, так же как и в почвах, создало условия для существования живых организмов. В этом смысле можно говорить о том, что все биокосные системы биосферы обладают плодородием в широком смысле этого слова.

Литосфера — твердая оболочка Земли. Она поставляет для создания почвы косное вещество (горные породы). Это же косное вещество является для живых организмов источником минеральных солей, а бактерии-хемосинтетики (серобактерии, железобактерии) используют энергию, выделяющуюся при окислении неорганических соединений.

• Перечислите наиболее острые проблемы современности, стоящие перед человечеством.

Наиболее серьезную угрозу представляет глобальное потепление климата, которое вызывает активное таяние ледников, истончение морского арктического льда. В результате многие виды арктических животных, птиц и растений оказались на грани исчезновения. Дожди в низких и высоких широтах становятся более частыми и обильными, а в тропических и субтропических — напротив, климат становится более засушливым. Баланс в экосистемах нарушается, по всему миру отмечаются частые наводнения, засухи и ураганы. Предотвратить это можно лишь одним способом: резко сократить выбросы парниковых газов и углекислого газа в атмосферу.

Еще одна проблема, с которой столкнулось человечество — это разрушение озонового слоя. Поскольку озон, располагающийся на высоте 20-25 км над поверхностью Земли, является своеобразным фильтром, поглощающим агрессивные ультрафиолетовые лучи Солнца, то при истончении озонового слоя люди массово теряют зрение, получают солнечные ожоги, которые впоследствии приводят к развитию злокачественных опухолей кожи. Кроме того, опасности подвергаются морские экосистемы, так как фитопланктон, выступающий здесь в роли основного звена пищевой цепочки, не может нормально развиваться при чрезмерном воздействии жесткого УФ-излучения.

Уже несколько лет научное экологическое сообщество ищет технологии для решения и такой проблемы, как загрязнение Мирового океана пластиковыми отходами. В данный момент обнаружено пять огромных мусорных островов, которые дрейфуют в водах Тихого, Атлантического и Индийского океанов и создают огромные риски для всех их обитателей. Некоторые животные и рыбы принимают микрочастицы пластика за фитопланктон и ошибочно поедают их. Птенцов морских птиц привлекают более крупные пластиковые кусочки ярких оттенков, молодые птицы проглатывают их, обрекая себя на мучительную смерть.

Жителей мегаполисов особенно волнует проблема загрязнения воздуха. Огромные объемы выхлопных газов, выбросов от предприятий окутывают города в толстый слой смога, дышать в котором порой становится просто невозможно. Отсюда многочисленные проблемы со здоровьем у взрослых и детей.

Население засушливых регионов остро страдает от недостатка питьевой воды. Бесконечные эпидемии, хронические заболевания, социальная напряженность и территориальные конфликты из-за источников воды терзают людей, заставляя их покидать свою Родину и отправляться на поиски лучшей жизни. Последствия водного дефицита уже ощутили на себе и европейцы, когда улицы их городов заполонили мигранты из Африки и Ближнего Востока.

Еще одна проблема, последствия которой уже скоро ощутит всё человечество — это уничтожение тропических лесов. Тропические леса не даром называют легкими планеты. Они перерабатывают углекислый газ, концентрация которого в атмосфере постоянно растет, в кислород, необходимый для дыхания живых организмов. К тому же, с вырубка и сожжение лесных насаждений ведет к таким рискам, как опустынивание почвы и утрата биоразнообразия на Земле.

В результате глобальных изменений климата, вырубки лесов, дефицита пресной воды, интенсивного использования плодородных земель происходит их истощение и превращение в пустыни. В итоге возникает опасность голода, а недостаток воды проявляется в росте инфекционных заболеваний. Люди вынуждены мигрировать в более благополучные районы, что приводит к социальным конфликтам и распространению эпидемий.

В природе все взаимосвязано. Существующее многообразие видов живых существ на планете - не каприз природы, а насущная необходимость. Исчезновение одного вида вызывает нарушение работы всей экосистемы.Процесс исчезновения видов и появления новых постоянно идет в природе. Однако, с участием человека уменьшение видового разнообразия происходит катастрофическими темпами. С начала 17 века на планете исчезло более 800 видов растений и животных.

Не менее остро стоит и проблема истощения природных ресурсов. Бурный рост промышленности ведет к потреблению невероятного количество природных ресурсов, а их запасы на планете весьма ограничены. По оценкам ученых, нефти, угля и прочих полезных ископаемых хватит на ближайшие 40-50 лет. Перспективы дальнейшего выживания для человечества весьма туманны.

За последние 200 лет население Земли выросло с 1 до 7,5 миллиардов человек и ежегодно увеличивается на 80-90 миллионов. По прогнозам к 2100 году оно может составить более 10 млрд.

Биосфера, ноосфера, техносфера

• Дайте определения биосферы, ноосферы, техносферы. Объясните, как эти сферы связаны с геологическими оболочками Земли — литосферой, гидросферой и атмосферой.

Биосфера (сфера жизни) — та часть оболочек Земли, в которых живут различные организмы. Биосфера занимает часть атмосферы (нижнюю часть тропосферы), литосферы (верхнюю часть, включая почву) и пронизывает всю гидросферу и верхнюю часть донной поверхности. Биосферу можно определить и как геологическую оболочку, населенную живыми организмами.

Ноосфера — это та часть биосферы, где реализуется хозяйственная деятельность человека. Здесь необходимо выделить в биосфере деятельность человека, показать ее отличие от деятельности других организмов. Такое понятие характеризует «узкий смысл» сущности ноосферы как оболочки Земли. В состав ноосферы входит техносфера — часть ноосферы, связанная с производственной деятельностью человека.

Техносфера - часть биосферы в прошлом преобразованная людьми с помощью прямого или косвенного воздействия тех. средств в целях наилучшего соответствия своим материальным и социально-экономическим потребностям (город, промзона). Техносфера пришла на смену биосфере и в результате на планете осталось мало территорий с ненарушенными экосистемами.

Биосфера существует во взаимодействии с другими геосферами: она проникает во всю гидросферу, в нижнюю часть атмосферы, охватывает поверхность суши и верхние слои литосферы. Биосфера является активной оболочкой планеты и источником ресурсов для человека, которое обеспечивает питание, дарит эстетическое удовольствие, способствует генетическому разнообразию.

Биосфера активно взаимодействует с литосферой в ее верхней части — земной коре. Так, растения корнями проникают в трещины и тем самым разрушают горные твердые породы, превращая их в осадочные, рыхлые породы. В земной коре происходит накапливание остатков животных и растений. Оседая на дне водоемов, они образовывают толщу осадочных пород, торфа и каменного угля. Взаимодействие гидросферы и биосферы происходит наиболее активно. Вода это сама жизнь и без нее невозможно существование любых организмов. Влияние биосферы на гидросферу выявляется в поддержании солености океанической воды, которая за 200 млн. лет почти не изменилась. Дело в том, что организмы используют соли морской воды для жизнедеятельности, тем самым поддерживая неизменность состава воды гидросферы.

Биосфера с литосферой имеют общую составляющую природного образования. Это почва – плодородный верхний слой земли, который образуется в процессе взаимодействия неорганической и органической природы. В слоях рыхлых горных масс, хорошо прогретых и увлажненных, живут микроорганизмы – грибы, бактерии, водоросли. В почве подземные животные. А растениями, которые прорастают на поверхности земли, питаются наземные млекопитающие, птицы и другие, а также человек выращивает овощи, фрукты и злаки.

Границы биосферы

• Назовите верхнюю и нижнюю границы биосферы.

Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным существование живых организмов. Верхней границей, проходящей примерно на высоте 20 км от поверхности планеты, является озоновый слой, задерживающий губительную для жизни коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца. На эту высоту поднимаются лишь споры растений и грибов, пыльца растений и некоторые бактерии. Летающие насекомые и птицы обычно не поднимаются выше 1000 м.

Нижняя граница биосферы проходит по гидросфере, где жизнь распространена повсюду, и литосфере, до глубины 3 — 7 км, куда проникает вода. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.

Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.

Факторы и ограничение биосферы

• Перечислите факторы, которые являются ограничивающими для верхних пределов биосферы. Рассмотрите их с точки зрения физики и биологии.

Биосфера - точка соприкосновения всех «сфер», которые ученые условно выделяют в природе Земли. Сферу жизни пронизывает неиссякаемый поток энергии, идущий как изнутри планеты, так и извне, из космоса. Одно из свойств биосферы - постоянное преобразование веществ, имеющее циклический характер и затрагивающее все компоненты окружающей среды.

Жизнь возможна благодаря наличию определенных факторов. Существуют физико-химические условия, ограничивающие ее распространение за пределы биосферы. Ключевым условием является наличие свободной воды. Это растворитель веществ, необходимых для жизни, основная составляющая всех организмов. Невозможно представить жизнь без воды! Вода, с ее высокой теплоемкостью и способностью переходить из одного агрегатного состояния в другое в земных условиях, является природным регулятором климата, поддерживая температуру в диапазоне, пригодном для жизни (от чуть ниже О °С и до чуть выше 40 °С). Атмосферное давление, равное (в норме) 101325 Па (760 мм рт. ст.), а также оптимальное количество минеральных веществ и света также принадлежат к факторам, решающим образом влияющим на возможность зарождения жизни. Безусловно, существуют организмы, способные выживать в экстремальных температурных, барометрических или световых условиях, но их все же ничтожно мало по сравнению с количеством видов, способных жить в нормальных условиях. В верхних слоях ультрафиолетовое излечение не дает развиваться живым организмам – это определяет верхнюю границу биосферы.

В атмосфере верхняя граница распространения жизни обусловлена слоем озона, предохраняющим живую материю от ультрафиолетового излучения Солнца и расположенного на высоте 45 км над уровнем моря. Естественно, что в пределах этих «параметров» присутствуют не только области жизни, но и другие структуры Земли, генетически связанные с живым веществом.

• Перечислите факторы, которые являются ограничивающими для нижних пределов биосферы. Рассмотрите их с точки зрения физики, химии и биологии.

В литературе существование жизни чаще всего ограничивается диапазоном температур от 250 до +160 °С, давлениями от 0,001 до 3000 атм. Нижняя граница жизни условно проходит в водной среде на глубине 10 км, в земной коре — на глубине до 2 км. Ограничивающим фактором нижних пределов биосферы является температура: там, где она выше +50 °C и ниже -60 °C, в окружающей среде могут жить только споры, бактерии или сине-зелёные водоросли. Поскольку Живое — главная составляющая биосферы, ее границы определяются возможностью выживать отдельных индивидуумов в условиях окружающей среды. Высокие температуры в земных глубинах устанавливают нижнюю черту жизни.