Круговорот веществ и его значение для биосферы

Понятие круговорота веществ, ведущее в учении о биосфере. Учащиеся должны хорошо уяснить, что круговорот веществ – важнейший фактор существования биосферы, поддерживающий ее целостность и устойчивость. Они должны знать неиссякаемый источник энергии, благодаря которому в биосфере осуществляется непрерывный круговорот веществ, и организмы, способные использовать этот источник, т. е. световую энергию Солнца.

Проверка знаний биогеоценоза, цепей питания, круговорота веществ в нем, а также функций живого вещества подготавливает учащихся к беседе о круговороте веществ в биосфере. Учитель сообщает, что академик В. И. Вернадский проанализировал данные геологии, палеонтологии, биологии и пришел к выводу, что биосфера – устойчивая динамическая система, в течение 1,5–2 млрд. лет (с археозоя) она находится в состоянии равновесия. Учитель приводит данные о постоянстве общей биомассы биосферы (1015 т), ее общей массы (1019 т), энергии, связанной живым веществом (4218 кДж), указывает на постоянство среднего химического состава всего живого. Эти сведения убеждают учащихся в том, что биосфера – устойчивая система.

Затем перед школьниками ставится задача выявить механизм, который поддерживает равновесие в биосфере, определить, почему не увеличивается содержание одних веществ и не иссякают другие вещества. Учащиеся могут сказать, что этого не происходит благодаря тому, что в биосфере установилась в процессе ее эволюции тонкая согласованность процессов синтеза веществ и их распада.

Учитель просит вспомнить механизм, обеспечивающий постоянство газового состава атмосферы, например содержания кислорода и диоксида углерода или молекулярного свободного азота. Школьники освещают роль живых организмов в этом процессе, воспроизводят процесс фотосинтеза, энергетического обмена и по существу показывают круговорот углерода, кислорода в биосфере. Учащиеся поясняют, как в процессе фотосинтеза диоксид углерода включается растениями в состав углеводов, а затем в реакциях клеточного метаболизма входит в состав белков. В ходе энергетического обмена углеводы и белки расщепляются до углекислого газа и воды, т. е. диоксид углерода при помощи живых организмов совершает круговорот.

Учащиеся сами в состоянии сделать вывод, что если бы не было круговорота веществ, тогда бы запас любого элемента на Земле быстро иссяк, и жизнь прекратилась. В то же время необходимо обратить внимание учащихся на недостаточную сбалансированность круговорота ряда веществ, например фосфора, воды. В результате чрезмерного загрязнения воды исключается возможность ее естественной биологической очистки, она становится непригодной в качестве среды для жизни. Восстановление знаний химического состава клетки позволяет учащимся установить большую роль фосфора в жизни организмов: он входит в состав нуклеиновых кислот, белков, АТФ – универсального источника энергии в клетке. Запасы фосфора, однако, в природной среде убывают, поскольку он выводится живыми организмами из круговорота веществ, так как в больших количествах оказывается в составе костей, которые медленно минерализуются.


Учителю биологии на заметку:

Цепи питания в круговороте веществ
Эволюция биосферы. Ноосфера
Негативная деятельность человека в биосфере
Вымирание растительности по вине человека
Вопрос о повышении плодородия почвы
Цели, содержание и структура курса
Основные понятия курса
Общебиологические понятия
Понятия вида и популяции
Биогеоценоз, биотическая среда, обмен веществ
Эволюционные понятия
Методика обучения общей биологии