Задачи урока:
- Познакомить учащихся с сущностью круговоротов веществ и превращения энергии в биосфере, с простейшими циклами миграции атомов и веществ.
- Научить школьников использовать полученные знания о процессах, происходящих в биосфере, для обоснования мероприятий по охране природы.
- Продолжить формирование у учащихся отрицательного отношения к деятельности человека, наносящей ущерб природной среде.
Ход урока
На доске эпиграф:
“Ах, эта среда обитания!
Все связаны между собой
Обменом, цепями питания,
Составом, структурой, судьбой”.
1. Актуализация знаний: учитель обращает внимание учащихся на эпиграф и организует фронтальную беседу о биосфере как среде обитания живых организмов, основных свойствах живого вещества, роли живых организмов в биосфере, функциях живого вещества в ней (содержание беседы зависит от пройденного в данной теме материала).
2. Изучение новой темы на основе обобщения материала (рассказ учителя):
Учитель: Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами. В природе существует теснейшая взаимосвязь между всеми живыми организмами: зелеными растениями, животными, бактериями, грибами. Эта взаимосвязь реализуется через потоки вещества и энергии и может быть представлена в виде схемы (учитель демонстрирует слайд №2 приложения 1).
Круговорот веществ в биосфере поддерживается постоянным потоком энергии. Единственный источник внешней энергии на Земле – это излучение Солнца. Энергия, проходящая через биосферу нашей планеты, образует именно поток, а не круговорот!
Каждый живой организм получает энергию Солнца в прямом или измененном виде, а затем выделяет ее в окружающую среду или передает другим живым организмам. В обобщенной схеме энергия проходит сквозь живую оболочку и выделяется в среду в уже “отработанном” виде, в виде тепла, которое не может быть вновь усвоено живыми организмами.
Основную роль потребителей солнечной энергии выполняют зеленые растения, которые способны непосредственно усваивать световую энергию Солнца.
Если для круговорота веществ достаточно того запаса вещества, который имеется в биосфере, то поток энергии требует непрерывного поступления энергии извне – наша биосфера – открытая система.
Чтобы нагляднее представить себе роль энергии и вещества в жизненных процессах, сравним их с колесом мельницы, которое вращается под напором падающей с плотины воды. Колесо крутится, оставаясь на месте, и символизирует собой запас вещества в биосфере: его столько же сегодня, сколько было вчера, и завтра, не убавится и не прибавится. Но чтобы колесо вертелось, необходим постоянный приток нового количества воды. Поток воды бежит мимо колеса, вращая его. Так и поток энергии “крутит” колесо жизни на нашей планете, и его движение дает стимул “вращательному” движению вещества в биосфере.
Вместе с круговоротом веществ в биосфере осуществляется и круговорот (миграция) атомов конкретных химических элементов. Они переходят из организма в организм, затем — в неживую природу и снова в организм (учитель демонстрирует слайд №3 приложения 1).
Главенствующую роль в этом процессе играет вся масса живых организмов Земли (учитель демонстрирует слайд №4 приложения 1).“Живое вещество, – писал В.И. Вернадский, – охватывает и перестраивает химические процессы биосферы. Живое вещество есть самая мощная геологическая сила, растущая с ходом времени”.
Положение о круговороте атомов является одним из основных законов геохимии биосферы. Этот закон сводится к следующему: в сфере атомы участвуют в биологических круговоротах, в ходе которых они поглощаются живым веществом и заряжаются энергией, затем покидают живое вещество, отдавая накопленную энергию во внешнюю среду. ( Выделенные жирным шрифтом фразы ребята конспектируют).
В целом за определенный промежуток времени одно то же количество вещества биосферы совершает множество циклов. При этом различают два основных типа круговорота веществ: большой (геологический) и малый (биологический) (учитель демонстрирует слайд №6 приложения 1).Мы подробнее рассмотрим биологический круговорот наиболее типичных биофильных химических элементов.
3. Самостоятельная работа в группах.
Учитель предлагает классу разбиться на малые группы, каждая из которых получает задание для самостоятельной работы: в памяти компьютеров сохранена папка с файлами, содержащими список терминов (приложение 2) и заготовки схем круговоротов веществ (приложение 3, приложение 4) для задания (см. слайд №7 приложения 1).
C помощью программы Paint учащимся необходимо восстановить схемы круговоротов данных элементов, вписав необходимые термины из списка приложения 2, стрелками показать последовательность происходящих процессов и оформить получившиеся схемы рисунками.
Учитель знакомит учащихся с критериями оценки работы:
- Правильность выбора компонентов круговорота;
- Правильная последовательность происходящих процессов;
- Творческий подход к оформлению работы;
Учитель демонстрирует через проектор модели круговоротов азота и углерода с компакт-диска Открытая биология. Версия 2,5. При необходимости производится повтор демонстраций.
Правильность выполнения работ проверяется во время обсуждения, при сравнении полученных схем со слайдами презентации (учитель демонстрирует слайды № 8 и 9 приложения 1).
Затем учащиеся формируют новые группы, в ходе работы которых происходит взаимообмен полученной информацией.
4. Изучение нового на основе обобщения изученного ранее материала (беседа):
Учитель: Все процессы природы находятся в закономерной связи и развитии. Любое нарушение этих связей, разрыв их порождают негативные явления, с которыми сталкивается как отдельный человек, так и все общество в целом.
С появлением человечества возникло сложное взаимодействие общества и природы, одним из проявлений которого является сдвиг в биосфере в сторону возникновения особых биогеоценозов антропогенного характера.
С помощью проектора демонстрируется видеофрагмент, посвященный прерыванию круговоротов при сборе урожая в агроценозе – одной из причин неустойчивости этого сообщества. Учитель обращает внимание на то, что возврат биогенных элементов приходится компенсировать внесением минеральных или органических удобрений.
Изменения, которые ранее производил человек, сводились к тому, что он брал (часто хищнически) у биосферы средства к существованию, но возвращал то, что могло быть использовано другими организмами в цепях питания. Биологические круговороты тотчас же включали результаты деятельности человека в свои циклы.
В настоящее время в связи с ростом народонаселения и технической революцией воздействие человека на биосферу стало необычайно сильным, качественно отличным от прежнего. Е.Б.Новиком это воздействие названо антибиогенным комплексом.
С помощью проектора демонстрируется видеофрагмент, посвященный аварии на Чернобыльской АЭС.
Антропогенное воздействие явилось причиной колоссальных сдвигов в биосфере.
(Учитель демонстрирует слайд №10 приложения 1, глядя на схему, учащиеся дополняют её конкретными примерами. Возможны выступления ребят с подготовленными сообщениями, например о влиянии человека на круговорот углерода и т.п.).
Учитель: Назовите термины, которыми можно описать последствия негативного воздействия человека на глобальные биогенные круговороты.
Предполагаемые ответы: кислотные дожди, глобальное потепление, эвтрофикация водоемов и т.д.
5. Общие выводы урока (формулируются учащимися).
(Возможен вариант задания, который имеет смысл применить при недостатке времени – заполнение пропусков в тексте, который содержится в кейсе задания (приложение 5)):
- Количество вещества, вовлекаемого в биосферные процессы, остается постоянным на протяжении целых геологических периодов.
- В биосфере совершается многократный круговорот входящих в состав живых организмов веществ, атомов химических элементов и превращение энергии.
- .В биосферу извне постоянно вливается поток солнечной энергии.
- Биосферные круговороты возможны, так как живое вещество в биосфере постоянно выполняет следующие биогеохимические функции: газовую, концентрационную, окислительно-восстановительную.
- В глобальном круговороте веществ непосредственное участие принимают зеленые растения, животные, грибы, бактерии.
- Круговорот веществ и атомов химических элементов, превращение энергии осуществляются за счет таких процессов, как фотосинтез, дыхание, горение, брожение.
- Влияние человека на процессы, протекающие в биосфере, все время возрастает, что требует регуляции его взаимоотношений с окружающей природой. Охрана природы – насущная потребность современности.
Учитель: (демонстрируя слайд № 11 приложения 1, под звучащую тревожную музыку).
Биосфера функционирует как гигантская хорошо отлаженная экосистема, где организмы не только приспосабливаются к среде, но и сами создают и поддерживают на Земле условия, благоприятные для жизни. Совершая гигантский биологический круговорот веществ в биосфере, жизнь поддерживает стабильные условия для своего существования и существования в ней человека. Это обязывает человека иначе, более разумно относится к своей деятельности в биосфере.
Домашнее задание:
- Учебник А.А.Каменского “Биология. Введение в общую биологию и экологию” § 6.3, записи в тетради, ответы на вопросы в конце параграфа.
- Мини-сочинение рассуждение (по желанию учащихся):?
Верите ли вы в то, что человечеству удастся сохранить биосферу для будущих поколений? Если “да”, то в каком виде она будет сохранена? Почему вы так думаете? Если “нет”, то почему и каковы перспективы будущего человечества?
Использованные материалы.
Литература:
- Кулев А.В. Общая биология. 11 класс. Метод. пособие. – СПб.: Паритет, 2004.
- Пепеляева О.А., Сунцова И.В. Поурочные разработки по общей биологии: 9 класс.- М.:ВАКО, 2006.
- Пономарева И.Н. Экология – М.: Вентана-Графф, 2001.
Электронные носители:
- Биология, химия, экология. Электронное учебное издание. ООО “Физикон” 2005,ООО “Дрофа” 2005.CD-ROM.
- Открытая биология. Версия 2,5.Полный интерактивный курс биологии. “Физикон”. “Новый Диск”. CD-ROM.
- 1С: Школа. Экология .10-11 классы. Учебное пособие. ЗАО “1С”, 2004 ООО “Дрофа”, 2004. CD-ROM.
- Экология. Учебное электронное издание. МИЭМ,2004. CD-ROM.
- Учитель биологии и экологии МОУ “Селковская СОШ” Сергиево-Посадского района Московской области Ерёмина Л.А.