Примеры задач по биологии для интеграции пронципов устойчивого развития на уроках биологии

Задачи  для  интеграции принципов  устойчивого развития  на уроках  биологии

Тема:  Разнообразие  хвойных  растений.

І. Дидактическое  задание.

ЗАДАЧА .   1  гектар  лиственного леса  вырабатывает  2 кг  летучих  защитных  веществ,  а  гектар  хвойного  леса – 250%  от  этой величины. Сколько кг  летучих  защитных  веществ  вырабатывает  гектар  хвойного  леса?  Как  человек  использует  знания об этом  для  улучшения  своего  здоровья?

РЕШЕНИЕ: 

2 кг   -   100%

Х кг  -    250%

Х= ( 2 •  250 ) :  100 = 5 кг

Ответ:  1 гектар хвойного леса  вырабатывает  5 кг летучих  веществ.

ІІ. Интеграция  принципов  устойчивого  развития.

Проблемы: охрана  здоров’я;  сокращение  площади  лесов;  изменение  климата

●  Какую  пользу  приносять  зеленые  насаждения?

●  Как влияет на   изменение  климата  уменьшение  площади   лесов?

●  Как вы думаете,  целесообразно  ли  использовать  хвойные  растения  для  новогодних  праздников? Какую  альтернативу  новогодней  елочке вы можете предложить?

ІІІ. Материал  для  учителя.

Сосна – одно из древнейших лекарственных растений, целая лесная аптека. Греции и Риме сосну использовали при лечении простудных заболеваний. На Руси было принято жевать смолу сосны для укрепления зубов, десен, для дезинфекции полости рта. Чистую живицу (смолу) прикладывали к ране вместо бинта или пластыря, к больному зубу, чтобы унять боль. В старину разведенную спиртом живицу применяли для растирания мышц, суставов. Противоцинготные свойства сосны были давно известны народам Сибири, промысловикам и мореходам. Естествоиспытатель П.С. Паллас писал: «Собираемые по концам веток молодые сосновые и кедровые вершинки похваляются от мореходов как лучшее противоцинготное и бальзамическое средство и составляют в лечебной науке преизрядное лекарство». В XIX в. каждая экспедиция брала с собой эти «снадобья жизни». Красота и величественность сосновых лесов (боров) вдохновляла поэтов, писателей, художников, влияла на их настроение.
На холстах Ивана Ивановича Шишкина открылась устремленная в небо мощь красного бора, темень глушняка, сплетаются упругие ветви, топорщатся колкие пучки игл. С полотен Шишкина подлинный русский лес впервые зашумел, задышал.
«Как зеленый могучий лес, он  заражал всех своим здоровым весельем и правдивой русской речью» – читаем у Репина.

Тема:  Общая  характеристика  царства  Растения.

І.  Дидактическое  задание.

ЗАДАЧА. Известно,  что только в  8  случаях  их  100  лесные  пожары  возникают  без помощи  человека,  от молнии или от перегрева  торфа.  В  скольких  случаях  причиной  пожара является  человек?  Назовите причины  пожара в лесу по вине  человека.

ІІ. Интеграция  принципов  устойчивого  развития.

Проблемы:  права животных; уменьшение площади  лесов;  сохранение здоровья.

●  Какие  правила в лесу  необходимо соблюдать?

●  Как  влияют  пожары  на  флору и фауну  лесов?

ІІІ. Материал  для  учителя

Мировая статистика показывает, что около 97% всех лесных пожаров возникает по вине людей. Отсюда борьба с лесными пожарами остается одной из важнейших государственных задач.

Пожары уничтожают гнезда птиц и местообитания зверей, способствуют размножению вредных насекомых.. В пламени разыгравшегося пожара погибают зайцы, лисицы, белки, медведи, лоси и даже птицы, потерявшие в дыму ориентировку. На гарях находили обгорелые трупы оленей, лосей и даже «хозяина» и «знатока» леса – медведя. Гари бедны животными и долгие годы представляют собой пустыню.
Засушливым летом количество пожаров резко возрастает. То тут, то там возникают самые страшные верховые пожары, гибельные по своим последствиям. Эти пожары опасны в хвойных лесах, особенно в молодняках, где хвоя, кора и древесина содержат смолистые легко воспламеняющиеся вещества. Скорость движения огня доходит до 25-30  и даже 50 километров в час. Иногда над горящим лесом под влиянием ветра образуется огненный смерч. Температура достигает 900 градусов

Тема:  Роль  голосеменных в природе и хозяйственной  деятельности  человека

І. Дидактическое  задание.

  ЗАДАЧА.   1 га придорожного  елового леса  задерживает  30 тонн  пыли в год. Сколько  тонн пыли в год  задерживает  1 га придорожного  елового леса  за 1 месяц,  за 1 неделю,  за  1 день?

РЕШЕНИЕ:

За  12 месяцев  -  30 т               За  30 дней  -  2,5 т                           за 7 дней – 583,3 кг

За  1 месяц        -  х                    за   7  дней  -   х                                за 1 день -  х

Х= ( 1 •  30 ) :  12 = 2,5 т          х = ( 7   •  2,5 ) :  30  =  583, 3кг     х = ( 1 • 583,3 ) : 7= 83,3кг

Ответ: 1га придорожного елового леса задерживает  пыли  за 1 месяц – 2,5 т;                             за 1 неделю -  583,3 кг;  за 1 день – 83,3 кг.

ІІ. Интеграция  принципов  устойчивого  развития.

Проблемы: охрана  здоров’я;  сокращение  площади  лесов;  разумное производство; насилие над природой.

●  Какие у вас будут предложения по защите окружаюшей среды от загрязнения?

●  Как влияют  вредные вещества, которые  накапливаются  в  воздухе  на  здоровье человека?

●  Почему  хвойные деревья  в пределах города живут только половину своего жизненного срока?

ІІІ. Материал  для  учителя.

Имеются данные, что 1 кг листьев может поглощать за сезон до 50-70 г сернистого газа, 40-50г хлора и 15-20мг свинца. Соединения азота в виде двуокиси и аммонийных солей, поглощаясь в небольшом количестве, выступают как фактор внекорневой (через листья) подкормки растений. Однако в больших количествах эти вещества, как и другие загрязнители, снижают устойчивость растений или даже ведут к их отравлению.
Как утверждают учёные, лес создаёт над собой зоны концентрации влаги, и над ним выпадает осадков на 9 – 30% больше, чем над безлесной территорией. Эти осадки смывают промышленную пыль. Однако на участках с загрязнённым воздухом деревья болеют, прирост их снижается. Только около половины вредных примесей (49 – 66%) осаждается на поверхности деревьев, остальное проникает в живые ткани растений. Самыми уязвимыми при этом оказываются молодые леса. Среди лесных древесных пород более стойкие дуб, клён, тополь, а среди кустарников – лох узколистный, боярышник. Совсем беспомощна по отношению к загрязнённому воздуху ель. Сосна и кедр выдерживают лишь четвёртую часть того, что под силу берёзе.

Тема: Растительные  сообщества. Связи  растений  с  другими  организмами.

І.  Дидактическое  задание.

    ЗАДАЧА.  В  настоящее  время  леса  занимают около  40 млн. км². Ежегодно  это величина  уменьшается  на  2%. Когда  планета  останется  без своих  «легких»,  если  этот  процесс  не остановить?

РЕШЕНИЕ:

40 млн. км²  -  100%

   х                -    2%

х =  (40х2):100 = 0,8 млн.км²

40 :  0,8 =  50 (лет) 

Ответ: планета  останется без своих «легких» через  50 лет при таком отношении к лесам.

ІІ. Интеграция  принципов  устойчивого развития.

Проблемы:  разумное  потребление,  права животных,  сокращение  площади  лесов.

●   Какое  еще  значение  для  здоровья  человека  имеют  леса?

●   Как  это связано с фауной?

●   Как  повлияет   исчезновение  лесов на климат  планеты?

ІІІ.  Материал  для  учителя.

Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX веке в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост.                   В.И. Вернадский писал: "Человек становится геологической силой, способной изменить лик  Земли". Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной (предпринимаемой человеком) деятельности проявляется в истощении природных ресурсов, загрязнения биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов. Поэтому так важно знать значение лесов для биосферы нашей планеты.

Тема:  Фотоснтез.

І. Дидактическое  задание.

ЗАДАЧА.  Один  гектар  соснового  леса  выделяет в месяц  2500 кг  кислорода.  Сколько тонн  кислорода  выделяет в год  3 га  соснового леса? 

РЕШЕНИЕ:

1 га  леса  выделяет кислорода   2500 кг

3 га                         -                         х

Х =  3 •  2500 =  7500кг

Ответ:  3га соснового леса выделяют в месяц  7500 кг кислорода.

ІІ. Интеграция  принципов  устойчивого  развития.

Проблемы: охрана  здоров’я;  сокращение  площади  лесов; 

●  Как  повлияет  на состав  атмосферы  сокращение  лесов  на нашей планете?

●  Как вы думаете,  целесообразно ли  высаживать ели и сосны  в  черте  города?  Какое  это имеет  значение  для городских  жителей?

ІІІ.  Материал  для  учителя.

Ежегодно в результате фотосинтеза на Земле образуется 150 млрд. тонн органического вещества и выделяется около 200 млн. тонн свободного кислорода. Фотосинтез создал и поддерживает современный состав атмосферы, необходимый для жизни на Земле. Он препятствует увеличению концентрации CO2 в атмосфере, предотвращая перегрев Земли  ( парниковый эффект)  Поскольку зеленые растения представляют собой непосредственную или опосредованную базу питания всех других гетеротрофных организмов, фотосинтез удовлетворяет потребность в пище всего живого на нашей планете. Он – важнейшая основа сельского и лесного хозяйства. Хотя возможности воздействия на него еще не велики, но все же и они, в какой то мере используются. Квадратный метр поверхности листьев в течение одного часа продуцирует около одного грамма сахара; это значит, что все растения, по приблизительной оценке, изымают из атмосферы от 100 до 200 млрд. тонн  С  в год. Около 60% этого количества поглощают леса, занимающие 30% непокрытой льдами поверхности суши, 32% - окультуренные земли, а оставшиеся 8% - растения степей и пустынных мест, а также городов и поселков.

Тема:  Значение  водорослей в природе и жизни  человека.

І. Дидактическое  задание.

ЗАДАЧА.    Американская  компания  «Дженерал  энергетик» начала  использовать как  источник  биомассы  быстрорастущие  бурые  водоросли. Из  1 га получают  40м³  биогаза  в  год. Это эквивалентно  28 л бензина. В  Китае из 1 т  навоза с помощью  установок,  которые  его перерабатывают,  получают  500м³  биогаза,  а  это  эквивалентно  350 л  бензина. Во  сколько  раз  и  в  какой  стране  выгоднее  используют  получение  биогаза?

РЕШЕНИЕ:

40 м³  -  28л

1 м³   -   х л       х = ( 1 • 28 ) : 40 = 0,7л

500 м³  -   350 л

1 м³      -    х л        х = (  1  •  350 )  :  500 = 0,7 л

Ответ: из  1 га  водорослей  и  1 т  навоза  получают  одинаковое количество  биогаза.

ІІ. Интеграция  принципов  устойчивого  развития.

Проблемы:  потребление  энергии;  разумное производство  и   потребление; здоровье человека.

●  Какие  альтернативные  источники  энергии вы знаете? Какие из  них  менее других загрязняют  окружающую  среду?

●  Зачем  человечеству  нужно  искать  новые  источники  энергии?

●  Как вы думаете,  человечеству  более   выгодно  использовать   водо росли  в  качестве  источника  биотоплива  или  навоз?   Как человек  использует  водо росли?

ІІІ.  Материал  для  учителя.

«Никакой вид энергии не обходится так дорого, как её недостаток.» Гоми Баба, 1964.
Это высказывание известного индийского ученого никогда не звучало столь актуально, как в наши дни, когда человечество, не считаясь с огромными финансовыми расходами, прилагает все уси­лия к поиску новых путей получения энергии.  Одним из источников  энергии является  биотопливо.

Биотопливо  можно пллучать из  микроводорослей.  Обычно  микроводоросли  обитают  везде, где есть влага, однако наиболее обширными "поставщиками" водорослей  в естественной среде являются болота и озёра, в том числе, солёные. В полной аналогии с растениями, для роста водорослям требуется три главных компонента – солнечный свет, двуокись углерода и, конечно же, вода. Данные  сайта  издания Permaculture Activist, прямо скажем, ошеломляющи.

 (один американский галлон - это примерно 3,785 литра). Для выращивания этих водорослей   можно использовать земли, которые не пригодны для выращивания пищевых сельхозкультур.

Тема:  Одноклеточные  зеленые  водоросли.

І. Дидактическое  задание.

ЗАДАЧА.   Известно, что  в одной и той же культуре  зеленых  водорослей, в зависимости от условий выращивания  можно  получить  биомассу  с со­держанием белков – 45 %,  углеводов –   35 % и жиров – 10 %; Определите  массу  этих органических  веществ  в 1т  водорослей.                                                                                                                                     Как вы  думаете,  какое  это имеет  значение для  решения  продовольственной  проблемы на  планете?  Сколько  видов  съедобных  водорослей  известно на настоящее  время?

РЕШЕНИЕ:

100г водорослей  содержит  35 г углеводов

 1000000г  водорослей  содержит   Х г  углеводов

Х= (1000000 • 35 ) : 100 = 350000 г  или  350 кг  углеводов

100г  водорослей   содержит  45 г  белков                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

 1000000г  водорослей  содержит   Х г  белков

Х= (1000000 • 45 ) : 100 = 450000 г  или  450 кг  белков

100г водорослей  содержит  10 г  жиров

 1000000г  водорослей  содержит   Х г  жиров

Х= (1000000 • 10 ) : 100 = 100000 г  или  100 кг  жиров

Ответ: в  одной  тонне  водорослей  содержится  350 кг углеводов,  450 кг белков,  100 кг жиров.

ІІ. Интеграция  принципов  устойчивого  развития.

Проблемы:  нехватка продовольствия;  изменение  климата;  здоровье человека.

●  Как вы  думаете,  какое   значение для  решения  продовольственной  проблемы на  планете имеют  знания о составе  зеленых  водорослей ? Сколько  видов  съедобных  водорослей  известно на настоящее  время?

●  Как  еще  можно  использовать  зеленые  водоросли?

●  Как вы думаете , что произойдет с атмосферой,  если  начнут  по каким-то причинам погибать водоросли в мировом  океане?                                                                                                   ●  Какие  виды  загрязнения  Мирового океана  способствуют  тому,  что  водо росли  погибают?

ІІІ.  Материал  для  учителя.

Океан поставляет в атмосферу около 40 процентов того кислорода, которое произвел фитопланктон. Именно этот запас и расходуется в тех областях, где кислорода вырабатывается очень мало. К последним, кроме городов и деревень относятся пустыни, степи и луга, а также горы. Так что, как это ни странно, род человеческий живет и здравствует на Земле именно за счет микроскопических "кислородных фабрик", плавающих по поверхности океана. Именно их-то и следует называть "легкими планеты".   Микроскопические морские и пресноводные водоросли используют­ся человеком в качестве пищевых и кормовых продуктов еще с XIII ст.                   

Тема:  Лишайники

І. Дидактическое  задание.

ЗАДАЧА.    Почему  лишайники  используются   в   качестве  биоиндикаторов  загрязнения  окружающей  среды?

ІІ. Интеграция  принципов  устойчивого  развития.

Проблемы:    охрана  здоров’я;  разумное  производство.

●  Какие  причины  антропогенного  загрязнения  окружающей  среды  вы  знаете? 

●  Как   загрязнение  окружающей  среды    влияет на здоровья  людей?

●  Что  необходимо  предпринимать,  что бы  загрязнение  окружающей  среды  свести до минимума?

ІІІ.  Материал  для  учителя.

Биологическая индикация позволяет оценивать степень загрязнения среды по существующим биологическим показателям. В последние десятилетия развилась отдельная отрасль биоиндикации - лихеноиндекация, разработаны методики проведения индикационных исследований (Б. Золотарева, И. Скрипниченко и Ю. Мартин). Лишайниковые организмы оказались перспективными для оценки степени загрязнения атмосферной среды по ряду причин: распространены по всему Земному шару; их реакция на внешнее воздействие очень сильна (они не выносят наличия в атмосфере серосодержащих газов); собственная изменчивость незначительна по сравнению с другими организмами.                                                                                                                      Степень загрязнения воздуха можно приблизительно оценить по лишайникам так. Лишайниковая  пустыня (полное отсутствие лишайников) означает сильное загрязнение воздуха. Наличие только накипных лишайников говорит о среднем загрязнении. Если имеются накипные  и  листоватые  лишайники, можно сделать вывод о среднем загрязнении воздуха. Наконец, присутствие всех трех групп: кустистых,  листоватых   и накипных лишайников говорит о практическом отсутствии загрязнения воздуха.

Тема:  Семейство  Пасленеовые.

І. Дидактическое  задание.

   ЗАДАЧА. К  клубням  картофеля, находящимся в почве,  не  проникает солнечный  свет. Они  лишены  хлорофилла. Каким  образом  в клетках  накапливается  крахмал? Где  будет  выше  урожай  картофеля – при  выращивании его в саду  или на поле? Почему? Как  человек  использует  картофель? Как у нас на  Украине называют картофель?

ІІ. Интеграция  принципов  устойчивого  развития.

Проблемы:    охрана  здоров’я;  качество и нехватка продовольствия; права  человека;  неприятие  всех  форм  насилля  над  человеком  и природой.

●  Как может сказаться неурожай картофеля на продовольственном обеспечении?

●  Что вы знаете о  генно модифицированных  продуктах  питания?

●  Нужно  ли ставить  в  известность людей о содержании  ГМО  в  картофеле?  Нарушаются  ли  при  этом  права  человека?

ІІІ.  Материал  для  учителя.

В  1997г  американская  корпорация  Monsanto    привезла к нам для тестирования 37 т картофеля  New Leaf  с  геном земляной  бактерии.  Ей  было выделено  9   полей для испытаний своих ГМ-технологий.  Как оказалось,  упомянутый сорт создавался американцами для противодействия колорадскому жуку. Земляная   бактерия, модифицированный ген, который содержит   растение, - это природный токсин. Таким образом, ее ген стал "встроенным" пестицидом против вредителя.  Многие ученые позднее признали, что данный токсин  наносит   прямой  вред  разным  органам  человека  и   более того - имеет свойство накапливаться в организме.                                                          Недавно во Франции, которая является крупнейшим в Европе производителем сельхозпродукции, президент Николя Саркози подписал запрет  на использование трансгенов  на  территории  своей  страны.  Аналогичная ситуация складывается в Швейцарии, Австрии, Греции и даже Польше. Многие государства Европы провозглашают себя "зонами, свободными от ГМО".                                                                           В  нашей  стране  имеет  силу  постановление  № 468, в котором  предписано   ввести маркировку  продуктов  питания. Согласно документу маркировать следует продукты, в которых содержание ГМО превышает 0,9%.