Что получает экосистема из космоса. Экосистема элементарная единица биосферы

Тема: “ Человек и его место в природе”.

Цели.

Обучающие:

продолжить системную работу по формированию элементарной целостной картины мира у младших школьников;
познакомить с искусственными экосистемами города и села как местом жизни (обитания) человека;
научить видеть разницу в хозяйствах древних людей и современного человека, понимать специфику искусственных экосистем;
учить учащихся находить противоречия между хозяйством человека и природой и предлагать способы их устранения;
сформировать понятие об экологическом типе хозяйства, гармонично сочетающимся с природой.

Развивающие:

развивать умения познавать и понимать окружающий мир, осмысленно применять полученные знания для решения учебно-познавательных и жизненных задач;
развивать речь, логическое мышление;

Воспитывающие:

воспитывать бережное отношение к окружающей нас природе, экономное расходование природных ресурсов, заботливое отношение к миру.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Тип обучения: проблемное.

Основные этапы урока:

Введение новых знаний с опорой на предшествующий опыт.
Воспроизведение новых знаний.

Оборудование:

видиозаписи для демонстрации экосистемы города и села;
рабочая страничка;
опорные схемы;
иллюстрации разумного сочетания цивилизации и природы.

ХОД УРОКА

I. Активизация знаний и постановка проблемы.

1. Ребята, сегодня у нас первый урок последнего раздела нашего учебника и всего нашего курса “Мир и человек”. Название этого раздела, на мой взгляд, немного необычно. А в чём его необычность?

На доске запись: “Как нам жить?”

Оказывается, этот вопрос волнует многих людей нашей планеты, независимо от того в какой стране они живут и на каком языке общаются между собой. Но главное, что эти люди неравнодушные к судьбе нашей планеты, нашего общего дома.

Я убеждена, что и мы с вами не должны оставаться в стороне и попытаться поискать ответ на этот вопрос.

А знаете ли вы, что такое конференция ? И возможно ли наш урок назвать “урок-конференция ”?

Словарик: “Конференция – собрание, совещание разных, в том числе и учебных организаций, для обсуждения каких-нибудь особых вопросов”.

(Дети читают на рабочей страничке толкование слова “конференция” и обсуждают поставленный вопрос ).

А теперь я предлагаю, размышляя над нашим особым вопросом “Как нам жить?” и “Человек и его место в природе ”, вспомнить то, что мы знаем, изучили.

2. Блиц – викторина “Проверь свои знания”:

Уральские горы разделяют Европу и Азию;
Америку открыл Христофор Колумб;
Волга, Обь, Енисей, Лена, Амур – реки нашей страны;
Южнее Антарктиды есть другие материки;
Если бережно относиться к использованию воды, света, т.е. экономить электроэнергию, то природа сохраниться и людям будет жить легче;
Пустыня Сахара расположена в Южной Америке;
Путешественники ходили друг к другу в гости с острова на остров пешком;
Собирание съедобных растений и охота на диких животных – древнейшее занятие человека;
Экосистема – это такое содружество живой и неживой природы на земле, в котором все чувствуют себя как дома.
Экологическая система – это ячейка живой оболочки Земли.

(Дети прослушивают данные высказывания и в таблицу на рабочей странице выставляют “+”, если они с высказыванием согласны, и “-”, если они с высказыванием не согласны. После выполнения задания учитель вывешивает на доску контрольный лист, и учащиеся проводят самоконтроль и самопроверку выполненного задания ).

3. Решение кроссворда в паре.

Учёный, изучающий экосистемы.
Живые организмы, поедающие другие организмы.
Мельчайшие “мусорщики”.
Организмы, которыми питаются “едоки”.

4. Проблемный диалог.

Да это же наши знакомые Лена и Миша. Послушаем их…

Лена: Человек, развивая науку и технику, нарушает природные экосистемы. Значит, он может жить без них?

Миша: Нет, Лена, ты не права. Человек, как и любой другой организм, нуждается в других членах своей экосистемы, ведь он должен дышать, питаться, участвовать в круговороте веществ.

И вновь вот уже в третий раз мы слышим одно и тоже слово. Кто из вас обратил на него внимание? Действительно, это слово “Экосистема”. (Вывешивается на доску ).

А что же такое экосистема?

(Дети справляются в словарике на рабочей страничке и дают разные определения.)

Какие бывают экосистемы?

– Естественные – природные;
– искусственные – это экосистемы, созданные руками человека.

Приведите пример естественных экосистем; искусственных экосистем.

5. Постановка проблемы.

Дети, как вы думаете, в какой из перечисленных вами экосистем есть место для человека, для нас с вами?

II. Совместное открытие знаний.

1. Рассмотрим на нашей конференции вопросы, которые нам предстоит изучить и обсудить:

два хозяйства человека;
где живёт человек;
как сказываются на жизни людей достижения науки и техники, чем они полезны, чем вредны и какие опасности таятся в их использовании.

2. Самостоятельное знакомство с двумя видами хозяйства человека по страницам учебника.

3. Коллективная работа с классом посредством проблемной беседы с целью систематизации полученных знаний:

Чем занимались древние люди?
Отличались ли они от диких животных по способу добывания пищи?
Если они присваивали готовые природные богатства, то, как могло называться их хозяйство? Образуйте слово от глагола “присваивать”, отвечающее на вопрос какое хозяйство? (Присваивающее).
Почему позже люди научились разводить домашних животных и культурные растения?
Где люди стали жить?
Что стало их основным занятием?
Если люди стали производить продукты питания и другие продукты, необходимые для жизни, то, как можно назвать их хозяйство? Образуйте слово от глагола “производить”, отвечающее на вопрос какое хозяйство? (Производящее)

4. Демонстрация двух экологических пирамид:

Какая из них символизирует присваивающее хозяйство, а какая производящее хозяйство?
Какую из них можно соотнести с естественной экосистемой, а какую с искусственной экосистемой?
Как бы вы назвали эту экосистему?

(Экосистема поля, сада, скотного двора, птичника, животноводческой фермы – сельскохозяйственная экосистема)

Это первая искусственная экосистема, которую создали люди. Здесь живут крестьяне, занимающиеся сельскохозяйственным трудом.

Вторая искусственная экосистема, созданная людьми для собственной жизни – экосистема города.

Если поля, сады, скотные дворы напоминают природные экосистемы, то город поражает своим несоответствием с природным окружением. Вместо шороха листьев и пения птиц, мы слышим в городе шум моторов, скрип тормозов, стук трамвайных колёс о рельсы. На равнине взмываются каменные горы из многоэтажных зданий. В городе, к сожалению, мало зелёных растений. Именно из-за недостатка или отсутствия зелени люди – горожане в выходные дни стараются уехать из города на дачу, в лес, чтобы подышать свежим воздухом, отдохнуть от городских шумов. Иногда люди считают, что современный человек почти независим от природы. Это очень опасное заблуждение.

Помни! Человек в прошлом, настоящем и будущем множеством незримых нитей связан с природой. Береги её!

Но, несмотря ни на что, город – это экосистема, которую люди создали для жизни в ней.

5. Выполнение задания 2 на стр. 59.

Какие возможности получил человек, создав искусственные экосистемы?
В каком соотношении стали находиться естественные и искусственные экосистемы? Почему?
В чём заключается сила человека?
Всегда ли это шло на пользу человеку и окружающей природе?
Круговорот в природе замкнут или нет?
Что происходит под влиянием хозяйствования человека? (Загрязнение окружающей среды, исчезновение растений и животных, сокращение плодородия земли, нехватка топлива и т. п.)

6. Выполнение задания 3 на стр. 59.

Какие возникли последствия от применения человеком силы, которой он обладает?
К чему это приводит?
Что необходимо исправить?
Если круговорот станет замкнутым, то такой тип хозяйства можно назвать… (экологическим).
Что надо делать? Можем ли мы помочь?

Вернёмся к понятию “экосистема”.

(На доску вывешивается определение )

Экосистема – это такая взаимосвязь (содружество) живой и неживой природы, при которой все её обитатели чувствуют себя как дома.

7. Работа над ключевыми словами:

Содружество
Живая природа
Неживая природа
Все? Кто все?
А как дома?

III. Практикум по самостоятельному применению и использованию полученных знаний.

Ответы на вопросы на стр.59.
Выполнение 2–3 заданий по выбору (1, 4, 5, 7, 8).
Заполни таблицу на рабочей страничке. Подсчитай сумму баллов, и ты узнаешь, хорошо ли ты заботишься о природе в экосистеме города.

		1
		1
		1
		1
Я всю зиму кормил птиц.		2
Я не беспокою птиц у гнезда.		1
Я сделал жилой домик для гнездования птиц.		3
		1
Я посадил дерево.		5

13–16 баллов – ты большой молодец, защитник природы. Все могут брать с тебя пример.

9–12 баллов – ты умеешь дружить с природой.

Меньше 9 баллов – тебе есть о чём призадуматься. Постарайся бережнее относиться к окружающей тебя природе.

IV. Подведение итогов урока – конференции.

Обмен мнениями по выполнению заданий;
Что нового узнали на уроке?
Почему могущество человека – большая угроза всему окружающему миру?

У человека два пути. Первый – всем людям вместе улететь в космос и расселиться на других планетах. Но если это и станет возможным, то ещё очень не скоро, может через сотни и сотни лет.

Второй путь – приспосабливаться к природе, учиться не разрушать её, не нарушать налаженного хозяйства, попытаться начать восстанавливать погубленное, испорченное. А к нынешней природе относиться бережно, охраняя то, что осталось. Пожалуй, этот путь – единственно возможный.

V. Домашнее задание.

Урок № 12, задание 6.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

РАБОЧАЯ СТРАНИЧКА

Ученика (цы)____________________________

ТЕМА: “Как нам жить?
Человек и его место в природе”.

План.

Два хозяйства человека.
Где живёт человек.
Как нам жить.

Задание 1. Блиц – викторина.

Задание 2. Кроссворд.

Учёный, изучающий экосистемы.
Живые организмы, поедающие другие организмы (растения и животных).
Газ, необходимый для дыхания всем живым организмам.
Что получает экосистема из космоса?
Мельчайшие “мусорщики”.
Организмы, перерабатывающие отходы и остатки живых организмов.
Орган растения, в котором происходит превращение веществ неживой природы в органический материал для всех организмов.
Подкормка для повышения урожая растений.
Организмы, которыми питаются едоки.
Верхний плодородный слой земли, из которого растение получает воду и питательные вещества.

Задание 3. Открытие новых понятий.

1.____________________

2.____________________

3.____________________

4.____________________

5.____________________

6.____________________

7.____________________

8.____________?_______

Задание 4. Таблица – тест.

Полезное дело	Знак выполнения	Баллы
Я выключаю свет, когда выхожу из комнаты.		1
Я выключаю кран, когда выхожу из ванной.		1
Я стараюсь не рвать цветы в лесу и парке.		1
Я не ломаю деревья для костра, а беру валежник.		1
Я всю зиму кормил птиц.		2
Я не беспокою птиц у гнезда.		1
Я сделал домик для гнездования птиц.		3
Я ухаживаю за домашними растениями и животными.		1
Я посадил дерево.		5

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

СЛОВАРИК.

КОНФЕРЕНЦИЯ – собрание, совещание разных, в том числе и учебных организаций, для обсуждения каких-нибудь особых вопросов.

ЭКОСИСТЕМА – совместно обитающие живые организмы и тот участок земли, на котором они чувствуют себя как дома.

ЭКОСИСТЕМА – маленькая часть биосферы. В этой системе можно найти многие элементы биосферы: воздух, почва, вода, горные породы.

ЭКОСИСТЕМА – единство живой и неживой природы, в котором живые организмы разных профессий способны совместными усилиями поддерживать круговорот веществ.

ЭКОСИСТЕМА – это сообщество живых организмов в единстве с местом, в котором они обитают.

ЭКОСИСТЕМА – это такая взаимосвязь живой и неживой природы, при которой все обитатели чувствуют себя как дома.

1935 г. А. Тенсли ввел понятие «экосистема» 1940 В.Н. Сукачев – «Биоценоз»

Экосистема смешенного леса

1 – растительность 2 – животные 3 – почвенные обитатели 4 – воздух 5 – сама почва

Экосистема – исторически сложившаяся на той или иной территории или акватории, открытая, но целостная устойчивая система живых и неживых компонентов.

Классификация экосистем по размерам Все экосистемы делятся на 4 категории

Микроэкосистемы

Мезоэкосистемы

Макроэкосистемы (огромные однородные пространства, протянувшиеся на сотни км. (тропические леса, океан))

Глобальная экосистема (биосфера)

Классификация по степени открытости Под открытым подразумевается способность обмениваться с окружающей средой энергией и информацией.

Изолированная

Закрытая

Открытая ∞

В основу классификации положен такой компонент, как растительность. Она характеризуется статичностью и физиологичностью.

Классификации по жизненной форме

Древесный = лесные

Травянистые = луговые и степные

Полукустарниковые = тундровые и пустынные

Классификация по продуктивности экосистем

Пустынные лесные

Строение экосистемы

Типы связей в экосистеме

Трофические (пищевые)

Тропические (энергетические)

Телеологические (информационные)

Пищевая цепь – это последовательность пищевых звеньев каждая из которых живой организм.

трава заяц волк

Трофический уровень – группа организмов, отнесенная к какой-либо ступени пищевой пирамиды.

лось ястреб

трава заяц волк

человек лиса

осуществление трофических связей действуют 3 функциональные группы организмов:

Автотрофы (растения организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических)

Гетеротрофы (организмы, которые не способны синтезировать органические вещества из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза. Едят готовые вещества)

Редуценты (Деструкторы) (организмы (бактерии и грибы), разрушающие отмершие остатки живых существ, превращая их в неорганические и простейшие органические соединения.)

Малый (биологический) круговорот веществ в природе

Энергетические связи (тропические)

Подчиняются двум законам экологии

Закон экологической аккумуляческой энергии Это присущая многим экосистемам способность концертировать получаемую организмом энергии в сложных органические вещества и накапливать энергия в огромных количествах.

Закон биогенного потока

КПД (человека) =50% КПД (природы) = 10%

Информационные связи

В экосистемах информация может передаваться разными способами:

Поведение

(у растений до сих пор не известно)

Свойства экосистемы

Целостность – свойство экосистемы функционировать как единый организм

Устойчивость – способность экосистемы противостоять системе извне

Постоянство состава – способность экосистемы сохранять в относительно неизменном состоянии состав видов.

Саморегуляция – способность экосистемы через биологические органы автоматически регулировать численность видов.

Биосфера. Строение и функции

Биосфера - в 1875 г., австрийский биолог Зюсс.

Это нижняя часть атмосферы, вся гидросфера ее верхняя часть литосферы земли, населенная живыми организмами.

Теория возникновения жизни

Космологическая В основе этой гипотезы лежит представление о том, что жизнь была принесена из космоса

Теологическая

Теория А.И. Опарина

Опарин для своего опыта взял склянку с раствором сахаров

Коацерваты капли впитывали сахар. Появлялось подобие клеточной оболочки.

В 1924 г. Опарин издает монографию «Происхождение жизни» В 1926 г. «Биосфера» В.И. Вернадский. В монографии Вернадского выделяется 2 постулата

Планетарная биохимическая роль в природе принадлежит живым организмам.

Биосфера имеет сложную организацию.

Состав биосферы

В состав биосферы Вернадский выделяет 7 типов вещества:

Косное – вещество, которое существует в природе до появления первых живых организмов (вода, горные пароды, вулканическая лава)

Биокосное – вещество органического происхождения, обладающие свойствами неживого. Результат совместной деятельности живых организмов (вода, почва, кора выветривания, осадочные породы, глинистые материалы) и косных (абиогенных) процессов.

Биогенное – вещество органического происхождения, выделяется в окружающую среду в процессе их жизнедеятельности. (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняк, мел, лесная подстилка, почвенный гумус и т.д.)

Радиоактивное

Рассеянные атомы – 50 км

Вещество космического происхождения

Живое вещество – все живые организмы, обитающие в природы

Свойства организмов

Всюдность жизни – способность живых организмов обитать повсеместно

Осуществление окислительно–восстановительных реакций

Способность осуществлять миграцию химических элементов

Способность осуществлять миграцию газов

Способность осуществлять малый круговорот веществ в природе

Способность накапливать в своих тканях и концертировать химических элементы

Человечеству потребовались все знания, собранные учёными за сотни лет, чтобы начать космические полёты. И тогда человек столкнулся с новой проблемой - для колонизации других планет и дальних перелётов нужно разработать замкнутую экосистему, в том числе - обеспечить космонавтов едой, водой и кислородом. Доставлять еду на Марс, который находится за 200 миллионов километров от Земли, дорого и сложно, логичнее будет найти такие способы производства продуктов, которые легко реализовать в полёте и на Красной планете.

Как на семена влияет микрогравитация? Какие овощи будут безвредны, если их вырастить в богатой тяжёлыми металлами почве Марса? Как обустроить плантацию на борту космического корабля? Учёные и космонавты уже более пятидесяти лет ищут ответы на эти вопросы.

На иллюстрации - российский космонавт Максим Сураев обнимает растения в установке «Лада» на борту Международной космической станции, 2014 год.

Константин Циолковский в «Целях звездоплавания» писал: «Вообразим себе длинную коническую поверхность или воронку, основание или широкое отверстие которой прикрыто прозрачной шаровой поверхностью. Она прямо обращена к Солнцу, а воронка вращается вокруг своей длинной оси (высоты). На непрозрачных внутренних стенках конуса - слой влажной почвы с насаженными в ней растениями». Так он предлагал искусственно создавать гравитацию для растений. Растения должны быть подобраны плодовитые, мелкие, без толстых стволов и не работающих на солнце частей. Так колонизаторов можно частично обеспечить биологически активными веществами и микроэлементами и регенерировать кислород и воду.

В 1962 году главный конструктор ОКБ-1 Сергей Королёв ставил задачу: «Надо бы начать разработку «Оранжереи (ОР) по Циолковскому», с наращиваемыми постепенно звеньями или блоками, и надо начинать работать над «космическими урожаями».

Рукопись К.Э. Циолковского «Альбом космических путешествий», 1933 год.

СССР вывел на орбиту первый искусственный спутник Земли 4 октября 1957 года, спустя двадцать два года после смерти Циолковского. Уже в ноябре того же года в космос отправили дворняжку Лайку, первую из собак, которые должны были открыть путь в космос людям. Лайка погибла от перегрева всего за пять часов, хотя полёт рассчитали на неделю - на это время хватило бы кислорода и еды.

Учёные предположили, что проблема возникла из-за генетически заложенной ориентации - проросток должен тянуться к свету, а корень - в противоположную сторону. Они усовершенствовали «Оазис», и следующая экспедиция взяла на орбиту новые семена.

Лук вырос. Виталий Севастьянов сообщил на Землю, что стрелки достигли десяти-пятнадцати сантиметров. «Какие стрелки, какого лука? Понимаем, это шутка, мы же вам давали горох, а не луковицы», - говорили с Земли. Бортинженер ответил, что из дома космонавты прихватили две луковицы, чтобы посадить их сверх плана, и успокоил учёных - горошины почти все взошли.

Но растения отказывались цвести. На этой стадии они погибали. Такая же судьба ждала тюльпаны, которые в установке «Лютик» на Северном полюсе распустились, а в космосе - нет.

Зато лук можно было есть, что успешно делали в 1978 году космонавты В. Коваленок и А. Иванченков: «Вот хорошо поработали. Может быть, теперь нам в награду и луковицу разрешат съесть».

Техника - молодёжи, 1983-04, страница 6 . Горох в установке «Оазис»

Космонавты В. Рюмин и Л. Попов в апреле 1980 года получили установку «Малахит» с цветущими орхидеями. Орхидеи крепятся в коре деревьев и в дуплах, и учёные посчитали, что они могут быть менее подвержены геотропизму - способности органов растений располагаться и расти в определённом направлении относительно центра земного шара. Цветки через несколько дней опали, но при этом у орхидей образовались новые листья и воздушные корни. Ещё чуть позже советско-вьетнамский экипаж из В. Горбатко и Фам Туай привёзли с собой подрощенный арабидопсис.

Растения не хотели цвести. Семена всходили, но, например, орхидея не зацвела в космосе. Учёным нужно было помочь растениям справиться с невесомостью. Это делали в том числе с помощью электростимуляции корневой зоны: учёные считали, что электромагнитное поле Земли может влиять на рост. Ещё один способ предполагал описанный Циолковским план по созданию искусственной гравитации - растения выращивались в центрифуге. Центрифуга помогла - ростки ориентировались вдоль вектора центробежной силы. Наконец космонавты добились своего. В «Светоблоке» зацвёл Арабидопсис.

Слева на изображении ниже - оранжерея «Фитон» на борту «Салют-7». Впервые в этой орбитальной оранжерее Резуховидка Таля (Арабидопсис) прошла полный цикл развития и дала семена. Посредине - «Светоблок», в которой на борту «Салют-6» Арабидопсис впервые зацвёл. Справа - бортовая оранжерея «Оазис-1А» на станции «Салют-7»: она была оснащена системой дозированного полуавтоматического полива, аэрации и электростимулирования корней и могла перемещать вегетационные сосуды с растениями относительно источника света.

«Фитон», «Светоблок» и «Оазис-1А»

Установка «Трапеция» для исследования роста и развития растений.

Наборы с семенами

Бортовой журнал станции «Салют-7», зарисовки Светланы Савицкой

На станции «Мир» была установлена первая в мире автоматическая оранжерея «Свет». Российские космонавты в 1990-2000-х годах провели в этой оранжерее шесть экспериментов. Они растили салаты, редис и пшеницу. В 1996-1997 годах Институт медико-биологических проблем РАН планировал вырастить семена растений, полученные в космосе - то есть поработать с двумя поколениями растений. Для эксперимента выбрали гибрид дикой капусты высотой около двадцати сантиметров. У растения был один минус - космонавтам нужно было заниматься опылением.

Результат был интересный - семена второго поколения в космосе получили, и они даже взошли. Но растения выросли до шести сантиметров вместо двадцати пяти. Маргарита Левинских, научный сотрудник Института медико-биологических проблем РАН, рассказывает , что ювелирную работу по опылению растений выполнял американский астронавт Майкл Фоссум.

Видео Роскосмоса о выращивании растений в космосе. На 4:38 - растения на станции «Мир»

В апреле 2014 года грузовой корабль Dragon SpaceX доставил на Международную космическую станцию установку для выращивания зелени Veggie, а в марте астронавты начали тестировать орбитальную плантацию. Установка контролирует свет и поступление питательных веществ. В августе 2015 в меню астронавтов , выращенную в условиях микрогравитации.

Выращенный на Международной космической станции салат

Так плантация на космической станции может выглядеть в будущем

В российском сегменте Международной космической станции действует оранжерея «Лада» для эксперимента «Растения-2» . В конце 2016 или начале 2017 года на борту появится версия «Лада-2». Над этими проектами работает Институт медико-биологических проблем РАН.

Космическая растениеводство не ограничивается экспериментами в невесомости. Человеку для колонизации других планет придётся развивать сельское хозяйство на грунте, который отличается от земного, и в атмосфере, имеющей иной состав. В 2014 году биолог Майкл Маутнер спаржу с картофелем на метеоритном грунте. Чтоб получить пригодную для выращивания почву, метеорит был размолот в порошок. Опытным путём он сумел доказать, что на грунте внеземного происхождения могут произрасти бактерии, микроскопические грибы и растения. Материал большинства астероидов содержит фосфаты, нитраты и иногда воду.

Спаржа, выросшая на метеоритном грунте

В случае с Марсом, где много песка и пыли, измельчение породы не понадобится. Но возникнет другая проблема - состав почвы. В грунте Марса есть тяжёлые металлы, повышенное количество которых в растениях опасно для человека. Учёные из Голландии имитировали марсианскую почву и с 2013 года вырастили на ней десять урожаев нескольких видов растений.

В результате эксперимента учёные выяснили, что содержание тяжёлых металлов в выращенных на имитированном марсианском грунте горохе, редисе, ржи и помидорах не опасно для человека. Картофель и другие культуры учёные продолжают исследовать.

Исследователь Вагер Вамелинк инспектирует растения, выращиваемые на имитированной марсианской почве. Фото: Joep Frissel/AFP/Getty Images

Содержание металлов в урожае, собранном на Земле и на симуляциях почвы Луны и Марса

Одной из важных задач является создание замкнутого цикла жизнеобеспечения. Растения получают углекислый газ и отходы жизнедеятельности экипажа, взамен отдают кислород и производят еду. Учёные возможность использования в пищу одноклеточной водоросли хлореллы, содержащей 45% белка и по 20% жиров и углеводов. Но эта в теории питательная еда не усваивается человеком из-за плотной клеточной стенки. Существуют способы решения данной проблемы. Можно расщеплять клеточные стенки технологическими методами, используя термообработку, мелки помол или другие способы. Можно брать с собой разработанные специально для хлореллы ферменты, которые космонавты будут принимать с едой. Учёные могут и вывести ГМО-хлореллу, стенку которой человеческие ферменты смогут расщепить. Хлореллой для питания в космосе сейчас не занимаются, но используют в замкнутых экосистемах для производства кислорода.

Эксперимент с хлореллой проводили на борту орбитальной станции «Салют-6». В 1970-е годы ещё считали, что пребывание в микрогравитации не оказывает отрицательного влияния на человеческий организм - слишком было мало информации. Изучить влияние на живые организмы пытались и с помощью хлореллы, жизненный цикл которой длится всего четыре часа. Её удобно было сравнивать с хлореллой, выращенной на Земле.

Прибор ИФС-2 предназначался для выращивания грибов, культур тканей и микроорганизмов, водных животных.

С 70-х годов в СССР проводили эксперименты по замкнутым системам. В 1972 году началась работа «БИОС-3» - эта система действует и сейчас . Комплекс оснащён камерами для выращивания растений в регулируемых искусственных условиях - фитотронами. В них выращивали пшеницу, сою, салат чуфу, морковь, редис, свёклу, картофель, огурцы, щавель, капусту, укроп и лук. Учёные смогли достичь почти на 100% замкнутый цикл по воде и воздуху и до 50-80% - по питанию. Главные цели Международного центра замкнутых экологических систем - изучить принципы функционирования таких систем различной степени сложности и разработать научные основы их создания.

Одним из громких экспериментов, симулирующих перелёт к Марсу и возвращение на Землю, был . В течение 519 дней шесть добровольцев находились в замкнутом комплексе. Эксперимент организовали Рокосмос и Российская академия наук, а партнёром стало Европейское космическое агентство. На “борту корабля” были две оранжереи - в одной рос салат, в другой - горох. В данном случае целью было не вырастить растения в приближенных к космическим условиям, а выяснить, насколько растения важны для экипажа. Поэтому дверцы оранжереи заклеили непрозрачной плёнкой и установили датчик, фиксирующий каждое открывание. На фото слева член экипажа «Марс-500» Марина Тугушева работает с оранжереями в рамках эксперимента.

Ещё один эксперимент на «борту» «Марс-500» - GreenHouse. В видео ниже член экспедиции Алексей Ситнев рассказывает об эксперименте и показывает оранжерею с различными растениями.

У человека будет много шансов . Он рискует разбиться при посадке, замёрзнуть на поверхности или же просто не долететь. И, конечно, умереть от голода. Растениеводство необходимо для образования колонии, и учёные и космонавты работают в этом направлении, показывая удачные примеры выращивания некоторых видов не только в условиях микрогравитации, но и в имитированном грунте Марса и Луны. У космических колонистов определенно будет возможность .

Итак, в экосистеме мы видим взаимодействие жизненного сообщества, состоящего из множества организмов, с характерными факторами среды, действующими на это сообщество. Экосистемы классифицируют обычно по наиболее важным факторам среды. Так, говорят о морских, наземных или сухопутных, береговых или литоральных, озерных или лимнических экосистемах и так далее. Как построена экосистема?

Обычно она состоит из четырех основных элементов:

1. Неживая (абиотическая) среда. Это вода, минеральные вещества, газы, а также неживые органические вещества и гумус.

2. Продуценты (производители). К ним относятся живые существа, способные из неорганических материалов среды строить органические вещества. Такую работу выполняют главным образом зеленые растения, производящие с помощью солнечной энергии из двуокиси углерода, воды и минеральных веществ органические соединения. Этот процесс называют фотосинтезом. При нем высвобождается кислород (О 2) . Органические вещества, производимые растениями, идут в пищу животным и человеку, кислород используется для дыхания.

3. Консументы (потребители). Они используют растительную продукцию. Организмы, питающиеся только растениями, называют консументами первого порядка. Животные, питающиеся только (или преимущественно) мясом, называются консументами второго порядка.

4. Редуценты (деструкторы, разлагатели). Эта группа организмов разлагает остатки отмерших существ, например растительные остатки или трупы животных, превращая их снова в исходное сырье - воду, минеральные вещества, СО 2 , которое пригодно для продуцентов, превращающих это в составные части снова в органические вещества.

Редуценты - это многие черви, личинки насекомых и другие мелкие почвенные организмы. Бактерии, грибы и другие микроорганизмы, превращающие живое вещество в минеральное, называются минерализаторами.

Экосистема может быть и искусственной. Пример искусственной экосистемы, крайне упрощенной и неполной по сравнению с естественными, - космический корабль. Его пилоту приходится жить долгое время в замкнутом пространстве корабля, обходясь ограниченными запасами пищи, кислорода и энергии. При этом желательно по возможности восстанавливать и вторично использовать израсходованные запасы вещества и отходы. Для этого в космическом корабле предусмотрены специальные установки регенерации, а в последнее время ведутся опыты и с живыми организмами (растениями и животными), которые должны участвовать в переработке отходов жизнедеятельности космонавта, используя энергию солнечного света.

Сравним искусственную экосистему космического корабля с какой-либо естественной, например экосистемой пруда. Наблюдения показывают, что количество организмов о этом биотопе остается - с некоторыми сезонными колебаниями - в основном постоянным. Такую экосистему называют стабильной. Равновесие сохраняется, пока не изменятся внешние факторы. Основные из них - приток и отток воды, поступление различных питательных веществ, солнечное излучение.

В экосистеме пруда живут различные организмы. Так, после создания искусственного водохранилища оно постепенно заселяется бактериями, планктоном, затем рыбами, высшими растениями. Когда развитие достигло определенной вершины и внешние воздействия остаются долгое время неизменными (приток воды, веществ, излучения, с одной стороны, и отток или испарение, вынос веществ и отток энергии - с другой), экосистема пруда стабилизируется. Между живыми существами устанавливается равновесие.

Как и упрощенная искусственная экосистема космического корабля, экосистема пруда способна к самоподдержанию. Неограниченному росту препятствуют взаимодействия между растениями-продуцентами, с одной стороны, и животными и растениями консументами и редуцентами - с другой.

Консументы могут размножаться лишь до тех пор, пока не перерасходуют запас имеющихся питательных веществ. Если они размножатся чрезмерно, увеличение их численности прекратится само по себе, так как им не хватит пищи. Продуцентам в свою очередь требуется постоянное поступление минеральных веществ. Редуценты, или деструкторы, разлагают органические вещества и этим увеличивают запас минеральных веществ. Они же снова пускают в оборот отходы жизнедеятельности. И круговорот начинается снова: растения (продуценты) поглощают эти минеральные вещества и с помощью солнечной энергии снова производят из них богатые энергией питательные вещества.

Природа действует в высшей степени экономно. Созданная организмами биомасса (вещество их тел) и содержащаяся в ней энергия передаются остальным членам экосистемы: животные поедают растения, другие животные поедают первых, человек поедает и растения и животных. Этот процесс называют пищевой цепью. Примеры пищевых цепей: растения - растительноядное животное - хищник; злак - полевая мышь - лиса; кормовые растения - корова - человек. Как правило, каждый вид питается не одним-единственным видом. Поэтому пищевые цепи переплетаются, образуя пищевую сеть. Чем сильнее организмы связаны между собой пищевыми сетями и другими взаимодействиями, тем устойчивее сообщество против возможных нарушений. Естественные, ненарушенные экосистемы стремятся к равновесию. Состояние равновесия основано на взаимодействии биотических и абиотических факторов среды.

Поддержание замкнутых круговоротов в естественных экосистемах возможно благодаря двум факторам: наличию разложителей (редуцентов), которые используют все отходы и остатки, и постоянному поступлению солнечной энергии. В городских и искусственных экосистемах мало или совсем нет редуцентов, и отходы - жидкие, твердые и газообразные - накапливаются, загрязняя окружающую среду. Способствовать быстрейшему разложению и вторичному использованию таких отходов можно, поощряя развитие редуцентов, например, путем компостирования. Так человек учится у природы.

В отношении поступления энергии природные и антропогенные (созданные человеком) экосистемы сходны. И природным, и искусственным экосистемам - домам, городам, системам транспорта - требуется подвод энергии извне. Но естественные экосистемы получают энергию от практически вечного источника - Солнца, которое к тому же, «производя» энергию, не загрязняет окружающую среду. Человек, напротив, питает процессы производства и потребления в основном за счет конечных источников энергии - угля и нефти, которые наряду с энергией дают пыль, газы, тепловые и другие отходы, вредящие окружающей среде и не поддающиеся переработке внутри самой искусственной экосистемы. Не забудем, что и при потреблении такой «чистой» энергии, как электроэнергия (если она произведена на тепловой электростанции), происходит загрязнение воздуха и тепловое загрязнение среды.

1 слайд

Каждый живой организм в природе встречается только там, где он находит все условия для жизни: тепло и свет, защиту от врагов, достаточно пищи, воды. Это – его место обитания. В нем живой организм чувствует себя, как дома, а в другом месте легко может погибнуть. Медведю – в лесу Кактусу – в пустыне Акуле – в море Росянке – на болоте КОМУ ГДЕ УДОБНО

2 слайд

Разные живые существа, населяющие одно и то же место обитания, связаны тесными отношениями. Многие из них не могут обойтись друг без друга. Совместно обитающие организмы и участок земли, где они чувствуют себя как дома, вместе образуют экологическую систему, или просто экосистему. Экосистема устроена чрезвычайно мудро: здесь есть всё, что нужно для жизни, и нет ничего лишнего. Секрет экосистемы заключается в пищевых связях её обитателей. В природе организмы одного вида служат пищей для организмов другого вида.

3 слайд

Главная роль в экосистеме принадлежит растениям. Они снабжают органическими веществами всех обитателей экосистемы. Так как растения из света, воздуха, воды и минеральных веществ создают органические вещества. Растения служат источником пищи для остальных обитателей экосистемы, поэтому их называют «кормильцами». Кроме того, растения очищают воздух, выделяя кислород, необходимый для дыхания живым организмам.

4 слайд

Животные не могут превращать минеральные вещества в органические. Они питаются растениями или другими животными, с пищей получают необходимые органические вещества. Поэтому животных называют «едоками», - это их главная роль в экосистеме. Кроме того, животные дышат, забирая из воздуха кислород и выделяя углекислый газ.

5 слайд

Если бы среди живых существ были только «кормильцы» и «едоки», то в экосистеме накопилось много мусора: прошлогодней травы, опавших листьев и веток, останков животных. Но они не накапливаются, а быстро разрушаются грибами, микроскопическими бактериями, а так же мелкими животными, обитающими под опавшей листвой. Все они перерабатывают природный мусор и снова превращают его в минеральные вещества, которые могут снова использоваться растениями. Поэтому эти живые организмы называются «мусорщиками». Разрушенные остатки растений и животных придают плодородие верхнему слою земли, который называется почвой.

6 слайд

Вещества в экосистеме переходят от одного организма к другому по кругу. Вещества перерабатываются, меняют свои свойства, но не исчезают, а используются снова и снова. Экосистема не нуждается ни в чём, кроме солнечного света. Благодаря этому она может жить очень долго, если ничто не помешает. Растениям не нужно, чтобы их поливали, удобряли или пропалывали. Животным не нужно, чтобы их кормили. Не надо убирать за ними отходы – это делают «мусорщики».

7 слайд

Экосистема – это такое «содружество» живой и неживой природы, в котором все обитатели чувствуют себя как дома. Организмы в экосистеме выполняют три роли: «кормильцы», «едоки», «мусорщики». В экосистеме есть всё, что нужно для жизни её обитателей. Только свет они получают из космоса от солнца. В экосистеме нет ничего лишнего, ненужного: всё, что производится, полностью используется её обитателями. Экосистема может существовать как угодно долго без посторонней помощи.