Автор разработки:
Шкребова Светлана Владимировна,
учитель химии и биологии
МАОУ СОШ №38 г. Томска
Тема. Круговорот химических элементов в биосфере.
Тип урока: изучение новой темы.
Образовательные задачи: приобретение теоретических знаний о круговороте химических
элементов в биосфере.
Развивающие задачи: формирование навыков применения теоретических знаний о
круговороте химических элементов на практике (составление схем и таблиц),
развитие умений анализировать информацию о взаимосвязи соединений азота и соединений
углерода в биосфере, делать выводы о значимости круговорота химических
элементов.
Воспитательные задачи: продолжить формирование навыков работы в малых
группах, высказывать собственное мнение и выслушивать мнение товарища,
адекватно воспринимать критику.
Методы обучения: словесные – лекция, беседа (технология развития
критического мышления через чтение и письмо).
Ход урока:
Организационный момент.
Здравствуйте, ребята. Сегодня мы на уроке изучим новую тему «Круговорот
химических веществ в биосфере»
Изучение нового материала.
Стадия вызова (ученики вспоминают уже известную им информацию).
Ребята, вы уже знаете, что каждое животное или растение является звеном в
цепях питания своей экосистемы, обменивается веществами с неживой природой, следовательно
— включено в круговорот веществ биосферы. Давай подумаем, что мы знаем о
химических элементах, которые циркулируют между живыми организмами, атмосферой
и почвой, гидросферой и литосферой. Ответьте на вопрос: что вы знаете о круговороте
веществ в биосфере?
Каждый учащийся пишет у себя в тетради не менее трех и не более пяти
фактов. Затем учащиеся в парах обсуждают и выявляют общие факты по предложенной
тематике. По цепочке каждая пара предлагает только один факт, по их мнению,
наиболее важный. Учитель, безоценочно, записывает все предложенные факты на
доске. Когда все пары выскажутся, учащимся предлагается добавить на озвученные
факты.
Стадия осмысления содержания (учитель сообщает ученикам новый материал).
Лекция
В биосфере, как и в каждой экосистеме, постоянно осуществляется круговорот
углерода, азота, водорода, кислорода, фосфора, серы и других химических
элементов.
Круговорот углерода. Углекислый газ поглощается растениями-продуцентами и
в процессе фотосинтеза преобразуется в углеводы, белки, липиды и другие
органические соединения. Эти вещества с пищей используют животные-консументы.
Одновременно с этим в природе происходит обратный процесс. Все живые организмы
дышат, выделяя углекислый газ, который поступает в атмосферу. Мертвые и
растительные и животные остатки и экскременты животных разлагаются
(минерализуются) микроорганизмами-редуцентами. Конечный продукт минерализации –
углекислый газ – выделяется из почвы или водоемов в атмосферу. Часть углерода
накапливается в почве в виде органических соединений. В течение 6-8 лет живые
существа пропускают через себя весь углерод атмосферы. Ежегодно в процесс
фотосинтеза вовлекается до 50 млрд. т углерода.
В морской воде углерод содержится в виде угольной кислоты и ее растворимых
солей, но накапливается он в форме карбоната кальция CaCO3 (мел,
известняки, кораллы). Часть углерода в виде карбонатов надолго исключается из
круговорота, образуя осадки на дне водоемов. Однако с течением времени в
процессах горообразования осадочные массы поднимаются на поверхность в виде
горных пород. В результате химических преобразований этих пород углерод
карбонатов вновь вовлекается в круговорот. Углерод поступает в атмосферу также
с выхлопными газами автомашин, с дымовыми выбросами заводов и фабрик. В
процессе круговорота углерода в биосфере образуются энергетические ресурсы –
нефть, каменный уголь, горючие газы, торф и древесина, которые широко
используются человеком. Все эти вещества произведены фотосинтезирующими
растениями за разное время. Возраст лесов – десятки и сотни лет; торфяников –
тысячи лет; угля, нефти, газов – сотни миллионов лет. Следует учитывать, что
древесина и торф – восполнимые ресурсы, т.е. воспроизводящиеся за относительно
короткие промежутки времени, а нефть, горючий газ и уголь – ресурсы
невосполнимые. Ограниченность и невосполнимость органического топлива ставят
перед человеком сложную задачу овладения новыми источниками энергии – тепловой
энергией земных недр, энергии ветра и океанических приливов и, разумеется,
энергией Солнца. Ежегодно содержание углерода в атмосфере увеличивается на 3
млрд. т и может нарушить устойчивость биосферы.
Круговорот азота. Азот – незаменимый элемент. Он входит в состав белков и
нуклеиновых кислот. Круговорот азота тесно связан с круговоротом углерода.
Частично азот поступает из атмосферы благодаря образованию оксида азота (IV) из азота
и кислорода под действием электрических разрядов во время гроз. Однако основная
масса азота поступает в воду и почву благодаря фиксации азота воздуха
свободноживущими бактериями и бактериями-симбионтами растений. В почве и воде
живут фиксаторы азота – цианобактерии. Они обогащают почву азотом, когда их
отмершие клетки минерализуются. Благодаря этому в почву ежегодно поступает
около 25 кг азота на гектар. Самые эффективные фиксаторы азота – клубеньковые
бактерии, живущие в корнях бобовых растений. Азот из разнообразных источников
поступает к корням растений, поглощается ими и транспортируется в стебли и
листья, где в процессе биосинтеза строятся белки. Белки растений служат основой
азотного питания животных. После отмирания организмов белки под действием
бактерий и грибов разлагаются с выделением аммиака. Аммиак частично
потребляется растениями, а частично используется бактериями-редуцентами. В
результате процессов жизнедеятельности некоторых бактерий аммиак превращается в
нитраты. Нитраты, как и аммонийные ионы, потребляются растениями и
микроорганизмами. Часть нитратов под действием особой группы бактерий
восстанавливается до элементарного азота, выделяющегося в атмосферу. Так
замыкается круговорот азота в природе.
Круговорот воды. Нагреваемые солнцем воды планеты испаряются. Вода,
выпадающая в виде осадков, возвращается обратно в океан в качестве речных вод
или грунтовых вод, перенося огромное количество неорганических и органических
соединений. Живые организмы активно участвуют в круговороте воды, являющейся
необходимым компонентом процессов метаболизма. На суше большая часть вод
испаряется растениями, уменьшая водосток и препятствуя эрозии почвы. Лес
замедляет таяние снега, и талая вода, постепенно стекая, хорошо увлажняет поля.
Уровень грунтовых вод повышается. Влажные тропические леса смягчают жаркий
экваториальный климат, задерживая и постепенно испаряя воду. Вырубка
тропических лесов вызывает в близлежащих районах катастрофические засухи.
Круговорот воды, регулируемый растительностью, — важнейшее условие поддержания
жизни на Земле.
Круговорот серы. Сера входит в состав ряда аминокислот и белков.
Соединения серы поступают в круговорот в основном в виде сульфидов из продуктов
выветривания пород суши и морского дна. Ряд микроорганизмов (например,
хемосинтезирующие бактерии) способны переводить сульфиды в доступную для
растений форму — сульфаты. Растения и животные отмирают, минерализация их
остатков редуцентами возвращает соединения серы в почву. Ресурсы серосодержащих
полезных ископаемых весьма значительны, а избыток этого элемента в атмосфере приводит
к кислотным дождям и нарушает процессы фотосинтеза. Количество серы в атмосфере
существенно увеличивается при сжигании природного топлива.
Круговорот фосфора начинается вымыванием фосфорсодержащих соединений из
горных пород и поступлением их в почву. Часть фосфора уносится в реки и моря,
другая — усваивается растениями. Биогенный круговорот фосфора происходит по
общей схеме: продуценты – консументы – редуценты. Значительные количества
фосфора вносятся на поля с удобрениями. Около 60 тыс. т фосфора ежегодно
возвращается на материк с выловом рыбы. Ресурсы фосфорсодержащих пород пока
велики, но в будущем человечеству, вероятно, придется решать проблему
возвращения фосфора в биогенный круговорот.
Рефлексия.
Учащиеся обсуждают лекцию и дополняют список фактов о круговороте веществ
в биосфере. Учащиеся озвучивают новые сведения, и вычеркивает названые ранее
неверные факты.
Закрепление новых знаний.
Учащимся предлагаются карточки с вопросами для закрепления нового
материала по вариантам:
1. Почему перед
человечеством стоит проблема овладения новыми источниками энергии?
2. Какова роль
растений в круговороте химических элементов?
3. В чем
особенности круговоротов азота, серы, фосфора?
Итог урока.
Сегодня на уроке вы узнали о роли круговорота веществ в биосфере и
самостоятельно написали конспект и составили схемы круговорота веществ в
биосфере.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.