Урок № 9
Тема: Круговорот веществ и энергии как основной системообразующий фактор. Понятие биогеохимического цикла и его роль в функционировании и развитии геосистем
Цели урока:
Образовательная: ознакомить учащихся с круговоротом веществ и энергии как основным системообразующим фактором, сформировать понятие биогеохимического цикла и рассмотреть его роль в функционировании и развитии геосистемы;
Воспитательная: воспитывать чувство ответственности, культуру общения;
Методическая: развивать умение высказывать свое мнение, развивать экологически грамотные взгляды;
Оборудование и материалы: дидактический материал.
Базовые понятия и термины: круговорот веществ, биогеохимический цикл, биогенные элементы, большой круговорот веществ, малый круговорот веществ, инфильтрация, транспирация.
Вид урока: изучение нового материала, применения знаний, умений и навыков.
Тип урока: урок-диалог.
Методы урока : интерактивные, пояснительно-иллюстративные — беседа, рассказ; репродуктивные, частично-поисковые, проблемные, творческие.
Межпредметные связи: география, биология, право.
Ожидаемые результаты: после этого урока учащиеся смогут дать определение понятию «биогеохимический цикл»; объяснить роль биогеохимического цикла в функционировании и развитии геосистемы; назвать причины постоянного круговорота веществ в биосфере; сравнивать большой и малый круговороты веществ в биосфере; характеризовать круговорот веществ и энергии как системообразующий фактор.
Структура урока
I. Организационный этап . . . . . . . . . ………….……………. . . . . . . . . . 5 мин
II. Актуализация опорных знаний ………………………………….. . . 3 мин
III. Мотивация учебной деятельности . ………………………………. . 2 мин
IV. Изучение нового материала……………………………………… . . 20 мин
V. Обобщение и систематизация знаний …………………………... . 12 мин
VI. Итоги урока . . . . . . . . . . . . . . . . . ………………………………... . . 2 мин
VII. Домашнее задание . …. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 мин
Ход урока
I. Организационный этап
Объявляются результаты контрольной работы и проводится краткий анализ наиболее распространенных ошибок. Учитель объясняет, что будет изучаться далее, называет тему урока, просит сформулировать вопросы, на которые необходимо дать ответы при изучении на уроке нового материала. Эти вопросы корректируются учителем, записываются на доске.
II. Актуализация опорных знаний
Фронтальная беседа
Вспомните из курса природоведения и географии:
•что такое круговорот?
•Какие элементы принимают в нем участие?
ІII. Мотивация учебной деятельности
Рассказ учителя
Ты жаждой не страдал, голодным ты не был.
Ты все, чем томишься, от четырех добыл.
И каждому возвратишь ты подарок,
И снова станешь тем, чем ты вначале был.
(Омар Хайям)
Прочитав рубаи Омара Хайяма, поэта ХІ в., видим связь этих слов с круговоротом веществ в биосфере. «От четырех добыл» — имеются в виду четыре стихии — земля, вода, воздух, огонь, из которых, как считали во времена Омара Хайяма, состоит все сущее.
Как изменились взгляды ученых на круговорот веществ сегодня?
Каково значение этого процесса для биосферы?
Попробуем разобраться.
ІV. Изучение нового материала
Круговорот веществ и энергии как основной системообразующий фактор. Понятие биогеохимического цикла и его роли в функционировании и развитии геосистем
Рассказ учителя
Для постоянного существования биосферы, для предотвращения гибели жизни на земле в природе должны постоянно происходить непрерывные процессы превращения ее живого вещества. Биологический круговорот — это многоразовое участие химических элементов в процессах, происходящих в биосфере.
В биосфере происходит постоянный круговорот активных элементов, которые переходят от организма к организму, в неживую природу и снова в организм. Элементы, которые высвобождаются микроорганизмами при гниении, попадают в почву и атмосферу, снова вовлекаются в круговорот веществ биосферы, поглощаясь живыми организмами. Этот процесс является биогенной миграцией атомов. Для биогенной миграции характерно накопление химических элементов в живых организмах, а также их высвобождение в результате распада мертвых организмов. Биогенная миграция вызывается тремя процессами:
• обменом веществ в организмах;
• ростом;
• размножением.
Определение биогенной миграции химических элементов, вызванной силами жизни, дал B. И. Вернадский (закон биогенной миграции атомов). Биогенная миграция является частью общей миграции химических элементов биосферы. Главная геохимическая особенность живого вещества — то, что оно, пропуская сквозь себя атомы химических элементов земной коры, гидросферы и атмосферы, осуществляет в процессе жизнедеятельности их закономерную дифференциацию. завершая свой жизненный цикл, организмы возвращают природе все, что взяли у нее на протяжении жизни.
Круговорот элементов осуществляется за счет саморегулирующихся процессов, в которых принимают участие все составляющие экосистем.
Эти процессы являются безотходными. В природе нет ничего лишнего или вредного, даже от вулканических извержений есть польза, так как с вулканическими газами в воздух поступают необходимые элементы, например Нитроген.
Обсуждение вопроса
Какова причина постоянного круговорота веществ в биосфере?
(Ограниченность элементов, из которых образуется тело организмов.)
Рассказ учителя
Для геосфер, не охваченных жизнью, характерно устойчивое динамическое равновесие. В биосфере динамическое равновесие неустойчивое.
Это означает, что биосфера развивается в процессе деятельности, самосовершенствуется, все полнее, активнее и в большем масштабе накапливает, трансформирует энергию, усложняет свою организацию, обогащается информацией.
Различают два типа биогенной миграции: первый из них осуществляется микроорганизмами, а второй — многоклеточными организмами.
Величина миграции первого типа преобладает над вторым. человечество овладело миграцией третьего типа, которая осуществляется под влиянием его деятельности.
Кроме того, различают два основных круговорота:
большой (геологический)
малый (биотический)
Задание для учащихся
Используя материал «Шпаргалки для учащихся», дайте сравнительную характеристику большому и малому круговороту веществ.
«Шпаргалка для учащихся»
Круговорот веществ важнейшее условие стойкости существования экосистем всех уровней — круговорот веществ на планете. выделяют два основных круговорота веществ и энергии на Земле: большой (геологический) и малый (биотический)
Большой круговорот длится миллионы лет и заключается в том, что горные породы подлежат разрушению, а продукты выветривания (в том числе растворимые в воде питательные вещества) выносятся потоками воды в мировой океан, где они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками. Геотектонические изменения, процессы
опускания материков и поднятия морского дна, перемещение морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс начинается снова.
Малый круговорот (часть большого) происходит на уровне экосистемы и заключается в том, что питательные вещества, вода и углерод аккумулируются в веществе растений, тратятся на построение тела и на жизненные процессы как самих этих растений, так и других организмов (как правило, животных), которые поедают эти растения (консументы). Продукты распада органического вещества под действием деструкторов и микроорганизмов (бактерий, грибов, червей) снова раскладываются до минеральных компонентов, доступных растениям, которые вовлекаются ими в потоки вещества.
Круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы назад в неорганическую среду с использованием солнечной энергии и энергии химических реакций называется биогеохимическим циклом. в такие циклы вовлекаются практически все химические элементы и прежде всего те, которые принимают участие в построении живой клетки.
Рассказ учителя
Биологический круговорот обратим не полностью, часть веществ постоянно выходит из круговорота и оседает в толще осадочных пород в виде органогенных известняков, гумуса, торфа и т. п. В результате круговорота биосфера (или другая экосистема) не возвращается в начальное состояние: для биосферы характерно поступательное движение, поэтому символ биологического цикла не круг, а циклоид (спираль).
Составление схемы «Биогеохимический цикл воды»
(Схема зарисовывается на доске в результате совместной работы учителя и учащихся.)
Обсуждение вопроса
Какова роль биогеохимического цикла воды в функционировании и развитии геосистем?
Рассказ учителя
Кроме круговорота веществ и энергии, огромную роль в биосфере имеют информационные связи. Информативные сигналы энергетически очень слабые и сами не могут вызвать какой-либо ощутимой реакции, но они содержат важные сведения в закодированной форме. Эти сигналы воспринимаются, расшифровываются (большей частью автоматически) и учитываются живыми организмами. Обрабатывать, накапливать
и использовать информацию отдельно от энергии могут только живые организмы.
Вывод: Биосфера — огромная система всего живого вещества и круговоротов химических элементов на земле, которая является энергетически открытой системой, поскольку в нее извне постоянно вливается поток солнечной энергии.
V. Обобщение и систематизация знаний
Задания для учащихся
1. Составить сенкан на тему «круговорот»
2. Экологическая задача
Лес площадью 1 га в солнечный день поглощает из воздуха 220–280 кг CO2 и выделяет 180–220 кг O2 , а в пасмурный день — 3/5 этого количества. Определите, какое количество газов поглощают и выделяют леса нашей планеты на протяжении одного года при условии, что пасмурные и солнечные дни бывают одинаково часто, а процесс фотосинтеза активно осуществляется в течение 4,5 месяца (общая площадь лесов — 9,8 млн га).
Рекомендации относительно решения:
В течение одного солнечного дня 1 га леса в среднем поглощает 250 кг CO2 и выделяет в среднем 200 кг O2 , в пасмурный день — поглощает в среднем 150 кг CO2 и выделяет в среднем 120 кг O2
Эти цифры следует умножить на количество пасмурных и солнечных дней в течение 4,5 месяца и на общую площадь лесов, а потом сложить.
3. Технология «Синтез мыслей»
Как происходит преобразование руды в сталь, древесины в мебель, нефти в пластмассу, хлопка в ткань? (Указать, что на пути этих преобразований нужно взять из среды, а что вернуть ей, как изменяются свойства материи в конечных состояниях технологических цепочек.)
Методический сундучок!
«Синтез мыслей» — это общий поиск группами согласованного решения, результатом которого является итоговый текст, перечень признаков, схемы и т. п. Эта технология исключает противостояние, критику позиции той или иной группы. Все внимание следует сосредоточить на сильных моментах в позиции других. класс распределяют на 4–5 рабочих групп и группу экспертов, состоящую из сильных учащихся. рабочие группы получают 5–10 мин для выполнения задания. Группа экспертов составляет свой вариант выполнения задания, следит за работой групп и контролирует время.
Во время работы учащиеся делают записи на листах, которые потом передают следующей группе.
В этих листах подчеркиваются мнения, с которыми данная группа не согласна. Эксперты обрабатывают эти листы, сопоставляя написанное, делают общий отчет, который потом обсуждает весь класс.
VІ. Итоги урока
Технология «Незаконченные предложения»
Учащиеся работают с открытыми предложениями, например:
• «На сегодняшнем уроке для меня самым важным открытием было…».
• «Урок важен, так как…»
• «Я знаю…»
• «Я умею…»
VІІ. Домашнее задание
1. Прочитать соответствующий параграф учебника или конспект.
2. Задание группам: Пользуясь дополнительной литературой, подготовить короткое сообщение на тему:
1 группа. Последствия антропогенного влияния на круговорот воды.
2 группа. Последствия антропогенного влияния на круговорот Фосфора.
3 группа. Последствия антропогенного влияния на круговорот Нитрогена.
1 928
28 766 
