Урок "Харчові зв´язки , потоки енергії та колообіг речовин в екосистемах"

Методична розробка уроку з біології, 9 клас

Тема: Харчові зв´язки , потоки енергії та колообіг речовин в екосистемах

Мета:

• з’ясувати , які взаємозв’язки існують в екосистемах між живими організмами;
• розвивати вміння визначати різні види взаємозв’язків в екосистемах між організмами різних популяцій;
• формувати в учнів екологічне ставлення до живих організмів.

Очікувані результати навчальної діяльності:

Учень (учениця):

• оперує термінами: продуценти, консументи, редуценти;

• характеризує: взаємодію організмів в екосистемах;
• пояснює:

- взаємодію організмів в екосистемах;

- структуру ланцюгів живлення;

- правило екологічної піраміди;

• порівнює: роль продуцентів, консументів, редуцентів у штучних і природних екосистемах;

Обладнання. Комп’ютер, проектор, екран, презентація «Харчові зв'язки, потоки енергії та колообіг речовин в екосистемах» електронне посилання:  https://naurok.com.ua/prezentaciya-harchovi-zv-yazki-potoki-energi-ta-koloobig-rechovin-v-ekosistemah-251663.html

Тип уроку. Комбінований.

                                           Хід уроку

І.Актуалізація опорних знань

Вправа «Термінологічний дощ»

  Слайд 2

1. Наука про взаємодію живих організмів між собою та з середовищем їхнього існування….
2. Термін «екологія» понад 150 років запропонував…
3. Сукупність живих організмів і середовища їхнього проживання, що обєднані системою фізичних, хімічних і біологічних звязків…
4. Складова екосистеми, що становить сукупність живих організмів….
5. Середовища існування живих організмів в екосистем утворюють компонент …..
6. Ексистеми створені та підтримувані людиною…
7. Пустеля, тундра – це екосистеми , яким притаманне біорізноманіття….
8. Група особин одного виду, що перебуває у взаємодії між собою і разом населяють спільну територію….
9. Озера, моря  є прикладом ……….екосистем
10.  Угруповання взаємопов´язаних між собою організмів різних видів, які населяють ділянку місцевості з однаковими умовами існування….
11. Загальна кількість живої речовини в екосистемі…
12. Число видів популяції яких входять до складу екосистеми…

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Бесіда

Між організмами в екосистемі виникають різноманітні зв’язки. На основі чого вони виникають?

-         Якими можуть бути взаємозв’язки між популяціями , які входять до складу  екосистеми?

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

    Розповідь вчителя з елементами бесіди.

Усі популяції організмів , які входять до складу певної екосистеми пов’язані між собою більш або менш тісними зв’язками, які забезпечують її існування. Зв’язки між окремими популяціями різних видів можуть бути прямими та непрямими. Прямі зв’язки безпосередньо зв’язують дві популяції, наприклад, хижака та здобичі, паразита та хазяїна.

  Слайд 3

У разі непрямих зв’язків популяція одного виду впливає на популяцію іншого опосередковано, через популяції третього виду. Наприклад, хижаки регулюючи  чисельність здобичі – популяцій  рослиноїдного виду, впливають і на популяції рослин, якими живиться здобич.

  Слайд 4

Зв’язки між популяціями різних видів в екосистемі можна поділити на антагоністичні, мутуалістичні та нейтральні.

  Слайд 5

При антагоністичних взаємозв’язках (наприклад конкуренції, паразитизмі) кожна із взаємодіючих популяцій зазнає негативного впливу іншої.

Повідомлення учнів за випереджувальним завданням

Паразитизм (від грец. паразитос – нахлібник) є формою ворожих стосунків організмів різних видів , один з яких (паразит) , поселяючись на тілі іншого

(хазяїна) , живиться за його рахунок і заподіює йому відчутну шкоду. Паразитичні форми життя мають місце серед бактерій, грибів. Квіткових рослин. На відміну від хижака , який відразу вбиває свою жертву. Паразит використовує свого хазяїна дуже довго і найчастіше призводить до смерті хазяїна , оскільки в разі подібного результату може загинути і сам паразит.

  Слайд 6

Повідомлення учня за випереджувальним завданням

Наведемо два визначення конкуренції, сформульовані американцями            Р. Уіттекером і Р. Ріклефсом. "Конкуренцією, - пише Уіттекер, - вважаємо ситуацію, коли дві особини або дві видові популяції не мають достатньої кількості ресурсу середовища. Використання ресурсу однією особиною або одним видом зменшує споживання його іншою особиною або іншим видом, ріст і виживання визначаються нестачею цього ресурсу (вплив конкуренції можуть відчувати відразу обидва види)".Р. Ріклефс додає: "Конкуренцію можна визначити як використання якогось ресурсу (їжі, води, світла, простору) якимось організмом, який тим самим зменшує доступність цього ресурсу для інших організмів. Якщо конкуруючі організми належать до одного виду, то взаємовідносини між ними називають внутрівидовою конкуренцією, якщо ж вони належать до різних видів, то їх взаємовідносини називають міжвидовою конкуренцією. В обох випадках ресурс, який споживається однією особиною, не може бути використаний іншою особиною".

Слайд 7

Дійсно, коли лисиця спіймає кролика, то для інших лисиць з популяції хижака стає однією порцією корму менше, причому не лише для лисиць, але й для рисі, яструбів та інших хижаків, які також хочуть вполювати кролика. Отже, обидва визначення базуються на одній концепції: внутрівидова і міжвидова конкуренція призводить до збіднення якогось ресурсу, незалежно від того, хто його споживає. В умовах степового лісорозведення лісівники зустрічаються з жорсткою конкуренцією за вологу, в якій часто перемагають не дерева, а трав'яні види, що веде до висихання лісонасаджень. Згодом у цій конкурентній боротьбі гинуть і окремі трав'яні види, які не можуть діставати вологу із нижніх нижчих горизонтів.

Слайд 8

Учитель. Міжвидові біотичні взаємодії набагато складніші й багатогранніші. Головними тут виступають трофічні ( від грец. трофе  – живлення) зв’язки , суть яких можна сформулювати  дуже просто: « хто, чим або ким і вякий спосіб живиться».  А при топічних зв’язках види не пов’язані між собою трофічними зв’язками, але у результаті взаємодіяльності одних видів змінюються умови існування інших. Топічні зв’язки поділяють на сприятливі та несприятливі. Сприятливі можна спостерігати коли лишайники, мохи створюють сприятливі умови для заселення території вищими рослинами. Прикладом несприятливих зв’язків є виділення багатьма рослинами фітонцидів. антибіотиків та інших речовин, які пригнічують або роблять неможливим життя інших організмів.

  Слайд 9

Також в екосистемах можна спостерігати і мутуалістичні зв’язки між організмами різних видів, наприклад одноклітинна зелені  водорості  і гіфи гриба у тілі лишайника  та нейтральні , коли жоден вид не впливає на інший, як заєць-біляк і велика синиця.

   Слайд 10

Учитель                                                                                                                 Ключовий процес, що відбувається в екосистемах,- перенесення речовин та енергії. Енергія витрачається живими організмами на процеси росту, розмноження, рухову активність тощо. Екосистеми є відкритими системами, які потребують постійного надходження речовин та енергії ззовні. Основним джерелом цієї енергії є сонячне світло, яке фототрофи вловлюють та перетворюють на енергію хімічних зв’язків синтезованої органічної речовини. Гетеротрофні організми дістають необхідну їм енергію внаслідок ферментативного розкладу органічних речовин. Лише незначна частина енергії сонячного світла, яка досягає поверхні землі               (близько 1%) фіксується зеленими рослинами., інша ж відбивається в космос або розсіюється у вигляді тепла. У свою чергу, організми, які споживають зелені рослини, теж засвоюють для побудови речовин свого тіла лише незначну частину енергії хімічних зв’язків своєї їжі (10-20%), а решта розсіюється у вигляді тепла, витрачаючись на процеси життєдіяльності. Те саме спостерігається і при поїданні фітофагів хижаками.

  Слайд 11

Отже, на етапі передачі енергії від одних організмів до інших більша частина її розсіюється у вигляді тепла і лише незначна частка перетворюється в потенційну енергію хімічних сполук у процесах пластичного обміну. Послідовності організмів , у яких особини одного виду, їхні рештки або продукти життєдіяльності слугують об’єктом живлення організмів     іншого називають ланцюгом живлення. Кожен ланцюг живлення складається із певної кількості ланок. Оскільки при передаванні  енергії з попередньої ланки до наступної. Більша її частина втрачається для організмів, кількість ланок ланцюгів живлення обмежена, і. як правило, не перевищує чотирьох - п’яти.

  Слайд 12

Будь-яка популяція організмів одного виду займає в ланцюзі живлення певне місце – трофічний рівень. На початку ланцюгів живлення в біогеоценозах  завжди знаходяться продуценти. Трофічний рівень консументів  визначається кількістю ланок, через які вони дістають енергію від продуцентів. Так . рослиноїдні тварини займають наступний після продуцентів трофічний рівень  (консументи І порядку), далі йде рівень хижаків, які живляться рослиноїдними видами (консументи ІІ порядку)  тощо. Частина біомаси загиблих продуцентів , яку не спожили  консументи  (наприклад листяний опад), а також залишки чи продукти життєдіяльності інших організмів ( наприклад,  трупи й екскременти тварин), становлять кормову базу редуцентів, які в кілька етапів їх розкладають до неорганічних сполук. Таким чином в екосистемі  енергія у вигляді хімічних зв’язків органічних сполук акумулюється на рівні продуцентів , проходячи через організми консументів і редуцентів, частково розсіюється у вигляді тепла на кожній з трофічних ланок, зберігається в мертвій органічній речовині й остаточно втрачається для екосистеми при її руйнуванні.  Оскільки під час передавання енергії від нижчого трофічного рівня до вищого її частина розсіюється у вигляді тепла, коло обіг енергії. На відміну від колообігу речовини, неможливий: для функціонування екосистеми потрібне надходження енергії ззовні, тому умовою існування будь-якої екосистеми є наявність зелених рослин, які вловлюють сонячну енергію. Ланцюгом живлення називають  перенесення енергії від продуцентів  (рослин) через низку організмів, кожний з яких з’їдає попередній і служить їжею для наступного.

Енергія всередині біогеоценозів ніби поділяється на два потоки: до консументів вона надходить або від продуцентів, або від інших консументів, а до редуцентів – від мертвої органічної речовини. Внаслідок цього в екосистемах формуються ланцюги живлення двох типів: пасовищного (ланцюги видання) та дендритного (ланцюги розкладання).

  Слайд 13

У будь-якій екосистемі різні ланцюги живлення не існують окремо один від одного, а взаємопереплетені, оскільки один і той самий вид одночасно може бути ланкою різних ланцюгів живлення. Переплітаючись, ланцюги живлення  формують сітку зв’язків живлення, або трофічну сітку.

          Кожна екосистема характеризується певною продуктивністю, яку виражають в одиницях маси або енергії. Розрізняють продуктивність первинну та вторинну, створену відповідно автотрофними і гетеротрофними організмами. При цьому продуценти значну частину синтезованої продукції   (40- 70% сумарної) споживають для забезпечення власних процесів життєдіяльності, а та, що залишилась, становить чисту первинну продукцію – приріст рослин за одиницю часу. Це той резерв, який можуть споживати консументи та редуценти.

         Отже, гетеротрофні організми існують завдяки чистій первинній  продукції   екосистеми. Якщо більша видова різноманітність екосистеми, то вища ефективність перетворення первинної продукції у вторинну. У стабільних екосистемах  (вологі тропічні ліси) відбувається повне засвоєння всієї чистої первинної продукції гетеротрофами. Тому в них абсолютний приріст біомаси наближається до нуля. В нестабільних      екосистемах із незначним видовим різноманіттям більша частина первинної продукції консументами та редуцентами не споживається і приріст біомаси (переважно у вигляді решток рослин) є високим (наприклад, екосистеми тундри).

  Слайд 14

  Незважаючи на те, що різні екосистеми розрізняються за продуктивністю і швидкістю втрат первинної чистої продукції, їм усім властиві певні закономірності співвідношень первинної і вторинної продукції на кожному трофічному рівні ланцюгів живлення, що дістали назву правила екологічної піраміди.   Правило екологічної піраміди відбиваю таку закономірність:  на кожному попередньому трофічному рівні кількість біомаси та енергії, що запасаються організмами за одиницю часу, значно більша ніж на наступних. Графічно це можна зобразити у вигляді піраміди, складеної з окремих блоків. Кожен з цих блоків відповідає продуктивності організмів на певному трофічному рівні ланцюга живлення. Отже, екологічна піраміда є графічним відображенням трофічної структури ланцюга живлення.

     Слайд 15,16

Розрізняють три типи екологічних пірамід: піраміда чисел, що відображає співвідношення між кількістю особин на кожному трофічному рівні; піраміда біомаси – кількість органічної речовини , синтезованої на кожному з рівнів;  піраміда енергії – величина потоку енергії.

   Слайд 17

Робота з підручником:

Ми розглянули як відбувається лінійний потік енергії в екосистемах, а зараз використовуючи Рис.52.1 та 52.4 з'ясуємо колообіг найбільш важливих хімічних елементів: Карбону і нітрогену.

Слайд 18,19

VІ. Фізкультхвилинка

Валеологічна вправа «Абетка» 

Тілом і головою пишемо літери, які називає вчитель  (або цифри від 1 до 10)

VІІ. Узагальнення і систематизація знань.                 1. Вправа «Стартовий капітал»

Слайд 20,21

2.Розв'яжіть задачу

Розгляньте наведений нижче трофічний ланцюг. 

Підпишіть на якому трофічному рівні перебуває кожен організм. Відомо, що суха маса одного сокола  у трофічному ланцюгу 1,2 кг. Яка маса трави має поглинатися у трофічному ланцюгу, щоб прогодувати одного сокола?

VІІІ.   Підсумок уроку.

Інтерактивна вправа «Інтерв`ю»

Учитель бере інтерв’ю в учнів:

     Що ви знали з цієї теми?

     Якого досвіду ви набули на сьогоднішньому уроці?

     Які запитання з цієї теми у вас виникли?

ІХ.  Домашнє завдання: 

1.Опрацювати  параграф 51,52 підручника (Біологія для 9-го  класу загальноосвітніх навчальних закладів/Р.В.Шаламов,Г.А.Носов, О.А.Литовченко,М.С.Каліберда. Харків: Соняшник, 2017. – 352с.: іл.)

2. Для кращого запам'ятовування передивіться відео за таким покликанням: https://www.youtube.com/watch?v=RNEwsw77fgE ;

Використані джерела інформації:

1. Шаламов Р.В. Біологія для 9-го  класу загальноосвітніх навчальних закладів/Р.В.Шаламов, Г.А.Носов, О.А.Литовченко,  М.С.Каліберда. Харків: Соняшник, 2017. – 352с.: іл.)

2. Каліберда М.С., Литовченко О.А., Шаламов Р.В. Робочий зошит з біології 9 клас/ 2.              М.С. Каліберда , Х.: Соняшник, 2017. – 128 с.         

3. Ютуб канал «BioChem-channl» - [електронний ресурс]. – Режим доступу: https://www.youtube.com/channel/UCpylG2qQQ2f-7oEi0N0KcBw