Урок 8. биосферный уровень организации жизни. биосфера как глобальная экосистема — Экология — 10 класс
Экология, 10 класс
Урок № 8. Биосферный уровень организации жизни. Биосфера как глобальная экосистема
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:
Мы узнаем:
— что такое биосфера и ноосфера.
Научимся:
— описывать биосферу как глобальную экосистему;
— представлять основные особенности её организации;
— описывать структуру биосферы;
— воспринимать природу как ценностный объект охраны и защиты.
Сможем:
— излагать суть учения В. И. Вернадского о ноосфере;
— объяснять значимость формирования экологической культуры населения как необходимого условия развития ноосферы.
Глоссарий по теме:
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;
Биокосное вещество – вещество, которое создаётся живыми организмами и биокосными процессами, представляя собой системы динамического равновесия (осадочные породы, почвы, илы — подводные грунты, природные воды).
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
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
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 Подсказка: — |
Укажите общую информацию об элементе: | Название элемента: Подстановка элементов в пропуски в тексте Автор: 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? 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). Правильный вариант/варианты: Биосфера включает в себя Неправильный вариант/варианты (или комбинации): — Подсказка: — |
Биология как наука. Методы научного познания
Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора по биологии biorepet-ufa.ru.
На этой странице приводятся ответы на некоторые вопросы открытого банка заданий ФИПИ по биологии по разделу «Биология как наука. Методы научного познания».
Представлены ответы лишь на те вопросы, которые вызывали затруднения у учащихся.
Сложным, например, оказалось такое простое задание, требующее определения уровня организации живого, на котором изучаются структуры белка. Вместо молекулярного уровня учащиеся выбирали клеточный или организменный уровни.
Экосистему хвойного леса многие ученики относят к биосферному уровню организации жизни вместо биогеоценотического.
Какое свойство организмов обеспечивает преемственность жизни на Земле?
1) обмен веществ;
2) раздражимость;
3) размножение;
4) изменчивость.
Строение и распространение древних папоротниковидных изучает наука:
2) экология растений;
3) палеонтология;
4) селекция.
Генеалогический метод использует наука:
1) морфология;
2) биохимия;
3) генетика;
4) эмбриология.
На каком уровне организации происходит реализация наследственной информации?
1) биосферном;
2) экосистемном;
3) популяционном;
4) организменном.
Генные мутации происходят на уровне организации живого:
1) организменном;
2) популяционном;
3) видовом;
4) молекулярном.
Получением высокоурожайных полиплоидных растений занимается наука:
1) селекция;
2) генетика;
3) физиология;
4) ботаника.
Выведением новых высокопродуктивных штаммов микроорганизмов занимается наука:
1) генетика;
2) биохимия;
3) цитология;
4) селекция.
Какие методы используют для изучения строения и функций клетки?
1) генная инженерия;
2) микроскопирование;
3) цитогенетический анализ;
4) культуры клеток и тканей;
5) центрифугирование;
6) гибридизация.
(Поскольку вопрос о методах, позволяющих исследовать «строение и функции клеток», то традиционно здесь только два ответа абсолютно подходят: микроскопирование и центрифугирование. «Цитогенетический анализ» или изучение кариотипа организма генетиками тоже может являться правильным ответом на вопрос о строении клетки, но уже в более «частном случае». А все остальные ответы уж точно из области биотехнологии: генной, клеточной и тканевой инженерии, поэтому правильные ответы здесь 2, 3, 5).
Генетика имеет большое значение для медицины, так как она:
1) устанавливает причины наследственных заболеваний;
2) создает лекарства для лечения больных;
3) ведет борьбу с эпидемиями;
4) защищает окружающую среду от загрязнения мутагенами.
Главный признак живого:
1) движение;
2) увеличение массы;
3) обмен веществ;
4) преобразование веществ.
Изучать структуру органоидов клетки позволяет метод:
1) светового микроскопирования;
2) электронного микроскопирования;
3) центрифугирования;
4) культуры тканей.
Процессы экологического и географического видообразования исследует наука:
1) генетика;
2) селекция;
3) об эволюции;
4) систематика.
По каким признакам живые организмы отличаются от тел неживой природы:
1) обмен веществ и превращение энергии;
2) самовоспроизведение;
3) наследственность и изменчивость;
4) адаптированность;
5) раздражимость;
6) поддержание гомеостаза;
7) способность к уменьшению энтропии.
В цитологии используют метод:
1) гибридологического анализа;
2) искусственного отбора;
3) электронной микроскопии;
4) близнецовый.
Клевер красный, занимающий определенный ареал, представляет собой уровень организации живой природы:
1) организменный;
2) биоценотический;
3) биосферный;
4) популяционно-видовой.
Какая наука изучает строение и функции клеток организмов разных царств живой природы?
1) экология;
2) генетика;
3) селекция;
4) цитология.
Основная задача систематики – изучение:
1) этапов исторического развития организмов;
2) отношений организмов и окружающей среды;
3) приспособленности организмов к условиям обитания;
4) организмов и объединение их в группы на основе родства.
На каком уровне организации живого осуществляется в природе круговорот веществ?
1) клеточном;
2) организменном;
3) популяционно-видовом;
4) биосферном.
Для живых объектов природы, в отличие от неживых тел, характерно:
1) уменьшение веса;
2) перемещение в пространстве;
3) дыхание;
4) растворение веществ в воде.
Для выявления изменений, происходящих в живой клетке в процессе митоза, используется метод:
1) микроскопии;
2) пересадки генов;
3) конструирования генов;
4) центрифугирования.
Ископаемые останки организмов изучает наука:
1) биогеография;
2) эмбриология;
3) сравнительная анатомия;
4) палеонтология. (Поместил этот простой вопрос, так как в оригинале на сайте ФИПИ написан термин «ископаемые остатки»).
В какой микроскоп можно увидеть внутреннее строение хлоропластов?
1) школьный;
2) световой;
3) бинокулярный;
4) электронный.
Один из признаков отличия живого от неживого – это способность к:
1) изменению размеров;
2) самовоспроизведению;
3) разрушению;
4) росту.
Изучение строения мельчайших органоидов клетки и крупных молекул стало возможным после изобретения:
1) ручной лупы;
2) электронного микроскопа;
3) штативной лупы;
4) светового микроскопа.
Наука, изучающая сходство и различие зародышей позвоночных:
1) биотехнология;
2) генетика;
3) анатомия;
4) эмбриология.
Близнецовый метод используется в науке:
1) селекции;
2) генетике;
3) физиологии;
4) цитологии.
Образование новых видов организмов происходит на уровне организации живого:
1) организменном;
2) популяционно-видовом;
3) биогеоценотическом;
4) биосферном.
Какая наука занимается проблемами взаимосвязи организмов между собой и их средой обитания?
1) палеонтология;
2) эмбриология;
3) экология;
4) селекция.
Какому уровню организации живого свойственны хромосомные мутации?
1) организменному;
2) видовому;
3) клеточному;
4) популяционному.
В световой микроскоп можно увидеть:
1) деление клетки;
2) биосинтез белка;
3) рибосомы;
4) молекулы АТФ.
Первичную, вторичную, третичную структуры белка изучают на уровне организации живого:
1) тканевом;
2) молекулярном;
3) организменном;
4) клеточном.
Причины комбинативной изменчивости изучают:
1) генетики;
2) палеонтологи;
3) экологи;
4) эмбриологи.
Какой метод исследования используют в цитологии?
1) гибридологический;
2) центрифугирования;
3) генеалогический;
4) инбридинг.
Какой признак живого характерен для вирусов?
1) раздражимость;
2) возбудимость;
3) обмен веществ;
4) воспроизведение.
Нарушения углеводного обмена у человека исследуют с помощью метода:
1) цитогенетического;
2) генеалогического;
3) экспериментального;
4) биохимического.
Особенности процессов онтогенеза изучает наука:
1) систематика;
2) селекция;
3) эмбриология;
4) палеонтология.
Использование в цитологии современных методов исследования позволило изучить строение и функции:
1) организма растений;
2) органов животных;
3) органоидов клетки;
4) систем органов.
Какие органоиды были обнаружены в клетке с помощью электронного микроскопа?
1) рибосомы;
2) ядра;
3) хлоропласты;
4) вакуоли.
В основе разделения органоидов методом центрифугирования лежат их различия по:
1) размеру и массе;
2) строению и составу;
3) выполняемым функциям;
4) расположению в цитоплазме.
Созданием новых особей из комбинированных клеток занимается:
1) цитология;
2) микробиология;
3) клеточная инженерия;
4) генная инженерия.
Наука, изучающая роль митохондрий в метаболизме:
1) генетика;
2) селекция;
3) органическая химия;
4) молекулярная биология.
Начальные стадии онтогенеза позвоночных животных изучает наука:
1) морфология;
2) генетика;
3) эмбриология;
4) анатомия.
******************************************************************************
У меня на блоге вы можете приобрести ответы на все тесты ОБЗ ФИПИ за все годы проведения экзаменов по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).
На каком уровне организации живого осуществляется в природе круговорот веществ? 1)клеточном 2)организменном 3)популяционно-видовом 4)биосферном
биотехноло́гия — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических , а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.
трансгенные растениятрансгенные растения — это те растения, которым «пересажены» гены других организмов.
картофель, устойчивый к колорадскому жуку, был создан путём введения гена выделенного из генома почвенной тюрингской бациллы bacillus thuringiensis, вырабатывающий белокcry, представляющий собой протоксин, в кишечнике насекомых этот белок растворяется и активируется до истинного токсина, губительно действующего на личинок и имаго насекомых, у человека и других теплокровных животных подобная трансформация протоксина невозможна и соответственно этот белок для человека не токсичен и безопасен. опрыскивание спорами bacillus thuringiensis использовалось для защиты растений и до получения первого трансгенного растения, но с низкой эффективностью, продукция эндотоксина внутри тканей растения существенно повысило эффективность защиты, а также повысило эффективность ввиду того, что растение само начало продуцировать защитный белок. путём трансформации растения картофеля при agrobacterium tumefaciens были получены растения, синтезирующие этот белок в мезофилле листа и других тканях растения и соответственно непоражаемые колорадским жуком. данный подход используется и для создания других сельскохозяйственных растений, резистентных к различным насекомых
трансгенные животные
в качестве трансгенных животных чаще всего используются свиньи. например, есть свиньи с человеческими генами — их вывели в качестве доноров человеческих органов.
японские генные инженеры ввели в геном свиней ген шпината, который производит фермент fad2, способный преобразовывать жирные насыщенные кислоты в линолевую — ненасыщенную жирную кислоту. у модифицированных свиней на 1/5 больше ненасыщенных жирных кислот, чем у обычных.[1]
зелёные светящиеся свиньи — трансгенные свиньи, выведенные группой исследователей из национального университета тайваня путём введения в днк эмбриона гена зелёного флуоресцентного белка, позаимствованного у флуоресцирующей медузы aequorea victoria. затем эмбрион был имплантирован в матку самки свиньи. поросята светятся зелёным цветом в темноте и имеют зеленоватый оттенок кожи и глаз при дневном свете. основная цель выведения таких свиней, по заявлениям исследователей, — возможность визуального наблюдения за развитием тканей при пересадке стволовых клеток.
учебник 9
удачи.
Разработка урока ОЗЖ 9 класс » Биосферный уровень организации жизни»
Тема: Биогеохимический круговорот как основа существования биосферы
Цель: изучить сущность и значение взаимосвязанных процессов круговорота веществ в природе, способных поддерживать стабильность биосферы; развивать умение обучающихся объяснять природные процессы обмена веществ с точки зрения естественных наук, формулировать и аргументировать выводы.
Ход урока
Организационный момент
Повторение изученного материала
Слайд 2 — Ответьте на вопросы:
Какие химические соединения используют организмы в круговоротах веществ?
Какое значение имеют процессы фотосинтеза, испарения воды, дыхания, азотофиксации для обеспечения круговоротов веществ и потока энергии в биосфере?
Актуализация темы урока
Слайд 3 — Все составляющие биосферу компоненты и происходящие в ней процессы тесно взаимосвязаны. Стабильность биосферы поддерживается постоянно происходящими в ней круговоротами веществ и превращением энергии. Круговороты разнообразны по масштабам и качеству явлений, например, круговорот воды, круговорот углерода, круговорот азота. Они осуществляются с участием всех компонентов биосферы и входят в состав единого биогеохимического круговорота. Что же это за процессы?
Изучение нового материала
Слайд 4 – Деятельность живых организмов служит основой любого круговорота веществ в природе на различных уровнях организации живой материи (схема).
Слайд 5 – Круговорот веществ в биосфере – это естественное циклическое движение от одного компонента биосферы к другому, поддерживаемое потоком солнечной радиации. Основное средство — пищевые связи живых организмов. В круговорот включены:
Вывод: круговорот веществ – условие целостности и устойчивости биосферы.
Слайд 6 – Биогеохимический круговорот — обмен веществ и превращение энергии между различными компонентами биосферы, связанные с деятельностью ее организмов.
Слайд 7 — Поток энергии в биосфере. Основной движущей силой биогеохимического круговорота является непрерывно происходящий в биосфере поток энергии, связанный с деятельностью живого вещества.
Организмы нуждаются в энергии для поддержания своей жизнедеятельности. Энергия в биосфере существует в нескольких формах. Известны механическая, химическая, тепловая, электрическая и другие формы энергии. Переход одной формы энергии в другую, называемый преобразованием энергии, подчиняется закону сохранения энергии, который гласит, что энергия может превращаться из одной формы в другую, но не может быть создана или уничтожена.
Слайд 8 — Основной источник энергии в биосфере — это энергия Солнца. Она нагревает атмосферу и гидросферу, вызывает передвижение воздушных масс, океанических течений, испарение воды, таяние снега. Автотрофные организмы, главным образом зеленые растения, в результате реакций фотосинтеза преобразуют солнечную энергию в энергию химических связей созданных органических веществ. Значительная часть ее расходуется самими растениями на процессы жизнедеятельности. Меньшая часть химической энергии растений передается дальше по пищевым цепям гетеротрофным организмам. Гетеротрофные организмы, главным образом животные, преобразуют химическую энергию в другие ее формы, например механическую, электрическую, тепловую, световую. Некоторая часть аккумулированной зелеными растениями солнечной энергии может накапливаться в биосфере в виде запасов древесины, торфа, угля и горючих сланцев.
Слайды 9-10 — Следовательно, круговорота энергии в биосфере не происходит. Этот процесс не является замкнутым. В биосфере наблюдается лишь поток энергии, связанный с превращением одной ее формы в другую.
– Рассмотрим процессы круговорота веществ в биосфере.
/Организуется выступления обучающихся по группам/
Слайд 11 – Круговорот воды в природе. Вступительное слово учителя: Вода играет важнейшую роль в биогеохимическом круговороте, так как живые тела в среднем на 80% состоят из нее, а Мировой океан занимает более 2/3 поверхности земного шара.
Слайд 12 – В пределах всей планеты круговорот воды осуществляется между морями, океанами и материками.
Слайд 13 — 1 группа представит нам материалы по теме «Круговорот воды в биосфере».
/Выступления обучающихся первой группы/
Слайд 14 — Углерод в биосфере в основном представлен двуокисью углерода (углекислым газом). Основной ее первичный источник — это вулканическая деятельность. Торфяные отложения — один из вторичных источников углерода в биосфере.
Слайд 15 – Заслушаем выступление представителей 2 группы по теме «Круговорот углерода в биосфере» с пояснениями о сущности этих превращений.
/Выступления обучающихся второй группы/
Необходимо проконтролировать, чтобы в презентации обучающихся были отмечены пути связывания углекислого газа. Первый состоит в его поглощении растениями в процессе фотосинтеза с образованием органических веществ и последующим отложением их в виде торфа, угля, горючих сланцев. Второй путь состоит в том, что углекислый газ растворяется в водоемах, переходя в карбонат-ионы и гидрокарбонат-ионы. Затем с помощью кальция или магния происходит осаждение карбонатов на дно водоемов в виде известняков. Запасы углекислого газа в атмосфере постоянно пополняются благодаря дыханию организмов, процессам разложения органических остатков, а также от сжигания топлива и выбросов промышленности.
Слайды 16-17 – Круговорот азота. Азот — необходимый компонент важнейших органических соединений: белков, нуклеиновых кислот, АТФ и др. Основные его запасы сосредоточены в атмосфере в форме молекулярного азота, недоступного для растений, так как они способны использовать его только в виде неорганических соединений.
Пути поступления азота в почву и водную среду различны. Так, небольшое количество азотистых соединений образуется в атмосфере во время гроз. Вместе с дождевыми водами они поступают в водную или почвенную среду. Небольшая часть азотистых соединений поступает при извержениях вулканов. Основное связывание атмосферного азота осуществляется азотфиксирующими бактериями, обитающими в почве.
Слайд 18 – 3 группа представит нам материал по теме «Круговорот азота в биосфере».
/Выступления обучающихся третьей группы/
Подведение итогов выступления групп обучающихся
Слайды 19-20 – Ребята хорошо справились с заданиями. На основе их выступлений можно сделать следующие выводы:
Непрерывно происходящие в биосфере круговороты воды, углерода, азота и превращение энергии образуют единый биогеохимический круговорот.
Вещества и элементы при круговороте используются организмами многократно.
Энергия используется организмами только один раз.
Биогеохимический круговорот не имеет полной цикличности, так как часть веществ из него исключается и может накапливаться в природе.
Закрепление изученного материала
— А теперь мы проверим, насколько внимательны вы были на уроке и усвоили ли вы изученный материал. Для этого вам необходимо выполнить предложенные задания. /Группы получают задания на карточках./
Слайд 21 — Задания для 1 группы
Какими процессами обеспечивается биогеохимических круговорот?
Какова роль в круговороте азота в биосфере азотфиксирующих и денитрифицирующих бактерий?
Составьте схему круговорота углерода в биосфере.
Задания для 2 группы
Объясните, почему правильно говорить о происходящем в биосфере круговороте веществ и элементов, но неправильно говорить о круговороте энергии в биосфере
Какова роль растений и животных в процессе круговорота воды в биосфере?
Составьте схему круговорота воды в биосфере.
Задания для 3 группы
Какое значение имеют процессы фотосинтеза, испарения воды, дыхания для обеспечения круговоротов веществ и потока энергии в биосфере?
В каком виде углерод может накапливаться в природе при процессе его круговорота в биосфере?
Составьте схему круговорота углерода в биосфере.
Ответы представителей групп. Оценивание работы групп.
Слайд 22 — Домашнее задание: прочитать параграф 47.
По желанию подготовить сообщения об основных этапах эволюции биосферы.
Круговорот химических элементов в биосфере
Круговорот химических элементов в биосфере
Природные ресурсы
Каждое животное или растение является звеном в цепях питания своей экосистемы, обменивается веществами с неживой природой, а следовательно — включено в круговорот веществ биосферы. Химические элементы в составе различных соединений циркулируют между живыми организмами, атмосферой и почвой, гидросферой и литосферой. Начавшись в одних экосистемах, круговорот заканчивается в других. Вся биомасса планеты участвует в круговороте веществ, это придает биосфере целостность и устойчивость. Живые организмы существенно влияют на перемещение и превращение многих соединений. В биологическом круговороте задействованы прежде всего элементы, входящие в состав органических веществ: С, N, S, Р, О, Н, а также ряд металлов (Fe, Ca, Mg и др.).
Циркуляция соединений осуществляется в основном за счет энергии Солнца. Зеленые растения, аккумулируя его энергию и потребляя из почвы минеральные соединения, синтезируют органические вещества. Органика распространяется в биосфере по цепям питания. Редуценты разрушают растительную и животную органику до минеральных соединений, замыкая биологический цикл.
В верхних слоях океана и на поверхности суши преобладает образование органического вещества, а в почве и глубинах моря — его минерализация. Миграция птиц, рыб, насекомых способствует и переносу накопленных ими элементов. Существенно на круговорот элементов влияет деятельность человека.
Круговорот воды. Нагреваемые солнцем воды планеты испаряются. Выпадающая живительным дождем влага возвращается обратно в океан в качестве речных вод или очищенных фильтрацией грунтовых вод, перенося огромное количество неорганических и органических соединений. Живые организмы активно участвуют в круговороте воды, являющейся необходимым компонентом процессов метаболизма (о биологической роли воды см. § 1). На суше большая часть вод испаряется растениями, уменьшая водосток и препятствуя эрозии почвы. Поэтому при вырубке лесов поверхностный сток увеличивается сразу в несколько раз и вызывает интенсивный размыв почвенного покрова. Лес замедляет таяние снега, и талая вода, постепенно стекая, хорошо увлажняет поля. Уровень грунтовых вод повышается, а весенние наводнения редко бывают разрушительными.
Влажные тропические леса смягчают жаркий экваториальный климат, задерживая и постепенно испаряя воду (это явление называют транспирацией). Вырубка тропических лесов вызывает в близлежащих районах катастрофические засухи. Хищническое уничтожение лесов способно превратить в пустыни целые страны, как это уже случилось в северной Африке. Круговорот воды, регулируемый растительностью, — важнейшее условие поддержания жизни на Земле.
Круговорот углерода. В процессе фотосинтеза растения поглощают углерод в составе углекислого газа. Продуцируемые ими органические вещества содержат значительное количество углерода, распространяющегося в экосистеме по цепям питания. В процессе дыхания организмы выделяют углекислый газ. Органические остатки в море и на суше минерализуются редуцентами. Один из продуктов минерализации — углекислый газ — возвращается в атмосферу, замыкая цикл.
В течение 6-8 лет живые существа пропускают через себя весь углерод атмосферы. Ежегодно в процесс фотосинтеза вовлекается до 50 млрд. т углерода. Часть его накапливается в почве и на дне океанов — в скелетах водорослей и моллюсков, коралловых рифах. Существенный запас углерода содержится в составе осадочных пород. На основе ископаемых растений и планктонных организмов сформированы месторождения каменного угля, органогенного известняка и торфа, природного газа и, возможно, нефти (некоторые ученые предполагают абиогенное происхождение нефти). Природное топливо при сгорании пополняет количество атмосферного углерода. Ежегодно содержание углерода в атмосфере увеличивается на 3 млрд. т и может нарушить устойчивость биосферы. Если темп прироста сохранится, то интенсивное таяние полярных льдов, вызванное парниковым эффектом углекислого газа, приведет к затоплению обширных прибрежных территорий по всему миру.
Круговорот азота. Значение азота для живых организмов определяется в основном его содержанием в белках и нуклеиновых кислотах. Азот, как и углерод, входит в состав органических соединений, круговороты этих элементов тесно связаны. Главный источник азота — атмосферный воздух. Благодаря фиксации живыми организмами азот поступает из воздуха в почву и воду. Ежегодно синезеленые связывают около 25 кг/га азота. Эффективно фиксируют азот и клубеньковые бактерии.
Растения поглощают соединения азота из почвы и синтезируют органические вещества. Органика распространяется по цепям питания вплоть до редуцентов, разлагающих белки с выделением аммиака, преобразующегося далее другими бактериями до нитритов и нитратов. Аналогичная циркуляция азота происходит между организмами бентоса и планктона. Денитрифицирующие бактерии восстанавливают азот до свободных молекул, возвращающихся в атмосферу. Небольшое количество азота фиксируется в виде оксидов молниевыми разрядами и попадает в почву с атмосферными осадками, а также поступает от вулканической деятельности, компенсируя убыль в глубоководные отложения. Азот поступает в почву также в виде удобрений после промышленной фиксации из воздуха атмосферы.
Круговорот азота — более замкнутый цикл, нежели круговорот углерода. Лишь незначительное его количество вымывается реками или уходит в атмосферу, покидая границы экосистем.
Круговорот серы. Сера входит в состав ряда аминокислот и белков. Соединения серы поступают в круговорот в основном в виде сульфидов из продуктов выветривания пород суши и морского дна. Ряд микроорганизмов (например, хемосинтезирующие бактерии) способны переводить сульфиды в доступную для растений форму — сульфаты. Растения и животные отмирают, минерализация их остатков редуцентами возвращает соединения серы в почву. Так, серобактерии окисляют до сульфатов образующийся при разложении белков сероводород. Сульфаты способствуют переводу труднорастворимых соединений фосфора в растворимые. Количество минеральных соединений, доступных растениям, возрастает, улучшаются условия для их питания.
Ресурсы серосодержащих полезных ископаемых весьма значительны, а избыток этого элемента в атмосфере, приводящий к кислотным дождям и нарушающий процессы фотосинтеза вблизи промышленных предприятий, уже беспокоит ученых. Количество серы в атмосфере существенно увеличивается при сжигании природного топлива.
Круговорот фосфора. Этот элемент содержится в ряде жизненно важных молекул. Его круговорот начинается вымыванием фосфорсодержащих соединений из горных пород и поступлением их в почву. Часть фосфора уносится в реки и моря, другая — усваивается растениями. Биогенный круговорот фосфора происходит по общей схеме: продуцентыконсументыредуценты.
Значительные количества фосфора вносятся на поля с удобрениями. Около 60 тыс. т фосфора ежегодно возвращается на материк с выловом рыбы. В белковом рационе человека рыба составляет от 20% до 80%, некоторые малоценные сорта рыб перерабатываются на удобрения, богатые полезными элементами, в т. ч. фосфором.
Ежегодная добыча фосфорсодержащих пород составляет 1-2 млн. т. Ресурсы фосфорсодержащих пород пока велики, но в будущем человечеству, вероятно, придется решать проблему возвращения фосфора в биогенный круговорот.
Природные ресурсы. Возможность нашей жизни, ее условия находятся в зависимости от природных ресурсов. Биологические и особенно пищевые ресурсы служат материальной основой жизни. Минеральные и энергетические ресурсы, включаясь в производство, служат основой стабильного уровня жизни.
Ресурсы принято делить на неисчерпаемые и исчерпаемые. Энергия Солнца и ветра, атмосферный воздух и вода практически неисчерпаемы. Однако при современном неэкологичном промышленном производстве воду и воздух можно лишь условно считать неисчерпаемыми ресурсами. Во многих районах в связи с загрязнением возник дефицит чистой воды и воздуха. Для того, чтобы эти ресурсы оставались неисчерпаемыми, необходимо бережное отношение к природе.
Исчерпаемые ресурсы делят на невозобновляемые и возобновляемые. К невозобновляемым относятся утраченные виды животных и растений, большинство полезных ископаемых. Возобновляемыми ресурсами являются древесина, промысловые животные и рыбы, растения, а также некоторые полезные ископаемые, например, торф.
Интенсивно потребляя природные ресурсы, человеку необходимо соблюдать природное равновесие. Сбалансированность ресурсов в круговороте веществ определяет устойчивость биосферы.
Вопросы
1. Каким образом живые организмы участвуют в круговороте веществ? Где преобладает образование органического вещества, где происходит его минерализация?
2. Опишите круговорот воды. Какова роль лесов в его регуляции?
3. Как происходит круговорот углерода? Можно ли исключить из круговорота растения?
4. В чем особенности круговоротов азота, серы, фосфора?
5. Какие ресурсы требуют особенно бережного отношения?
Хозяйственная деятельность человека и глобальные экологические проблемы
Около 10-15% поверхности суши распахано, 25% представляют собой полностью или частично окультуренные пастбища. Если к этому добавить 3-5% поверхности, занятой транспортной сетью, промышленностью, зданиями и сооружениями, и около 1-2% территории Земли, поврежденной разработками полезных ископаемых, то окажется, что почти половина поверхности суши видоизменена деятельностью человека.
С развитием цивилизации ее негативный вклад в биосферные круговороты увеличивается. На каждую тонну промышленной продукции приходится 20-50 т отходов. На каждого человека в крупных городах приходится более 1 т пищевого и бытового мусора в год. Дисгармония в биосфере отражается как на растительном и животном мире, так и на здоровье людей. Множество загрязняющих веществ, попадая в почву, атмосферу и водоемы, накапливаются в тканях растений и животных и через пищевые цепи заражают организм человека. Токсичные соединения способны заметно увеличивать количество мутаций, приводящих к врожденным и наследственным отклонениям. Сопоставление данных по различным регионам планеты привело ученых к выводу, что не менее 80% раковых заболеваний вызваны химическим загрязнением среды.
Загрязнение атмосферы в основном происходит от сжигания природного топлива транспортом, коммунальным хозяйством, промышленностью. В городах на долю транспорта приходится более 60% загрязняющих веществ, на предприятия теплоэнергетики — около 15%, и 25% выбросов приходятся на промышленные и строительные предприятия. Основные загрязнители воздуха — оксиды серы, азота, метан и угарный газ. У растений загрязнение атмосферы ведет к серьезным нарушениям метаболизма и различным заболеваниям. От сернистого газа разрушается хлорофилл и затрудняется развитие пыльцевых зерен, высыхают и опадают листья и хвоя. Не менее пагубно воздействие и других загрязняющих веществ.
Ежегодно в атмосферу выбрасывается около 100 млн. т оксидов серы, более 70 млн. т оксидов азота, 180 млн. т угарного газа.
Кислотные осадки. Высокая концентрация загрязняющих веществ приводит к образованию кислотных дождей и смога. Кислотные осадки (дождь, снег, туман) образуются при растворении в воде диоксидов серы и азота (SО2, NО2). Кислые осадки вымывают из листьев растений белки, аминокислоты, сахар, калий, повреждают верхний защитный слой. Растворы кислот вносят в почву кислую среду, вызывают вымывание гумуса, снижая количество жизненно важных солей кальция, калия, магния. Кислотные почвы бедны микроорганизмами, в них замедляется скорость деструкции опада, сокращение численности редуцентов нарушает сбалансированность экосистем.
Кислотные дожди уничтожают громадные экосистемы, вызывают гибель растений и лесов, превращают озера и реки в безжизненные водоемы. В США за последние 100 лет кислотные дожди стали в 40 раз более кислыми, около 200 озер остались без рыбы, в Швеции 20% озер находятся в катастрофическом состоянии. Более 70% шведских кислых дождей вызвано выбросами других стран. Около 20% кислых дождей в Европе — следствие выбросов окислов серы в Северной Америке.
Смог. В нижних слоях атмосферы под действием солнечного света загрязняющие вещества образуют крайне вредные для живых организмов соединения, наблюдаемые как туман. В больших городах количество солнечного света из-за смога уменьшается на 10-15%, ультрафиолетовых лучей — на 30%.
Озоновые дыры. В атмосфере на высоте 20-25 км расположено большое количество молекул озона (О3), поглощающего жесткую часть солнечного спектра, губительную для живых организмов. В 1982 г. ученые обнаружили дыру в озоновом слое над Антарктидой, в 1987 г. — над Северным полюсом. Ученые опасаются, не возникнут ли дыры и над обитаемой частью земного шара. Это может привести к всплеску заболеваний раком кожи, катарактой, к нарушениям лесных и морских экосистем.
По каким же причинам возникают озоновые дыры? Ученые предполагают, что главной из них является накопление фреонов (хлорфторуглеродов СFСl3, СF2Сl2), используемых при изготовлении аэрозолей и в холодильной промышленности. Эти газы сохраняются в атмосфере десятилетиями. Попадая в стратосферу, они разлагаются солнечной радиацией с образованием атомов хлора, катализирующих превращение озона в кислород.
Парниковый эффект. Некоторые атмосферные газы хорошо пропускают видимый свет и поглощают тепловое излучение планеты, вызывая общее потепление. Парниковый эффект на 50% обусловлен присутствием углекислого газа, 18% вносит метан и 14% фреоны. Увеличение количества СО2 в атмосфере вызвано в основном сжиганием топлива и сведением лесов под распашку, а также интенсивной минерализацией гумуса обширных пахотных земель.
Метан поступает в атмосферу из болотистых районов, от переувлажненных почв рисовых плантаций, от многочисленных скотоводческих хозяйств, при вскрытии угольных месторождений. Метан — один из основных продуктов метаболизма жвачных, придающий характерный острый запах их выделениям. В ХХ в. количество СО2 в атмосфере выросло на 25%, а метана — на 100%, что повысило среднюю температуру на 0,5°С. При такой тенденции в ближайшие 50 лет температура может подняться на 3-5°С. Расчеты показывают, что таяние полярных льдов приведет к повышению уровня мирового океана на 0,5-1,5 м. В Египте окажутся затопленными 20-30% плодородных земель дельты Нила, под угрозой окажутся прибрежные селения и крупные города Китая, Индии и США. Общее количество осадков увеличится, но в центральных частях материков климат может стать более засушливым и пагубным для урожая, прежде всего зерновых и риса (для 60% населения Азии рис — основной продукт).
Таким образом, даже небольшие изменения в газовом составе атмосферы опасны для природных экосистем.
Нарушения в гидросфере. Крупномасштабные ошибки в сельскохозяйственной деятельности привели к разрушению многих природных экосистем. Отвод стоков Амударьи и Сырдарьи под орошение хлопковых плантаций стал причиной катастрофического падения уровня Аральского моря. Пыльные бури в его высыхающем ложе вызвали засоление почв на огромных территориях. Деградация природных экосистем Приаралья — результат недостатка воды и опустынивания.
Хищнический забор воды на орошение, на нужды промышленного производства (на выплавку 1 т никеля уходит 4000 м3 воды, на производство 1 т бумаги — 100 м3, 1 т синтетического волокна — до 5000 м3), уничтожение водоохранных лесов и осушение болот привели к массовому исчезновению рек. Если в 1785 г. в районе Калуги было более 1 млн. речек, то в 1990 г. их осталось всего 200!
Экосистемы рек очень чувствительны и уязвимы. Огромное количество удобрений, смываемых с полей, отходов животноводства и канализационных вод вызывает рост концентрации в водоемах соединений азота и фосфора. В водных экосистемах начинается бурное развитие синезеленых водорослей, вытесняющих необходимые зоопланктону диатомовые водоросли. Рыбы гибнут от голода. Синезеленые накапливаются на дне и гниют (разлагаются бактериями), отравляя воду и истощая запасы кислорода. Живописные водоемы превращаются в дурно пахнущие, покрытые тиной и пеной сточные канавы. Если вода не отравлена, то на каждом квадратном метре насчитывается до 15 моллюсков, каждый из которых за сутки тщательно фильтрует до 50 л воды. Эти существа гибнут с поступлением в водоемы посторонних химических веществ. Самыми устойчивыми к загрязнению воды являются пиявки, асцидии и личинки стрекоз.
Составные части биосферы взаимосвязаны круговоротом веществ и пищевыми цепями, нарушение одной экосистемы вызывает смещение экологического равновесия в других. Когда в северном полушарии насекомых стали травить ДДТ, вскоре значительные количества этого яда обнаружили в организмах антарктических пингвинов, получивших его с рыбой. Многие ядохимикаты очень устойчивы и способны длительное время накапливаться в тканях организмов, многократно умножаясь на каждом следующем пищевом уровне.
Вследствие неразумной хозяйственной деятельности человека природные водоемы оказались отравленными солями тяжелых металлов — ртути, свинца, а также меди и цинка. Эти соединения накапливаются в иле, в тканях рыб, а через пищевые цепи попадают в организм человека, вызывая тяжелейшие отравления. Содержание свинца в тканях организмов жителей индустриальных районов США за последние 100 лет выросло в 50-1000 раз. Даже в ледниках Памиро-Алтая содержание ртути увеличилось в пять раз. Ничтожнейшие количества многих химикатов нарушают поведение рыб, омаров и других водных видов. На этих признаках основана регистрация минимальных концентраций меди, ртути, кадмия, фенолов. Один из самых распространенных пестицидов — токсафен — при содержании 1:108 (1 часть на 100 млн.) вызывает гибель некоторых рыб (например, гамбузий), необратимые изменения в печени и жабрах сомов и форели.
Утечка нефти при добыче и транспортировке приводит к образованию на поверхности рек и морей нефтяной пленки (более 40% всей нефти добывается на шельфе). По наблюдениям со спутников, загрязнено около 10-15% поверхности мирового океана. Нефть с поверхности постепенно испаряется и разлагается бактериями, но это происходит медленно. Гибнет множество водных птиц, уничтожается планктон, а вслед за ним и его основные потребители — обитатели морских глубин. «Бентическая пустыня» в Балтийском море охватывает более 20% поверхности дна. Нефть препятствует обогащению вод кислородом. В результате нарушается газовый баланс гидросферы с атмосферой и смещается экологическое равновесие.
Массовую гибель рыб вызвало строительство плотин электростанций. Горбуша, например, всегда нерестится только в той речке, где она родилась. Рыба проплывает для этого в океане тысячи километров, находит родную речку, а она оказывается перегороженной. Рыба мечется, выбрасывается на берег и погибает. Перегораживаются реки — исчезает рыба. Когда Волга текла свободно, она проходила путь от верховья до устья за 50 дней, теперь — за 2 года. Вода заиливается, загнивает, в ней быстро размножаются паразиты, уничтожающие ослабленную рыбу. Не менее пагубным по своим последствиям может стать поворот северных рек.
Интенсивная добыча рыбы и моллюсков истощила многие шельфовые экосистемы.
Разрушение почв. Обширная распашка степей в нашей стране и США стала причиной пыльных бурь, унесших миллионы гектаров плодороднейших земель. Для воссоздания сантиметрового слоя почвы природе требуется 100-300 лет! В настоящее время около 1/3 обрабатываемых угодий утратили 50% плодородного слоя из-за различных видов эрозии. Ежегодно из-за эрозии теряется около 3 млн. га, по причине опустынивания — 2 млн. га, вследствие отравления химическими веществами — 2 млн. га.
Почвы многих сельскохозяйственных районов оказались засоленными. В Приаралье это произошло в результате пыльных соляных бурь, в других районах — от неправильной организации стока оросительных вод. Избыток воды вызывает подъем к поверхности богатых солями грунтовых вод. Интенсивное испарение производит засоление верхних горизонтов почвы, и через несколько лет на таких землях становится невозможным выращивать сельскохозяйственные культуры. Засоление почвы еще 4000 лет назад привело к упадку сельского хозяйства в Месопотамии. Ирригационные воды сначала обеспечивали там хорошие урожаи, но вследствие интенсивного испарения вызвали химическую деградацию почвы.
Большая проблема связана и с физической деградацией обрабатываемых земель — сильным уплотнением тяжелыми сельскохозяйственными машинами.
Утрата природного разнообразия видов. Значительная часть животных и растений обитает в лесных биоценозах. Если 1500 лет назад леса занимали 7 млрд. га планеты, то сегодня — не более 4 млрд. га. Особенно варварски идет вырубка тропических лесов, в которых сосредоточено около 80% всех видов растений планеты. Тропические леса расположены в основном в слаборазвитых странах, для которых продажа древесины — один из основных источников дохода. Леса в тропиках сократились до 7% территории суши, и если темпы их уничтожения сохранятся, то к 2030 г. от них останется лишь четверть.
В Центральной России практически уничтожены хвойные леса, интенсивно вырубаются самые ценные и наиболее доступные для техники лесные массивы Сибири и Дальнего Востока. С уничтожением лесов нарушается климат, деградируют почвы, умирают реки, исчезают животные и растения.
Уникальный лес в бассейне Амазонки вырубают на 2% в год. В Гаити еще 20 лет назад леса занимали 80% территории, сегодня — только 9%. Из-за хищнической вырубки каждый год безвозвратно исчезают тысячи видов растений, на грани исчезновения находятся около 20 тыс. видов цветковых, 300 видов млекопитающих, 350 видов птиц. С исчезновением каждого вида растений вымирает от 5 до 35 видов животных (в основном, беспозвоночных), экологически с ним связанных.
Ежегодно в Европе уничтожается около 300 млн. мигрирующих и зимующих птиц, 55 млн. особей болотной, полевой и лесной дичи, в США — 2,5 млн. траурных голубей, в Греции — 3 млн. скворцов, на о. Майорка — 3,5 млн. дроздов.
С развитием сельского хозяйства почти полностью исчезли степи в Евразии. Варварски разрушаются экосистемы тундры. Во многих районах океана находятся под угрозой исчезновения коралловые рифы.
Видовое разнообразие — это не только красота, но и необходимый фактор устойчивости биосферы. Экосистемы способны противостоять внешним биотическим, климатическим, токсическим воздействиям, если населены достаточно большим количеством разнообразных видов. В одном из исследований ученые вносили в экосистемы ядовитое вещество фенол. Нейтрализуют фенол только бактерии, но оказалось, что нейтрализация эффективнее совершается в экосистеме с большим разнообразием организмов. Исчезновение видов — это невосполнимая потеря для биосферы и реальная опасность для выживания человечества.
Разнообразие растительности расширяет возможности для поддержания здоровья. Огромное количество лекарств сегодня производится из дикорастущих растений. Мы еще не знаем всех полезных качеств растений, не можем предположить, какие из них нам понадобятся. В 1960 г. выживали только 20% детей, больных лейкемией, сегодня — 80%, т.к. в одном из лесных тропических растений Мадагаскара ученым удалось найти активные вещества для борьбы с этой болезнью. Теряя видовое разнообразие, мы теряем свое будущее.
В настоящее время существует международная программа по сохранению редких и исчезающих видов флоры и фауны.
Радиоактивное заражение атмосферы. Радиоактивные частицы в атмосферных потоках быстро распространяются на большие расстояния, заражая почву и водоемы, растения и животных. Через четыре месяца после каждого ядерного взрыва на атоллах Тихого океана радиоактивный стронций обнаруживался в молоке европейских женщин.
Радиоактивные изотопы особенно опасны тем, что способны замещать в организмах другие элементы. Стронций-90 по свойствам близок к кальцию и накапливается в костях, цезий-137 сходен с калием и концентрируется в мышцах. Особенно много радиоактивных элементов накапливается в организмах консументов, потреблявших зараженные растения и животных. Так, в организмах эскимосов Аляски, питавшихся мясом оленей, было обнаружено чрезвычайно много цезия-137. Олени питаются лишайниками, накапливающими за свою продолжительную жизнь значительные количества радиоактивных изотопов. Их содержание в лишайниках в тысячи раз превышает почвенное. В тканях оленей это количество возрастает еще втрое, а в организмах эскимосов радиоактивного цезия оказывается вдвое больше, чем у оленей. Смертность населения некоторых арктических районов от злокачественных образований заметно выше средней.
Особенно долго сохраняется радиация после аварий на АЭС. Во время чернобыльской катастрофы радиоактивные частицы поднялись на высоту 6 км. Атмосферными потоками они в первый же день распространились над Украиной и Белоруссией. Затем облако разделилось, одна его часть на второй-четвертый день оказалась над Польшей и Швецией, к концу недели пересекла Европу и на 10-й день достигла Турции, Ливана и Сирии. Другая часть облака за неделю пересекла Сибирь, на 12-й день оказалась над Японией, и на 18-й день после аварии радиоактивное облако посетило Северную Америку.
Изучение биосферных процессов помогает понять важность каждой частички сотворенного мира и осознать болезненное состояние разума современного человека. На Западе, а теперь и в России преобладает стремление к комфортному американскому образу жизни как наивысшему благу. Что же такое Америка глазами эколога? Это 5,5% населения планеты, 40% потребления природных ресурсов и 70% вредных выбросов! Такова цена роскошной жизни за счет других народов и будущего планеты.
Пришло время трезво отнестись к желаниям все больших материальных благ и понять, что стратегия индустриально-потребительского общества ведет нас к катастрофе. Если в ближайшие десятилетия мы не перейдем к правильным духовным ориентирам, то нашим потомкам достанется проблема выживания. Мы должны вспомнить о бережном отношении друг к другу и к нашей родной планете — бесценному богатству, вверенному нам Творцом.
Вопросы
1. Опишите четыре основных следствия загрязнения атмосферы. Как распространяются загрязняющие вещества?
2. Чем опасно ирригационное земледелие?
3. Каковы негативные последствия избытка удобрений?
4. Почему ученые считают опасным для человека сокращение видового многообразия экосистем?
5. Является ли загрязнение окружающей среды следствием бездуховности нашей цивилизации? С чего необходимо начать оздоровление планеты?
© Все права защищены http://www.portal-slovo.ru
Установите соответствие между уровнями организации жизни и названиями наук
A) процессы охватывают всю планету
B) межвидовая борьба за существование
Г) передача энергии от продуцентов консументам
Е) сукцессия (смена природных сообществ)
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Биосфера — биологическая оболочка Земли, совокупность всего живого. Происходящие в ней процессы охватывают всю планету, в ней происходит передача энергии от продуцентов консументам, в биосфере происходит круговорот веществ и химических элементов, а также превращение солнечной энергии.
Биоценотический уровень жизни, представляет собой сообщество особей разных видов на определенной территории, связанных различными внутривидовыми и межвидовыми взаимоотношениями, а также факторами неживой природы. На этом уровне проявляются экологические закономерности и эволюционные процессы. На этом уровне изучаются типы питания, типы взаимоотношений организмов и популяций в экосистеме, численность популяций, динамика численности популяций, плотность популяций, продуктивность экосистем, сукцессии. Этот уровень изучает экология.
возмущен до не могу. любой биогеоценоз состоит из трех компонентов живых организмов и передач а энергии от растений к консументам происходит в любом из них.на уровне биосферы изучается глобальный процесс передачи энергии. Я с вашим ответом не согласен.
ДА, Биогеоценоз — сложная динамическая система, представляющая собой совокупность биотических и абиотических элементов, связанных между собой обменом вещества, энергии и информации, в рамках которой может осуществляться круговорот веществ в природе.
Но любой биогеоценоз — это ОТКРЫТАЯ система. Открыта для поступления энергии. Цепи питанию могут начинаться в одном биогеоценозе, а заканчиваться в другом.
Например, фитопланктон → сельдь → чайка →.
Начинается в море, а закончится на суше.
Биогеоценозы связаны друг с другом круговоротом веществ, например, круговорот воды, кислорода, фосфора.
И именно ПОЭТОМУ вариант «Г) передача энергии от продуцентов консументам» относится к (изучается и происходит) на биосферном уровне.
Источник
Установите соответствие между уровнями организации жизни и названиями наук
Рассмотрите таблицу «Уровни организации живой природы» и заполните пустую ячейку, вписав соответствующий термин.
| Уровень | Пример |
|---|---|
| Популяционно-видовой | Вид слон африканский |
| Сфагновое болото |
Молекулярный. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.
Клеточный. Клетка — структурная и функциональная единица, а также единица развития всех живых организмов, обитающих на Земле. На клеточном уровне сопрягаются передача информации и превращение веществ и энергии.
Организменный. Элементарной единицей организменного уровня служит особь, которая рассматривается в развитии — от момента зарождения до прекращения существования — как живая система. На этом уровне возникают системы органов, специализированных для выполнения различных функций.
Популяционно-видовой/видовой. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, в которой создается популяция — надорганизменная система. В этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования — процесс микроэволюции.
Биогеоценотический/биоценотический или экосистемный.
Биогеоценотический. На этом уровне живая природа формирует биогеоценозы — совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).
Биоценотический. На этом уровне живая природа образует биоценозы — совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории.
Экосистемный уровень имеет множество свойств: структуру популяции, типы биотических связей, количественный и видовой ее состав. Основными компонентами являются: особенности среды и пищевые системы.
Биосферный. Биосфера — совокупность всех биогеоценозов, система, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов.
Ответ: биоценотический ИЛИ экосистемный ИЛИ биогеоценотический.
Источник
Свойства живого.
Уровни организации живой материи
Свойства живых организмов
1. Обмен веществ и энергии с окружающей средой.
2. Раздражимость (способность реагировать на воздействия).
3. Размножение (самовоспроизведение).
Уровни организации живой материи
1. Молекулярный – это уровень сложных органических веществ – белков и нуклеиновых кислот. На этом уровне происходят химические реакции обмена веществ (гликолиз, кроссинговер и т.п.), но молекулы сами по себе еще не могут считаться живыми.
2. Клеточный. На этом уровне возникает жизнь, потому что клетка – минимальная единица, обладающая всеми свойствами живого.
3. Органно-тканевой – характерен только для многоклеточных организмов.
4. Организменный – за счет нервно-гуморальной регуляции и обмена веществ на этом уровне осуществляется гомеостаз, т.е. сохранение постоянства внутренней среды организма.
5. Популяционно-видовой. На этом уровне происходит эволюция, т.е. изменение организмов, связанное с приспособлением их к среде обитания под действием естественного отбора. Наименьшей единицей эволюции является популяция.
6. Биогеоценотический (совокупность популяций разных видов, связанных между собой и окружающей неживой природой). На этом уровне происходит
7. Биосферный. На этом уровне происходит
Еще можно почитать
Тесты и задания
Выберите один, наиболее правильный вариант. Какой уровень организации живой природы представляет собой совокупность популяций разных видов, связанных между собой и окружающей неживой природой
1) организменный
2) популяционно-видовой
3) биогеоценотический
4) биосферный
Выберите один, наиболее правильный вариант. Генные мутации происходят на уровне организации живого
1) организменном
2) клеточном
3) видовом
4) молекулярном
Выберите один, наиболее правильный вариант. Элементарная структура, на уровне которой проявляется в природе действие естественного отбора
1) организм
2) биоценоз
3) вид
4) популяция
2. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие признаки присущи только живому веществу?
1) рост
2) движение
3) самовоспроизведение
4) ритмичность
5) наследственность
3. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие признаки характерны только для живых систем?
1) способность к передвижению
2) обмен веществ и энергии
3) зависимость от температурных колебаний
4) рост, развитие и способность к самовоспроизведению
5) устойчивость и относительно слабая изменчивость
4. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Для организмов, в отличие от объектов неживой природы, характерны
1) изменение
2) движение
3) гомеостаз
4) эволюция
5) химический состав
УРОВНИ
Ниже приведен перечень понятий. Все они, кроме двух, являются уровнями организации живого. Найдите два понятия, «выпадающих» из общего ряда, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) биосферный
2) генный
3) популяционно-видовой
4) биогеоценотический
5) биогенный
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
1. Установите, в какой последовательности располагаются уровни организации живого. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) популяционный
2) клеточный
3) видовой
4) биогеоценотический
5) молекулярно-генетический
6) организменный
2. Установите последовательность усложнения уровней организации живого. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) биосферный
2) клеточный
3) биогеоценотический
4) организменный
5) популяционно-видовой
Расположите в правильном порядке соподчинение систем разных уровней, начиная с наибольшего. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) соединительная ткань
2) ион железа
3) эритроцит
4) гемоглобин
5) форменные элементы
6) кровь
НА КАКИХ УРОВНЯХ.
1. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. На каких уровнях организации живого изучают значение фотосинтеза в природе?
1) биосферном
2) клеточном
3) биогеоценотическом
4) молекулярном
5) тканево-органном
2. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. На каких уровнях организации живого изучают особенности реакций фотосинтеза у высших растений?
1) биосферном
2) клеточном
3) популяционно-видовом
4) молекулярном
5) экосистемном
3. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Онтогенез, метаболизм, гомеостаз, размножение происходят на … уровнях организации.
1) клеточном
2) молекулярном
3) организменном
4) органном
5) тканевом
4. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Одна амеба обыкновенная одновременно находится на:
1) Молекулярном уровне организации жизни
2) Популяционно-видовом уровне организации жизни
3) Клеточном уровне организации жизни
4) Тканевом уровне организации жизни
5) Организменном уровне организации жизни
5. Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Какие из уровней организации жизни являются надвидовыми?
1) популяционно-видовой
2) органоидно-клеточный
3) биогеоценотический
4) биосферный
5) молекулярно-генетический
6. Выберите два варианта. Энергетический обмен у обыкновенной амёбы происходит на уровне организации живого
1) клеточном
2) биосферном
3) организменном
4) биогеоценотическом
5) популяционно-видовом
7. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. На каком уровне организации происходят такие процессы, как раздражимость и обмен веществ?
1) популяционно-видовой
2) организменный
3) молекулярно-генетический
4) биогеоценотический
5) клеточный
8. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. На каких уровнях организации жизни происходит воспроизведение наследственной информации организма и её реализация?
1) молекулярном
2) тканево-органном
3) биосферном
4) популяционно-видовом
5) субклеточном
КЛЕТОЧНЫЙ + ОРГАНИЗМЕННЫЙ
1. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Клеточный уровень организации совпадает с организменным у
1) бактериофагов
2) амёбы дизентерийной
3) вирус полиомиелита
4) кролика дикого
5) эвглены зелёной
2. Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Клеточному и организменному уровням организации жизни одновременно соответствуют.
1) гидра пресноводная
2) спирогира
3) улотрикс
4) амеба дизентерийная
5) цианобактерия
3. Выберите два верных ответа. У каких организмов совпадают клеточный и организменный уровни жизни?
1) серобактерия
2) пеницилл
3) хламидомонада
4) пшеница
5) гидра
КЛЕТОЧНЫЙ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Клеточному уровню организации жизни соответствует
1) хламидомонада
2) серобактерия
3) бактериофаг
4) ламинария
5) лишайник
ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. На популяционно-видовом уровне организации жизни находятся
1) рыбы озера Байкал
2) птицы Арктики
3) Амурские тигры Приморского края России
4) городские воробьи Парка культуры и отдыха
5) синицы Европы
Источник
Adblockdetector
Урок №41.а. Практическая работа №9. Изучение роли различных видов живых организмов в круговороте веществ
Методическое пособие уроков с видеоматериалами
Тип урока — комбинированный
Методы: частично-поисковый, проблемного изложения, репродуктивный, объяснительно-иллюстративный.
Цель:
— осознание учащимися значимости всех обсуждаемых вопросов, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;
Задачи:
Образовательные: показать множественность факторов, действующих на организмы в природе, относительность понятия «вредные и полезные факторы», многообразие жизни на планете Земля и варианты адаптаций живых существ ко всему спектру условий среды обитания.
Развивающие: развивать коммуникативные навыки, умения самостоятельно добывать знания и стимулировать свою познавательную активность; умения анализировать информацию, выделять главное в изучаемом материале.
Воспитательные:
Воспитывать культуру поведения в природе, качества толерантной личности, прививать интерес и любовь к живой природе, формировать устойчивое положительное отношение к каждому живому организму на Земле, формировать умение видеть прекрасное.
УУД
Личностные: познавательный интерес к экологии.. Понимание необходимости получения знаний о многообразии биотических связей в природных сообществах для сохранения естественных биоценозов. Способность выбирать целевые и смысловые установки в своих действиях и поступках по отношению к живой природе. Потребность в справедливом оценивании своей работы и работы одноклассников
Познавательные: умение работать с различными источниками информации, преобразовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.
Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.
Коммуникативные: участвовать в диалоге на уроке; отвечать на вопросы учителя, товарищей по классу, выступать перед аудиторией, используя мультимедийное оборудование или другие средства демонстрации
Планируемые результаты
Предметные: знать — понятия «среда обитания», «экология», «экологические факторы» их влияние на живые организмы, «связи живого и неживого»;. Уметь — определять понятие «биотические факторы»; характеризовать биотические факторы, приводить примеры.
Личностные: высказывать суждения, осуществлять поиск и отбор информации; анализировать связи, сопоставлять, находить ответ на проблемный вопрос
Метапредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география. Планировать действия с поставленной целью; находить необходимую информацию в учебнике и справочной литературе; осуществлять анализ объектов природы; делать выводы; сформулировать собственное мнение.
Форма организации учебной деятельности – индивидуальная, групповая
Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и учебником, с ЦОР.
Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.
Изучение нового материала
Изучение роли различных видов живых организмов в круговороте веществ.
Круговорот биологический – явление непрерывного характера, циклического, закономерного, но не равномерного во времени и пространстве перераспределения веществ, энергии и информации в пределах экологических систем различного иерархического уровня организации – от биогеоценоза до биосферы. Круговорот веществ в масштабах всей биосферы называют большим кругом, а в пределах конкретного биогеоценоза – малым кругом биотического обмена.
Академик В.И. Вернадский первым постулировал тезис о важнейшей роли живых организмов в формировании и поддержании основных физико-химических свойств оболочек Земли. В его концепции биосфера рассматривается не просто как пространство, занятое жизнью, а как целостная функциональная система, на уровне которой реализуется неразрывная связь геологических и биологических процессов. Основные свойства жизни, обеспечивающие эту связь, — высокая химическая активность живых организмов, их подвижность и способность к самовоспроизведению и эволюции. В поддержании жизни как планетарного явления важнейшие значение имеет разнообразие ее форм, отличающихся набором потребляемых веществ и выделяемых в окружающую среду продуктов жизнедеятельности. Биологическое разнообразие – основа формирования устойчивых биогеохимических циклов вещества и энергии в биосфере Земле.
Специфическое свойство жизни – обмен веществ со средой. Любой организм должен получать из внешней среды определенные вещества как источники энергии и материал для построения собственного тела. Продукты метаболизма, уже непригодные для дальнейшего использования, выводят наружу. Таким образом, каждый организм или множество одинаковых организмов в процессе своей жизнедеятельности ухудшают условия своего обитания. Возможность обратного процесса – поддержания жизненных условий или даже их улучшения, — определяется тем, что биосферу населяют разные организмы с разным типом обмена веществ.
В простейшем виде набор качественных форм жизни представлен продуцентами, консументами и редуцентами, совместная деятельность которых обеспечивает извлечение определенных веществ из внешней среды, их трансформацию на разных уровнях трофических цепей и минерализацию органического вещества до составляющих, доступных для очередного включения в круговорот (основные элементы, мигрирующие по цепям биологического круговорота, — углерод, водород, кислород, калий, фосфор, сера и
т.д.)
Продуценты
Продуценты — это живые организмы, которые способны синтезировать органическое вещество из неорганических составляющих с использованием внешних источников энергии. (Отметим, что получение энергии извне — общее условие жизнедеятельности всех организмов; по энергии все биологические системы — открытые) их называют также автотрофами, поскольку они сами снабжают себя органическим веществом. В природных сообществах продуценты выполняют функцию производителей органического вещества, накапливаемого в тканях этих организмов. Органическое вещество служит и источником энергии для процессов жизнедеятельности; внешняя энергия используется лишь для первичного синтеза.
Все продуценты по характеру источника энергии для синтеза органических веществ подразделяются на фотоавтотрофов и хемоавтотрофов. Первые используют для синтеза энергию солнечного излучения в части спектра с длиной волны 380-710 нм. Эго главным образом зеленые растения, но к фотосинтезу способны и представители некоторых других царств органического мира. Среди них особое значение имеют цианобактерии (сине-зеленые «водоросли»), которые, по-видимому, были первыми фотосинтетиками в эволюции жизни на Земле. Способны к фотосинтезу также многие бактерии, которые, правда, используют особый пигмент — бактериохлорин — и не выделяют при фотосинтезе кислород. Основные исходные вещества, используемые для фотосинтеза, — диоксид углерода и вода (основа для синтеза углеводов), а также азот, фосфор, калий и другие элементы минерального питания.
Создавая органические вещества на основе фотосинтеза, фотоавтотрофы, таким образом, связывают использованную солнечную энергию, как бы запасая ее. Последующее разрушение химических связей ведет к высвобождению такой «запасенной» энергии. Это относятся не только к использованию органического топлива; «запасенная» в тканях растений энергия передается в виде пищи по трофическим цепям и служит основой потоков энергии, сопровождающих биогенный круговорот веществ.
Хемоавтотрофы в процессах синтеза органического вещества используют энергию химических связей. К этой группе относятся только прокариоты: бактерии, архебактерии и отчасти сине-зеленные. Химическая энергия высвобождается в процессах окисления минеральных веществ. Экзотермические окислительные процессы используются нитрифицирующими бактериями (окисляют аммиак до нитритов, а затем до нитратов), железобактериями (окисление закисного железа до окисного), серобактериями (сероводород до сульфатов). Как субстрат для окисления используется также метан, СО и некоторые другие вещества.
При всем многообразия конкретных форм продуцентов-автотрофов их общая биосферная функция едина и заключается в вовлечении элементов неживой природы в состав тканей организмов и таким образом в общий биологический круговорот. Суммарная масса автотрофов-продуцентов составляет более 95 % массы всех живых организмов в биосфере.
Консументы
Живые существа, не способные строить свое тело на базе использования неорганических веществ, требующие поступления органического вещества извне, в составе пищи, относятся к группе гетеротрофных организмов, живущих за счет продуктов, синтезированных фото- или хемоситетиками. Пища, извлекаемая тем или иным способом из внешней среды, используется гетеротрофами на построение собственного тела и как источник энергии для различных форм жизнедеятельности. Таким образом, гетеротрофы используют энергию, запасенную автотрофами в виде химических связей синтезированных ими органических веществ. В потоке веществ по ходу круговорота они занимают уровень потребителей, облигатно связанных с автотрофами организмами (консументы 1 порядка) или с другими гетеротрофами, которыми они питаются (консументы II порядка).
К консументам относятся огромное количество живых организмов из разных таксонов. Их нет лишь среди цианобактерий и водорослей. Из высших растений к консументам относятся бесхлорофилльные формы, паразитирующие на других растениях; частично положение консументов занимают и растения со смешанным питанием (например, насекомоядные типа росянки). Все животные — консументы, и их роль в поддержании устойчивого биогенного круговорота очень велика.
Общее значение консументов в круговороте веществ своеобразно и неоднозначно. Они не обязательны в прямом процессе круговорота: искусственные замкнутые модельные системы, составленные из зеленых растений и почвенных микроорганизмов, при наличии влаги и минеральных солей могут существовать неопределенно долгое время за счет фотосинтеза, деструкции растительных остатков и вовлечения высвобожденных элементов в новый круговорот. Но это возможно лишь в стабильных лабораторных условиях. В природной обстановке возрастает вероятность гибели таких простых систем от многих причин. «Гарантами» устойчивости круговорота и оказываются в первую очередь консументы.
В процессе собственного метаболизма гетеротрофы разлагают полученные в составе пищи органические вещества и на этой основе строят вещества собственного тела. Трансформация первично продуцированных автотрофами веществ в организмах консументов ведет к увеличению разнообразия живого вещества. Разнообразие же необходимое условие устойчивости любой кибернетической системы на фоне внешних и внутренних возмущений. Живые системы — от организма до биосферы в целом — функционируют по кибернетическому принципу обратных связей.
Животные, составляющие основную часть организмов-консументов, отличаются подвижностью, способностью к активному перемещению в пространстве. Этим они эффективно участвуют в миграции живого вещества, дисперсии его по поверхности планеты, что, с одной стороны, стимулирует пространственное расселение жизни, а с другой служит своеобразным «гарантийным Механизмом» на случай уничтожения жизни в каком-либо месте в силу тех или иных причин.
Примером такой «пространственной гарантии может служить широко известная катастрофа на о. Кракатау: в результате извержения вулкана в 1883 г. жизнь на острове была полностью уничтожена, но в течение всего 50 лет восстановилась — было зарегистрировано порядка 1200 видов. Заселение шло главным образом за счет не затронутых извержением Явы, Суматры и соседних островов, откуда разными путями растения и животные вновь заселили покрытый пеплом и застывшими потоками лавы остров. При этом первыми (уже через 3 года) на вулканическом туфе и пепле появились пленки цианобактерий. Процесс становления устойчивых сообществ на острове продолжается; лесные ценозы еще находятся на ранних стадиях сукцессии и сильно упрощены по структуре.
Наконец, чрезвычайно важна роль консументов, в первую очередь животных, как регуляторов интенсивности потоков вещества и энергии по трофическим цепям. Способность к активной авторегуляции био- массы и темпов ее изменения на уровне экосистем и популяций отдельных видов в конечном итоге реализуется в виде поддержания соответствия темпов создания и разрушения органического вещества в глобальных системах круговорота. Участвуют в такой регуляторной системе не только консументы, но последние (особенно животные) отличаются наиболее активной и быстрой реакцией на любые возмущении баланса биомассы смежных трофических уровней.
В принципе система регулирования потоков вещества в биогенном круговороте, основанная на комплементарности составляющих эту систему экологических категорий живых организмов, работает по принципу безотходного производства. Однако в идеале этот принцип соблюден быть не может в силу большой сложности взаимодействующих процессов и влияющих на них факторов. Результатом нарушения полноты круговорота явились отложения нефти, каменного угля, торфа, сапропелей. Все эти вещества несут в себе энергию, первоначально запасенную в процессе фотосинтеза. Использование их человеком — как бы «отставленное во времени» завершение циклов биологического круговорота.
Редуценты
К этой экологической категории относятся организмы-гетеротрофы, которые, используя в качестве пищи мертвое органическое вещество (трупы, фекалия, растительный опад и пр.), в процессе метаболизма разлагают его до неорганических составляющих.
Частично минерализация органических веществ идет у всех живых организмов. Так, в процессе дыхания выделяется СО2, из организма выводятся вода, минеральные соли, аммиак и т.д. Истинными редуцентами, завершающий цикл разрушения органических веществ, следует поэтому считать лишь такие организмы, которые выделяют во внешнюю среду только неорганические вещества, готовые к вовлечению в новый цикл.
В категорию редуцентов входят многие виды бактерий и грибов. По характеру метаболизма это организмы-восстановители. Так, девитрифицирующие бактерии восстанавливают азот до элементарного состояния, сулъфатредуцирующие бактерия — серу до сероводорода. Конечные продукты разложения органических веществ — диоксид углерода, вода, аммиак, минеральные соли. В анаэробных условиях разложение идет дальше — до водорода; образуются также углеводороды.
Полный цикл редукции органического вещества более сложен и вовлекает большее число участников. Он состоит из ряда последовательных звеньев, в череде которых разные организмы-разрушители поэтапно превращают органические вещества сначала в более простые формы и только после этого в неорганические составляющие действием бактерий и грибов.
Уровни организации живой материи
Совместная деятельность продуцентов, консументов и редуцентов определяет непрерывное поддержание глобального биологического круговорота веществ в биосфере Земли. Этот процесс поддерживается закономерными взаимоотношениями составляющих биосферу пространственно-функциональных частей и обеспечивается особой системой связей, выступающих как механизм гомеостазирования биосферы — поддержания ее устойчивого функционирования на фоне изменчивых внешних и внутренних факторов. Поэтому биосферу можно рассматривать как глобальную экологическую систему, обеспечивающую устойчивое поддержание жизни в ее планетарном проявлении.
Любая биологическая (в том числе и экологическая) система характеризуется специфической функцией, упорядоченными взаимоотношениями составляющих систему частей (субсистем) и основывающимися на этих взаимодействиях регуляторными механизмами, определяющими целостность и устойчивость системы на фоне колеблющихся внешних условий. Из сказанного выше ясно, что биосфера в ее структуре и функции соответствует понятию биологической (экологической) системы.
На уровне биосферы как целого осуществляется всеобщая функциональная связь живого вещества с неживой природой. Ее структурно-функциональными составляющими (подсистемами), на уровне которых осуществляются конкретные циклы биологического круговорота, являются биогеоценозы (экосистемы).
Сообщества живых организмов
Значение бактерий в природе и жизни человека
Роль бактерий в природе
Видео-презентация «Какую роль играют бактерии в природе»
Ресурсы:
С. В. Алексеев. Экология: Учебное пособие для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений разных видов. СМИО Пресс, 1997. — 320 с
http://biofile.ru/bio/17294.html
Сайт YouTube: https://www.youtube.com /
Хостинг презентаций
— http://ppt4web.ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-chto-takoe-ehkonomika.html
уровней организации живого
Результаты обучения
- Порядок уровней организации живого
Живые существа высокоорганизованы и структурированы в соответствии с иерархией, которую можно изучать в масштабе от мала до велика. Атом — самая маленькая и самая фундаментальная единица материи. Он состоит из ядра, окруженного электронами. Атомы образуют молекулы. Молекула представляет собой химическую структуру, состоящую как минимум из двух атомов, удерживаемых вместе одной или несколькими химическими связями.Многие молекулы, которые имеют биологическое значение, — это макромолекул , большие молекулы, которые обычно образуются путем полимеризации (полимер — это большая молекула, которая образуется путем объединения более мелких единиц, называемых мономерами, которые проще макромолекул). Примером макромолекулы является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) (рис. 1), которая содержит инструкции по структуре и функционированию всех живых организмов.
Рис. 1. Все молекулы, включая эту молекулу ДНК, состоят из атомов.(кредит: «brian0918 ″ / Wikimedia Commons)
Некоторые клетки содержат агрегаты макромолекул, окруженные мембранами; они называются органеллами . Органеллы — это небольшие структуры, существующие внутри клеток. Примеры органелл включают митохондрии и хлоропласты, которые выполняют незаменимые функции: митохондрии производят энергию для питания клетки, а хлоропласты позволяют зеленым растениям использовать энергию солнечного света для производства сахаров. Все живые существа состоят из клеток; Клетка сама по себе является наименьшей фундаментальной единицей структуры и функции в живых организмах.(Это требование является причиной того, почему вирусы не считаются живыми: они не состоят из клеток. Чтобы создать новые вирусы, они должны вторгнуться и захватить репродуктивный механизм живой клетки; только тогда они могут получить материалы, необходимые для воспроизводства.) Некоторые организмы состоят из одной клетки, а другие являются многоклеточными. Клетки подразделяются на прокариотические и эукариотические. Прокариоты — одноклеточные или колониальные организмы, не имеющие мембраносвязанных ядер или органелл; напротив, клетки эукариот действительно имеют мембраносвязанные органеллы и мембраносвязанное ядро.
В более крупных организмах клетки объединяются, образуя тканей , которые представляют собой группы похожих клеток, выполняющих аналогичные или связанные функции. Органы представляют собой совокупность сгруппированных вместе тканей, выполняющих общую функцию. Органы есть не только у животных, но и у растений. Система органов — это более высокий уровень организации, состоящий из функционально связанных органов. У млекопитающих много систем органов. Например, кровеносная система транспортирует кровь по телу в легкие и из них; он включает такие органы, как сердце и кровеносные сосуды. Организмы — это индивидуальные живые существа. Например, каждое дерево в лесу — это организм. Одноклеточные прокариоты и одноклеточные эукариоты также считаются организмами и обычно называются микроорганизмами.
Все особи вида, живущие на определенной территории, вместе называются популяцией . Например, в лесу может быть много сосен. Все эти сосны представляют собой популяцию сосен в этом лесу. На одной и той же территории могут проживать разные группы населения.Например, сосновый лес включает популяции цветковых растений, а также популяции насекомых и микробов. Сообщество — это сумма популяций, населяющих определенную территорию. Например, все деревья, цветы, насекомые и другие популяции в лесу образуют лесное сообщество. Имейте в виду, что уровень сообщества состоит только из живых организмов. Сам лес — это экосистема; это первый уровень, который содержит неживые аспекты данной области, которые влияют на живые существа в этой среде.Экосистема состоит из всех живых существ в определенной области вместе с абиотическими, неживыми частями этой среды, такими как азот в почве или дождевая вода. На самом высоком уровне организации (рис. 2) биосфера представляет собой совокупность всех экосистем и представляет зоны жизни на Земле. Он включает землю, воду и даже в определенной степени атмосферу.
Практический вопрос
От отдельной органеллы до всей биосферы живые организмы являются частями высоко структурированной иерархии.
Рисунок 2. Показаны биологические уровни организации живых существ. От отдельной органеллы до всей биосферы живые организмы являются частями высоко структурированной иерархии. (кредитные «органеллы»: модификация работы Умберто Сальвагнина; кредитные «клетки»: модификация работы Брюса Ветцеля, Гарри Шефера / Национальный институт рака; кредитные «ткани»: модификация работы Килбада; Фама Кламоса; Микаэль Хэггстрём; кредит. «Органы»: модификация работы Марианы Руис Вильярреаль; кредит «организмы»: модификация работы «Кристалл» / Flickr; кредит «экосистемы»: модификация работы штаб-квартиры Службы охраны рыбных ресурсов и дикой природы США; кредит «биосфера»: модификация работа НАСА)
Какое из следующих утверждений неверно?
- Ткани существуют внутри органов, которые существуют в системах органов.
- Сообщества существуют в популяциях, которые существуют в экосистемах.
- Органеллы существуют внутри клеток, которые существуют в тканях.
- Сообщества существуют в экосистемах, существующих в биосфере.
Утверждение b неверно: популяции существуют внутри сообществ.
Внесите свой вклад!
У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.
Улучшить эту страницуПодробнее
1.2B: Уровни организации живых существ
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- От органелл к биосферам
- Ключевые моменты
- Ключевые термины
Цели обучения
- Опишите биологические уровни организации от самого малого до самого высокого уровня.
Живые существа высокоорганизованы и структурированы в соответствии с иерархией, которую можно изучать в масштабе от мала до велика.Атом — самая маленькая и самая фундаментальная единица материи. Он состоит из ядра, окруженного электронами. Атомы образуют молекулы, которые представляют собой химические структуры, состоящие по крайней мере из двух атомов, удерживаемых вместе одной или несколькими химическими связями. Многие молекулы, которые имеют биологическое значение, представляют собой макромолекулы, большие молекулы, которые обычно образуются в результате полимеризации (полимер — это большая молекула, которая образуется путем объединения более мелких звеньев, называемых мономерами, которые проще макромолекул). Примером макромолекулы является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), которая содержит инструкции по структуре и функционированию всех живых организмов.
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): ДНК : Все молекулы, включая эту молекулу ДНК, состоят из атомов.От органелл к биосферам
Макромолекулы могут образовывать агрегаты внутри клетки, окруженные мембранами; их называют органеллами. Органеллы — это небольшие структуры, существующие внутри клеток. Примеры из них: митохондрии и хлоропласты, которые выполняют незаменимые функции. Митохондрии производят энергию для питания клетки, а хлоропласты позволяют зеленым растениям использовать энергию солнечного света для производства сахаров.Все живые существа состоят из клеток, и сама клетка является наименьшей фундаментальной единицей структуры и функций в живых организмах. (Это требование является причиной того, почему вирусы не считаются живыми: они не состоят из клеток. Чтобы создать новые вирусы, они должны вторгнуться и захватить репродуктивный механизм живой клетки; только тогда они могут получить материалы, необходимые для воспроизводства.) Некоторые организмы состоят из одной клетки, а другие являются многоклеточными. Клетки подразделяются на прокариотические и эукариотические.Прокариоты — это одноклеточные или колониальные организмы, не имеющие ядер, связанных с мембраной; напротив, клетки эукариот действительно имеют мембраносвязанные органеллы и мембраносвязанное ядро.
В более крупных организмах клетки объединяются в ткани, которые представляют собой группы похожих клеток, выполняющих аналогичные или связанные функции. Органы — это совокупность тканей, сгруппированных вместе, выполняющих общую функцию. Органы есть не только у животных, но и у растений. Система органов — это более высокий уровень организации, состоящий из функционально связанных органов.У млекопитающих много систем органов. Например, кровеносная система транспортирует кровь по телу в легкие и из них; он включает такие органы, как сердце и кровеносные сосуды. Более того, организмы — это индивидуальные живые существа. Например, каждое дерево в лесу — это организм. Одноклеточные прокариоты и одноклеточные эукариоты также считаются организмами и обычно называются микроорганизмами.
Все особи вида, живущие на определенной территории, вместе называются популяцией.Например, в лесу может быть много сосен. Все эти сосны представляют собой популяцию сосен в этом лесу. На одной и той же территории могут проживать разные группы населения. Например, сосновый лес включает популяции цветковых растений, а также популяции насекомых и микробов. Сообщество — это сумма популяций, населяющих определенную территорию. Например, все деревья, цветы, насекомые и другие популяции в лесу образуют лесное сообщество. Сам лес — это экосистема.Экосистема состоит из всех живых существ в определенной области вместе с абиотическими, неживыми частями этой среды, такими как азот в почве или дождевая вода. На самом высоком уровне организации биосфера представляет собой совокупность всех экосистем и представляет собой зоны жизни на Земле. Он включает землю, воду и даже в определенной степени атмосферу. Взятые вместе, все эти уровни составляют биологические уровни организации, которые варьируются от органелл до биосферы.
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Биологические уровни организации : Биологические уровни организации живых существ следуют иерархии, подобной показанной. От отдельной органеллы до всей биосферы живые организмы являются частью высоко структурированной иерархии.Ключевые моменты
- Атом — самая маленькая и самая фундаментальная единица материи. Связь по крайней мере двух атомов или более образуют молекулы.
- Простейший уровень организации живых существ — это отдельная органелла, состоящая из агрегатов макромолекул.
- Высший уровень организации живых существ — это биосфера; он охватывает все остальные уровни.
- Биологические уровни организации живых существ от простейшего до наиболее сложного: органеллы, клетки, ткани, органы, системы органов, организмы, популяции, сообщества, экосистема и биосфера.
Ключевые термины
- молекула : Наименьшая частица определенного соединения, которая сохраняет химические свойства этого соединения; два или более атомов, удерживаемых вместе химическими связями.
- макромолекула : очень большая молекула, особенно используемая в отношении крупных биологических полимеров (например, нуклеиновых кислот и белков)
- полимеризация : Химический процесс, обычно с помощью катализатора, с целью образования полимера путем связывания вместе нескольких идентичных звеньев (мономеров).
уровней организации живых существ — Биология муниципального колледжа Маунт Худ 101
Живые существа высокоорганизованы и структурированы, следуя иерархии от мала до велика.Атом — самая маленькая и самая фундаментальная единица материи. Он состоит из ядра, окруженного электронами. Атомы образуют молекулы. Молекула — это химическая структура, состоящая как минимум из двух атомов, скрепленных химической связью. Многие молекулы, которые имеют биологическое значение, представляют собой макромолекулы, большие молекулы, которые обычно образуются путем объединения более мелких единиц, называемых мономерами. Примером макромолекулы является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) (рис. 7), которая содержит инструкции по функционированию организма, который ее содержит.
Рис. 7 Молекула, как и эта большая молекула ДНК, состоит из атомов. (кредит: «Brian0918 ″ / Wikimedia Commons)Некоторые клеток содержат агрегаты макромолекул, окруженные мембранами; их называют органеллами. Органеллы — это небольшие структуры, которые существуют внутри клеток и выполняют специальные функции. Все живые существа состоят из клеток; Сама клетка — это наименьшая фундаментальная единица структуры и функции в живых организмах. Это требование является причиной того, что вирусы не считаются живыми: они не состоят из клеток.Чтобы создать новые вирусы, они должны вторгнуться в живую клетку и захватить ее; только тогда они смогут получить материалы, необходимые для воспроизведения. Некоторые организмы состоят из одной клетки, а другие являются многоклеточными. Клетки классифицируются как прокариотических или эукариотических .
Прокариоты — одноклеточные организмы, в которых отсутствуют органеллы, окруженные мембраной, и ядра, окруженные ядерными мембранами; напротив, клетки эукариот действительно имеют мембраносвязанные органеллы и ядра.В большинстве многоклеточных организмов клетки объединяются, образуя тканей , которые представляют собой группы похожих клеток, выполняющих одну и ту же функцию. Органы представляют собой совокупность тканей, сгруппированных по общей функции. Органы есть не только у животных, но и у растений. Система органов — это более высокий уровень организации, состоящий из функционально связанных органов. Например, у позвоночных животных есть много систем органов, таких как система кровообращения, которая транспортирует кровь по всему телу, в легкие и из них; он включает такие органы, как сердце и кровеносные сосуды.Организмы — это индивидуальные живые существа. Например, каждое дерево в лесу — это организм. Одноклеточные прокариоты и одноклеточные эукариоты также считаются организмами и обычно называются микроорганизмами .
Все особи вида, живущие на определенной территории, вместе называются популяцией . Например, в лесу может быть много белых сосен. Все эти сосны представляют собой популяцию белых сосен в этом лесу.На одной и той же территории могут проживать разные группы населения. Например, сосновый лес включает популяции цветковых растений, а также популяции насекомых и микробов. Сообщество — это совокупность популяций, населяющих определенную территорию. Например, все деревья, цветы, насекомые и другие популяции в лесу образуют лесное сообщество. Сам лес — это экосистема. Экосистема состоит из всех живых существ в определенной области вместе с абиотическими или неживыми частями этой среды, такими как азот в почве или дождевая вода.На самом высоком уровне организации (рис. 1.8) биосфера представляет собой совокупность всех экосистем и представляет зоны жизни на Земле. Он включает землю, воду и части атмосферы.
Рис. 8 Биология исследует все аспекты жизни, от атома до всей Земли. (кредит «молекула»: модификация работы Джейн Уитни; кредит «органеллы»: модификация работы Луизы Ховард; кредитные «клетки»: модификация работы Брюса Ветцеля, Гарри Шефера, Национальный институт рака; кредит «ткань»: модификация работы «Килбад» / Wikimedia Commons; кредитные «органы»: модификация работы Марианы Руис Вильярреаль, Хоаким Алвес Гаспар; кредитные «организмы»: модификация работы Питера Даттона; кредитная «экосистема»: модификация работы «gigi4791» ″ / Flickr; кредит «биосфера»: модификация работы НАСА)
Если не указано иное, изображения на этой странице находятся под лицензией CC-BY 4.0 от OpenStax.
Текст адаптирован из: OpenStax, Концепции биологии. OpenStax CNX. 18 мая 2016 г. http://cnx.org/contents/[email protected]
биосферы | Определение, ресурсы, циклы, примеры и факты
Биосфера , относительно тонкий жизнеобеспечивающий слой поверхности Земли, простирающийся от нескольких километров в атмосферу до глубоководных жерл океана. Биосфера — это глобальная экосистема, состоящая из живых организмов (биоты) и абиотических (неживых) факторов, из которых они получают энергию и питательные вещества.
Сферы окружающей среды ЗемлиОкружающая среда Земли включает атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу.
Encyclopædia Britannica, Inc.До зарождения жизни Земля была мрачным местом, скалистым шаром с мелководным морем и тонкой полосой газов — в основном углекислого газа, окиси углерода, молекулярного азота, сероводорода и водяного пара. . Это была враждебная и бесплодная планета. Это строго неорганическое состояние Земли называется геосферой; он состоит из литосферы (скала и почва), гидросферы (воды) и атмосферы (воздуха).Энергия Солнца безжалостно бомбардировала поверхность примитивной Земли, и со временем — миллионы лет — химические и физические воздействия дали первое свидетельство жизни: бесформенные, желеобразные капли, которые могли собирать энергию из окружающей среды и производить больше себе подобных. . Это поколение жизни в тонком внешнем слое геосферы создало так называемую биосферу, «зону жизни», отводящую энергию кожу, которая использует материю Земли для создания живого вещества.
Биосфера — это система, характеризующаяся непрерывным круговоротом материи и сопутствующим потоком солнечной энергии, в которой определенные большие молекулы и клетки самовоспроизводятся.Вода — главный предрасполагающий фактор, от нее зависит вся жизнь. Элементы углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера в сочетании в виде белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот обеспечивают строительные блоки, топливо и направление для создания жизни. Поток энергии необходим для поддержания структуры организмов путем образования и расщепления фосфатных связей. Организмы имеют клеточную природу и всегда содержат какую-то структуру мембран, и у всех есть нуклеиновые кислоты, которые хранят и передают генетическую информацию.
Вся жизнь на Земле в конечном итоге зависит от зеленых растений, а также от воды. Растения используют солнечный свет в процессе, называемом фотосинтезом, для производства пищи, которой питаются животные, и для обеспечения в качестве побочного продукта кислорода, который необходим большинству животных для дыхания. Сначала океаны и суша кишели большим количеством нескольких видов простых одноклеточных организмов, но постепенно эволюционировали растения и животные, становившиеся все более сложными. Взаимоотношения развивались так, что определенные растения росли вместе с некоторыми другими растениями, а животные, связанные с растениями и друг с другом, образовывали сообщества организмов, в том числе в лесах, лугах, пустынях, дюнах, болотах, реках и озерах.Живые сообщества и их неживое окружение неразрывно взаимосвязаны и постоянно взаимодействуют друг с другом. Для удобства экосистемой называется любой участок ландшафта, включающий биотические и абиотические компоненты. Озеро является экосистемой, если рассматривать его в совокупности не только как воду, но и как питательные вещества, климат и всю жизнь, содержащуюся в нем. Данный лес, луг или река также являются экосистемой. Одна экосистема переходит в другую по зонам, называемым экотонами, где происходит смешение видов растений и животных из двух экосистем.Лес, рассматриваемый как экосистема, — это не просто деревья, это комплекс почвы, воздуха и воды, климата и минералов, бактерий, вирусов, грибов, трав, трав и деревьев, насекомых, рептилий, земноводных. , птицы и млекопитающие.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчасДругими словами, абиотическая или неживая часть каждой экосистемы в биосфере включает поток энергии, питательных веществ, воды и газов, а также концентрации органических и неорганических веществ в окружающей среде.Биотическая, или живая, часть включает три основные категории организмов, основанные на их способах получения энергии: первичные продуценты, в основном зеленые растения; потребители, к которым относятся все животные; и разлагатели, которые включают микроорганизмы, которые расщепляют останки растений и животных на более простые компоненты для повторного использования в биосфере. Водные экосистемы включают в себя морскую среду и пресноводную среду на суше. Наземные экосистемы основаны на основных типах растительности, таких как лес, луга, пустыня и тундра.С каждой такой растительной провинцией связаны определенные виды животных.
Экосистемы могут быть далее подразделены на более мелкие биотические единицы, называемые сообществами. Примеры сообществ включают организмы в сосновом насаждении, на коралловом рифе и в пещере, долине, озере или ручье. Главное внимание в сообществе — это живой компонент, организмы; абиотические факторы окружающей среды исключены.
Сообщество — это совокупность популяций видов.В сосновом лесу может быть много видов насекомых, птиц и млекопитающих, каждая из которых представляет собой отдельную единицу размножения, но каждое зависит от других в своем продолжении существования. Кроме того, вид состоит из особей, единичных функциональных единиц, идентифицируемых как организмы. За пределами этого уровня единицами биосферы являются единицы организма: системы органов, состоящие из органов, органов тканей, тканей клеток, клеток молекул и молекул атомных элементов и энергии. Следовательно, движение вверх от атомов и энергии к меньшему количеству единиц, большему и более сложному по структуре на каждом последующем уровне.
В этой статье основное внимание уделяется структуре биосферы и исследуются отношения между ее основными компонентами, включая человека. Рассмотрены характеристики и динамика биологических популяций и сообществ, а также взаимодействия, которые составляют основные стабилизирующие связи между составляющими организмами. Должное внимание также уделяется паттернам распределения этих биотических единиц и процессам, которые привели к таким паттернам. Подробно рассматриваются основные водные и наземные экосистемы Земли.Другие моменты включают трансформации и перенос энергии в биосфере и циклический поток материалов, необходимых для жизни. О разработке, методологии и приложениях изучения взаимоотношений организмов с окружающей их средой и друг с другом, см. экология. Дальнейшая обработка различных водных и земных сред проводится в океане, озере, реке, континентальном рельефе, Арктике и Антарктиде. Для обсуждения происхождения жизни на Земле, а также разнообразия и общности организмов, см. жизнь и Земля, догеологическая история.Характеристики и классификации живых организмов подробно описаны в водорослях, земноводных, покрытосеменных, животных, кольчатых червях, паукообразных, членистоногих, ашельминтах, бактериях, птицах, мохообразных, хордовых, книдариях, ракообразных, динозаврах, иглокожих, папоротниках, рыбах, плоских червях, гриб, голосеменное растение, насекомое, панцирь лампы, млекопитающее, моллюск, моховое животное, растение, простейшие, простейшие, рептилии, губка и вирус.
Функции тела и жизненный процесс
Функции кузова
Функции организма — это физиологические или психологические функции систем организма.Функции организма — это, в конечном счете, функции его клеток. Выживание — самое важное дело тела. Выживание зависит от поддержания или восстановления организмом гомеостаза, состояния относительного постоянства его внутренней среды.
Более века назад французский физиолог Клод Бернар (1813–1878) сделал замечательное наблюдение. Он отметил, что клетки тела выживают в здоровом состоянии только тогда, когда температура, давление и химический состав окружающей их среды остаются относительно постоянными.Позже американский физиолог Уолтер Б. Кэннон (1871-1945) предложил название гомеостаз для относительно постоянных состояний, поддерживаемых телом. Гомеостаз — ключевое слово в современной физиологии. Оно происходит от двух греческих слов — «гомео», что означает одно и то же, и «стазис», что означает стоять. Таким образом, «стоять или оставаться таким же» — это буквальное значение гомеостаза. Однако, как подчеркивал Кэннон, гомеостаз не означает чего-то установленного и неподвижного, что остается неизменным все время. По его словам, гомеостаз означает состояние, которое может меняться, но относительно постоянно.«
Гомеостаз зависит от того, что организм непрерывно выполняет многие действия. Его основные действия или функции — это реагирование на изменения в окружающей среде тела, обмен материалами между окружающей средой и клетками, метаболизм продуктов и интеграция всех разнообразных видов деятельности организма.
Способность организма выполнять многие из своих функций постепенно меняется с годами. В целом организм наименее хорошо выполняет свои функции на обоих концах жизни — в младенчестве и в пожилом возрасте.В детстве функции организма постепенно становятся все более эффективными и действенными. В позднем зрелом и пожилом возрасте все наоборот. Постепенно они становятся все менее эффективными и действенными. В молодом возрасте они обычно работают с максимальной эффективностью.
Жизненный процесс
Все живые организмы обладают определенными характеристиками, которые отличают их от неживых форм. Основные процессы жизни включают организацию, метаболизм, отзывчивость, движения и размножение.У людей, которые представляют собой наиболее сложную форму жизни, есть дополнительные требования, такие как рост, дифференциация, дыхание, пищеварение и выделение. Все эти процессы взаимосвязаны. Ни одна часть тела, от мельчайшей клетки до целой системы организма, не работает изолированно. Все они работают вместе, в точно настроенном балансе, для благополучия человека и поддержания жизни. Такие болезни, как рак и смерть, представляют собой нарушение баланса этих процессов.
Ниже приводится краткое описание жизненного процесса:
Организация
На всех уровнях организационной схемы существует разделение труда.Каждый компонент выполняет свою работу в сотрудничестве с другими. Даже отдельная клетка, если она потеряет свою целостность или организацию, умрет.
Метаболизм
Метаболизм — это широкий термин, который включает все химические реакции, происходящие в организме. Одной из фаз метаболизма является катаболизм, при котором сложные вещества расщепляются на более простые строительные блоки и высвобождается энергия.
Отзывчивость
Отзывчивость или раздражительность связаны с обнаружением изменений во внутренней или внешней среде и реагированием на это изменение.Это акт ощущения стимула и реакции на него.
Механизм
В теле есть много типов движений. На клеточном уровне молекулы перемещаются из одного места в другое. Кровь переходит из одной части тела в другую. Диафрагма движется с каждым вдохом. Способность мышечных волокон сокращаться и, таким образом, производить движение, называется сократимостью.
Репродукция
Для большинства людей воспроизводство означает формирование нового человека, рождение ребенка.Таким образом, жизнь передается от одного поколения к другому через воспроизводство организма. В более широком смысле репродукция также относится к образованию новых клеток для замены и ремонта старых клеток, а также для роста. Это клеточное размножение. Оба они необходимы для выживания человечества.
Рост
Рост означает увеличение размера либо за счет увеличения количества клеток, либо за счет увеличения размера каждой отдельной клетки.Для того, чтобы происходил рост, анаболические процессы должны происходить быстрее, чем катаболические процессы.
Дифференциация
Дифференциация — это процесс развития, при котором неспециализированные клетки превращаются в специализированные клетки с отличительными структурными и функциональными характеристиками. Через дифференцировку клетки развиваются в ткани и органы.
Дыхание
Дыхание относится ко всем процессам, участвующим в обмене кислорода и углекислого газа между клетками и внешней средой.Он включает в себя вентиляцию, диффузию кислорода и углекислого газа и перенос газов в крови. Клеточное дыхание связано с использованием клетками кислорода и высвобождением углекислого газа в процессе метаболизма.
Пищеварение
Пищеварение — это процесс расщепления сложной пищи на простые молекулы, которые могут всасываться в кровь и использоваться организмом.
Экскреция
Экскреция — это процесс, который выводит из организма продукты пищеварения и метаболизма.Он избавляется от побочных продуктов, которые организм не может использовать, многие из которых токсичны и несовместимы с жизнью.
Десять описанных выше жизненных процессов недостаточно для обеспечения выживания человека. Помимо этих процессов, жизнь зависит от определенных физических факторов окружающей среды. К ним относятся вода, кислород, питательные вещества, тепло и давление.
19 TAC Глава 112, подраздел B
19 TAC Глава 112, подраздел B Глава 112.Техас: основные знания и навыки для науки,
Подраздел B. Средняя школа
Законодательные органы: положения данного подраздела B выпущен в соответствии с Кодексом образования Техаса, 7.102 (c) (4) и 28.002, если не указано иное. отметил.
112,17. Внедрение основных знаний Техаса и навыки для естественных наук, средняя школа, принято в 2017 г.
Положения §§112.18-112.20 настоящего подраздела реализуются школьными округами. начиная с 2018-2019 учебного года.
Источник: Положения настоящего §112.17 приняты в качестве действует с 4 августа 2009 г., 34 TexReg 5063; с поправками, вступающими в силу 24 августа, 2010 г., 35 TexReg 7230; с изменениями, вступающими в силу 27 августа 2018 г., 42 TexReg 5052.
112,18. Естественные науки, 6 класс, принято в 2017 г.
(а) Введение.
(1) Естественные науки 6 класса имеют междисциплинарный характер; однако большая часть содержания сосредоточена на физических науках. Национальные стандарты по естествознанию организованы в виде многоуровневых блоков, таких как 5-8 классы, а не индивидуальные уровни обучения.Чтобы соответствовать формату уровня обучения, используемому в Техас, различные национальные стандарты относятся к 6, 7 и 8 классам. Повторяющиеся темы широко используются в науках, математике и технологиях. Эти идеи выходят за рамки дисциплинарных границ и включают в себя изменение и постоянство, паттерны, циклы, системы, модели и масштаб.
Пряди для 6-го класса включают следующее.
(A) Научные исследования и рассуждения.
(i) Развивать глубокие познания в науке и естественных мира, студенты должны познакомиться с различными способами научного запрос, правила доказательства, способы формулирования вопросов, способы предложения объяснения, и различные способы, которыми ученые изучают мир природы и предлагать объяснения, основанные на доказательствах, полученных в результате их работы.
(ii) Научные исследования проводятся для различных причины. Все исследования требуют исследовательского вопроса, внимательных наблюдений, сбор данных и анализ данных для выявления закономерностей, которые будут объясните результаты. Описательные исследования используются для изучения новых такие явления, как обследование организмов или измерение абиотических компоненты в данной среде обитания. Описательная статистика включает частоту, диапазон, среднее, медиана и мода.Гипотеза не требуется в описательной изучение. С другой стороны, когда условия можно контролировать, чтобы сосредоточиться на одной переменной, экспериментальный план исследования используется для определения причинно-следственная связь. Студенты должны пройти оба типа исследований и понимать, что разные вопросы научных исследований требуют разных исследовательские проекты.
(iii) Научные исследования используются для изучения Натуральный мир.Студенты должны понимать, что некоторые типы вопросов могут получить ответы на вопросы исследований, а также построенных методов, моделей и выводов. результаты этих исследований меняются по мере появления новых наблюдений. Модели объекты и события являются инструментами для понимания мира природы и могут показать как работают системы. Модели имеют ограничения и основаны на новых открытиях. постоянно модифицируется, чтобы более точно отражать мир природы.
(B) Материя и энергия.
(i) Вещество может быть классифицировано как элементы, соединения или смеси. Учащиеся уже имели опыт работы со смесями в 5 классе, поэтому В 6 классе основное внимание уделяется развитию понимания элементов и соединений. Важно, чтобы учащиеся узнали различия между элементами и соединения, основанные на наблюдениях, описании физических свойств и химические реакции. Элементы представлены химическими символами, а соединения представлены химическими формулами.Последующие классы узнают о различиях на молекулярном и атомном уровне.
(ii) Элементы классифицируются как металлы, неметаллы и металлоиды в зависимости от их физических свойств. Элементы делятся на три группы в Периодической таблице. Каждое различное вещество обычно имеет разная плотность, поэтому плотность может использоваться в качестве идентифицирующего свойства. Следовательно, расчет плотности помогает классифицировать вещества.
(iii) Энергетические ресурсы доступны на возобновляемых или невозобновляемая основа.Понимание происхождения и использования этих ресурсов позволяет принимать обоснованные решения. Студенты должны учитывать этические / социальные проблемы, связанные с природными энергетическими ресурсами Земли, глядя на преимущества и недостатки их длительного использования.
(C) Сила, движение и энергия. Энергия возникает в двух типы, потенциальные и кинетические, и могут принимать несколько форм. Тепловая энергия может быть переносится за счет теплопроводности, конвекции или излучения. Его также можно изменить из одной формы в другую.Студенты исследуют взаимосвязь между сила и движение с использованием различных средств, включая вычисления и измерения.
(D) Земля и космос. В центре внимания этой пряди знакомство с земными процессами. Студенты должны развить понимание Земли как часть нашей солнечной системы. Темы включают организацию нашего солнечного система, роль гравитации и освоение космоса.
(E) Организмы и окружающая среда. Студенты получат понимание самых широких таксономических классификаций организмов и того, как характеристики определяют их классификацию.Другие важные темы развитые в этой цепи, включают взаимозависимость между организмами и их среды и уровни организации в экосистеме.
(2) Наука, как определено Национальной академией Наука — это «использование доказательств для построения проверяемых объяснений и предсказания природных явлений, а также знания, полученные благодаря этот процесс ». Это огромное количество изменяющихся и возрастающих знаний описывается физическими, математическими и концептуальными моделями.Студенты должны знайте, что некоторые вопросы выходят за рамки науки, потому что они касаются с явлениями, которые не поддаются научной проверке.
(3) Научные гипотезы предварительные и проверяемые. утверждения, которые должны поддерживаться или не поддерживаться данные наблюдений. Гипотезы устойчивой объяснительной силы, которые были Проверенные в самых разных условиях становятся теориями. Научные теории основаны на природных и физических явлениях и могут быть проверены несколько независимых исследователей.Студенты должны знать, что научные теории, в отличие от гипотез, хорошо обоснованы и очень надежны, но они могут по-прежнему изменяться по мере развития новой информации и технологий. Студенты должны уметь различать научные решения методы и этические / социальные решения, предполагающие применение научных Информация.
(4) Заявления, содержащие слово «включая» справочный контент, который необходимо освоить, а те, которые содержат фразу «такие как» предназначены в качестве возможных иллюстративных примеров.
(b) Знания и навыки.
(1) Научные исследования и рассуждения. Студент, не менее 40% учебного времени проводит лабораторные и полевые исследования соблюдая правила техники безопасности, экологически приемлемые и этические практики. Ожидается:
(A) продемонстрировать безопасные методы работы в лаборатории и полевые исследования, как указано в стандартах безопасности, утвержденных Техасским агентством по образованию; и
(B) надлежащее использование и сохранение ресурсы, включая утилизацию, повторное использование или переработку материалов.
(2) Научные исследования и рассуждения. Студент использует научные методы при лабораторных и полевых исследованиях. В ожидается:
(A) спланировать и реализовать сравнительный и описательный расследования, делая наблюдения, задавая четко определенные вопросы и используя соответствующее оборудование и технологии;
(B) разработать и провести экспериментальные исследования делать наблюдения, задавать четко определенные вопросы, формулировать проверяемые гипотезы и использование соответствующего оборудования и технологий;
(C) собирать и записывать данные с помощью Международного Система единиц (СИ) и качественные средства, такие как маркированные чертежи, письменность, и графические органайзеры;
(D) построить таблицы и графики, используя повторные испытания и средства для организации данных и выявления закономерностей; и
(E) анализировать данные для формулирования разумных объяснений, сообщать достоверные выводы, подкрепленные данными, и прогнозировать тенденции.
(3) Научные исследования и рассуждения. Студент использует критическое мышление, научное мышление и решение проблем, чтобы информированные решения и знает вклад соответствующих ученых. В ожидается:
(A) анализировать, оценивать и критиковать научные объяснения с использованием эмпирических данных, логических рассуждений и экспериментальных и тестирование с наблюдением, чтобы стимулировать критическое мышление учащегося;
(B) использовать модели для представления аспектов естественного мир, такой как модель слоев Земли;
(C) идентифицируют преимущества и ограничения моделей, таких как размер, масштаб, свойства и материалы; и
(D) относятся к влиянию исследований на научную мысль и общество, включая историю науки и вклад ученых что касается содержания.
(4) Научные исследования и рассуждения. Студент знает, как использовать различные инструменты и оборудование для обеспечения безопасности для проведения научных исследований расследование. Ожидается:
(A) используйте соответствующие инструменты, в том числе журналы / записные книжки, мензурки, чашки Петри, измерительные стержни, градуированные цилиндры, плиты, пробирки, весы, микроскопы, термометры, калькуляторы, компьютеры, таймеры и другое необходимое оборудование для сбора, записи, и анализировать информацию; и
(B) использовать профилактическое оборудование безопасности, в том числе: защитные очки, фартуки и перчатки, защищающие от брызг химикатов, и будьте готовы к чрезвычайным ситуациям. защитное снаряжение, в том числе средство для мытья глаз / лица, противопожарное одеяло и огонь огнетушитель.
(5) Материя и энергия. Студент знает различия между элементами и соединениями. Ожидается:
(A) знать, что элемент — это чистое вещество представлен химическим символом и что соединение является чистым веществом представлен химической формулой;
(B) признают, что ограниченное число из многих известных элементы составляют большую часть твердой Земли, живого вещества, океанов, и атмосфера; и
(C) определить образование нового вещества с помощью свидетельство возможного химического изменения, такого как выделение газа, изменение по температуре, образованию осадка или изменению цвета.
(6) Материя и энергия. Студент знает, что материя физические свойства, которые можно использовать для классификации. Студент ожидается:
(A) сравнить металлы, неметаллы и металлоиды, используя физические свойства, такие как блеск, проводимость или пластичность;
(B) вычислить плотность для идентификации неизвестного вещества; и
(C) испытание физических свойств минералов, в том числе твердость, цвет, блеск и штрих.
(7) Материя и энергия. Студент знает, что некоторые из земных энергоресурсы доступны почти на постоянной основе, в то время как другие могут быть возобновляется в течение относительно короткого периода времени. Некоторые энергоресурсы, когда-то истощены, практически невозобновляемы. Студент ожидается до
исследуйте и обсудите преимущества и недостатки использования угля, нефти, природного газа, атомной энергии, биомассы, ветра, гидроэнергии, геотермальные и солнечные ресурсы.
(8) Сила, движение и энергия. Студент знает силу и движение связаны с потенциальной и кинетической энергией. Ожидается:
(A) сравнить и сопоставить потенциальную и кинетическую энергию;
(B) идентифицировать и описывать изменения положения, направление и скорость объекта под действием неуравновешенных сил;
(C) вычислить среднюю скорость, используя измерения расстояния и времени;
(D) измеряет и отображает изменения в движении; и
(E) изучить, как наклонные плоскости могут использоваться для изменить количество силы для перемещения объекта.
(9) Сила, движение и энергия. Студент знает, что Закон сохранения энергии гласит, что энергия не может быть ни создана, ни разрушается, он просто меняет форму. Ожидается:
(A) исследуют методы передачи тепловой энергии, включая проводимость, конвекцию и излучение;
(B) проверить с помощью исследований, что тепловая энергия движется по предсказуемой схеме от более теплого к более холодному, пока все вещества достичь такой же температуры, как тает кубик льда; и
(C) демонстрируют преобразования энергии, такие как энергия в фонарике батарея переходит с химической энергии на электрическую, чтобы Световая энергия.
(10) Земля и космос. Студент понимает структура Земли, цикл горных пород и тектоника плит. Студент ожидается:
(A) построить модель, чтобы проиллюстрировать композиционные и механические слои Земли, включая внутреннее ядро, внешнее ядро, мантию, кора, астеносфера и литосфера;
(B) классифицирует породы как метаморфические, магматические или осадочные по процессам их образования;
(C) идентифицируют основные тектонические плиты, в том числе Евразийский, африканский, индо-австралийский, тихоокеанский, североамериканский и южный Американец; и
(D) описывает, как тектоника плит вызывает основные геологические события, такие как образование бассейнов океана, землетрясения, вулканические извержения и горообразование.
(11) Земля и космос. Студент понимает организация нашей солнечной системы и отношения между различными телами которые составляют его. Ожидается:
(A) описывают физические свойства, расположение и движения Солнца, планет, лун, метеоров, астероидов и комет;
(B) поймите, что гравитация — это сила, которая управляет движение нашей солнечной системы; и
(C) описать историю и будущее космоса разведка, включая типы оборудования и транспорта, необходимые для космическое путешествие.
(12) Организмы и окружающая среда. Студент знает все организмы подразделяются на области и царства. Организмы в этих таксономические группы имеют схожие характеристики, которые позволяют им взаимодействовать с живые и неживые части их экосистемы. Ожидается:
(A) понимает, что все организмы состоят из одного или более ячеек;
(B) признают, что наличие ядра является ключевым фактор, используемый для определения того, является ли клетка прокариотической или эукариотической;
(C) признают, что самый широкий таксономический классификация живых организмов делится на признанные в настоящее время домены;
(D) определяет основные характеристики организмов, включая прокариотические или эукариотические, одноклеточные или многоклеточные, автотрофные или гетеротрофные, и способ воспроизводства, которые дополнительно классифицируют их в признанные в настоящее время королевства;
(E) описывает биотические и абиотические части экосистемы в каких организмах взаимодействуют; и
(F) диаграмма уровней организации внутри экосистема, включая организм, популяцию, сообщество и экосистему.
Источник: Положения настоящего §112.18 приняты в действует с 4 августа 2009 г., 34 TexReg 5063; с поправками, вступающими в силу 27 августа, 2018, 42 TexReg 5052.
112,19. Естественные науки, 7 класс, принято в 2017 г.
(а) Введение.
(1) Естественные науки 7 класса имеют междисциплинарный характер; однако большая часть контента сосредоточена на организмах и окружающей среде. Национальные стандарты в науке организованы в виде многоуровневых блоков, таких как 5-8 классы, а не отдельные классы.Чтобы следить за оценкой формат уровня, используемый в Техасе, различные национальные стандарты можно найти среди 6, 7 и 8 классы. Повторяющиеся темы широко распространены в науках, математике, и технологии. Эти идеи выходят за рамки дисциплинарных ограничений и включают: изменение и постоянство, закономерности, циклы, системы, модели и масштаб.
Пряди для 7-го класса включают следующее.
(A) Научное исследование и рассуждения.
(i) Развивать глубокие познания в науке и естественных мира, студенты должны познакомиться с различными способами научного запрос, правила доказательства, способы формулирования вопросов, способы предложения объяснения, и различные способы, которыми ученые изучают мир природы и предлагать объяснения, основанные на доказательствах, полученных в результате их работы.
(ii) Научные исследования проводятся для различных причины. Все исследования требуют исследовательского вопроса, внимательных наблюдений, сбор данных и анализ данных для выявления закономерностей, которые будут объясните результаты. Описательные исследования используются для изучения новых такие явления, как обследование организмов или измерение абиотических компоненты в данной среде обитания. Описательная статистика включает частоту, диапазон, среднее, медиана и мода.Гипотеза не требуется в описательной изучение. С другой стороны, когда условия можно контролировать, чтобы сосредоточиться на одной переменной, экспериментальный план исследования используется для определения причинно-следственная связь. Студенты должны пройти оба типа исследований и понимать, что разные вопросы научных исследований требуют разных исследовательские проекты.
(iii) Научные исследования используются для изучения Натуральный мир.Студенты должны понимать, что некоторые типы вопросов могут получить ответы на вопросы исследований, а также построенных методов, моделей и выводов. результаты этих исследований меняются по мере появления новых наблюдений. Модели объекты и события являются инструментами для понимания мира природы и могут показать как работают системы. Модели имеют ограничения и основаны на новых открытиях. постоянно модифицируется, чтобы более точно отражать мир природы.
(B) Материя и энергия.Материя и энергия сохраняются во всех живых системах. Лучистая энергия Солнца движет большую часть потока энергии во всех живых системах за счет процесса фотосинтеза в организмы, описанные как продуценты. Таким образом, большинство потребителей зависят от производителей. удовлетворить их потребности в энергии. Последующие классы узнают о различия на молекулярном и атомном уровне.
(C) Сила, движение и энергия. Сила, движение и энергия наблюдается в живых системах и окружающей среде по-разному.Взаимодействие между мышечной и скелетной системами позволяет организму применять силы и трансформируют энергию как внутренне, так и внешне. Сила и движение может также описать направление и рост проростков, тургорное давление и геотропизм. Катастрофические явления погодных систем, такие как ураганы, наводнения, и торнадо могут формировать и реструктурировать окружающую среду за счет силы и движение очевидно в них. Выветривание, эрозия и осаждение происходят в окружающей среде из-за сил тяжести, ветра, льда и воды.
(D) Земля и космос. Земные и космические явления могут быть наблюдается в различных условиях. Как природные явления, так и деятельность человека могут воздействие на земные системы. Есть характеристики Земли и отношения к объекты в нашей солнечной системе, которые позволяют жизни существовать.
(E) Организмы и окружающая среда.
(i) Учащиеся поймут взаимосвязь между живыми организмы и их среда. Разные среды поддерживают разные живые организмы, адаптированные к этому региону Земли.Организмы живые системы, которые поддерживают устойчивое состояние с этой средой и баланс которых может нарушаться внутренними и внешними раздражителями. К внешним раздражителям относятся: деятельность человека или окружающая среда. Успешные организмы могут восстановить баланс через различные процессы, такие как механизм обратной связи. Экологический преемственность можно увидеть в широком или малом масштабе.
(ii) Студенты узнают, что все организмы получают энергию, избавляются от нее. отходов, расти и воспроизводиться.Как при половом, так и при бесполом размножении, черты характера передаются следующему поколению. Эти черты содержатся в генетический материал, который находится в генах в хромосоме от родителя. Изменения в чертах иногда происходят в популяции на протяжении многих поколений. Один из изменения могут происходить в процессе естественного отбора. Студенты расширяют свое понимание структур живых систем с предыдущий акцент на внешних структурах для понимания внутренних структуры и функции в живых существах.
(iii) Все живые организмы состоят из более мелких единиц называется ячейками. Все клетки используют энергию, избавляются от отходов и содержат генетические материал. Студенты сравнят клетки растений и животных и поймут внутренние структуры внутри них, которые позволяют им получать энергию, избавляться от отходов, растут и размножаются по-разному. Клетки могут организовываться в ткани, ткани в органы и органы в системы органов. Студенты изучат основные функции систем человеческого тела, такие как способность покровной системы для защиты от инфекций, травм и ультрафиолетового (УФ) излучения; регулировать температура тела; и удалить отходы.
(2) Наука, как определено Национальной академией Наук, это «использование свидетельств для построения проверяемых объяснений и предсказания природных явлений, а также знания, полученные благодаря этот процесс ». Это огромное количество изменяющихся и возрастающих знаний описывается физическими, математическими и концептуальными моделями. Студенты должны знайте, что некоторые вопросы выходят за рамки науки, потому что они касаются с явлениями, которые не поддаются научной проверке.
(3) Научные гипотезы предварительные и проверяемые. утверждения, которые должны поддерживаться или не поддерживаться данные наблюдений. Гипотезы устойчивой объяснительной силы, которые были Проверенные в самых разных условиях становятся теориями. Научные теории основаны на природных и физических явлениях и могут быть проверены несколько независимых исследователей. Студенты должны знать, что научные теории, в отличие от гипотез, хорошо обоснованы и очень надежны, но они все еще могут быть изменены, поскольку новая информация и технологии развитый.Студенты должны уметь различать научные методы принятия решений и этические / социальные решения, которые включают применение научной информации.
(4) Заявления, содержащие слово «включая» справочный контент, который необходимо освоить, а те, которые содержат фразу «такие как» предназначены в качестве возможных иллюстративных примеров.
(b) Знания и навыки.
(1) Научные исследования и рассуждения.Студент, не менее 40% учебного времени проводит лабораторные и полевые расследования в соответствии с процедурами безопасности и экологически приемлемыми и этические практики. Ожидается:
(A) продемонстрировать безопасные методы работы в лаборатории и полевые исследования, как указано в утвержденной Техасским образовательным агентством безопасности стандарты; и
(B) надлежащее использование и сохранение ресурсы, включая утилизацию, повторное использование или переработку материалов.
(2) Научные исследования и рассуждения. Студент использует научные методы при лабораторных и полевых исследованиях. В ожидается:
(A) спланировать и реализовать сравнительный и описательный расследования, делая наблюдения, задавая четко определенные вопросы и используя соответствующее оборудование и технологии;
(B) разработать и провести экспериментальные исследования делать наблюдения, задавать четко определенные вопросы, формулировать проверяемые гипотезы и использование соответствующего оборудования и технологий;
(C) собирать и записывать данные с помощью Международного Система единиц (СИ) и качественные средства, такие как маркированные чертежи, письменность, и графические органайзеры;
(D) построить таблицы и графики, используя повторные испытания и средства для организации данных и выявления закономерностей; и
(E) анализировать данные для формулирования разумных объяснений, сообщать достоверные выводы, подкрепленные данными, и прогнозировать тенденции.
(3) Научные исследования и рассуждения. Студент использует критическое мышление, научное мышление и решение проблем, чтобы информированные решения и знает вклад соответствующих ученых. В ожидается:
(A) анализировать, оценивать и критиковать научные объяснения с использованием эмпирических данных, логических рассуждений и экспериментальных и тестирование с наблюдением, чтобы стимулировать критическое мышление учащегося;
(B) использовать модели для представления аспектов естественного мир, такой как системы человеческого тела и клетки растений и животных;
(C) идентифицируют преимущества и ограничения моделей, таких как размер, масштаб, свойства и материалы; и
(D) относятся к влиянию исследований на научную мысль и общество, включая историю науки и вклад ученых что касается содержания.
(4) Научные исследования и рассуждения. Студент знает как использовать различные инструменты и оборудование для обеспечения безопасности для проведения научных исследований. Ожидается:
(A) использовать соответствующие инструменты, в том числе науки о жизни модели, ручные линзы, стереоскопы, микроскопы, мензурки, чашки Петри, предметные стекла для микроскопов, градуированные цилиндры, пробирки, измерительные стержни, метрические линейки, метрические рулетки, приборы для измерения времени, плиты, весы, термометры, калькуляторы, наборы для проверки воды, компьютеры, температура и pH зонды, сети для сбора насекомых, ловушки для насекомых, глобусы, цифровые фотоаппараты, журналы / записные книжки и другое необходимое оборудование для сбора, записи и анализировать информацию; и
(B) использовать профилактическое оборудование безопасности, в том числе: защитные очки, фартуки и перчатки, защищающие от брызг химикатов, и будьте готовы к чрезвычайным ситуациям. защитное снаряжение, в том числе средство для мытья глаз / лица, противопожарное одеяло и огонь огнетушитель.
(5) Материя и энергия. Студент знает, что взаимодействия происходят между материей и энергией. Ожидается:
(A) признают, что лучистая энергия Солнца превращается в химическую энергию в процессе фотосинтеза; и
(B) диаграмма потока энергии через живые системы, включая пищевые цепи, пищевые сети и энергетические пирамиды.
(6) Материя и энергия. Студент знает, что дело физические и химические свойства и могут претерпевать физические и химические изменения.Студент ожидается до
различают физические и химические изменения в иметь значение.
(7) Сила, движение и энергия. Студент знает, что существует взаимосвязь между силой, движением и энергией. Студент ожидается:
(A) иллюстрируют преобразование энергии в организм, например, переход от химической энергии к тепловой энергии; и
(B) демонстрируют и иллюстрируют силы, влияющие на движение в организмах, такое как всходы всходов, тургорное давление, геотропизм и кровообращение.
(8) Земля и космос. Студент знает, что природные явления и деятельность человека может повлиять на системы Земли. Ожидается:
(A) предсказывать и описывать, как катастрофические события как наводнения, ураганы или торнадо воздействуют на экосистемы;
(B) анализировать эффекты выветривания, эрозии и осаждение на окружающую среду в экорегионах Техаса; и
(C) моделирование воздействия человеческой деятельности на грунтовые воды и поверхностные воды в водоразделе.
(9) Земля и космос. Студент знает компоненты нашего Солнечная система. Ожидается:
(A) анализирует характеристики объектов в нашей солнечной система, которая позволяет жизни существовать, например, близость Солнца, присутствие вода и состав атмосферы; и
(B) идентифицировать приспособления, учитывая характеристики нашей Солнечной системы, позволившие осуществить пилотируемые исследования космоса.
(10) Организмы и окружающая среда.Студент знает, что существует связь между организмами и окружающей средой. Студент ожидается:
(A) наблюдать и описывать, как разные среды, включая микробытовые среды на школьных дворах и в биомах, поддерживают различные сорта организмов;
(B) описывает, как биоразнообразие способствует устойчивость экосистемы; и
(C) наблюдать, записывать и описывать роль экологическая сукцессия, например, в микрогороде сада с сорняками.
(11) Организмы и окружающая среда. Студент знает, что популяции и виды демонстрируют изменчивость и наследуют многие из своих уникальных черты характера через постепенные процессы на протяжении многих поколений. Ожидается студент к:
(A) исследует организмы или их структуры, такие как насекомые или листья и использовать дихотомические ключи для идентификации;
(B) объясняют вариации внутри популяции или вида сравнение внешних характеристик, поведения или физиологии организмов, которые улучшают их выживание, такое как миграция, спячка или хранение пищи в луковице; и
(C) идентифицируют некоторые изменения генетических признаков, которые происходили в течение нескольких поколений путем естественного отбора и селективного отбора. размножение, например, галапагосский средний наземный вьюрок ( Geospiza fortis ) или домашние животные и гибридные растения.
(12) Организмы и окружающая среда. Студент знает, что живые системы на всех уровнях организации демонстрируют дополнительные характер структуры и функции. Ожидается:
(A) исследовать и объяснить, как внутренние структуры У организмов есть адаптации, которые позволяют выполнять определенные функции, такие как жабры у рыб, полые кости у птиц или ксилема у растений;
(B) определить основные функции систем человеческий организм, в том числе кровеносный, респираторный, скелетный, мышечный, пищеварительный, выделительный, репродуктивный, покровный, нервный и эндокринный системы;
(C) распознает уровни организации на заводах и животные, включая клетки, ткани, органы, системы органов и организмы;
(D) различают структуру и функцию в Органеллы клеток растений и животных, включая клеточную мембрану, клеточную стенку, ядро, цитоплазма, митохондрия, хлоропласт и вакуоль;
(E) сравнить функции клеточных органелл с функции системы органов; и
(F) распознают компоненты теории клетки.
(13) Организмы и окружающая среда. Студент знает, что живой организм должен уметь поддерживать равновесие в стабильных внутренних условиях в ответ на внешние и внутренние раздражители. Ожидается:
(A) исследовать, как организмы реагируют на внешние раздражители, обнаруживаемые в окружающей среде, такие как фототропизм и борьба или бегство; и
(B) описывает и связывает реакции организмов, которые могут результат внутренних раздражителей, таких как увядание растений и лихорадка или рвота животные, которые позволяют им сохранять равновесие.
(14) Организмы и окружающая среда. Студент знает, что размножение является характеристикой живых организмов, и инструкции поскольку черты регулируются генетическим материалом. Ожидается:
(A) определяет наследственность как передачу генетических инструкции от одного поколения к следующему поколению;
(B) сравнить результаты однообразного или разнообразного потомства от бесполого или полового размножения; и
(C) признают, что унаследованные черты индивидуумов регулируется генетическим материалом, обнаруженным в генах в хромосомах в ядро.
Источник: Положения настоящего §112.19 приняты в качестве действует с 4 августа 2009 г., 34 TexReg 5063; с поправками, вступающими в силу 27 августа, 2018, 42 TexReg 5052.
112.20. Естественные науки, 8 класс, принято в 2017 г.
(а) Введение.
(1) Естественные науки в 8 классе имеют междисциплинарный характер; однако большая часть контента посвящена науке о Земле и космосе. Национальный стандарты по естествознанию организованы в виде многоуровневых блоков, например 5-8 классы. а не отдельные классы.Чтобы следовать формату уровня обучения используются в Техасе, различные национальные стандарты находятся среди классов 6, 7 и 8. Повторяющиеся темы широко используются в науках, математике и технологиях. Эти идеи выходят за рамки дисциплинарных ограничений и включают изменение и постоянство, паттерны, циклы, системы, модели и масштаб.
Пряди для 8-го класса включают следующее.
(A) Научное исследование и рассуждения.
(i) Развивать глубокие познания в науке и естественных мира, студенты должны познакомиться с различными способами научного запрос, правила доказательства, способы формулирования вопросов, способы предложения объяснения, и различные способы, которыми ученые изучают мир природы и предлагать объяснения, основанные на доказательствах, полученных в результате их работы.
(ii) Научные исследования проводятся для различных причины. Все исследования требуют исследовательского вопроса, внимательных наблюдений, сбор данных и анализ данных для выявления закономерностей, которые будут объясните результаты. Описательные исследования используются для изучения новых такие явления, как обследование организмов или измерение абиотических компоненты в данной среде обитания. Описательная статистика включает частоту, диапазон, среднее, медиана и мода.Гипотеза не требуется в описательной изучение. С другой стороны, когда условия можно контролировать, чтобы сосредоточиться на одной переменной, экспериментальный план исследования используется для определения причинно-следственная связь. Студенты должны пройти оба типа исследований и понимать, что разные вопросы научных исследований требуют разных исследовательские проекты.
(iii) Научные исследования используются для изучения Натуральный мир.Студенты должны понимать, что некоторые типы вопросов могут получить ответы на вопросы исследований, а также построенных методов, моделей и выводов. результаты этих исследований меняются по мере появления новых наблюдений. Модели объекты и события являются инструментами для понимания мира природы и могут показать, как системы работают. Модели имеют ограничения и основаны на новых открытиях. постоянно модифицируется, чтобы более точно отражать мир природы.
(B) Материя и энергия.Студенты осознают это состоит из атомов. Студенты изучают информацию о Периодической таблице, чтобы признать, что элементы сгруппированы в семейства. Кроме того, студенты понять основную концепцию сохранения массы. Лабораторная деятельность позволит студенты, чтобы продемонстрировать доказательства химических реакций. Они будут использовать химические формулы для идентификации веществ.
(C) Сила, движение и энергия. Студенты экспериментируют с взаимосвязь между силами и движением посредством изучения трех Ньютоновских законы.Студенты узнают, как эти силы связаны с геологическими процессами и астрономические явления. Кроме того, студенты признают, что эти законы проявляется в повседневных предметах и деятельности. Математика используется для расчета скорость с использованием измерений расстояния и времени.
(D) Земля и космос. Студенты определяют роль природные явления в изменении систем Земли. Циклы внутри Солнца, Земли и Луны системы изучаются по мере того, как студенты узнают о сезонах, приливах и лунных фазах.Студенты узнают, что звезды и галактики являются частью Вселенной. Кроме того, студенты используют данные для исследования научных теорий происхождения Вселенная. Студенты продемонстрируют, как объекты Земли меняются со временем, на пластинах тектоника. Они будут интерпретировать особенности земли и эрозии на топографических картах. и спутниковые снимки. Студенты узнают, как взаимодействуют солнечные, погодные и океанские системы вызывают изменения в погодных условиях и климате.
(E) Организмы и окружающая среда.В исследованиях жизни системы, студенты исследуют взаимозависимость между этими системами. Студенты описать, как биотические и абиотические факторы влияют на количество организмов и популяции, присутствующие в экосистеме. Кроме того, студенты изучают, как организмы и их популяции реагируют на краткосрочные и долгосрочные экологические изменения, в том числе вызванные деятельностью человека.
(2) Наука, как определено Национальной академией Наук, это «использование свидетельств для построения проверяемых объяснений и предсказания природных явлений, а также знания, полученные благодаря этот процесс.»Это огромное количество изменяющихся и растущих знаний описывается физическими, математическими и концептуальными моделями. Студенты должны знайте, что некоторые вопросы выходят за рамки науки, потому что они касаются с явлениями, которые не поддаются научной проверке.
(3) Научные гипотезы предварительные и проверяемые. утверждения, которые должны поддерживаться или не поддерживаться данные наблюдений. Гипотезы устойчивой объяснительной силы, которые были Проверенные в самых разных условиях становятся теориями.Научные теории основаны на природных и физических явлениях и могут быть проверены несколько независимых исследователей. Студенты должны знать, что научные теории, в отличие от гипотез, хорошо обоснованы и очень надежны, но они все еще могут быть изменены, поскольку новая информация и технологии развитый. Студенты должны уметь различать научные методы принятия решений и этические / социальные решения, которые включают применение научной информации.
(4) Заявления, содержащие слово «включая» справочный контент, который необходимо освоить, а те, которые содержат фразу «такие как» предназначены в качестве возможных иллюстративных примеров.
(b) Знания и навыки.
(1) Научные исследования и рассуждения. Студент, не менее 40% учебного времени проводит лабораторные и полевые расследования в соответствии с процедурами безопасности и экологически приемлемыми и этические практики.Ожидается:
(A) продемонстрировать безопасные методы работы в лаборатории и полевые исследования, как указано в утвержденной Техасским образовательным агентством безопасности стандарты; и
(B) надлежащее использование и сохранение ресурсы, включая утилизацию, повторное использование или переработку материалов.
(2) Научные исследования и рассуждения. Студент использует научные методы при лабораторных и полевых исследованиях. В ожидается:
(A) спланировать и реализовать сравнительный и описательный расследования, делая наблюдения, задавая четко определенные вопросы и используя соответствующее оборудование и технологии;
(B) разработать и провести экспериментальные исследования делать наблюдения, задавать четко определенные вопросы, формулировать проверяемые гипотезы и использование соответствующего оборудования и технологий;
(C) собирать и записывать данные с помощью Международного Система единиц (СИ) и качественные средства, такие как маркированные чертежи, письменность, и графические органайзеры;
(D) построить таблицы и графики, используя повторные испытания и средства для организации данных и выявления закономерностей; и
(E) анализировать данные для формулирования разумных объяснений, сообщать достоверные выводы, подкрепленные данными, и прогнозировать тенденции.
(3) Научные исследования и рассуждения. Студент использует критическое мышление, научное мышление и решение проблем, чтобы информированные решения и знает вклад соответствующих ученых. В ожидается:
(A) анализировать, оценивать и критиковать научные объяснения с использованием эмпирических данных, логических рассуждений и экспериментальных и тестирование с наблюдением, чтобы стимулировать критическое мышление учащегося;
(B) использовать модели для представления аспектов естественного мир, такой как атом, молекула, пространство или геологический объект;
(C) идентифицируют преимущества и ограничения моделей, таких как размер, масштаб, свойства и материалы; и
(D) относятся к влиянию исследований на научную мысль и общество, включая историю науки и вклад ученых что касается содержания.
(4) Научные исследования и рассуждения. Студент знает, как использовать различные инструменты и оборудование для обеспечения безопасности для проведения научных исследований расследование. Ожидается:
(A) используйте соответствующие инструменты, включая лабораторные журналы / записные книжки, мензурки, измерительные стержни, градуированные цилиндры, анемометры, психрометры, горячие тарелки, пробирки, пружинные весы, весы, микроскопы, термометры, калькуляторы, компьютеры, спектроскопы, приборы для измерения времени и другое необходимое оборудование для сбора, записи и анализа информации; и
(B) использовать профилактическое оборудование безопасности, в том числе: защитные очки, фартуки и перчатки, защищающие от брызг химикатов, и будьте готовы к чрезвычайным ситуациям. защитное снаряжение, в том числе средство для мытья глаз / лица, противопожарное одеяло и огонь огнетушитель.
(5) Материя и энергия. Студент знает, что дело в том, состоит из атомов и обладает химическими и физическими свойствами. Студент ожидается:
(A) описывают структуру атомов, включая массы, электрические заряды и местоположения протонов и нейтронов в ядро и электроны в электронном облаке;
(B) идентифицируют, что протоны определяют тождественные и валентные электроны определяют его химические свойства, в том числе реактивность;
(C) интерпретировать расположение Периодической таблицы, включая группы и точки, чтобы объяснить, как свойства используются для классификации элементы;
(D) признают, что химические формулы используются для идентифицировать вещества и определять количество атомов каждого элемента в химические формулы, содержащие индексы; и
(E) исследовать, как доказательства химических реакций указывает на то, что образуются новые вещества с другими свойствами и как это относится к закону сохранения массы.
(6) Сила, движение и энергия. Студент знает, что существует связь между силой, движением и энергией. Студент ожидается:
(A) продемонстрировать и рассчитать, как неуравновешенные силы изменить скорость или направление движения объекта;
(B) различают скорость, скорость и ускорение; и
(C) исследовать и описывать приложения Ньютона три закона движения, такие как автомобильные удерживающие устройства, спортивные мероприятия, аттракционы, тектоническая активность Земли и запуски ракет.
(7) Земля и космос. Студент знает эффекты в результате циклических движений Солнца, Земли и Луны. Студент ожидается:
(A) и проиллюстрируйте, как наклоненная Земля вращается. на своей оси, вызывая день и ночь, и вращается вокруг Солнца, вызывая смены сезонов;
(B) продемонстрировать и спрогнозировать последовательность событий в лунный цикл; и
(C) соотносят положения Луны и Солнца с их влияние на океанские приливы.
(8) Земля и космос. Студент знает характеристики Вселенная. Ожидается:
(A) описывает компоненты вселенной, в том числе звезды, туманности и галактики, и используйте такие модели, как модель Герцшпрунга-Рассела. схема для классификации;
(B) признать, что Солнце — звезда среднего размера расположен в спиральном рукаве галактики Млечный Путь и что Солнце много в тысячи раз ближе к Земле, чем любая другая звезда;
(C) определить, как разные длины волн электромагнитный спектр, такой как видимый свет и радиоволны, используются для получения информация о компонентах вселенной; и
(D) исследование того, как научные данные используются в качестве доказательства разработать научные теории для описания происхождения Вселенной.
(9) Земля и космос. Студент знает, что природные явления может повлиять на земные системы. Ожидается:
(A) описать историческое развитие свидетельств что поддерживает теорию тектоники плит;
(B) связывает тектонику плит с формированием земной коры. Особенности; и
(C) интерпретировать топографические карты и спутниковые снимки для определить особенности земли и эрозии и спрогнозировать, как эти особенности могут быть видоизменился под воздействием погодных условий.
(10) Земля и космос. Студент знает, что климатическая существует взаимодействие между Землей, океаном и погодными системами. Студент ожидается:
(A) признают, что Солнце обеспечивает энергию, которая вызывает конвекцию в атмосфере и океанах, вызывая ветры;
(B) определить, как глобальные модели атмосферного движение влияет на местную погоду, используя погодные карты, которые показывают высокие и низкие давления и фронты; и
(C) определить роль океанов в формировании погодные системы, такие как ураганы.
(11) Организмы и окружающая среда. Студент знает, что взаимозависимость между живыми системами и окружающей средой, и человечество деятельность может повлиять на эти системы. Ожидается:
(A) исследует, как организмы и популяции в экосистема зависит от биотических факторов, таких как пищевые и абиотические, и может конкурировать за них. такие факторы, как количество света, воды, диапазон температур или почва сочинение;
(B) изучить, как краткосрочные и долгосрочные экологические изменения влияют на организмы и признаки в последующих популяциях; и
(C) признают зависимость человека от океанских систем и объясните, как деятельность человека, такая как сток, искусственные рифы или использование ресурсы изменили эти системы.
Источник: Положения настоящего §112.20 приняты в качестве действует с 4 августа 2009 г., 34 TexReg 5063; с поправками, вступающими в силу 27 августа, 2018, 42 TexReg 5052.
Для дополнительная информация, электронная почта [email protected].
Тест »
Leave A Comment