Урок на тему:"Властивості та характеристики екосистем. Типи зв’язків між популяціями різних видів в екосистемах. Колообіг речовин та потік енергії в екосистемах. Ланцюги живлення".

Урок з біології (11 клас)

Тема: Властивості та характеристики екосистем. Типи зв’язків між популяціями різних видів в екосистемах. Колообіг речовин та потік енергії в екосистемах.     Ланцюги та сітки живлення.

Основні цілі: Сформувати поняття про колообіг речовин та потік енергії в екосистемах; з’ясувати взаємозв’язки організмів у біогеоценозах, ланцюги і сітки живлення, екологічні піраміди.

Очікувані результати:

1.Знаннєвий компонент

Оперує термінами та поняттями: екологія, екологічні чинники, обмежувальні чинники, екологічна взаємодія, популяція, екосистема, біогеохімічні цикли, біосфера, ноосфера, біоценоз, біогеоценоз, екосистеми, фітоценоз, автотрофи, геторотрофи,  сапротрофи, продуценти, консументи, редуценти, ланцюги живлення, трофічна сітка, правило екологічної піраміди; Називає: екологічні закони і їхнє значення; шляхи асиміляції, передачі та розсіювання енергії в екосистемах; основні біоми Землі; ключові біогеохімічні цикли.

Наводить приклади: екологічних чинників та їхньої взаємодії; типів взаємодій популяцій у екосистемах; трофічних ланцюгів та трофічних сіток; закономірностей формування екосистем.

Характеризує: процеси і явища у популяціях, екосистемах та біосфері;  дію екологічних чинників; принципи застосування екологічних закономірностей в практичній діяльності людини та їхні прояви в природі;  потоки енергії в екосистемах; властивості та характеристики екосистем.

2.Діяльнісний компонент

Встановлює: елементарні причинно-наслідкові зв'язки між екологічними процесами та явищами.

Аналізує: залежність життєдіяльності організмів від середовища існування; Пояснює:дію в природі законів оптимуму, взаємокомпенсації екологічних факторів; закономірності структур популяцій; причини нерівноцінності біологічного різноманіття екосистем; механізми екологічного балансу біосфери; механізми дії екологічних чинників; механізми інтеграції складових екосистеми.

Складає схеми: біогеохімічних циклів; трофічних ланцюгів та трофічних сіток.

Порівнює: особливості організації та функціонування агроценозів і природних екосистем.

3.   Ціннісний компонент

Висловлює судження щодо: значення встановлення характеристик мінімальної життєздатної популяції тварин для збереження виду; ролі та значення екології у сучасному світі.

4.   Наскрізні змістові лінії

Громадянська відповідальність: роль та значення екології у сучасному світі; вплив антропогенних факторів на природу.

Здоров’я і безпека: залежність життєдіяльності організмів від середовища існування.

Екологічна безпека і сталий розвиток: принципи застосування екологічних закономірностей в практичній діяльності людини та їхні прояви в природ.

Ключові компетентності: спілкування державною мовою, основні компетентності у природничих науках і технологіях, екологічна грамотність і здорове життя, уміння вчитися впродовж життя; збереження власного здоров'я.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Прийоми активізації пізнавальної активності учнів: постановка проблемних запитань у ході уроку, робота з термінами, повідомлення учнів з теми уроку, імітаційна гра – експромт.

Прийоми особистісно розвивального навчання: співпраця вчителя і учнів, випереджаючи завдання, підготовка повідомлень.

Обладнання: малюнки, схеми, таблиці, Соболь В.І. Біологія і екологія (рівень стандарту): підручник  для 11 кл. закаладів загальної середньої освіти/ В.І.Соболь – Кам’янець-Подільський: Абетка, 2019. – 256 с.: іл., gg 39,40. Структура уроку

І Організаційний  етап. Привітання вчителя і учнів. Перевірка готовності до уроку. Перевірка присутніх. Повідомлення теми уроку. Вправа «Хвилина позитиву».

І. Актуалізація чуттєвого досвіду і опорних знань учнів

1.                 Що вивчає екологія?

2.                 Що таке біоценоз?

3.                 Яка структура біоценозу?

4.                 Що таке біогеоценоз? (закінчити схему).

5.                 Які взаємозв’язки організмів в біогеоценозі?

6.                 Які ви знаєте типи взаємоз’язків організмів в біогеоценозах?

7.                 Імітаційна гра – експромт «Танкер».

       Класний колектив поділяється на групи: «Планктон», «Нектон», «Бентос», «Морські птахи», «Люди». Після того як учні утворили міні-групи, вчитель зачитує газетне повідомлення про аварію супертанкера і вилив нафти на поверхню океану. Учитель пропонує кожному уявити свої почуття в цій ситуації і кожній групі впродовж 5 хв. виразити їх. Після виступів учнів, учитель пропонує обговорити варіанти розв’язування проблеми нафтового забруднення океану.

І. Вивчення нового матеріалу

Мотивізація навчальної діяльності учнів

а). Перетворення енергії в біогеоценозах

Слово вчителя. Функціонування будь-якого біогеоценозу пов’язане з перетворенням енергії. Енергія витрачається живими організмами на процеси росту, розмноження, рухову активність…

Виступ учня №1. Біогеоценози є відкритими системами, які потребують постійного надходження речовини та енергії ззовні. Основним джерелом цієї енергії є сонячне світло, яке фототрофи вловлюють та перетворюють на енергію хімічних зв’язків синтезованої органічної речовини. Геторотрофні організми дістають необхідну їм енергії внаслідок ферментативного розкладу органічних речовин. Проте лише незначна частина енергії сонячного світла, яка досягає поверхні Землі (1%) фіксується зеленими рослинами, інша ж відбивається в космос у вигляді тепла.

б). Ланцюги живлення

Це послідовні ряди трофічних зв’язків між організмами різних видів в біогеоценозах.

Кожний ланцюг живлення складається з певної кількості ланок (не перевищує 4-5). Будь-яка популяція організмів одного виду займає в ланцюзі живлення певне місце-трофічний рівень. (Схема 1).

Консументи І порядку

Гетеротрофи - рослиноїдні тварини

                                   /                                                              \         

                                Продуценти                                         Консументи ІІ порядку

        Автотрофи - зелені рослини                                           Хижаки

                                                      \                        /                                      

Редуценти

Сапротрофи

Енергія акумулюється у вигляді хімічних зв’язків органічних сполук. Проходить через організми консульментів і редуцентів, частково розсіюється у вигляді тепла на кожній з трофічних ланок.

Висновок: Отже, умовою існування будь-якого біогеценозу є наявність зелених рослин, які вловлюють сонячну енергію.

Тімірязєв К.А. порівнював продуценти – зелені рослини з Прометеєм, так як вони «Віддають вогонь людям» - енергію (органічних речовин). в). Типи ланцюгів живлення. Поняття про трофічну сітку

(Схема№2).

                                       Типи ланцюгів живлення

                                    /                                                   \          

Пасовищний                                                                         Детритний

(ланцюги виїдання)                                                      (ланцюги розкладання)

Зелені рослини- продуценти

                    І                                                                                         І

Консументи І порядку                                             Мертва органічна речовина

Рослиноїдні тварини                                                   (рештки організмів)

                    І                                                                                          І                  

Хижаки (консументи ІІ-ІІІ пор.)

Редуценти                                                                                  Редуценти

(наприклад: осока-заєць-лисиця)     (опале листя-дощові черв’яки - бактерії) 

(трава-комахи-земноводні зміїхижі птахи в степу)

Переплітаючись ланцюги живлення формують сітку живлення або трофічну сітку. Що забезпечує стійкість біогеоценозу. г). Правило екологічної піраміди

Графічним відображенням трофічної структури ланцюга живлення є екологічна піраміда.

За правилом екологічної піраміди на кожному попередньому трофічному рівні кількість біомаси і енергії, які запасаються організмами в 5-10 разів більша, ніж на наступному.

Піраміда складається з окремих блоків, кожен з яких відповідає продуктивності організмів на певному трофічному рівні ланцюга живлення.

Схема № 3.

     Види пірамід

                                           /                      І                 \

П.Біомаси           П.Енергії           П.Чисел

IV. Закріплення нового матеріалу

І.   Розв’язуємо задачі Задача №1.

На основі правила екологічної піраміди  визначіть кількість рослинної речовини, необхідної для того, щоб в даному біоценозі могли існувати 4 сови масою по 1,5 кг.

1).      Складемо ланцюг живлення:

Рослинна речовина           –            миші              –            сови

                                                                                                         (4х1,5=6кг)

 2).     На підставі правила екологічної піраміди:

                        600кг                 –          60кг          –         6кг (Рослинна речовина)     –         (миші)        –         (сови) Відповідь: 600 кг рослинної речовини.

Задача №2.

Скільки потрібно фітопланктону, щоб у Чорному морі виріс дельфін білобочка масою 300 кг.

1).      Складаємо ланцюг живлення:

Фітопланктон    -  риба, ракоподібні -  дельфін білобочка.

30 000 кг   -  3 000 кг  -  300 кг.

Відповідь: 30 000 кг фітопланктону.

Задача №3.

Яка площа планктону може прогодувати білого пелікана (м=10кг, 60% - вміст води) в ланцюгу живлення: Планктон  -  риба  -  пелікан ?

Продуктивність планктону – 600г/м² – суха вага.

1). Визначимо суху масу пелікана:

60% вміст води.

100% - 60% = 40% (0,4)

М_с = М х 40% = 10кг х 40% = 4кг.

2). На підставі правил екологічної піраміди знайдемо суху вагу планктору.

Планктон  -  риба  -  пелікан

  400кг      -    40кг  -  4кг.

3).  Визначимо площу акваторії на 1м²:

Продуктивність плактону = 600г/м² (0,6кг/м²) або 400кг: 0,6кг/м²= 700м² (0,7га).

Відповідь: для прогодування білого пелікана потрібно 0,7га планктону.

ІІ. Тестування.

№1.  Визначте:

     А   -   пасовищий тип ланцюгів живлення;

     Б   -   детритний тип цих самих ланцюгів;

     В   -   явище переплітання ланцюгів живлення;

     Г   -   закономірність, за якою кількість біомаси та енергії в кожному       попередньому трофічному рівні в 5-10 разів більша, ніж у наступному;      Д   -   що є графічним відображенням структури ланцюгів живлення ?

Відповіді:

1.      Ланцюги розкладання.

2.      Харчова сітка.

3.      Правило екологічної піраміди.

4.      Екологічна піраміда.

5.      Ланцюги виїдання.

А-5

Б-1

В-2

Г-3 Д-4 №2.

  А – різні види живляться кількома різними об’єктами і самі стають їжею для багатьох членів екосистеми. Як називають цей процес?

      Б  - назвіть джерело органічних речовин, які використовуються в ланцюгах живлення.

     В  -  завжди кількість рослинної їжі в декілька разів більша за загальну масу рослиноїдних тварин. Загальна маса хижаків також у декілька разів менша за масу їхніх жертв. Як назвали цю закономірність?

     Г  -  харчові ланцюги (рослини-рослиноїдні тварини-хижаки та ін.) завжди складаються з 3-5 ланок. Як називають ці ланки?

     Д  -  що є основою життя в біоценозах?

Відповіді:

1   – ланцюги живлення

2   – правило екологічної піраміди

3   – харчова сітка

4   – зелені рослини

5   – колообіг речовин

А – 1

Б – 4

В – 2

Г – 1,3

Д – 5