Урок № 3.

Тема уроку: Природа і людина : системний підхід. Властивості складних систем. Біосфера, основні положення В.І. Вернадського про біосферу. Ноосфера. Еволюція уявлень про місце людини у природі.

Цілі уроку: розглянути основні особливості складних систем, звернути увагу на те, що ряд їх властивостей не є властивостями окремих елементів, а виникає лише внаслідок взаємодії всіх елементів системи; дати уявлення про біосферу та п місце серед обо­лонок Землі, ознайомити учнів з основними поло­женнями вчення В. І. Вернадського про біосферу; розвивати навички аналізу в процесі порівняння живих і неживих складних систем; виховувати вміння аналітично мислити.

Обладнання й матеріали: фотографії або малюнки із зображенням складних систем.

ХІД УРОКУ

I.  Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

1.  Які соціальні аспекти пов'язані із сучасними екологічними проблемами?

2.Які економічні проблеми виникають унаслідок спроб розв'язання екологіч­них проблем?

3.Які організації займаються міжнародною координацією екологічних захо­дів?

4.Яка роль громадськості в розв'язанні екологічних проблем?

III.         Вивчення нового матеріалу

1.   Природа і людина : системний підхід. Властивості складних систем. Біосфера, основні положення В.І. Вернадського про біосферу.

Великі складні системи — складаються з численних взаємозалежних і та­ких, що взаємодіють між собою, різнорідних елементів і підсистем. Складні системи мають принципово нові властивості, яких не має жодний зі складових елементів. Приклади складних систем: живий організм, екосистема, підприєм­ство, галузь економіки тощо. Такі системи характеризуються високим рівнем невизначеності свого поводження.

Однією з основних функціональних одиниць екології є екосистема. Цей тер­мін уперше був уведений англійським біологом А. Тенслі в 1935 р.

Екологічна система — складна ієрархічна структура організованої мате­рії, в якій унаслідок об'єднання компонентів у більші функціональні одиниці виникають нові якості, що відсутні на попередньому рівні; є єдиним стійким природним комплексом живих організмів і природного середовища, в якому вони існують; відкритою термодинамічною системою, що існує за рахунок над­ходження з навколишнього середовища енергії та речовини й має здатність до саморозвитку та саморегуляції.

Екологічній системі властиві ознаки систем:

•    Емерджентність — виникнення нових властивостей, які характеризують систему, за рахунок взаємодії її окремих елементів. Якісно нові емерджентні властивості екологічного рівня не можна передбачити, виходячи з власти­востей компонентів, що становлять цей рівень. Дійсно, окремі лісові дерева, кущі, трави, гриби, птахи, комахи, звірі мають свої якісні характеристики, але всі разом вони творять нову якість — ліс.

•    Сукупність — сума властивостей кожної системи, тобто наявність сукупних властивостей (наприклад, народжуваність для популяції — сума інди­відуальної плодючості особин виду).

•  Гетерогенність системи (або принцип різноманіття) — полягає в тому, що система не може складатися з абсолютно ідентичних елементів.

Проте, не всяка комбінація «життя — середовище» може бути екосистемою. Нею може стати лише середовище, де має місце стабільність і чітко функціонує внутрішній кругообіг речовин.

Поняття «біосфера» (від грецьк. біос — життя) запропонував 1875 року австрійський геолог Е. Зюсс. Учення про біосферу як особливу частину Зем­лі, населену живими організмами, створив український учений В. І. Вернадський, хоча, на його думку, вперше до цієї ідеї наблизився французький біолог Ж. Б. Ламарк.

Біосфера не утворює окремої оболонки Землі, а є частиною геологічних обо­лонок земної кулі, заселених живими організмами. Вона займає верхню час­тину літосфери, всю гідросферу й нижній шар атмосфери. Це сукупність усіх біогеоценозів Землі, єдина глобальна екосистема вищого порядку.

Всю сукупність організмів на планеті Земля В. І. Вернадський називав жи­вою речовиною. Основними її характеристиками є сумарна більшість, хімічний склад та енергія. Енергія живої речовини біосфери насамперед проявляється у здатності організмів до розмноження і поширення. Однією з властивостей жи­вої речовини є її постійний обмін з довкіллям. Унаслідок цього через організми проходить значна кількість хімічних елементів.

Живим організмам для здійснення біохімічних процесів необхідні речовина та енергія, які вони дістають з навколишнього середовища, при цьому значно перетворюючи останнє. У результаті постійного й безперервного обміну речо­вин та енергії в довкіллі різні хімічні елементи надходять у живі істоти, можуть у них накопичуватись, виходячи з організму лише через певний час або збері­гаючись у ньому протягом усього життя. Постійний кругообіг речовин і потік енергії забезпечує функціонування біосфери як цілісної системи.

У процесі діяльності біосфери жива речовина (продуценти) здатна накопи­чувати сонячну світлову енергію, перетворюючи її на енергію хімічних зв'язків. Сумарна первинна продукція автотрофних організмів визначає біомасу біосфе­ри в цілому.

2.    Ноосфера. Еволюція уявлень про місце людини у природі.

В. І. Вернадський ще в першій половині XX століття передбачав, що біосфе­ра розвинеться в ноосферу (термін запропонував 1927 року французькі вчені Е. Леруа та П. Тейяр де Шарден). Спочатку В. І. Вернадський розглядав ноосфе­ру (від грецьк. ноос — розум) як особливу «розумову» оболонку Землі, що роз­вивається поза біосферою. Але згодом він дійшов висновку, що ноосфера — це певний стан біосфери, за якого розумова діяльність людини стає визначальним фактором її розвитку. Зокрема, він зазначав, що біосфера переходить у новий етап — ноосферу — під впливом наукової думки й людської праці.

Отже, ноосфера — це якісно нова форма організації біосфери, яка форму­ється внаслідок її взаємодії з людським суспільством і передбачає гармонійне співіснування природи й людини.

Вчення Вернадського про ноосферу включає чотири основні положення:

1. Ноосфера — історично останній стан геологічної оболонки біосфери, що пе­ретворюється діяльністю людини.

2,     Ноосфера — сфера розуму і праці.

8. Зміни біосфери обумовлені як свідомою, так і підсвідомою діяльністю лю­дини.

4. Розвиток ноосфери пов'язаний з розвитком соціально-економічних факто­рів.

Ноосфера відрізняється від попередніх станів біосфери величезною швид­кістю свого розвитку. Згідно з концепцією ноосфери, людство перетворилося на найпотужнішу геологічну силу на планеті. Вернадський підкреслював, що про­тягом останніх 500 років воно освоїло нові форми енергії — парову, електричну, атомну — і навчилося використовувати майже всі хімічні елементи. Людство освоїло всю біосферу й одержало набагато більшу, порівняно з іншими організ­мами, незалежність від навколишнього середовища. Наукова думка й діяль­ність людини змінили структуру біосфери: незаймана природа швидко зникає, з'являються нові екосистеми та ландшафти — міста, культурні землі, для яких характерні простіші угруповання організмів.

За ступенем трансформації людською діяльністю екосистеми поділяють­ся на такі види:

•    природні — у промислово розвинутих країнах екосистем, не захоплених людською діяльністю, майже не залишилося, хіба що в заповідниках;

•    антропогенно-природні — лісові насадження, луки, ниви хоча й складають­ся майже винятково з природних компонентів, але створені й регулюються людьми;

•    антропогенні — переважають штучно створені антропогенні об'єкти й, крім людей, можуть існувати лише окремі види організмів, що пристосувалися до цих специфічних умов. Прикладом є міста, промислові вузли, села (у межах забудови), кораблі тощо.

IV. Узагальнення, систематизація і контроль знань і вмінь учнів

1.  Що таке біосфера?

2.Які особливості притаманні живій речовині?

3.Які властивості притаманні складним системам?

4.Чому в живій і неживій природі хімічні елементи поширені в різних пропорціях?

V.  Домашнє завдання