Что изучает биосферный уровень организации жизни
Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ
Уровни организации живой природы
Выделяют 8 уровней.
Каждый уровень организации характеризуется определенным строением (химическим, клеточным или организменным) и соответствующими свойствами.
Каждый следующий уровень обязательно содержит в себе все предыдущие.
Давайте разберем каждый уровень подробно.
8 уровней организации живой природы
1. Молекулярный уровень организации живой природы
Молекулярный уровень затрагивает все биохимические процессы, которые происходят внутри любого живого организма — от одно- до многоклеточных.
Поэтому именно он лег в основу классификации Живой природы на царства — какое питательное вещество является основным у организма: у животных — белок, у грибов — хитин, у растений это- углеводы.
Науки, которые изучают живые организмы именно на этом уровене:
2. Клеточный уровень организации живой природы
Включает в себя предыдущий — молекулярный уровень организации.
На этом уровне уже появляется термин «клетка» как «мельчайшая неделимая биологическая система»
Науки, изучающие клеточный уровень организации:
Генетика и эмбриология изучают этот уровень, но это не основной объект изучения.
3. Тканевый уровень организации:
Включает в себя 2 предыдущих уровня — молекулярный и клеточный.
Этот уровень можно назвать «многоклеточным» — ведь ткань представляет собой совокупность клеток со сходным строением и выполняющих одинаковые функции.
4. Органный (ударение на первый слог) уровень организации жизни
Тканевый и органный уровни организации — изучают науки:
5. Организменный уровень
Включает в себя все предыдущие уровни: молекулярный, клеточный, тканевый уровни и органный.
На этом уровне идет деление Живой природы на царства — животных, растений и грибов.
Характеристики этого уровня:
6. Популяционно-видовой уровень организации жизни
Включает молекулярный, клеточный, тканевый уровни, органный и организменный.
Если несколько организмов схожи морфологически (проще говоря, одинаково устроены), и имеют одинаковый генотип, то они образуют один вид или популяцию.
Основные процессы на этом уровне:
Науки, изучающие этот уровень:
7. Биогеоценотический уровень организации жизни
На этом уровне уже учитывается почти все:
Наука, изучающая этот уровень — Экология
Ну и последний уровень — высший!
8. Биосферный уровень организации живой природы
Он включает в себя:
Биосферный уровень организации жизни
Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для медицины. Определение понятия «жизнь» на современном этапе науки. Фундаментальные свойства живого.
Биология(греч. bios- «жизнь»; logos — учение) — наука о жизни (живой природе), одна из естественных наук, предметом которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой.
Значение биологии для медицины:
-Генетические исследования позволили разрабатывать методы ранней диагностики, лечения и профилактики наследственных болезней человека;
-Селекция микроорганизмов позволяет получать ферменты, витамины, гормоны, необходимые для лечения ряда заболеваний;
-Генная инженерия позволяет производить биологически активные соединения и лекарства;
-Познания биологии необходимо для борьбы с инфекционными и паразитическими заболеваниями человека и животных;
Определение понятия «жизнь» на современном этапе науки. Фундаментальные свойства живого:Довольно трудно дать полное и однозначное определение понятию жизни, учитывая огромное разнообразие ее проявлений. В большинстве определений понятия жизни, которые давались многими учеными и мыслителями на протяжении веков, учитывались ведущие качества, отличающие живое от неживого. Например, Аристотель говорил, что жизнь — это «питание, рост и одряхление» организма; А. Л. Лавуазье определял жизнь как «химическую функцию»; Г. Р. Тревиранус считал, что жизнь есть «стойкое единообразие процессов при различии внешних влияний». Понятно, что такие определения не могли удовлетворить ученых, так как не отражали (и не могли отражать) всех свойств живой материи. Кроме того, наблюдения свидетельствуют, что свойства живого не исключительны и уникальны, как это казалось раньше, они по отдельности обнаруживаются и среди неживых объектов. А. И. Опарин определял жизнь как «особую, очень сложную форму движения материи». Это определение отражает качественное своеобразие жизни, которое нельзя свести к простым химическим или физическим закономерностям. Однако и в этом случае определение носит общий характер и не раскрывает конкретного своеобразия этого движения.
Ф. Энгельс в «Диалектике природы» писал: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является обмен веществом и энергией с окружающей средой».
Для практического применения полезны те определения, в которых заложены основные свойства, в обязательном порядке присущие всем живым формам. Вот одно из них: жизнь — это макромолекулярная открытая система, которой свойственны иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, самосохранению и саморегуляции, обмен веществ, тонко регулируемый поток энергии. Согласно данному определению жизнь представляет собой ядро упорядоченности, распространяющееся в менее упорядоченной Вселенной.
Жизнь существует в форме открытых систем. Это означает, что любая живая форма не замкнута только на себе, но постоянно обменивается с окружающей средой веществом, энергией и информацией.
Биосферный уровень организации жизни
Представлен высшей, глобальной формой организации биосистем — биосферой. Компоненты –Биогеоценозы; Антропогенное воздействие; Основные процессы; Активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты; Биологический глобальный круговорот веществ и энергии;
Активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы, его хозяйственная и этнокультурная деятельность
Науки, ведущие исследования на этом уровне: Экология; Глобальная экология; Космическая экология; Социальная экология.
Биосферный уровень организации жизни
Термин «биосфера» предложил австрийский ученый Эдуард Зюсс в 1875 году. Зюсс рассматривал биосферу только как совокупность живых организмов. Но в первой трети XX века русский ученый академик Владимир Вернадский создал учение о биосфере, как о системе, включающей и живые организмы, и среду их обитания. Неверно рассматривать живые организмы в отрыве от среды их обитания.
Компоненты биосферы Земли:
Давайте детально разберемся со средой обитания. Итак, мы знаем, что жизнь на нашей планете распространена в гидросфере, тропосфере и верхнем слое литосферы.
А теперь давайте подумаем, кто же в таком случае может жить на больших глубинах? Вниз, на глубину, оседают останки мертвых организмов и экскременты живых. Они-то и служат пищей для не хищных жителей глубин, которыми, в свою очередь, питаются хищники.
Обитатели гидросферы называются гидробионтами и по месту своего обитания делятся на 3 группы:
Согласно современным представлениям, жизнь на Земле зародилась именно в гидросфере.
В гидросфере животный мир преобладает над растительным. 94 % биомассы (общей массы живых особей) гидросферы составляют животные и только 6% — растения. На суше же все наоборот — 99,2 % биомассы составляют растения, а на долю всех остальных (животных, грибов, микроорганизмов) остается всего 0,8 %. Правда, постоянная вырубка лесов постепенно изменяет это соотношение в пользу животных.
Говоря о обитателях тропосферы, надо помнить, что не существует живых организмов постоянно живущих в воздухе. Непосредственно в атмосфере организмы могут находиться лишь временно.
Чем выше — тем меньше жизни. Большинство летающих животных способны подниматься на высоту до 300 метров. Отдельные виды хищных птиц способны подниматься на высоту до 5 км. Не столько удивляет высота их подъема, сколько то, что с такой высоты они способны увидеть добычу на поверхности Земли! Известны случаи столкновения птиц с самолетами на высотах до 10 км. Бактерии и споры растений могут пассивно заноситься восходящими воздушными потоками на высоту до 20 км.
Выше тропосферы находится стратосфера, простирающаяся на высоту до 50 км. Стратосфера включает в себя озоновый слой, в котором задерживается большая часть коротких ультрафиолетовых волн солнечного излучения. Эти волны губительны для всего живого. Озоновый слой можно назвать щитом нашей планеты. Выше озонового слоя жизнь невозможна.
Подавляющее количество видов обитает на поверхности суши и верхнем плодородной оболочке Земли — педосфере или почве, которая является биокосным веществом. Современная наука выделяет педосферу в отдельную оболочку нашей планете, так что правильнее говорить, что живые организмы обитают в двух оболочках Земли — педосфере и литосфере. Толщина педосферы различна в разных районах нашей планеты — от нескольких сантиметров в горах до 3 метров на равнинах. Педосфера покрывает не только поверхность суши, но и дно водоемов. Примерно 50% педосферы составляют неорганические вещества и столько же приходится на долю живых организмов, органических веществ, воды и газов.
Роль педосферы очень важна. В ней происходит обмен веществ и энергии между всеми биогеоценозами, составляющими биосферу нашей планеты. В ней происходит конечная переработка продуктов жизнедеятельности живых организмов и их останков.
Литосфера — это верхняя твердая силикатная оболочка нашей планеты, состоящая из земной коры и верхней части мантии Земли. Толщина литосферы варьируется от 50 до 200 32 км. Распространение жизни в литосфере резко уменьшается с глубиной.
Землеройные животные, корни некоторых растений, бактерии и обитатели пещер способны жить на глубине в несколько десятков метров. Проникновению растений в глубь литосферы в первую очередь препятствует отсутствие света. С глубиной возрастает плотность среды и ее температура, что ограничивает распространение животных организмов. Давайте вспомним, что температура в центре ядра нашей планеты достигает 6000 °С! Тепло от ядра передается к лежащим выше оболочкам. С погружением в литосферу на 30-40 метров, ее температура увеличивается на 1°С. Выше уже было сказано о том, что там, где температура достигает 100 °С, жизнь белковых организмов становится невозможной. Вода, один из основных компонентов всех клеток, превращается в пар, а белки — разрушаются (денатурируются).
Классический бытовой пример денатурации белков при температуре 100 °С (температуре кипения воды) является варка яйца в кипящей воде. При варке в течение 2 минут белки яйца денатурируются частично и получается яйцо, сваренное всмятку. Если яйцо пробудет в кипятке 7 минут, то произойдет полная денатурация белков и получится яйцо, сваренное вкрутую.
Каждые 30-40 метров температура увеличивается на 1°С. Если принять условно, что температура поверхности Земли равна 0°С, то получится, что предельная глубина существования жизни в литосфере равна 3-4 км. Так оно и есть, именно на таких глубинах еще можно обнаружить некоторые виды бактерий-анаэробов, которым для жизнедеятельности не нужен кислорода воздуха (те, кому он нужен, называются «аэробами»). Бактерии эти обитают не в толще литосферы, а в подземных водах и нефтяных залежах.
Ниже 4 км жизни в литосфере нет.
Какой главный вывод можно сделать из того, что мы с вами сейчас узнали?
Вывод: в пределах биосферы живое вещество распределено неравномерно. В основном оно сосредоточено на поверхности Земли, в почве и в верхних слоях морей и океанов.
Но, кроме этого, распределение живого вещества изменяется от полюсов к экватору. Для жизнедеятельности большинства видов, населяющих нашу планету, нужны вода и тепло. На полюсах Земли очень холодно и нет воды в свободном виде, поэтому мало кто из животных способен там жить, а растений там нет вообще. Зато экваториальная зона с ее жарким климатом является наиболее благоприятной для жизни при условии наличия воды. Здесь отмечается максимальная концентрация живого вещества и максимальное видовое разнообразие.
Общую массу живых организмов нашей планеты, т.е. биомассу Земли в настоящее время считают равной примерно 2,5×10 12 тоннам. 25 000 000 000 000 000 килограмм. 25 миллионов миллиардов!
Как функционирует биосфера? Можно сказать, что биосфера функционирует как единый, целостный организм, потому что биогеоценозы, из которых она состоит, связаны друг с другом. Обитатели суши питаются теми, кто живет в воде, в гидросферу с помощью ветров и круговорота воды поступают минеральные и органические вещества из наземных биогеоценозов, многие животные регулярно перемещаются из одного биогеоценоза в другой во время сезонных миграций, жители различных биогеоценозов выделяют в единую атмосферу нашей планеты продукты своей жизнедеятельности, семена и споры переносятся ветрами на огромные расстояния и т.п.
Существование биосферы основывается на непрерывном круговороте веществ, энергетической основой которого служит солнечный свет.
Одна из наиболее характерных особенностей биосферы является круговорот веществ между живой и неживой материей. Вещества попадают из окружающей среды в организмы и из организмов в окружающую среду. Эта взаимосвязь и заставляет в первую очередь рассматривать биосферу и биогеоценозы, как комплексные системы, объединяющие живую и неживую природу.
Составные части круговорота веществ в природе следующие:
Биология
Уровни организации живых систем
Каждый уровень организации характеризуется определенным строением (химическим, клеточным или организменным) и соответствующими свойствами.
Каждый следующий уровень обязательно содержит в себе все предыдущие.
Давайте разберем каждый уровень подробно.
8 уровней организации живой природы
1. Молекулярный уровень организации живой природы
Химический состав клеток: органические и неорганические вещества,
Молекулярный уровень затрагивает все биохимические процессы, которые происходят внутри любого живого организма — от одно- до многоклеточных.
На этом уровне жизни изучаются явления, связанные с изменениями (мутациями) и воспроизведением генетического материала, обменом веществ.
Науки, которые изучают живые организмы именно на этом уровне:
Молекулярная биология, молекулярная генетика
2. Клеточный уровень организации живой природы
Включает в себя предыдущий — молекулярный уровень организации.
На этом уровне уже появляется термин «клетка» как «мельчайшая неделимая биологическая система»
Обмен веществ и энергии данной клетки (разный в зависимости от того, к какому царству принадлежит организм);
Синтез специфических органических веществ; регуляция химических реакций; деление клеток; вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистемы
Науки, изучающие клеточный уровень организации: цитология, генетика, эмбириология
Генетика и эмбриология изучают этот уровень, но это не основной объект изучения.
3. Тканевый уровень организации:
Включает в себя 2 предыдущих уровня — молекулярный и клеточный.
Обмен веществ; раздражимость
Этот уровень можно назвать «многоклеточным» — ведь ткань представляет собой совокупность клеток со сходным строением и выполняющих одинаковые функции.
4. Органный (ударение на первый слог) уровень организации жизни
У одноклеточных органы — это органеллы — есть общие органеллы — характерные для всех эукариотических или прокариотических клеток, есть отличающиеся.
У многоклеточных организмов клетки общего строения и функций объединены в ткани, а те, соответственно, в органы, которые, в свою очередь, объединены в системы и должны слаженно взаимодействовать между собой.
Пищеварение; газообмен; транспорт веществ; движение и др.
Тканевый и органный уровни организации — изучают науки: ботаника,
зоология, анатомия, физиология, медицина
5. Организменный уровень
Включает в себя все предыдущие уровни: молекулярный, клеточный, тканевый уровни и органный.
На этом уровне идет деление Живой природы на царства — животных, растений и грибов.
Характеристики этого уровня: Обмен веществ (как на уровне организма, так и на клеточном уровне тоже )
Обмен веществ; раздражимость; размножение; онтогенез. Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности. Обеспечение гармоничного соответствия организма его среде обитания
Науки: анатомия, генетика, морфология, физиология
6. Популяционно-видовой уровень организации жизни
Включает молекулярный, клеточный, тканевый уровни, органный и организменный.
Если несколько организмов схожи морфологически (проще говоря, одинаково устроены), и имеют одинаковый генотип, то они образуют один вид или популяцию.
Генетическое своеобразие; взаимодействие между особями и популяциями; накопление элементарных эволюционных преобразований; выработка адаптации к меняющимся условиям среды
Основные процессы на этом уровне:
Взаимодействие организмов между собой (конкуренция или размножение)
Науки, изучающие этот уровень: популяционная генетика, эволюционистика, экология
7. Биогеоценотический уровень организации жизни
На этом уровне уже учитывается почти все:
Пищевое взаимодействие организмов между собой — пищевые цепи и сети
Биологический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь; подвижное равновесие между живым населением и абиотической средой; обеспечение живого населения условиями обитания и ресурсами
Наука, изучающая этот уровень — Экология
8. Биосферный уровень организации живой природы
Активное взаимодействие живого и неживого (косного) вещества планеты; биологический глобальный круговорот; активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы
Он включает в себя:
Взаимодействие как живых, так и неживых компонентов природы
Экология. 10 класс
Конспект урока
Урок № 8. Биосферный уровень организации жизни. Биосфера как глобальная экосистема
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:
— что такое биосфера и ноосфера.
— описывать биосферу как глобальную экосистему;
— представлять основные особенности её организации;
— описывать структуру биосферы;
— воспринимать природу как ценностный объект охраны и защиты.
— излагать суть учения В. И. Вернадского о ноосфере;
— объяснять значимость формирования экологической культуры населения как необходимого условия развития ноосферы.
Биосфера – внешняя оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими.
Косное вещество (тяготеющий к постоянному, неподвижный) – горные породы неорганического происхождения и вода; это вещество является субстратом или средой для проживания живых организмов;
Биогенное вещество – органические и органоминеральные продукты, созданные живыми организмами в течение геологической истории (каменный уголь, горючие сланцы, торф, нефть, газы биосферы – кислород, углекислый газ, вода, аммиак, сероводород и другие), являющиеся источником чрезвычайно мощной потенциальной энергии;
Живое вещество – все количество живых организмов планеты как единое целое. Играет ведущую роль в поддержании свойств биокосных веществ.
Биогеохимический цикл – это круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии и энергии химических реакций.
Ноосфера – это высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного общества, с периодом, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития
Основная и дополнительная литература (точные библиографические данные с указанием страниц):
Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии):
Теоретический материал для самостоятельного изучения:
Биосфера (от др. греч. βιος – жизнь и σφαῖρα – сфера, шар) – это внешняя оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими.
Впервые употребил понятие «биосфера» в 1804 г. Ж.-Б. Ламарк. Основоположником учения о биосфере является В. И. Вернадский.
Основные положения теории биосферы Земли, по В.И. Вернадскому: биосфера включает в себя не только живое, но и неживое (косное) вещество; между живым и косным веществом существует неразрывная и постоянная связь. Сущность учения В.И. Вернадского заключается в признании исключительной роли живого вещества, преобразующего облик планеты. Другой главнейший аспект учения Вернадского – разработанное им представление об организованности биосферы, которое проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого вещества, во взаимной приспособляемости организмов и среды.
Всё вещество биосферы разделено на четыре категории: косное, биогенное, биокосное и живое. Каждая категория играет определённую роль.
Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (до озонового слоя – на высоте 20-25 км), всю *гидросферу и верхнюю часть литосферы, то есть ту область, где существует жизнь, живые организмы. В настоящее время принято считать, что верхняя граница биосферы располагается на высоте примерно 85 км над поверхностью Земли, поскольку именно на такой высоте (в стратосфере) обнаружены споры микроорганизмов в латентном (скрытом, спящем) состоянии. Нижняя граница биосферы располагается в глубинах литосферы, где температура достигает 100 0 С и находится на глубине 1,5-2 км и 7-8 км (в зависимости от типа пород). Последние данные свидетельствуют о том, что некоторые бактерии могут существовать при температурах от абсолютного нуля до +180 0 С, в вакууме, в ядерных реакторах.
Биосфера структурно организована и рассматривается как глобальная экосистема. Жизнь на Земле зависит от круговорота важнейших химических веществ, в которых непосредственное участие принимает живое вещество.
Впервые термин ноосфера был предложен в 30-е годы французскими философами и естествоиспытателями (Тейяр де Шарден, Ле-Руа). В буквальном смысле термин означает «сфера разума» (ноос – разум).
Ноосфера – это высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного общества, с периодом, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития. Научная мысль и деятельность человека изменили структуру биосферы, обусловили физические и химические изменения всех ее оболочек (атмосферы, литосферы, гидросферы).
Понятие «ноосфера» наполнил смыслом и развил Вернадский, в частности, в 1944 г. в статье «несколько слов о ноосфере», опубликованной перед его смертью, ученый приводит свои мысли о дальнейшем развитии биосферы и ее переходе в новое качество – ноосферу. Вернадский подчеркивал особую роль живого вещества в планетарных процессах, в создании и развитии биосферы. Среди всех живых существ он выделил человека как мощную геологическую силу, способную оказывать влияние на ход различных процессов в охваченной ее воздействием среде Земли и околоземном пространстве. Человек способен перестраивать эту среду согласно своим представлениям и потребностям (благодаря человеческому труду, интеллекту).
Круговорот веществ в природе
Важнейшей особенностью биосферы является биотический круговорот элементов. Круговорот связывает в единое целое организм и его среду. Это непрерывная миграция химических веществ из среды в организм и обратно, объединяющая всё живое с неживой природой. Непрерывный ток атомов от живого к живому осуществляется прежде всего по пищевым сетям; это малый биологический круговорот.
Продукты жизнедеятельности всего живущего на Земле, увлекаемые перемещением водных масс и атмосферными газами, так или иначе попадают в большой геологический цикл круговорота веществ.
Поглощённые из внешнего окружения элементы задерживаются в живом не так уж долго. По научным расчётам, земной запас двуокиси углерода проходит через совокупность всего живого за 300 лет, кислород атмосферы – за 2000 лет, вода суши и океанов – за 2 млн лет.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий):
Информация о тестовом вопросе:
Текст задания: Заполните пропуски в тексте.
Все _________ существа, кроме ___________, получают необходимую для жизнедеятельности организмов ___________ через питательные вещества, входящие в состав растений.
Информация об ответах
Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные):
Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов): живые, продуцентов, энергию
Укажите общую информацию об элементе:
Название элемента: Подстановка элементов в пропуски в тексте
КЭС: Биосфера, ноосфера, экологические связи в системе «человек-общество-природа», экологическая культура как условие достижения устойчивого (сбалансированного) развития общества и природы, возможности устойчивого развития различных биологических и социальных моделей, эволюция развития экосистем. Динамические модели для управления устойчивым развитием социально-экономических систем, прогноз развития неравновесных экосистем.
Контрольный или тренировочный?
Информация о тестовом вопросе:
Текст задания: Вычеркните неверные утверждения.
Биосфера включает в себя только живое вещество. Между живым и косным веществом не существует неразрывной и постоянной связи.
Информация об ответах
Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные).
Биосфера включает в себя только живое вещество. Между живым и косным веществом не существует неразрывной и постоянной связи.