Урок "Колообіги речовин, енергії, інформації та їх зміни антропогенною діяльністю"

Урок 11 клас

Екологія

Тема: Колообіги речовин, енергії, інформації та їх зміни антропогенною діяльністю.

Практична робота №4: «Аналіз схем колообігу основних речовин у природі на предмет зміненості їх ланок антропогенною діяльністю»

Мета:

Освітня: ознайомити учнів із факторами, які негативно впливають на колообіг речовин біосфери та спричинюють зміни їх ланок; розглянути наслідки змінності ланок колообігу речовин і енергії;

Розвиваюча: розвивати вміння встановлювати причинно-наслідкові зв’язки, співпрацювати й робити висновки; формувати ціннісні орієнтації на збереження природи.

Виховна:виховувати повагу до природи

Обладнання й матеріали:  підручник, робочий зошит, зошит для практичних робіт

Тип уроку: комбінований

ХІД  УРОКУ

І. Організаційний момент

Привітання учнів, перевірка їх готовності до уроку.

ІІ. Перевірка домашнього завдання й актуалізація опор­них знань учнів

1. Фронтальне опитування
• Чому біосферу вважають енергетично відкритою системою?
• Як здійснюється потік енергії в біосфері?
• Чому колообіг речовин і енергії називають системотворчим фактором?
• Дати визначення поняттю «біогеохімічний цикл».
• Яка роль біогеохімічного циклу у функціонуванні та розвитку геосистем?
 

2. В права «Знайди помилку»

Біологічний колообіг — це одноразова (багаторазова) участь хімічних елементів у процесах, які відбуваються в біосфері. З усіх хімічних елементів, що зустрічаються в природі, близько 40 потрібні живим організмам. Розрізняють два основних види колообігу: малий, геологічний (біотичний) та великий, біотичний (геологічний).

Великій колообіг триває тисячі (мільйони) років і полягає в тому, що гірські породи підлягають руйнуванню, а продукти вивітрювання (в тому числі розчинні у воді поживні речовини) зносяться потоками води у Світовий океан, де вони утворюють морські напластування і лише частково повертаються на сушу із опадами. Малий колообіг (частина великого) відбувається на рівні біоценозу (екосистеми) і полягає в тому, що поживні речовини, вода і вуглець акумулюються в речовині рослин, витрачаються на побудову тіла і на життєві процеси як цих самих рослин, так і інших організмів (як правило, тварин), що з’їдають ці рослини. Продукти розпаду органічної речовини знову розкладаються до дрібних органічних (мінеральних) компонентів, доступних рослинам, і втягуються ними в потоки речовини.

3. Екологічна задача
Скласти ланцюг послідовної біогенної міграції атомів Карбону від CO2 повітря до Карбону органічних речовин тіла людини.

4. Бесіда
1. Назвіть причини колообігу речовин.
2. Які процеси зумовлюють міграцію речовин у колообігу? (Синтез живої речовини зеленими рослинами з елементів неживого середовища за допомогою сонячної енергії; мінералізація органічних решток рослин і тварин, у процесі якої виділяється енергія.)
3. Чи може діяльність людини вплинути на колообіг речовин у біосфері? Якщо «так», то яким чином? (Обговорення питання.)

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

Розповідь учителя

Згідно з геологічними уявленнями людина існує надзвичайно короткий час (усього 0,0001 % від тривалості існування біосфери). Проте за цей короткий проміжок часу колообіг речовин у біосфері змінився радикально. На сьогодні людина є найважливішим геологічним фактором. Людина небувало прискорила колообіг деяких речовин. Родовища заліза, міді, цинку, свинцю й багатьох інших елементів, які природа накопичувала упродовж мільйонів років, швидко вичерпуються. Подекуди, навпаки, відбувається концентрація елементів у таких пропорціях, яких не було в природі (наприклад, на великому заводі, де сконцентровано залізо, мідь, алюміній, органічні сполуки). До яких наслідків це призвело або може ще призвести, ми і розглянемо сьогодні на уроці (вчитель оголошує тему, мету уроку).

ІV. Вивчення нового матеріалу

План:

1.      Колообіг речовин, енергії, інформації та їх зміни антропогенною діяльністю
2.      Наслідки антропогенного впливу на колообіг речовин у біосфері

1. Колообіг речовин, енергії, інформації та їх зміни антропогенною діяльністю
Колообіг речовин у природі визначається спільною дією біологічних, хі-
мічних і фізичних чинників. У процесі біологічного колообігу атоми хімічних
елементів поглинаються організмами і заряджаються енергією, а потім за-
лишають живу речовину, віддаючи енергію в навколишнє середовище. За ра-
хунок біоенергії відбувається більшість хімічних реакцій.

Біологічний колообіг характеризується ємністю, інтенсивністю і швидкістю.

Ємність біологічного колообігу — це кількість хімічних елементів, що пе-
ребувають у складі біогеоценозу (фітоценозу).

Інтенсивність біологічного колообігу — кількість хімічних елементів, що
містяться у прирості біомаси на одиницю площі за одиницю часу.

Швидкість біологічного колообігу — проміжок часу, протягом якого хі-
мічний елемент проходить шлях від поглинання його живою речовиною до
виходу зі складу живої речовини.

Крім колообігу речовини та енергії, велику роль у біосфері відіграють
інформаційні зв'язки. Інформативні сигнали енергетично дуже слабкі, але
містять важливі відомості в закодованій формі. Ці сигнали сприймаються,
розшифровуються (здебільшого автоматично) та враховуються живими ор-
ганізмами. Обробляти, накопичувати й використовувати інформацію окремо
від енергії можуть лише живі організми.

Закон динамічної рівноваги: речовина, енергія, інформація та динамічні
якості окремих природних систем і їх ієрархії так тісно пов'язані між собою,
що будь-яка зміна одного з показників неминуче призводить до функціонально-структурних змін інших. Але при цьому зберігаються загальні якості системи – речовинно-енергетичні, інформаційні та динамічні. Людина порушує колообіг речовин, який уже склався, збільшуючи неврівноваженість біосфери.

2. Наслідки антропогенного впливу на колообіг речовин у біосфері

2.1. Наслідки антропогенного впливу на колообіг води
Зміну ланок колообігу речовин можна простежити на прикладі деяких ланок колообігу води. Зокрема, у результаті випадання опадів на земну поверхню формується поверхневий і підземний стік води. У природних умовах співвідношення між поверхневим і підземним стоком на користь останнього. В антропогенізованих умовах на розораних і забудованих територіях частка поверхневого стоку різко зростає й інколи є більшою за підземний стік. Якщо врахувати особливість зростання частки розораних і урбанізованих територій і скорочення частки природної рослинності, то наслідками такого процесу є скорочення запасів підземних вод, зменшення живлення річок і озер підземними водами і різке коливання їх водності в посушливі періоди року. В період затяжних і інтенсивних атмосферних опадів зростання поверхневого стоку є основною причиною паводкових явищ.

2.2. Наслідки антропогенного впливу на колообіг азоту
Антропогенний вплив на колообіг азоту визначається наступними процесами:
1. Спалювання палива призводить до утворення нітроген(ІІ) оксиду, а після цього до реакцій:

1) 2NO + O₂ = 2NO₂,     

2)4NO₂ + 2H₂O + O₂ = 4HNO₃, сприяючи випаданню кислотних дощів.
2. У результаті впливу деяких бактерій на добрива і відходи тваринництва утворюється нітроген(ІV) оксид — один із компонентів, який спричинює парниковий ефект.
3. Видобуток корисних копалин, які містять нітрат-іони і йони амонію, для виробництва мінеральних добрив.
4. При збиранні врожаю з ґрунту виносяться нітрат-іони і йони амонію.
5. Стоки з полів, ферм та каналізації збільшують кількість нітрат-іонів і йонів амонію у водних екосистемах, що прискорює ріст водоростей і інших рослин, при розкладанні яких витрачається кисень, що зрештою призводить до загибелі риб.

2.3. Наслідки антропогенного впливу на колообіг фосфору
Антропогенний вплив на колоообіг фосфору полягає в наступному:
1. Видобуток великих кількостей фосфатних руд для мінеральних добрив та мийних засобів призводить до зменшення кількості фосфору в біотичному колообігу.
2. Стоки з полів, ферм та комунальні відходи призводять до збільшення фосфат-іонів у водосховищах, до різкого зростання водних рослин і порушення рівноваги у водних екосистемах.

V. Узагальнення та систематизація знань

Виконання практичної роботи

VІ. Підведення підсумків уроку

Обговорення та виставлення оцінок

ІV. Надання та пояснення домашнього завдання.

     Повтор.§12