Mida saab ökosüsteem kosmosest? Ökosüsteem - biosfääri elementaarüksus

Teema:"Inimene ja tema koht looduses."

Eesmärgid.

Hariduslik:

jätkata süstemaatilist tööd elementaarse tervikliku maailmapildi kujundamisel nooremate kooliõpilaste seas;
tutvustada linnade ja külade tehisökosüsteeme kui inimeste elupaiku (elupaiku);
õpetada nägema erinevust muistsete inimeste ja tänapäeva inimeste majanduses, mõistma tehisökosüsteemide eripära;
õpetada õpilasi leidma vastuolusid inimmajanduse ja looduse vahel ning pakkuma välja viise nende kõrvaldamiseks;
kujundada kontseptsioon ökoloogilisest majandustüübist, mis on harmooniliselt ühendatud loodusega.

Hariduslik:

arendada oskust tunnetada ja mõista meid ümbritsevat maailma, rakendada omandatud teadmisi mõtestatult haridus-, tunnetus- ja eluprobleemide lahendamisel;
arendada kõnet ja loogilist mõtlemist;

Koolitajad:

kasvatada hoolivat suhtumist meid ümbritsevasse loodusesse, loodusvarade säästlikku kasutamist ja hoolivat suhtumist maailma.

Tunni tüüp:õppetund uue materjali õppimiseks.

Koolituse tüüp: problemaatiline.

Tunni peamised etapid:

Uute teadmiste juurutamine eelneva kogemuse põhjal.
Uute teadmiste taastootmine.

Varustus:

videosalvestised linna ja küla ökosüsteemi demonstreerimiseks;
tööleht;
tugiskeemid;
tsivilisatsiooni ja looduse mõistliku kombinatsiooni illustratsioonid.

TUNNIDE AJAL

I. Teadmiste aktiveerimine ja probleemi sõnastamine.

1. Poisid, täna on meie õpiku viimase osa esimene tund ja kogu meie kursus "Maailm ja inimene". Selle rubriigi pealkiri on minu meelest veidi ebatavaline. Mis teeb selle nii ebatavaliseks?

Tahvlil on märge: "Kuidas me peaksime elama?"

Selgub, et see küsimus teeb muret paljudele meie planeedi inimestele, olenemata sellest, mis riigis nad elavad ja mis keeles omavahel suhtlevad. Kuid peamine on see, et need inimesed poleks ükskõiksed meie planeedi, meie ühise kodu saatuse suhtes.

Olen veendunud, et teie ja mina ei peaks kõrvale jääma ja püüdma sellele küsimusele vastust otsida.

Kas sa tead, mis see on konverents? Ja kas on võimalik meie õppetundi helistada " õppetund-konverents”?

Sõnastik: “Konverents- koosolek, erinevate organisatsioonide, sealhulgas haridusalaste organisatsioonide koosolek, et arutada mõningaid eriküsimusi.

(Lapsed loevad töölehel sõna “konverents” tõlgendust ja arutavad püstitatud küsimust).

Ja nüüd teen ettepaneku, mõeldes meie eriküsimusele "Kuidas meil elada?" ja " Inimene ja tema koht looduses”, pidage meeles, mida me teame ja oleme uurinud.

2. Blitz – viktoriin “Pane oma teadmised proovile”:

Uurali mäed eraldavad Euroopat ja Aasiat;
Ameerika avastas Christopher Columbus;
Volga, Ob, Jenissei, Lena, Amur on meie riigi jõed;
Antarktikast lõuna pool on teisigi mandreid;
Kui olla ettevaatlik vee kasutamisega, siis kerge, s.t. säästa energiat, siis loodus säilib ja inimestel on lihtsam elada;
Sahara kõrb asub Lõuna-Ameerikas;
Rändurid külastasid üksteist saarelt saarele jalgsi;
Söödavate taimede kogumine ja metsloomade küttimine on vanim inimtegevus;
Ökosüsteem on maa peal elava ja eluta looduse kogukond, milles igaüks tunneb end koduselt.
Ökoloogiline süsteem on Maa elava kesta rakk.

(Lapsed kuulavad neid väiteid ja panevad töölehe tabelisse märgiga "+", kui nad väitega nõustuvad, ja "-", kui nad väitega ei nõustu. Pärast ülesande täitmist riputab õpetaja tahvlile kontrollnimekirja ning õpilased viivad läbi sooritatud ülesande enesekontrolli ja enesekontrolli.).

3. Ristsõna lahendamine paaris.

Teadlane, kes uurib ökosüsteeme.
Elusorganismid, kes söövad teisi organisme.
Väiksemad "pühitsejad".
Organismid, millest "sööjad" toituvad.

4. Probleemide dialoog.

Jah, need on meie sõbrad Lena ja Misha. Kuulame neid...

Lena: Teadust ja tehnoloogiat arendav inimene rikub looduslikke ökosüsteeme. Nii et ta saab ilma nendeta elada?

Misha: Ei, Lena, sa eksid. Inimene, nagu iga teinegi organism, vajab oma ökosüsteemi teisi liikmeid, sest ta peab hingama, sööma ja ainete ringis osalema.

Ja jälle, kolmandat korda, kuuleme sama sõna. Kui paljud teist pöörasid talle tähelepanu? Tõepoolest, see on sõna "Ökosüsteem". (Postitatud tahvlile).

Mis on ökosüsteem?

(Lapsed tutvuvad töölehe sõnastikuga ja annavad erinevaid definitsioone.)

Mis tüüpi ökosüsteeme on olemas?

– Loomulik- looduslik;
- kunstlik on inimese kätega loodud ökosüsteemid.

Tooge näide looduslikest ökosüsteemidest; kunstlikud ökosüsteemid.

5. Probleemi avaldus.

Lapsed, mis te arvate, millises teie loetletud ökosüsteemis on koht inimestele, teile ja mulle?

II. Koostöös teadmiste avastamine.

1. Vaatleme oma konverentsil küsimusi, mida peame uurima ja arutama:

kahe inimese leibkonnad;
kus inimene elab;
kuidas teaduse ja tehnoloogia saavutused mõjutavad inimeste elu, kuidas need on kasulikud, miks need on kahjulikud ja millised ohud varitsevad nende kasutamist.

2. Iseseisev tutvumine kahe inimmajanduse liigiga õpiku lehekülgedelt.

3. Kollektiivne töö klassiga läbi probleemilahendava vestluse omandatud teadmiste süstematiseerimiseks:

Mida tegid iidsed inimesed?
Kas nad erinesid metsloomadest toidu hankimise viisi poolest?
Kui nad omastaksid valmis loodusvarasid, siis kuidas võiks nende talu nimetada? Moodustage tegusõnast "omastada" sõna, mis vastab küsimusele, milline talu? (Omastamine).
Miks õppisid inimesed hiljem koduloomi ja kultuurtaimi aretama?
Kust inimesed elama hakkasid?
Mis sai nende põhitegevuseks?
Kui inimesed hakkasid tootma toitu ja muid eluks vajalikke tooteid, siis kuidas nende majandust nimetada? Moodustage tegusõnast "tootma" sõna, mis vastab küsimusele, mis tüüpi talu? (Tootmine)

4. Kahe ökoloogilise püramiidi demonstratsioon:

Milline neist sümboliseerib omastavat majandust ja milline tootvat majandust?
Millist neist saab seostada loodusliku ökosüsteemiga ja milliseid tehisökosüsteemiga?
Kuidas te seda ökosüsteemi nimetaksite?

(Põllu, aia, aida, linnumaja, loomafarmi ökosüsteem – põllumajanduslik ökosüsteem)

See on esimene inimeste loodud kunstlik ökosüsteem. Siin elavad põllutööga tegelevad talupojad.

Teine inimeste enda eluks loodud tehisökosüsteem on linna ökosüsteem.

Kui põllud, aiad ja taluõued meenutavad looduslikke ökosüsteeme, siis linn torkab silma oma vastuolus looduskeskkonnaga. Lehtede sahine ja lindude laulu asemel kuuleme linnas mootorimürinat, pidurite kriginat, trammirataste kolinat rööbastel. Tasandikul kõrguvad mitmekorruselistest hoonetest kivimäed. Kahjuks on linnas vähe rohelisi taimi. Just roheluse puudumise või puudumise tõttu püüavad inimesed - linlased nädalavahetuseti linnast maale, metsa, värsket õhku hingama, linnakärast puhata. Mõnikord usuvad inimesed, et tänapäeva inimene on loodusest peaaegu sõltumatu. See on väga ohtlik eksiarvamus.

Pea meeles! Inimene minevikus, olevikus ja tulevikus on loodusega seotud paljude nähtamatute niitide kaudu. Hoolitse tema eest!

Kuid vaatamata kõigele on linn ökosüsteem, mille inimesed on loonud selles elamiseks.

5. Täitke ülesanne 2 lk 59.

Milliseid võimalusi said inimesed tehisökosüsteemide loomisega?
Milline on looduslike ja tehisökosüsteemide suhe? Miks?
Mis on inimese jõud?
Kas see on inimestele ja keskkonnale alati kasuks tulnud?
Kas tsükkel looduses on suletud või mitte?
Mis juhtub inimjuhtimise mõjul? (Keskkonnareostus, taimede ja loomade väljasuremine, mullaviljakuse vähenemine, kütusepuudus jne)

6. Täitke ülesanne 3 lk 59.

Millised on tagajärjed, kui inimene kasutab oma võimu?
Milleni see viib?
Mida on vaja parandada?
Kui tsükkel muutub suletuks, siis võib seda tüüpi majandust nimetada... (ökoloogiliseks).
Mida teha? Kas saame aidata?

Tuleme tagasi kontseptsiooni juurde "ökosüsteem".

(Määratlus on üles pandud tahvlile)

Ökosüsteem- see on selline elava ja elutu looduse vastastikune seos (ühendus), milles kõik selle elanikud tunnevad end koduselt.

7. Töötage märksõnadega:

Rahvaste Ühendus
Elav loodus
Elutu loodus
Kõik? Kes kõik on?
Kuidas sul kodus läheb?

III. Omandatud teadmiste iseseisva rakendamise ja kasutamise töötuba.

Vastused küsimustele lk 59.
Täitke 2–3 valikulist ülesannet (1, 4, 5, 7, 8).
Täitke töö lehel olev tabel. Arvutage oma punktid ja saate teada, kui hästi te linna ökosüsteemis looduse eest hoolitsete.

		1
		1
		1
		1
Söötsin linde terve talve.		2
Ma ei sega linde pesa juures.		1
Tegin lindudele elumaja pesamaja.		3
		1
Istutasin puu.		5

13–16 punkti – olete suurepärane sell, looduskaitsja. Igaüks võib sinu eeskuju järgida.

9–12 punkti – tead, kuidas olla loodusega sõber.

Alla 9 punkti – teil on, mille üle mõelda. Püüdke olla ümbritseva looduse suhtes ettevaatlikum.

IV. Õppetunni kokkuvõte – konverents.

Arvamuste vahetamine ülesannete täitmise kohta;
Mida uut sa tunnis õppisid?
Miks on inimjõud suureks ohuks kogu meid ümbritsevale maailmale?

Inimesel on kaks teed. Esimene on see, et kõik inimesed lendaksid koos kosmosesse ja asuksid elama teistele planeetidele. Aga kui see võimalikuks saab, siis ei juhtu see niipea, võib-olla sadade ja sadade aastate pärast.

Teine võimalus on kohaneda loodusega, õppida seda mitte hävitama, mitte häirima väljakujunenud majandust ning püüda hakata taastama seda, mis on hävinud ja kahjustatud. Ja suhtuda praegusesse loodusesse hoolega, kaitstes seda, mis alles jääb. Võib-olla on see tee ainuvõimalik.

V. Kodutöö.

Tund nr 12, ülesanne 6.

LISA 1

TÖÖLEHT

Õpilased_______________________________

TEEMA: “Kuidas me peaksime elama?
Inimene ja tema koht looduses.

Plaan.

Kaks mehe talu.
Kus inimene elab?
Kuidas me peaksime elama?

1. harjutus. Blitz - viktoriin.

2. ülesanne. Ristsõna.

Teadlane, kes uurib ökosüsteeme.
Elusorganismid, kes söövad teisi organisme (taimed ja loomad).
Gaas, mis on vajalik kõikide elusorganismide hingamiseks.
Mida saab ökosüsteem kosmosest?
Väiksemad "pühitsejad".
Organismid, mis töötlevad elusorganismide jäätmeid ja jäänuseid.
Taime organ, milles toimub elutute ainete muundumine kõigi organismide jaoks orgaaniliseks materjaliks.
Väetamine taimede saagikuse suurendamiseks.
Organismid, millest sööjad toituvad.
Peamine viljakas mullakiht, millest taim saab vett ja toitaineid.

3. ülesanne. Uute kontseptsioonide avastamine.

1.____________________

2.____________________

3.____________________

4.____________________

5.____________________

6.____________________

7.____________________

8.____________?_______

4. ülesanne. Tabel - test.

Kasulikud asjad	Lõpetamise märk	Punktid
Toast lahkudes lülitan tule välja.		1
Vannitoast lahkudes keeran kraani kinni.		1
Püüan mitte metsas ja pargis lilli korjata.		1
Ma ei murra puid lõkke jaoks, vaid võtan surnud puitu.		1
Söötsin linde terve talve.		2
Ma ei sega linde pesa juures.		1
Tegin lindude pesamaja.		3
Hoolitsen toataimede ja loomade eest.		1
Istutasin puu.		5

LISA 2

SÕNARAAMAT.

KONVERENTS - erinevate organisatsioonide, sh haridusorganisatsioonide koosolek, kus arutatakse mõningaid eriküsimusi.

ÖKOSÜSTEEM– koos elavad elusorganismid ja see maatükk, millel nad tunnevad end koduselt.

ÖKOSÜSTEEM- väike osa biosfäärist. Selles süsteemis võib leida palju biosfääri elemente: õhku, pinnast, vett, kive.

ÖKOSÜSTEEM– elava ja eluta looduse ühtsus, milles erinevate elukutsete elusorganismid suudavad ühiselt säilitada ainete ringlust.

ÖKOSÜSTEEM – see on elusorganismide kooslus, mis on ühtses paigaga, kus nad elavad.

ÖKOSÜSTEEM – See on selline elava ja eluta looduse suhe, milles kõik elanikud tunnevad end koduselt.

1935 A. Tansley võttis kasutusele mõiste “ökosüsteem” 1940 V.N. Sukachev - "Biotsenoos"

Segametsa ökosüsteem

1 – taimestik 2 – loomad 3 – pinnase elanikud 4 – õhk 5 – pinnas ise

Ökosüsteem- teatud territooriumil või veealal ajalooliselt välja kujunenud avatud, kuid terviklik stabiilne elus- ja eluta komponentide süsteem.

Ökosüsteemide liigitus suuruse järgi Kõik ökosüsteemid on jagatud 4 kategooriasse

Mikroökosüsteemid

Mesoökosüsteemid

Makroökosüsteemid (sadu kilomeetrite pikkused tohutud homogeensed ruumid (troopilised metsad, ookean))

Globaalne ökosüsteem (biosfäär)

Klassifikatsioon avatuse astme järgi Avatud viitab võimele vahetada energiat ja teavet keskkonnaga.

Isoleeritud

Suletud

Avage ∞

Klassifikatsioon põhineb sellisel komponendil nagu taimestik. Seda iseloomustab staatilisus ja füsioloogia.

Klassifikatsioonid eluvormide järgi

Puitunud = mets

Rohtne = heinamaa ja stepp

Alampõõsad = tundra ja kõrb

Klassifikatsioon ökosüsteemi tootlikkuse järgi

kõrbe mets

Ökosüsteemi struktuur

Seoste tüübid ökosüsteemis

Troofiline (toit)

Troopiline (energia)

Teleoloogiline (informatiivne)

toiduahel on toiduühikute jada, millest igaüks on elusorganism.

rohujänes hunt

Troofiline tase – organismide rühm, mis on määratud toidupüramiidi mis tahes tasemele.

põdrakull

rohujänes hunt

rebase mees

Troofilisi ühendusi teostavad 3 organismide funktsionaalset rühma:

Autotroofid(taimed on organismid, mis sünteesivad orgaanilisi aineid anorgaanilistest)

Heterotroofid(organismid, mis ei ole võimelised fotosünteesi või kemosünteesi teel sünteesima anorgaanilistest orgaanilisi aineid. Söövad valmis aineid)

Lagundajad(Destruktorid) (organismid (bakterid ja seened), mis hävitavad elusolendite surnud jäänuseid, muutes need anorgaanilisteks ja lihtsateks orgaanilisteks ühenditeks.)

Väike (bioloogiline) ainete ringkäik looduses

Energiaühendused (troopilised)

Esita kaks ökoloogia seadust

Ökoloogilise akumulatiivse energia seadus See on paljudele ökosüsteemidele omane võime koondada kehale saadav energia keerulisteks orgaanilisteks aineteks ja koguda energiat tohututes kogustes.

Toitainete voolamise seadus

Tõhusus (inimene) = 50% Tõhusus (loodus) = 10%

Infosuhtlus

Ökosüsteemides saab teavet edastada mitmel viisil:

Käitumine

(taimedes pole veel teada)

Ökosüsteemi omadused

Terviklikkus on ökosüsteemi omadus toimida ühe organismina.

Vastupidavus on ökosüsteemi võime taluda välist süsteemi

Koostise püsivus on ökosüsteemi võime säilitada liikide koostis suhteliselt muutumatuna.

Eneseregulatsioon on ökosüsteemi võime automaatselt reguleerida liikide arvu läbi bioloogiliste elundite.

Biosfäär. Struktuur ja funktsioonid

Biosfäär- 1875. aastal Austria bioloog Suess.

See on atmosfääri alumine osa, kogu hüdrosfäär, selle maa litosfääri ülemine osa, kus elavad elusorganismid.

Elu tekketeooria

Kosmoloogiline See hüpotees põhineb ideel, et elu toodi kosmosest

Teoloogiline

Teooria A.I. Oparina

Oma katse jaoks võttis Oparin pudeli suhkrute lahusega

Tilga koacervaadid imasid suhkrut endasse. Ilmnes rakumembraani välimus.

1924. aastal avaldas Oparin monograafia "Elu tekkimine". 1926. aastal avaldas V.I. Vernadski. Vernadski monograafias paistavad silma 2 postulaadi:

Planeedi biokeemiline roll looduses kuulub elusorganismidele.

Biosfääril on keeruline organisatsioon.

Biosfääri koostis

Vernadsky teeb kindlaks biosfääri koostise 7 tüüpi aineid:

Inertne– aine, mis eksisteeris looduses enne esimeste elusorganismide (vesi, kivimid, vulkaaniline laava) ilmumist

Biokosnoe- orgaanilise päritoluga aine, millel on elutu omadused. Elusorganismide (vesi, pinnas, murenev maakoor, settekivimid, savimaterjalid) ja inertsete (abiogeensete) protsesside ühistegevuse tulemus.

Biogeenne– orgaanilise päritoluga aine, mis satub nende eluprotsesside käigus keskkonda. (atmosfäärigaasid, kivisüsi, nafta, turvas, lubjakivi, kriit, metsa allapanu, mulla huumus jne)

Radioaktiivne

Hajutatud aatomid – 50 km

Kosmilise päritoluga aine

Elav aine- kõik looduses elavad elusorganismid

Organismide omadused

Elu kõikjal esinemine – elusorganismide võime elada kõikjal

Redoksreaktsioonide läbiviimine

Võimalus migreerida keemilisi elemente

Võimalus gaase migreerida

Võimalus viia looduses läbi väike ainering

Võimalus koguda ja kontsentreerida keemilisi elemente oma kudedes

Inimkond vajas kosmoselendude alustamiseks kõiki teadlaste sadade aastate jooksul kogutud teadmisi. Ja siis seisis inimene silmitsi uue probleemiga - teiste planeetide koloniseerimiseks ja pikamaalendudeks on vaja välja töötada suletud ökosüsteem, sealhulgas varustada astronauti toidu, vee ja hapnikuga. Toidu toimetamine Maast 200 miljoni kilomeetri kaugusel asuvale Marsile on kallis ja keerulisem oleks leida viise, kuidas toota tooteid, mida on lihtne rakendada lennu ajal ja Punasel planeedil.

Kuidas mõjutab mikrogravitatsioon seemneid? Millised köögiviljad oleksid kahjutud, kui neid kasvatataks Marsi raskemetallide rikkas pinnases? Kuidas rajada kosmoselaeva pardale istandus? Teadlased ja astronaudid on neile küsimustele vastuseid otsinud rohkem kui viiskümmend aastat.

Illustratsioonil on kujutatud Vene kosmonaut Maxim Suraev, kes kallistab taimi Lada installatsioonis rahvusvahelise kosmosejaama pardal, 2014.

Konstantin Tsiolkovski kirjutas “Astronoomia eesmärkides”: “Kujutagem ette pikka koonust pinda ehk lehtrit, mille põhi või lai avaus on kaetud läbipaistva kerapinnaga. See on otse päikese poole ja lehter pöörleb ümber oma pikitelje (kõrguse). Koonuse läbipaistmatutel siseseintel on niiske mullakiht, kuhu on istutatud taimed.“ Nii tegi ta ettepaneku luua taimedele kunstlikult gravitatsioon. Taimed tuleks valida viljakad, väikesed, ilma paksude tüvedeta ja päikesele mitte puutuvate osadega. Nii saab kolonisaatoreid osaliselt varustada bioloogiliselt aktiivsete ainete ja mikroelementidega ning taastada hapnikku ja vett.

1962. aastal seadis OKB-1 peakonstruktor Sergei Korolev ülesandeks: "Peame alustama "Kasvuhoone (OR) arendamist Tsiolkovski järgi", järk-järgult suurendades linke või plokke ja peame hakkama töötama " kosmiline saak.”

Käsikiri K.E. Tsiolkovski “Kosmosereiside album”, 1933.

NSV Liit saatis esimese kunstliku Maa satelliidi orbiidile 4. oktoobril 1957, kakskümmend kaks aastat pärast Tsiolkovski surma. Juba sama aasta novembris saadeti kosmosesse segadus Laika, esimene koertest, kes pidi avama inimestele tee kosmosesse. Laika suri ülekuumenemise tõttu kõigest viie tunniga, kuigi lend oli planeeritud nädalaks – selleks ajaks oleks hapnikku ja toitu piisavalt olnud.

Teadlased on oletanud, et probleem tekkis geneetiliselt määratud orientatsiooni tõttu - seemik peaks sirutama valguse poole ja juur - vastupidises suunas. Nad täiustasid oaasi ja järgmine ekspeditsioon viis orbiidile uued seemned.

Sibul on kasvanud. Vitali Sevastjanov teatas Maale, et nooled ulatusid kümne kuni viieteistkümne sentimeetrini. “Mis nooled, mis vibu? Saame aru, see on nali, me andsime teile herneid, mitte sibulat," ütlesid nad Maalt. Lennuinsener vastas, et astronaudid haarasid kodust kaks sibulat, et need plaanipäraselt maha istutada, ja rahustas teadlasi – peaaegu kõik herned olid tärganud.

Kuid taimed keeldusid õitsemast. Selles etapis nad surid. Sama saatus ootas tulpe, mis õitsesid Põhjapoolusel asuvas Buttercup installatsioonis, kuid mitte kosmoses.

Sibulat sai aga süüa, mida kosmonaudid V. Kovalenok ja A. Ivantšenkov 1978. aastal edukalt tegid: „Te tegite head tööd. Võib-olla lubatakse meil nüüd preemiaks sibulat süüa.

Tehnika - noored, 1983-04, lk 6. Peas in the Oasis installatsioon

1980. aasta aprillis said kosmonaudid V. Ryumin ja L. Popov installatsiooni “Malahhiit” õitsvate orhideedega. Orhideed kinnituvad puude koorele ja õõnsustele ning teadlased usuvad, et nad võivad olla vähem vastuvõtlikud geotropismile – taimeorganite võimele määrata asukohta ja kasvada maakera keskpunkti suhtes teatud suunas. Õied kukkusid paari päeva pärast maha, kuid orhideedel tekkisid uued lehed ja õhujuured. Veidi hiljem tõi V. Gorbatko ja Pham Tuay Nõukogude-Vietnami meeskond kaasa kasvanud Arabidopsise.

Taimed ei tahtnud õitseda. Seemned tärkasid, aga näiteks orhidee ei õitsenud kosmoses. Teadlased pidid aitama taimedel kaaluta olekuga toime tulla. Seda tehti muu hulgas juuretsooni elektrilise stimulatsiooni abil: teadlased uskusid, et Maa elektromagnetväli võib mõjutada kasvu. Teine meetod hõlmas Tsiolkovski kirjeldatud plaani kunstliku gravitatsiooni loomiseks – taimi kasvatati tsentrifuugis. Tsentrifuug aitas - idud olid orienteeritud piki tsentrifugaaljõu vektorit. Lõpuks saavutasid astronaudid oma eesmärgi. Arabidopsis õitses Light Blockis.

Alloleval pildil vasakul on Fitoni kasvuhoone Salyut 7 pardal. Esimest korda selles orbitaalses kasvuhoones läbis Thali risoid (Arabidopsis) täieliku arengutsükli ja andis seemneid. Keskel on “Svetoblok”, milles Arabidopsis õitses esimest korda Salyut-6 pardal. Paremal on Salyut-7 jaamas pardal olev kasvuhoone "Oasis-1A": see oli varustatud doseeritud poolautomaatse kastmise, õhutamise ja juurte elektrilise stimulatsiooni süsteemiga ning see võis liigutada taimedega anumaid taimedega võrreldes. valgusallikas.

"Fiton", "Svetoblok" ja "Oasis-1A"

Installatsioon "Trapezium" taimede kasvu ja arengu uurimiseks.

Komplektid seemnetega

Jaama Saljut-7 lennupäevik, Svetlana Savitskaja visandid

Miri jaama paigaldati maailma esimene automaatne kasvuhoone Svet. Vene kosmonaudid tegid selles kasvuhoones aastatel 1990–2000 kuus katset. Nad kasvatasid salatit, rediseid ja nisu. Aastatel 1996-1997 plaanis Venemaa Teaduste Akadeemia Meditsiini- ja Bioloogiaprobleemide Instituut kasvatada kosmosest saadud taimeseemneid – see tähendab töötada kahe põlvkonna taimedega. Katseks valisime umbes paarikümne sentimeetri kõrguse metskapsa hübriidi. Taimel oli üks puudus – astronautidel oli vaja tolmeldada.

Tulemus oli huvitav - teise põlvkonna seemned saadi kosmosesse ja need isegi tärkasid. Kuid taimed kasvasid kahekümne viie asemel kuue sentimeetrini. Margarita Levinskikh, Venemaa Teaduste Akadeemia meditsiiniliste ja bioloogiliste probleemide instituudi teadur, jutustab et taimede tolmeldamise suurejoonelise töö viis läbi Ameerika astronaut Michael Fossum.

Roscosmose video taimede kasvatamisest kosmoses. Kell 4:38 - taimed Mir jaamas

2014. aasta aprillis toimetas SpaceXi kaubalaev Dragon rahvusvahelisse kosmosejaama Veggie roheliste kasvatamise rajatise ja märtsis alustasid astronaudid orbitaalplanteri katsetamist. Installatsioon kontrollib valguse ja toitainetega varustamist. 2015. aasta augustis astronautide menüüs, kasvatatud mikrogravitatsiooni tingimustes.

Rahvusvahelises kosmosejaamas kasvatatud salat

Selline võib tulevikus välja näha istandus kosmosejaamas.

Rahvusvahelise kosmosejaama Venemaa segmendis on Plants-2 eksperimendi jaoks Lada kasvuhoone. 2016. aasta lõpus või 2017. aasta alguses ilmub pardale Lada-2 versioon. Nende projektidega tegeleb Venemaa Teaduste Akadeemia meditsiiniliste ja bioloogiliste probleemide instituut.

Kosmose aiandus ei piirdu nullgravitatsiooni katsetega. Teiste planeetide koloniseerimiseks peavad inimesed arendama põllumajandust pinnasel, mis erineb Maa omast, ja erineva koostisega atmosfääris. 2014. aastal keetis bioloog Michael Mautner sparglit ja kartulit meteoriitmullal. Harimiseks sobiva pinnase saamiseks jahvatati meteoriit pulbriks. Ta suutis eksperimentaalselt tõestada, et maavälise päritoluga pinnasel võivad kasvada bakterid, mikroskoopilised seened ja taimed. Enamiku asteroidide materjal sisaldab fosfaate, nitraate ja mõnikord ka vett.

Meteoriidimullal kasvanud spargel

Marsi puhul, kus on palju liiva ja tolmu, pole kivimi lihvimine vajalik. Kuid tekib veel üks probleem - mulla koostis. Marsi pinnas sisaldab raskmetalle, mille suurenenud kogus taimedes on inimesele ohtlik. Hollandi teadlased on jäljendanud Marsi mulda ja alates 2013. aastast kasvatanud sellel kümmet saaki mitut tüüpi taimi.

Katse tulemusena leidsid teadlased, et simuleeritud Marsi pinnasel kasvanud hernes, redis, rukkis ja tomatis sisalduv raskmetallide sisaldus ei ole inimesele ohtlik. Teadlased jätkavad kartuli ja muude põllukultuuride uurimist.

Teadlane Wager Wamelink kontrollib simuleeritud Marsi pinnases kasvanud taimi. Foto: Joep Frissel/AFP/Getty Images

Maal ning Kuu ja Marsi simuleeritud muldades koristatud põllukultuuride metallisisaldus

Üheks oluliseks ülesandeks on suletud elutoetustsükli loomine. Taimed saavad süsinikdioksiidi ja meeskonnajäätmeid, vastutasuks annavad nad hapnikku ja toodavad toitu. Teadlastel on võimalus kasutada toiduna üherakulist vetikaklorellat, mis sisaldab 45% valku ning 20% rasva ja süsivesikuid. Kuid see teoreetiliselt toitev toit ei ole inimestel seeditav tänu tihedale rakuseinale. Selle probleemi lahendamiseks on viise. Rakuseinu saab lõhkuda tehnoloogiliste meetoditega, kasutades kuumtöötlust, peenlihvimist või muid meetodeid. Kaasa võib võtta spetsiaalselt klorella jaoks välja töötatud ensüüme, mida astronaudid toiduga kaasa võtavad. Teadlased võivad välja töötada ka GMO klorella, mille seina võivad inimese ensüümid lõhustada. Klorellat ei kasutata praegu kosmose toitumiseks, kuid seda kasutatakse suletud ökosüsteemides hapniku tootmiseks.

Katse klorellaga viidi läbi Salyut-6 orbitaaljaama pardal. 1970. aastatel usuti veel, et mikrogravitatsioonis viibimine ei avalda inimorganismile negatiivset mõju – infot oli liiga vähe. Samuti prooviti uurida mõju elusorganismidele, kasutades klorellat, mille elutsükkel kestab vaid neli tundi. Seda oli mugav võrrelda Maal kasvanud klorellaga.

Seade IFS-2 oli mõeldud seente, koekultuuride ja mikroorganismide ning veeloomade kasvatamiseks.

Alates 70ndatest on NSV Liidus katseid tehtud suletud süsteemidega. 1972. aastal alustati tööd BIOS-3-ga - see süsteem on endiselt jõus. Kompleks on varustatud kambritega taimede kasvatamiseks kontrollitud tehistingimustes – fütotronid. Nad kasvatasid nisu, sojauba, tšufusalatit, porgandit, redist, peeti, kartulit, kurki, hapuoblikaid, kapsast, tilli ja sibulat. Teadlased suutsid saavutada peaaegu 100% suletud tsükli vees ja õhus ning kuni 50-80% toitumises. Rahvusvahelise Suletud Ökoloogiliste Süsteemide Keskuse peamisteks eesmärkideks on selliste erineva keerukusastmega süsteemide toimimispõhimõtete uurimine ja nende loomise teadusliku baasi väljatöötamine.

Üks kõrgetasemelisi katseid, mis simuleerisid lendu Marsile ja Maale naasmist, oli. 519 päeva hoiti kuut vabatahtlikku kinnises kompleksis. Eksperimendi korraldasid Rocosmos ja Venemaa Teaduste Akadeemia ning partneriks sai Euroopa Kosmoseagentuur. “Laeva pardal” oli kaks kasvuhoonet – ühes kasvas salat, teises hernes. Antud juhul ei olnud eesmärgiks taimede kasvatamine kosmoselähedastes tingimustes, vaid välja selgitada, kui olulised taimed meeskonna jaoks on. Seetõttu suleti kasvuhoone uksed läbipaistmatu kilega ja paigaldati iga avanemise salvestamiseks andur. Vasakpoolsel fotol töötab Mars 500 meeskonnaliige Marina Tugusheva eksperimendi raames kasvuhoonetega.

Teine eksperiment "Mars-500" pardal on GreenHouse. Allolevas videos räägib ekspeditsiooni liige Aleksei Sitnev katsest ja näitab kasvuhoonet erinevate taimedega.

Inimesel on palju võimalusi. Sellel on oht maandumisel alla kukkuda, pinnale jäätuda või lihtsalt mitte jõuda. Ja muidugi surra nälga. Taimekasvatus on vajalik koloonia tekkeks ning teadlased ja astronaudid töötavad selles suunas, näidates edukaid näiteid mõne liigi kasvatamisest mitte ainult mikrogravitatsiooni tingimustes, vaid ka Marsi ja Kuu simuleeritud pinnases. Kosmosekolonistidel on see kindlasti võimalus.

Seega näeme ökosüsteemis paljudest organismidest koosneva elukoosluse vastasmõju sellele kooslusele mõjuvate iseloomulike keskkonnateguritega. Ökosüsteeme klassifitseeritakse tavaliselt olulisemate keskkonnategurite järgi. Niisiis, nad räägivad mere-, maismaa- või maismaa-, ranniku- või ranniku-, järve- või limnilistest ökosüsteemidest jne. Kuidas on ökosüsteem üles ehitatud?

Tavaliselt koosneb see neljast põhielemendist:

1. Mitteelus (abiootiline) keskkond. Need on vesi, mineraalid, gaasid, aga ka eluta orgaaniline aine ja huumus.

2. Tootjad (tootjad). Nende hulka kuuluvad elusolendid, kes on võimelised tootma keskkonnas leiduvatest anorgaanilistest materjalidest orgaanilisi aineid. Seda tööd teevad peamiselt rohelised taimed, mis toodavad päikeseenergiat kasutades süsihappegaasist, veest ja mineraalidest orgaanilisi ühendeid. Seda protsessi nimetatakse fotosünteesiks. See vabastab hapnikku (O2). Taimede toodetud orgaanilisi aineid kasutatakse loomade ja inimeste toiduna ning hapnikku kasutatakse hingamiseks.

3. Tarbijad (tarbijad). Nad kasutavad taimseid saadusi. Ainult taimedest toituvaid organisme nimetatakse esmajärgulisteks tarbijateks. Loomi, kes söövad ainult (või valdavalt) liha, nimetatakse teise järgu tarbijateks.

4. Redutseerijad (hävitajad, lagundajad). See organismide rühm lagundab surnud olendite jäänuseid, nagu taimejäänused või loomakorjused, muutes need tagasi tooraineks - veeks, mineraalideks, CO 2 -ks, mis sobib tootjatele, kes muudavad need taas komponentideks orgaanilisteks aineteks.

Lagundajate hulka kuuluvad paljud ussid, putukate vastsed ja muud väikesed mullaorganismid. Baktereid, seeni ja muid mikroorganisme, mis muudavad elusaine mineraalideks, nimetatakse mineralisaatoriteks.

Ökosüsteem võib olla ka kunstlik. Kunstliku ökosüsteemi näide, mis on looduslikega võrreldes äärmiselt lihtsustatud ja puudulik, on kosmoselaev. Selle piloot peab elama pikka aega laeva kitsas ruumis, leppides piiratud toidu-, hapniku- ja energiavarudega. Sel juhul on soovitav võimalusel taaskasutada ja taaskasutada kasutatud aine ja jäätmete varud. Selleks on kosmoseaparaadis ette nähtud spetsiaalsed regenereerimispaigaldised ning viimasel ajal on tehtud katseid elusorganismidega (taimede ja loomadega), kes peaksid päikesevalguse energiat kasutades osalema astronautide jäätmete töötlemises.

Võrrelgem kosmoselaeva tehisökosüsteemi mõne loodusliku, näiteks tiigi ökosüsteemiga. Vaatlused näitavad, et organismide arv selles biotoobis jääb – mõningate hooajaliste kõikumistega – sisuliselt muutumatuks. Sellist ökosüsteemi nimetatakse stabiilseks. Tasakaal säilib seni, kuni välistegurid muutuvad. Peamised neist on vee sisse- ja väljavool, erinevate toitainetega varustamine ning päikesekiirgus.

Tiigi ökosüsteemis elavad mitmesugused organismid. Niisiis, pärast kunstliku veehoidla loomist asustavad seda järk-järgult bakterid, plankton, seejärel kalad ja kõrgemad taimed. Kui areng on saavutanud teatud haripunkti ja välismõjud püsivad pikka aega muutumatuna (vee, ainete, kiirguse sissevool ühelt poolt ning väljavool või aurustumine, ainete eemaldamine ja energia väljavool teiselt poolt). ), tiigi ökosüsteem stabiliseerub. Elusolendite vahel luuakse tasakaal.

Nagu kosmoselaeva lihtsustatud tehisökosüsteem, on ka tiigiökosüsteem võimeline iseseisvalt toime tulema. Piiramatut kasvu takistab vastastikmõju ühelt poolt tootjataimede ning teiselt poolt loomade ja taimede tarbijate ning lagundajate vahel.

Tarbijad saavad paljuneda vaid seni, kuni nad ei kasuta olemasolevaid toitaineid üle. Kui nad paljunevad liigselt, lakkab nende arvukus iseenesest kasvamast, sest neil ei ole piisavalt toitu. Tootjad omakorda nõuavad pidevat mineraalainete tarnimist. Redutseerijad ehk destruktorid lagundavad orgaanilist ainet ja suurendavad seeläbi mineraalide varu. Nad lasid taas jäätmed ringlusse. Ja tsükkel algab uuesti: taimed (tootjad) omastavad neid mineraale ja toodavad päikeseenergia abil neist taas energiarikkaid toitaineid.

Loodus toimib äärmiselt säästlikult. Organismide loodud biomass (nende kehade aine) ja selles sisalduv energia kanduvad üle ülejäänud ökosüsteemi liikmetele: loomad söövad taimi, teised loomad söövad esimest, inimesed söövad nii taimi kui loomi. Seda protsessi nimetatakse toiduahelaks. Toiduahelate näited: taimed – rohusööja – kiskja; teravili - põldhiir - rebane; toidutaimed - lehm - mees. Reeglina toitub iga liik rohkem kui ühest liigist. Seetõttu põimuvad toiduahelad, moodustades toiduvõrgu. Mida tihedamalt on organismid toiduvõrkude ja muude vastastikmõjude kaudu seotud, seda vastupidavam on kooslus võimalike häirete suhtes. Looduslikud, häirimata ökosüsteemid püüdlevad tasakaalu poole. Tasakaaluseisund põhineb biootiliste ja abiootiliste keskkonnategurite koosmõjul.

Suletud tsüklite säilitamine looduslikes ökosüsteemides on võimalik tänu kahele tegurile: lagundajate (redutseerijate) olemasolu, mis kasutavad ära kõik jäätmed ja jäägid, ning pidev päikeseenergia varustamine. Linna- ja tehisökosüsteemides on lagundajaid vähe või üldse mitte ning jäätmed – vedelad, tahked ja gaasilised – kogunevad, saastades keskkonda. Selliste jäätmete kiiret lagunemist ja taaskasutust on võimalik soodustada, soodustades lagundajate arengut, näiteks kompostimise teel. Nii õpib inimene looduselt.

Energiasisendi poolest on looduslikud ja inimtekkelised (inimtekkelised) ökosüsteemid sarnased. Nii looduslikud kui tehislikud ökosüsteemid – majad, linnad, transpordisüsteemid – nõuavad välist energiavarustust. Kuid looduslikud ökosüsteemid saavad energiat peaaegu igavesest allikast - Päikesest, mis pealegi energiat "tootes" ei saasta keskkonda. Inimene, vastupidi, toidab tootmis- ja tarbimisprotsesse peamiselt tänu lõpp-energiaallikatele – kivisöele ja naftale, mis koos energiaga toodavad tolmu, gaase, soojus- ja muid keskkonnale kahjulikke jäätmeid, mida ei saa töödeldud tehisökosüsteemis endas. Ärgem unustagem, et isegi sellise "puhta" energia tarbimisel nagu elekter (kui see on toodetud soojuselektrijaamas), tekib õhusaaste ja keskkonna termiline saastamine.

1 slaid

Iga elusorganism looduses leidub ainult seal, kus ta leiab kõik eluks vajalikud tingimused: soojuse ja valguse, kaitse vaenlaste eest, piisavalt toitu ja vett. See on tema elupaik. Elusorganism tunneb end selles koduselt, kuid teises kohas võib ta kergesti surra. Karu - metsas Kaktus - kõrbes Hai - meres Sundew - rabas KELLEL KUS ON MUGAV

2 slaidi

Samas elupaigas elavad erinevad elusolendid on omavahel tihedalt seotud. Paljud neist ei saa üksteiseta hakkama. Koos elavad organismid ja maatükk, kus nad end koduselt tunnevad, moodustavad ökoloogilise süsteemi või lihtsalt ökosüsteemi. Ökosüsteem on kujundatud äärmiselt targalt: seal on kõik eluks vajalik olemas ja pole midagi üleliigset. Ökosüsteemi saladus peitub selle elanike toidusidemetes. Looduses on ühe liigi organismid toiduks teise liigi organismidele.

3 slaidi

Peamine roll ökosüsteemis on taimedel. Nad varustavad orgaaniliste ainetega kõiki ökosüsteemi elanikke. Kuna taimed loovad orgaanilisi aineid valgusest, õhust, veest ja mineraalidest. Taimed on ülejäänud ökosüsteemi elanike toiduallikaks, mistõttu neid nimetatakse "leivateenijateks". Lisaks puhastavad taimed õhku, eraldades elusorganismidele hingamiseks vajalikku hapnikku.

4 slaidi

Loomad ei suuda mineraale orgaaniliseks aineks muuta. Nad toituvad taimedest või muudest loomadest ning saavad toidust vajalikke orgaanilisi aineid. Seetõttu nimetatakse loomi "sööjateks" - see on nende peamine roll ökosüsteemis. Lisaks hingavad loomad, võttes õhust hapnikku ja vabastades süsihappegaasi.

5 slaidi

Kui elusolendite hulgas oleks ainult “leivapidajad” ja “sööjad”, koguneks ökosüsteemi palju prügi: mullune rohi, langenud lehed ja oksad ning loomajäänused. Kuid need ei kogune, vaid hävitavad kiiresti seened, mikroskoopilised bakterid, aga ka langenud lehtede all elavad väikesed loomad. Kõik nad töötlevad looduslikke jäätmeid ja muudavad need tagasi mineraalideks, mida taimed saavad uuesti kasutada. Seetõttu nimetatakse neid elusorganisme "koristajateks". Taimede ja loomade lagunenud jäänused lisavad viljakust maa pealmisele kihile, mida nimetatakse mullaks.

6 slaidi

Ökosüsteemis olevad ained liiguvad ühelt organismilt teisele ringikujuliselt. Ained töödeldakse, muudavad nende omadusi, kuid ei kao, vaid neid kasutatakse ikka ja jälle. Ökosüsteem ei vaja midagi peale päikesevalguse. Tänu sellele võib ta elada väga kaua, kui miski ei sega. Taimi ei ole vaja kasta, väetada ega rohida. Loomi pole vaja toita. Nende järelt pole vaja jäätmeid koristada – seda teevad “koristajad”.

7 slaidi

Ökosüsteem on elava ja elutu looduse ühendus, kus kõik elanikud tunnevad end koduselt. Organismid täidavad ökosüsteemis kolme rolli: "leivatootjad", "sööjad" ja "koristajad". Ökosüsteemis on kõik, mida selle elanikud eluks vajavad. Nad saavad päikesevalgust ainult kosmosest. Ökosüsteemis pole midagi üleliigset ega tarbetut: kõik, mis toodetakse, on selle elanike poolt täielikult kasutuses. Ökosüsteem võib eksisteerida nii kaua kui soovitakse ilma kõrvalise abita.