Презентация на тему "Потоки энергии в биосфере. Устойчивость биосферы" 11 класс

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  • Лекция № 12
  • Тема: «Потоки энергии в биосфере.
  • Устойчивость биосферы.»
• 
  Слайд 2
  
• 
  Слайд 3

  Биологический круговорот веществ

  (на примере пастбищной цепи)

  • Продуценты
  • Первичные зоофаги (консументы II порядка)
  • Фитофаги (консументы I порядка)
  • Вторичные зоофаги (консументы III порядка)
  • вторичная продукция
  • вторичная продукция
  • вторичная продукция
  • валовая первичная продукция
  • чистая первичная продукция
  • Детритоядные и редуценты
  • минеральные вещества
  • фотосинтез
  • минерализация

• 
  Слайд 4

  Каковы сходства и отличия большого и малого круговоротов?

• 
  Слайд 5

  Солнце как источник энергии

  Второй принцип функционирования экосистем:

  Экосистема существует за счет практически вечной, не загрязняющей среду солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно

  Характеристики солнечной энергии:

  1. Избыток
  2. Чистота
  3. Постоянство
  4. Вечность
• 
  Слайд 6
  

  Лекция № 12

  Тема: «Потоки энергии в биосфере.

  Устойчивость биосферы.»

• 
  Слайд 7
  

  Как человек влияет на потоки энергии в биосфере ?

  Какие глобальные проблемы возникают в результате этого влияния ?

• 
  Слайд 8

  Биологический круговорот веществ (на примере пастбищной цепи)

  Продуценты

  • Первичные зоофаги (консументы II порядка)
  • Фитофаги (консументы I порядка)
  • Вторичные зоофаги (консументы III порядка)
  • вторичная продукция
  • вторичная продукция
  • вторичная продукция
  • валовая первичная продукция
  • чистая первичная продукция
  • Детритоядные и редуценты минеральные вещества
  • фотосинтез
  • минерализация
  • R – энергия, теряемая при дыхании
  • D – естественная смерть
  • E – энергия, выделяемая с продуктами метаболизма
  • R 0,2%

• 
  Слайд 9

  Законы термодинамики

  Закон сохранения энергии.

  При любых процессах, происходящих в системе при неизменных внешних условиях, ее полная энергия остается постоянной.

  Формулировки первого закона (начала) термодинамики:

  1. Энергия не создается и не уничтожается.
  2. В любой изолированной системе общее количество энергии постоянно.
  3. Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение работы над внешними телами.
  4. Это одна из форм закона сохранения энергии.
• 
  Слайд 10
  
• 
  Слайд 11

  В применении к экологическим системам

  Энергия в экосистеме не может создаваться заново и исчезать, а только переходит из одной формы в другую (Е света Е химических связей органических соединений; Е химических связей органических соединений  тепловая Е).

• 
  Слайд 12

  Формулировки второго закона (начала) термодинамики

  1. Невозможен процесс, при котором тепло самопроизвольно переходит от тел менее нагретых к телам более нагретым.
  2. Все самопроизвольные процессы в замкнутой неравновесной системе происходят в таком направлении, при котором энтропия системы возрастает; в состоянии теплового равновесия она максимальна и постоянна.
  3. Процессы, связанные с превращением энергии могут протекать самопроизвольно лишь при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную.

  Энтропия системы – это мера рассеивания энергии, степень внутренней неупорядоченности системы.

  Ее величина связана со структурой самой системы. В равновесной системе энтропия высокая, в открытой сложноорганизованной – низкая.

• 
  Слайд 13
  
• 
  Слайд 14

  Правило Шредингера

  «о питании» организма отрицательной энтропией: упорядоченность организма выше окружающей среды и организм отдает в эту среду больше неупорядоченности, чем получает.

  Принцип сохранения упорядоченности Пригожина

  в открытых системах энтропия не возрастает, а уменьшается до тех пор, пока не достигается минимальная постоянная величина, всегда большая нуля.

  Принцип экономии энергии Л. Онсагера:

  при вероятности развития процесса в некотором множестве направлений, допустимых началами термодинамики, реализуется то, которое обеспечивает минимум рассеивания энергии.

• 
  Слайд 15
  
• 
  Слайд 16

  Второй закон термодинамики в применении к экосистемам:

  не может быть ни одного процесса связанного с превращением энергии без потери некоторой ее части (т.е. эффективность самопроизвольного превращения энергии всегда меньше 100 %). В экосистемах часть энергии превращается в недоступную тепловую и, следовательно, теряется. Поэтому жизнь на Земле не возможна без притока солнечной энергии.

• 
  Слайд 17
  

  Редуценты

  Продуценты

  • Консументы I порядка
  • Консументы II порядка
  • Консументы IV порядка
  • Консументы III порядка

  Солнце

  • Е – энергия, выделяемая с метаболитами
  • D – естественная смерть
  • W – фекалии
  • R – дыхание
• 
  Слайд 18
  

  Закон пирамиды энергии (закон Линдемана):

  с одного трофического уровня переходит на другой, более высокий уровень в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень энергии.

• 
  Слайд 19
  
• 
  Слайд 20

  Экосистема(с точки зрения термодинамики)

  - это неравновесная система, постоянно поглощающая из окружающей среды энергию, вещество и информацию, уменьшая энтропию внутри себя, но увеличивая вовне в связи с рассеиванием тепловой энергии на каждом трофическом уровне.

• 
  Слайд 21
  

  Закон исторического саморазвития экосистем Бауэра:

  развитие биологических систем есть результат увеличения их внешней работы – воздействия этих систем на окружающую среду.

• 
  Слайд 22
  
• 
  Слайд 23
  

  Агроэкосистемы

• 
  Слайд 24
  

  Особенности агроэкосистем

  1. Низкое биологическое разнообразие
  2. Высокая продуктивность
  3. Низкая устойчивость
  4. Высокая энтропия
  5. Внесение большого количества антропогенной энергии
• 
  Слайд 25
  

  Влияние антропогенной деятельности на потоки энергии и устойчивость биосферы

  1. Человек потребляет более 10% продукции биосферы, хотя по закону Линдемана это потребление не должно превышать 1%. Это приводит к снижению устойчивости и разрушению природных экосистем.
  2. Человек изменяет термодинамические процессы в биосфере, привнося антропогенную энергию (ископаемого топлива, атомного ядра, ГЭС и др.), что увеличивает поток тепловой энергии с поверхности планеты. Эта энергия накапливается в атмосфере, что приводит к глобальному изменению климата планеты.
  3. Замена естественных экосистем на агроэкосистемы приводит к росту энтропии, а значит снижению устойчивости биосферы.
  4. Увеличение энтропии приводит к экстенсивному течению эволюции, что может привести к саморазрушению живой материи или глобальному изменению видового состава и всего облика биосферы.
• 
  Слайд 26

  Домашнее задание

  Выучить конспект лекции.

  Выучить законы, принципы и правила, вновь отмеченные в списке.

  Выбрать любую проблему, возникающую вследствие изменения потоков энергии и предложить пути её решения.

  По желанию:

  предложить формулировку темы экологического проекта в области энергетических проблем биосферы, собрать дополнительный материал, иллюстрирующий данные проблемы, для организации работы над экологическим проектом.