Лекция "Круговорот химических элементов"

2

Тема: Круговорот веществ

1

Углерод извлекается из атмосферы во время фотосинтеза, из углекислого газа и воды образуются углеводы, при этом выделяется кислород. Затем углерод в составе органических молекул мигрирует по цепям пи-

тания. При дыхании, углерод возвращается в атмосферу.

Часть углерода накапливается в биогенных веществах – осадочных породах, каменном угле, нефти. Восполнимые ресурсы? Невосполнимые ресурсы?

1

Несмотря на то, что растения буквально купаются в азоте (азота в атмосфере около 80%), атмосферный азот они не могут использовать. Фиксация осуществляется неко-

торыми свободноживущими бактериями, клубеньковыми бактериями и цианобактериями. Часть азота фиксируется из атмосферы в виде оксидов во время грозовых разрядов.

При разложении органических веществ аммонифицирующие бактерии образуют аммиак (NH₃). Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до нитритов и нитратов. Растения способны усваивать нитраты. Возвращают азот в атмосферу денитрифицирующие бактерии.

Урок. Круговорот химических элементов

1. Круговорот углерода

Деятельность живых организмов приводит к биогенной миграции химических элементов в биогеоценозах, к их круговороту. Автотрофные организмы постоянно извлекают из косного вещества биосферы биогенные элементы, которые движутся по цепям питания, могут на длительное время выводится из круговорота в форме биогенного вещества, но, в конце концов, редуценты, деструкторы возвращают их в неживую природу. Круговорот химических элементов рассмотрим на примере круговорота важнейших биогенных элементов — углерода и азота.

Углерод входит в состав всех органических веществ любых живых организмов. Он извлекается из атмосферы в форме углекислого газа во время фотосинтеза, из углекислого газа и воды образуются углеводы и другие органические молекулы. Часть углерода возвращается в атмосферу при дыхании самих растений (до 50%), другая часть начинает движение по пастбищным и детритным цепям питания. Большая часть потребленного каждым организмом органического вещества окисляется при дыхании и только 5-25% превращается в собственное органическое вещество. При переходе от одного организма к другому происходит потеря большей части энергии в форме тепла и разрушение органического вещества до углекислого газа и воды. Редуценты разлагают органическое вещество погибших организмов, погибают сами и таким образом углерод в форме углекислого газа возвращается в атмосферу.

2. Круговорот азота

Несмотря на то, что растения буквально купаются в азоте (азота в атмосфере около 80%), они не могут использовать. Атмосферный азот химически инертен, его фиксация осуществляется только некоторыми свободноживущими бактериями, клубеньковыми бактериями и цианобактериями. После их гибели соединения азота используются продуцентами, затем консументами. Часть азота фиксируется из атмосферы в виде оксидов во время грозовых разрядов. Азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот, это один из четырех элементов первой группы, на долю которых приходится до 98% от массы организма.

В результате жизнедеятельности происходит постоянное выведение из организма продуктов белкового обмена — аммиака, мочевины, мочевой кислоты и других. После гибели организмов, при разложении органических веществ аммонифицирующие бактерии образуют аммиак (NH₃). Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до нитритов и нитратов. Растения способны усваивать часть нитратов, вновь используя азот для синтеза белков. Возвращают азот в атмосферу денитрифицирующие бактерии, которые в процессе гниения остатков растений и животных превращают нитраты в свободный азот.

Письменная работа с карточками на 10 мин:

1. Какова роль продуцентов, консументов и редуцентов в круговороте углерода?

2. Как связаны организмы со средой в процессах круговорота азота?

3. Что произойдет в круговоротах углерода и азота, если редуценты перестанут функционировать?

4. Дайте определение терминам или раскройте понятия: круговорот веществ, клубеньковые бактерии, аммонифицирующие бактерии, нитрифицирующие бактерии, денитрифицирующие бактерии.

Работа с карточкой у доски:

1. Какие организмы первыми поглощают углерод из неживой природы?

2. С помощью какого процесса углерод поглощается из неживой природы?

3. В виде каких органических веществ углерод надолго исключается из круговорота?

4. В состав каких органических молекул входит углерод?

5. Сколько свободного азота в атмосфере?

6. Какие организмы производят биологическую фиксацию азота?

7. В состав каких органических молекул входит азот?

8. Какие организмы разлагают белки погибших животных и растений?

9. Какие организмы возвращают азот в атмосферу в результате разложения нитратов?

10. Какие организмы наиболее эффективно фиксируют атмосферный азот?

Тестовое задание:

Тест 1. Основная часть углерода поглощается из неживой природы:

1. Растениями.

2. Животными.

3. Микроорганизмами.

4. Растениями и животными.

**Тест 2. Углерод в форме углекислого газа возвращается в неживую природу:

1. При фотосинтезе.

2. Во время дыхания растений.

3. Во время дыхания животных.

4. Во время дыхания микроорганизмов.

**Тест 3. Углерод надолго исключается из круговорота в форме:

1. Карбоната кальция.

2. Нефти.

3. Газа.

4. Каменного угля.

**Тест 4. Углерод входит в состав молекул:

1. Белков

2. Жиров.

3. Углеводов.

4. Нуклеиновых кислот.

Тест 5. Азота в атмосфере:

1. Около 90%.

2. Около 80%.

3. Около 70%.

4. Около 60%.

**Тест 6. Биологическая фиксация азота осуществляется:

1. Растениями в процессе фотосинтеза.

2. Клубеньковыми бактериями.

3. Синезелеными.

4. Некоторыми свободноживущими бактериями.

**Тест 7. Азот входит в состав молекул:

1. Белков

2. Жиров.

3. Углеводов.

4. Нуклеиновых кислот.

Тест 8. После отмирания организмов белки разлагаются с выделением аммиака под влиянием:

1. Аммонифицирующих бактерий.

2. Нитрифицирующих бактерий.

3. Синезеленых.

4. Денитрифицирующих бактерий.

Тест 9. Свободный азот образуется в результате разложения нитратов:

1. Аммонифицирующими бактериями.

2. Нитрифицирующими бактериями.

3. Синезелеными.

4. Денитрифицирующими бактериями.

Тест 10. Наиболее эффективно фиксируют свободный азот:

1. Аммонифицирующие бактерии.

2. Нитрифицирующие бактерии.

3. Синезеленые.

4. Клубеньковые бактерии.