Урок "Колообіг речовин в біосфері. Малий (біологічний) колообіг речовин"

Тема уроку: Колообіг речовин в біосфері. Малий (біологічний) колообіг речовин

Девіз кроку: 

„Я насмілюся стверджувати, що з усіх знань це найкорисніші для нас знання – знання природи, її законів”       Ж. – Б. Ламарк.

Мета: сприяти засвоєнню понятть колообіг речовин, малий колообіг, великий колообіг;  розвивати навики складати схеми  біохімічних циклів елементів-органогенів; обґрунтовувати провідну роль взаємозв’язків між видами організмів у колообігу речовин і енергії в біосфері, розвивати навички аналізу й синтезу інформації; виховувати розу­міння єдності всього живого на нашій планеті.

Ключові поняття: продуценти, консументи, редуценти, жива речовина; біогенна речовина, біокосна речовина, нежива речовина біосфери, малий (біологічний), великий (геологічний) колообіг речовин, кругообіг Карбону, кругообіг Оксигену, кругообіг Нітрогену, екосистема, фотосинтез, дихання, енергетичний обмін, пластичний обмін.

Хід уроку

І. Організаційний етап  Відео 1,5 хв.

•                   Які емоції та почуття викликає у вас перегляд?
•                   Про що цей сюжет?

(Біоценоз. Екосистема лісу. Всі живі організми пов’язані між собою та з неживою природою).

Тобто ми продовжуємо вивчати Надорганізмові рівні організації живої природи, а саме Біосферний  рівень організації життя.

•                   Бажаю вам плідної роботи і  успіхів.
•                   Для роботи на уроці ви об’єдналися у групи.

На кожному етапі уроку учні виконують завдання, за які отримуватимете бали, бали будуть пререведені у оцінку. У кожного з вас є аркуш оцінювання. Керівник групи виставить бали за роботу на кожному етапі.

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Перш ніж надбудовувати щось нове, потрібно мати надійний фундамент, то пригадаємо ключові поняття:

Аукціон:

-  Екосистема - Біоценоз?   - Біосфера?

- Нейтралізм  - Мутуалізм  - Коменсалізм.

- Продуценти? -  Автотрофи - Фототрофи -  Хемотрофи - Гетеротрофи - Консументи  - Редуценти?  

-Завдання «Кінострічка» Розташувати малюнки у певному порядку, пояснити чому ви їх так розмістили.

- Рослини –коник – жаба – змія – хижий птах

-Водорості – Рослиноїдна риба – Качка – лисиця – гриби

Ланцюг живлення (трофічний ланцюг) – це взаємовідносини між організмами під час  перенесення енергії їжі від джерела через ряд організмів на більш високі трофічні рівні.

•                   Який ланцюг живлення найбільш повний?
•                   Що відбуватиметься з екосистемою, якщо вилучити одину з ланок ланцюга живлення?
•                   Як ви вважаєте, чому одні організми використовують інші у якості їжі?

(Обмеженість кількості елементів-органогенів, при переході речовин з організму в організм відбувається передача енергії у вигляді енергії хімічних зв’язків).

Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Отже, здійснення функцій живої речовини пов’язані з міграцією атомів елементів у процесі колообігу речовин у біосфері. Тобто, одна з найважливіших рис біосфери - наявність біотичних кругообігів (біогеохімічних циклів) хімічних елементів.

 У колообігу речовин біосфери  до складу живих організмів  входять одні і  ті самі елементи (біогенні). Атоми елементів переходять  від організму до організму, перебуваючи у колі життя багато років. З неживої природи елементи переходять до складу рослин, з рослин – до тварин і людини.

Найважливішою умовою стійкості  існування екосистем усіх рівнів є колообіг речовин на планеті.

У кожному біоценозі можна спостерігати біологічний колообіг  елементів, в основі яких два основні процеси  – акумуляція  і мінералізація.

Тоже, тема уроку: Колообіг речовин у біосфері. Малий біологічний колообіг речовин.

•                   Наскільки новою є ця тема для вас?

Отже ця тема проходить через курс хімії, географії і біології, тобто є міждисциплінарною. Ми з вами відтворимо ті, знання, якими ви володієте стосовно цього притання, оцінимо їх значення для розуміння загально біологічних закономірностей.

Вивчення нового матеріалу. Організми в екосистемі будь-якого рівня пов’язані спільністю енергії і речовин, необхідних для підтримки життя. Всі функції живої речовини проявляються у біогенній міграції атомів. Збереження циклічності-це умова існування біосфери.

Біологічний колообіг – це циркуляція речовин та енергії між грунтом, рослинами, тваринами та мікроорганізмами. Це багаторазова участь хімічних елементів у процесах, які відбуваються у біосфері

Розрізняють два основних кругообіги речовин: великий (геологічний) та малий (біологічний, або біотичний), які охоплюють усю планету.

Малим (біологічним) коло обігом називають  багаторазове  циклічне, нерівномірне у часі і незамкнене обертання частини речовин, енергії і інформації  у межах елементарних екосистемах.  Малий колообіг є частиною великого і відбувається на рівні екосистемиі полягає у тому, що поживні речовини, що містять біогенні елементи акумулюються  в речовині рослин, витрачаються на побудова тіла іна життєві процеси як самих рослин так і інших організмів (тварин). Продукти розпаду органічної речовини під дією редуцентів знову розкладаються до мінеральних компонентів, доступних рослинам.

Малий (біотичний) колообіг речовин стабілізує біосферу впродовж часу існування окремих екосистем.

Великий (геологічний колообіг) – безперервний планетарний закономірний, циклічний процес нерівномірного у просторі і часі перерозподілу речовин, енергії та інформації, які входять до складу екосистем. Великий колообіг речовин здійснюється впродовж кількох геологічних періодів і при цьому торкається глибинних шарів твердої оболонки Землі.

Обидва кругообіги протікають одночасно та тісно зв'язані між собою. Завдяки взаємодії різних груп живих організмів між собою та з навколишнім середовищем в екосистемах виникає певна та характерна кожному виду екосистем структура біомаси, створюється своєрідний тип потоку енергії та специфічні закономірності її передачі від однієї групи організмів до іншої, формуються трофічні ланцюги, що визначають послідовність переходу органічних речовин від одних груп живих організмів до інших.

Завдання.  На сьогодні вам було запропоноване випереджувальне завдання  на основі знань з хімії, географії та біології підготувати інформацію про колообіг елементів: 1 група – Оксигену, 2 група – Карбону, 3 група – Нітрогену.

Виступ груп.

Після виступу груп учитель задає запитання представникам групи.

– Як людина впливає на колообіги? Який наслідок можуть мати антропогенні зміни?

- Не менш важливим є колообіг води. У живих організмах без води неможливі процеси гідролізу сполук, реакції обміну, біосинтезу. Рослини отримують воду за рахунок мінерального живлення, частина води виділяється за рахунок транспірації, частина використовується для фотолізу у процесі фотосинтезу. Вода утворюється в живих організмах внаслідок окиснення органічних речовин як один з кінцевих продуктів.

- Чи пов’язані між собою процеси колообігу?

Отже,  у малому колообізі задіяні живі організми екосистеми. При цьому основними ланками колообігу є : створення первинної органічної речовини, перетворення первинної органічної речовини у вторинну, руйнування первинної і вторинної речовини.

Висновки. Отже, утворення живої речовини та її розклад – дві сторони єдиного процесу, який називається біологічним коло обігом хімічних елементів. Причиною біологічного колообігу є обмеженість ресурсів елементів, з яких побудовані живі організми.

Задача 1.

Під час біосинтезу для утворення хімічних зв’язків необхідна енергія. Молекула ДНК складається з 462 нуклеотидів. У процесі трансляції для утворення одного пептидного зв'язку витрачається 1 молекула АТФ. Визначити, скільки молекул глюкози повинно пройти повне розчеплення для забезпечення синтезу поліпептидного ланцюга, закодованого в даному фрагменті ДНК? Скільки СО₂ повинна використати рослина (н.у.), щоб синтезувати таку кількість глюкози?

Задача 2.

50 м.кв. зеленого лісу поглинає за 1 хвилину стільки СО₂, скільки його виділяє при диханні за 1 год. одна людина ( тобто 40 г.). Скільки CO₂ поглинає 1 га зеленого лісу за 1 год.? Скільки людей зможуть видихать цей СО₂ за той же час? Скільки глюкози синтезує цей ліс за  1 год.?

На скільки вистачить кисню, утвореного під час фотосинтезу, якщо відомо що в середньому успокійному стані, людині потрібно близько 400 – 500 літрів кисню.

Задача 3.

Внаслідок дисиміляції утворились 24 молі вуглекислого газу і 12 молів піровиноградної кислоти. Скільки молів АТФ синтезувалось і скільки молів  глюкози було розщеплено при цьому?  Скільки глюкози утвориться під час фотосинтезу, якщо рослини використають вуглекислий газ, утворений у процесі дисиміляції. Відповідь:  10 молів глюкози і 164 моля АТФ.

Запитання :

-Яка причина постійного колообігу у біосфері? (обмеженість елементів, що входять до складу живих організмів).

- Яке значення колообігу? (разом з потоком речовин з організму в організм у вигляді енергії хімічних зв’язків переноситься енергія)

Завдання. Проаналізуйте, як змінилися ваші знання та уявлення про колообіг речовин і виберіть  ключові поняття нової теми ( вправа «біологічна гусінь»).

Індивідуальний тест на закріплення.

І варіант

1. Укажіть місце максимальної концентрації біомаси:

А – атмосфера; Б – літосфера;

В – гідросфера; Г – межа розподілу оболонок планети.

2. Назвіть організми, які здійснюють перетворення нітратів на атмосферний азот:

А – цвілеві гриби; Б – діатомові водорості;

В – денітрифікуючі бактерії; Г – кишковопорожнинні.

 3. Для забезпечення колообігу речовин екосистеми необхідна наявність таких складових, як:
а) біогенні елементи, продуценти, консументи, редуценти;
б) продуценти, сапротрофи, консументи, паразити; 
в) продуценти, редуценти, консументи; 
г) біогенні елементи, продуценти, консументи.

4. Причина загибелі водних організмів під час розлиття нафти:
а) швидкий розклад нафтопродуктів;
б) обмеження обміну газами між атмосферою та водним середовищем;
в) випадіння кислотних дощів;
г) розчинення нафти у воді.

5. Установіть відповідність між групами в екологічній системі озера та організмами:

Групи організмів	Організми
А Продуценти Б Консументи В Редуценти	Ціанобактерії Бактерії гниття Віруси Пуголовки

 

6.  Вкажіть процеси, які відбуваються під час колообігу Нітрогену:

а) нітрифікація;  б) фотосинтез;  в) денітрифікація;  г) фіксація; д)дихання.

ІІ варіант

1. Позначте суть газової функції живої речовини біосфери:

А – накопичення в організмах хімічних елементів;

Б – виділення кисню і поглинання вуглекислого газу рослинами;

В – засвоєння організмами енергії і передача її ланцюгами живлення;

Г – розкладання організмів після їх смерті.

2. У колообігу Оксигену у природі провідна роль належить:

А – азотфіксуючим бактеріям; Б – сіркобактеріям;

В – нітробактеріям; Г – зеленим рослинам.

3. Єдиний природний комплекс, утворений живими організмами й навколишнім середовищем, в якому вони існують і де всі компоненти пов’язані обміном речовин, енергії та інформації це:
а) біоценоз; б) екосистема;  в) агроценоз г) сукцесія.

4. Вкажіть енергію, необхідну для фотосинтезу:

А – глюкоза; Б – хлорофіл;

В – енергія хімічних зв’язків; Г – світлова енергія.

5. Установіть відповідність між процесами та їхніми характеристиками:

1 – фотосинтез 2 – дихання

А – в атмосферу виділяється вуглекислий газ Б – в атмосферу виділяється кисень В – джерелом енергії при синтезі АТФ є органічні речовини Г – джерелом енергії при утворенні АТФ є світло Д – відбувається в хлоропластах Е – відбувається в мітохондріях

 

6. Збільшення вмісту якого газу в атмосфері спричинює «парниковий ефект»:
   а) кисню;  б) азоту;  в) вуглекислого;
   г) чадного.
   
   ІІІ варіант

1. Позначте суть концентраційної функції живої речовини біосфери:

А – накопичення в організмах хімічних елементів;

Б – виділення кисню і поглинання вуглекислого газу рослинами;

В – засвоєння організмами енергії і передача її ланцюгами живлення;

Г – розкладання організмів після їх смерті.

2. У колообігу Нітрогену у природі провідна роль належить:

А – ціанобактеріям; Б – діатомовим водоростям;

В – залізобактеріям; Г – азот фіксуючим бактеріям.

3. Органічна речовина вологих тропічних лісів розкладається з найбільшою швидкістю, бо там спостерігаються:
а) постійно високі температури і низька вологість;
б) постійно високе затінення під пологом лісу і висока вологість;
в) постійно високі температури і добре зволоження;
г) постійно висока різноманітність рослин і висока вологість.
4. Позначте що є джерелом молекулярного кисню у процесі фотосинтезу:

А – перехід електронів на зовнішню поверхню мембрани тилакоїдів;

Б – поглинання квантів світла молекулою хлорофілу;

В – дисоціація води;

Г – фотоліз води.

5. Установіть відповідність між процесами та їхніми характеристиками:

1 – світлова фаза 2 – темнова фаза

А – синтез глюкози Б – синтез АТФ В – відновлення НАДФ Г – фотоліз води і вивільнення молекулярного кисню

 

6. Яким з наступних організмів не потрібне сонячне світло:
   а) хемосинтезуючі бактерії;  б) ламінарія;  в) червоні водорості; 

г) рослини найнижчих ярусів тропічних лісів;  д) синьо-зелені водорості. 

ІV варіант

1.. Визначте процеси, на яких базується колообіг речовин у біосфері:

А – природний добір і мутації;

Б – розселення видів і штучний добір;

В – фотосинтез і дихання;

Г – транспірація і сукцесії.

2. Виберіть хімічний елемент, колообіг якого зумовлює формування покладів нафти і кам’яного вугілля:

А – Сульфур; Б – Карбон;

В – Нітроген; Г – Оксиген.

 3. Збільшення вмісту якого газу в атмосфері спричинює «парниковий ефект»:
а) кисню; б) азоту; в) вуглекислого; г) чадного.
4. Визначите правильно складений пасовищний ланцюг живлення:
а) трава – зелений коник – жаба – вуж;
б) леопард – газель – трава;
в) трава – заєць – орел – жаба;
г) перегній – дощовий черв'як – землерийка – горностай.
5. Фотосинтез відбувається у кілька етапів. Встановіть послідовність його стадій:

А – поглинання кванта світла хлорофілом і відрив електронів від молекули хлорофілу;

Б – синтез АТФ;

В – накопичення протонів (Н +) і відновлення НАДФ;

Г – фотоліз води, виділення в атмосферу молекулярного кисню;

Д – синтез глюкози;

Е – відновлення вуглекислого газу на рибулозо-біфосфат-карбоксилазі.
6. Вкажіть до якої групи організмів відносяться хемототрофні бактерії:
а) редуценти;
б) продуценти;
в) консументи І порядку;
г) консументи ІІ порядку.

Рефлексія

Проаналізуйте свою діяльність на уроці за такими критеріями:

•                   Що з зробленого на уроці викликає позитивні емоції?
•                   Що вийшло найкраще?
•                   Що залишилося незрозумілим?
•                   Над чим би вам хотілося ще попрацювати?

Домашнє завдання.

1.               У зошит для конспектів записати формулювання ключових термінів.
2.               П. 31. Ст.. 185 – 187
3.               Обгрунтуйте думку, чому біосфера не становить окремої оболонки Землі.
4.               Антропогенний вплив на колообіги речовин та прогнозування можливих наслідків.

 

 

Презентація до уроку