Урок биологии по теме "Цепи и сети питания. Экологические пирамиды"

Цепи и сети питания. Экологические пирамиды. Отработка способов действий при решении задач по темам «Цепи и сети питания», «Экологические пирамиды, правило 10 %»

Тип урока: урок комбинированный.

Цель урока: развитие информационно-коммуникативной компетентности лицеистов через деятельностный подход в обучении; экологизация мышления лицеистов.

Задачи урока:

Образовательные:

- закрепить понятия «биоценоз», «биогеоценоз», «экосистема»; 

– актуализировать знания учащихся по разделу «Функциональные группы организмов в биогоценозе»;

– рассмотреть вопрос о связях организмов в сообществах;

– изучить формы отражения этих взаимосвязей (пищевые цепи, экологические пирамиды);

– сделать вывод о важности сохранения взаимосвязей организмов в биоценозах.

Развивающие:

- развивать навыки коллективной мыслительной деятельности учащихся; умения устанавливать причинно-следственные связи, строить логические умозаключения, аргументировано отвечать.

Воспитательные:

- экологическое воспитание учащихся; формирование ответственности за сохранность биоценозов как компонентов биосферы.

Формы, методы: фронтальная беседа-рассуждение, элементы лекции  с демонстрационным сопровождением, коллективная работа по заданиям инструктивных карт; работа с заданиями интерактивного характера; учебный мозговой штурм.

Оборудование, материалы: интерактивная доска, компьютер, проектор, презентация урока, модели экологических пирамид, блокноты заданий, маркеры, видеоролики по теме урока.

План урока:

1. Вступительное слово учителя. Тема, эпиграф урока. 

2. Актуализация знаний: «Конструктор слов» – формирование понятий темы.

3. Инициализация урока: цель, личностная задача учащихся.

4. Изучение нового материала с элементами поэтапного закрепления + повторение материала:

А) «Терминологическая мозаика»;

Б) Связи организмов в биогеоценозе – элемент лекции;

В) Работа по карточкам-заданиям;

Г) Учебный мозговой штурм (УМШ) – «Задача Чарльза Дарвина»

Д) Экологические пирамиды – элемент лекции + работа с пирамидой-моделью;

Е) Коллективная мыследеятельность – решение экологических задач;

Ж) Составление синквейнов по теме;

5. Информация о домашнем задании.

6. Рефлексия. 

Глоссарий темы (термины в виде облака на экране перед началом урока):

• Биоценоз – биогеоценоз – экосистема;

• Автотрофы – продуценты;

• Гетеротрофы – консументы – редуценты (деструкторы);

• Пищевые (трофические) цепи – цепи выедания (пастбищные); цепи разложения (детритные);

• Экологические пирамиды: пирамиды численности, биомассы, энергии.

ХОД УРОКА:

(На доске записана тема урока; эпиграф записан на экране интерактивной доски, Слайд 1).

1. Организационный момент. Сегодня на уроке нам предстоит сделать очередной шаг к познанию незыблемых законов природы. Обратите внимание на эпиграф урока (Слайд 2):

Виды в биогеоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет системное целое.

Правило взаимоприспособленности К.Мёбиуса

2. Актуализация знаний по теме:

«Конструктор слов» – формирование понятий темы (фронтальная работа со слайдами):

А) Какие экологические термины можно сконструировать из предложенных корней? (Слайд 3) (био – система – эко – ценоз – гео). Ответ: биоценоз, биогеоценоз, экосистема.

Б) Соберите определение для термина «биогеоценоз» из предложенных разрозненных частей.  Ответ: Биогеоценоз – однородный участок земной («гео») поверхности с определённым составом живых организмов (биоценозом) и условиями среды обитания, объединённых обменом веществ и энергии (Слайд 4).

В) Было бы неверно считать термины «экосистема», «биоценоз», «биогеоценоз»  синонимами, несмотря на то, что между ними много общего. Как вы считаете, почему? Подберите определения к предложенным терминам и определите, кто и когда ввёл их в науку. (Слайд 5, задание на соотнесение понятий)

Ответ: 1Вс; 2Са; 3Ав.

Если хотят подчеркнуть, что сообщество открыто для поступления энергии извне, предпочитают термин «экосистема», если говорят о связях внутри сообщества, оперируют понятием «биогеоценоз».

3. Инициализация урока

Тема: «Цепи и сети питания. Экологические пирамиды. Отработка способов действий при решении задач по темам «Цепи и сети питания», «Экологические пирамиды, правило 10 %»».

Цель: изучить трофические (пищевые) связи между функциональными группами организмов в сообществах и способы их графического отражения; научиться решать задачи по темам.

Личностная задача ученика: чётко представлять пищевые (энергетические) взаимосвязи между организмами в биогеоценозах; обосновывать необходимость их сохранения; уметь решать задачи по темам «Цепи и сети питания», «Экологические пирамиды, правило 10 %» .

4. Изучение нового материала + закрепление + повторение

 А) «Терминологическая мозаика»

Изучение любой темы предполагает знание её терминологии. Давайте вспомним, что означают термины «автотрофы», «гетеротрофы», «консументы», «редуценты (деструкторы)».

Б) Связи организмов в биогеоценозе – элемент лекции (Слайды 6-11):

Единственный источник энергии на Земле – Солнце. Автотрофы (в основном, зелёные растения, сине-зелёные водоросли) путём фотосинтеза преобразуют энергию Солнца в энергию химических связей. Они становятся источником органических веществ для всех остальных организмов и «кормят» гетеротрофов. В первую очередь, консументов 1-ого порядка (травоядных животных), те становятся пищей для консументов 2-ого порядка (хищников) и т.д. После смерти любой организм подвергается разложению благодаря деятельности грибов и микроорганизмов (деструкторов, или редуцентов). Стрелки между группами организмов означают направление движения органического вещества, а значит, энергии, которая в нём заключена.

– Поясните, что означает стрелка между редуцентами и продуцентами?

– Может ли энергия передаваться по замкнутому кругу?

– Что произойдёт, если Солнце перестанет существовать?

Отразить пищевые связи между организмами можно с помощью пищевой (трофической) цепи. Пищевая цепь — это последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой. Каждое звено пищевой цепи называют трофическим уровнем.

Перед вами на экране примеры пищевых цепей (Слайд 12. Примеры пищевых цепей):

Трава → заяц →волк.  (продуцент → травоядное → плотоядное)

Сок розового куста → тля → божья  коровка → паук → насекомоядная птица → хищная птица.

– Что объединяет эти цепи? (Ответ: Они начинаются с автотрофов)

Приведенные выше типы пищевых цепей начинаются с фотосинтезирующих организмов и носят название пастбищных (или цепей выедания).

Вот ещё примеры пищевых цепей (Слайд 13. Примеры пищевых цепей):

Листовая подстилка → дождевой червь → черный дрозд → ястреб-перепелятник.

Экскременты животных → жуки-навозники → птицы.

– Чем они принципиально отличаются от цепей первой группы?  (Ответ: Они начинаются с мёртвой органики)

Тип пищевых цепей, начинающихся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных, относят к детритным пищевым цепям (цепям разложения). (Слайд 14-15. Классификация пищевых цепей)

(Затем 2 учащихся выходят к доске и устанавливают изображения организмов  в пищевых цепях, которые предложены в виде динамических кубиков на экране)

Мертвое животное → личинки падальных мух → травяная лягушка →обыкновенный уж.

Нектар → муха → паук → землеройка → сова.

(Просмотр видеоматериалов)

В) Работа по карточкам-заданиям. На основе анализа текста постройте пищевую цепь, состоящую из организмов, упоминаемых в тексте.

Карточки-задания для групп (Слайд 16,17)

Группа 1. Хулиганы-воробьишки – превосходные воришки.
Им зерно лишь подавай – поуменьшат урожай.
Вот китайцы подсчитали, сколько зерен потеряли,
И издали свой декрет – воробьев свести на нет!
Перебили всех подряд, ждут – каков же результат?
Поначалу, в самом деле, закрома их пополнели.
А потом пришла беда – отворяйте ворота!
Все посевы, урожай насекомые сожрали.
Их в таком большом числе прежде не было нигде.
Оказалось, воробьята не едят совсем зерна-то:
Им родители с полей тащут мошек и червей.
Стало тут властям понятно – надо птиц вернуть обратно.
И пришлось им воробьев из чужих вести краев.
Если все с плеча рубить, можно ж дело загубить!

Группа 2. Ну что же, подведем баланс,
Чтоб в стихотворном виде
Экосистему юный глаз
Отчетливей увидел.
Она система потому,
Что в ней  по форме строгой
Необходимый всем продукт
Идет своей дорогой.
и кто системе служит –
Живет себе, не тужит.
Вот на зеленый стебелек
садится пестрый мотылек,
попил нектар со всех цветов,
Их опылил – и в путь готов.
Но тут попался – Боже мой! –
На завтрак птице луговой.
А у нее гнездо в траве
И куча птенчиков в гнезде.
И уж, конечно, их помет
Питание траве дает.

Группа 3. Под микроскопом он открыл, что на блохе
Живет блоху кусающая блошка;
На блошке той – блошинка-крошка,
В блошинку же вонзает зуб сердито
Блошиночка, и так  ad infinitum.

Составьте пищевую цепь, сохраняя литературные (поэтические) названия организмов.

Анализ выполнения задания у доски (по одному представителю от каждой группы)

Г) Учебный мозговой штурм – «Задача Чарльза Дарвина»

Вы усвоили, как составляются пищевые цепи. А теперь я предлагаю закрепить материал в творческом виде. Вашему вниманию представляется логическая задача Чарльза Дарвина. Именно её он задал коллегам-учёным на заседании научного общества для того, чтобы проиллюстрировать, что всё в природе взаимосвязано:

– Какая существует связь между числом старых дев, проживающих в Англии, и удоем коров (количеством молока, которое дают коровы)?
Больше старых дев, больше одомашненных кошек, меньше истребляется мышей, больше разоряют мыши гнёзда шмелей на полях, меньше опыляется клевера, меньше качественного корма для коров, меньше молока.

Постройте пищевые цепи на основе текста решения задачи.

Клевер –– Шмели –– Мыши –– Кошки.

Клевер –– Коровы.

Из данных схем легко заключить, что клевер (продуценты) может являться пищей для нескольких животных. В природе, действительно, работают чаще не пищевые цепи, а пищевые сети, состоящие из нескольких цепей. Например (пример на слайде). Как вы думаете, какое это имеет значение? В случае исключения звена пищевой цепи она не распадается, а сохраняется в изменённом виде.

Д) Экологические пирамиды – элемент лекции + работа с пирамидой-моделью. «Выкройку» пирамиды-модели (со сторонами – пирамида чисел, биомассы, энергии и основанием – пищевая цепь) получает каждая группа и их задача склеить пирамиду и познакомиться с информацией по теме (сообщение учащихся)

Информационный недостаток любой пищевой цепи – это то, что она показывает схему пищевых взаимосвязей, но не отражает количественных характеристик организмов каждого звена. В связи с этим в 1927 году Чарльз Элтон предложил понятие пирамиды численности (пирамиды чисел). Позже возникли понятия «пирамиды биомассы» и «пирамиды энергии». Основанием экологических пирамид служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды. Каждый уровень изображают в виде прямоугольника, длина которого пропорциональна численному показателю уровня.

Известны три основных типа построения экологических пирамид (Просмотр видеоматериалов):

1) пирамида чисел (пирамида Элтона), отражающая численность организмов на каждом уровне; 

2) пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества (вес, калорийность и т. д.); 

3) пирамида продукции (или энергии), показывающая изменение первичной продукции (или энергии) на последующих трофических уровнях.

Если взять за основу пищевую цепь (основание пирамиды): клевер –– шмели –– мыши –– кошки, то пирамида численности будет выглядеть так…

Для того, чтобы построить пирамиду биомассы, нужно взвесить эти организмы, или одного из них, а затем умножить их число на вес…Известно правило экологической пирамиды, согласно которому масса организмов каждого последующего трофического уровня всегда меньше продукции предыдущего трофического уровня в 10 раз, т.е…

При построении пирамиды энергий основываются на законе пирамиды энергий Р.Линдемана, более известном как правило 10%, т.е…

Для её построения нужно знать, сколько энергии заключает в себе каждый трофический уровень. Это требует сжигания организмов и определения их энергоёмкости с помощью специальной аппаратуры, что не всегда возможно. (Просмотр видеоматериалов)

Е) Коллективная мыследеятельность – решение экологических задач.

1.Составьте схему, на которой отразите взаимные связи следующих организмов: береза, дождевой червь, личинка майского жука, тля, имаго майского жука, гусеница бабочки- пяденицы, взрослая бабочка – пяденица, сова, муравей, большая синица, подберезовик, слизень, летучая мышь.

2.На основе правила экологической пирамиды определите, сколько необходимо планктона (водорослей и бактерий), чтобы в Чёрном море вырос и мог существовать один дельфин массой 400 кг? Пищевая цепь: планктон –– моллюски –– хищная мелкая рыба –– дельфин.

Решение:

x10 x10 x10

планктон –– моллюски –– хищная мелкая рыба –– дельфин 
    400000 кг        40000 кг                   4000 кг                      400 кг
Ответ: 400000 кг (или 400 тонн)

3.За месяц лягушка на лугу съела листогрызущих насекомых общей массой 200 г. Чему равна масса (в кг) всего рациона лягушки за лето, если данный вид корма составлял в нем 25%?

Решение:

1)200-25%

х -100%

х=200^.100/25=800 г.

2) т.к. лето – это три месяца, то 800^.3=2400 г. или 2,4 кг.

Ответ: 2,4 кг.

4.За летний сезон серые жабы на дачном участке сохранили от повреждения слизнями 20 кг земляники садовой. Один слизень за сезон может повредить до 10 штук плодов земляники садовой со средней массой 16г. Серая жаба за сезон может съесть до 25 штук слизней. определите численность популяции серых жаб, обитавших на дачном участке.

Решение: Составляем пищевую цепь, выносим все числовые данные под соответствующие трофические уровни:

Количество плодов, "спасённых" от поедания слизнями = 20 000 г : 16 г = 1250 плодов.

Количество слизней, способных съесть 1250 плодов земляники = 1250 : 10 = 125 особей.

Численность серых жаб = 125 : 25 = 5 особей.

Ответ: численность серых жаб составляет 5 особей.

Ж) Составление синквейна по теме (коллективно). Понятие «биогеоценоз».

Правила составления синквейна (пятистишия):

1. Понятие

2. 2 прилагательных, характеризующих данное понятие

3. 3 глагола, относящихся по смыслу к данному понятию

4. Предложение (не более 5-ти слов), связанное с понятием.

5. 1 существительное (вывод, синоним к понятию).

Пример 1:

1. Экология

2. Актуальная + перспективная

3. Анализирует + исследует + предлагает

4. Обладать экологическим мышлением – прогнозировать будущее.

5. Наука.

Пример 2:

1. Продуценты

2. Полезные+фотосинтезирующие

3. Производят+обогащают+помогают

4. Дают органические вещества животным

5. Растения

Пример 3:

1. Биогеоценоз

2. Целостная+естественная

3. Поддерживается+развивается+влияет

4. Устойчивая саморегулирующаяся система 

5. Экосистема

5. Информация о домашнем задании

1) Обязательный минимум – §19

2) Тем, кто желает глубже изучить материал по изученной теме – подготовить сообщение «Продуктивность экосистем» (Понятие о биомассе и продукции экосистемы. Первичная и вторичная продукция)

3) Творческое задание – составить закрытый тест (с вариантами ответов) из 20 вопросов по изученной теме; отметить правильные ответы; составить медиаазбуку по теме «Биогеоценоз».

6. Рефлексия

– Что на уроке было главным? 

– Что было интересным? 

– Чему вы научились?

Цепи и сети питания. Экологические пирамиды. Отработка способов действий при решении задач по темам «Цепи и сети питания», «Экологические пирамиды, правило 10 %»

Виды в биогеоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет системное целое. Правило взаимоприспособленности К.Мёбиуса

Составьте слова из следующих частей:

система

био

ценоз

эко

гео

Биоценоз

Биогеоценоз

Экосистема

Соберите определение для термина «биогеоценоз» из предложенных разрозненных частей:

1) с определённым составом живых организмов (биоценозом ) и

2 ) условиями среды обитания, объединённых обменом веществ и энергии

3) однородный участок земной («гео») поверхности

4)Биогеоценоз это

4312

1. Биоценоз 

А. открытая совокупность совместно обитающих организмов, связанных между собой и условиями существования (капля воды, муравейник, пень, поле)

2. Биогеоценоз 

а) В.Н.Сукачёв, 1942

В. сообщество организмов, входящих в состав биогеоценоза

3. Экосистема

в) А. Тенсли, 1935

С. точно ограниченная система, границы которой определяются характером растительности (лес, степь, ельник)

с) Карл Мёбиус, 1877

1Вс; 2Са; 3Ав

• Трава → заяц →волк

• Сок розового куста → тля → божья  коровка → паук → насекомоядная птица → хищная птица.

• Листовая подстилка → дождевой червь → черный дрозд → ястреб-перепелятник.

• Экскременты животных → жуки-навозники → птицы

312 6754