Урок экологии в 10 классе «круговорот углерода в биосфере»




Скачать 93.92 Kb.
НазваниеУрок экологии в 10 классе «круговорот углерода в биосфере»
Дата публикации28.07.2013
Размер93.92 Kb.
ТипУрок
5-bal.ru > Химия > Урок
УРОК ЭКОЛОГИИ В 10 КЛАССЕ «КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА В БИОСФЕРЕ» /2 ч/

Цель урока:

На примере круговорота углерода познакомить учащихся с биогеохимическими циклами биогенных элементов, а также на примере круговорота углерода изучить проблему глобального потепления, закрепить навыки работы в сети Интернет, развитие умения анализировать информацию из научно-популярных журналов, привитие интереса к научной работе, развитие навыков коммуникативной культуры при работе в группе.

Межпредметные связи: химия (метан), информатика (Интернет). Внутрипредметные связи: биохимия растений, микробиология (метанобразующие бактерии).

Методы и приемы: эвристическая беседа, мозговой штурм, групповая работа, анализ, сравнение, технология критического мышления.

ХОД УРОКА:

I. Актуализация знаний о распределении потоков вещества и энергии в биогеоценозах

Эвристическая беседа. Рассмотрите рис. 49 учебника «Схема составных частей экосистемы».

  • Что изображено стрелочками? (Потоки энергии)

  • Что называется потоком энергии в сообществе? (Переход энергии от организмов одного уровня к другому в форме химических связей органических соединений)

  • Почему стрелки разные по размеру? (Пропорционально количеству энергии, передаваемой с уровня на уровень согласно правилу 10%)

  • Согласно законам физики, мы знаем, что энергия никогда не исчезает и не создается вновь. Однако, согласно правилу 10%, энергия исчезает!!! Давайте попробуем разрешить противоречие. (Энергия в экосистеме не исчезает, а переходит из одной формы в другую: энергия света в химическую энергию пищи, тепловую энергию, механическую энергию движения).

  • Что еще, кроме энергии, может перемещаться в сообществе? (Вещества)

  • Чем отличается поток энергии от потока вещества? (В потоке вещества принимает участие абиотическая среда; поток веществ происходит по замкнутому циклу, а энергия по замкнутому кругу передаваться не может).

  • Каковы отличия между круговоротом веществ в биосфере и биогеоценозе?

II. Изучение нового материала.

1. Лекция учителя «Типы круговоротов веществ» (см. Приложение 1)

2. Самостоятельная работа учащихся с учебником.

Изучите в параграф 4.5, обратив внимание на круговорот углерода. Найдите объяснения новых терминов, обозначенных знаком «!».

Является ли описание круговорота полным и почему? (Нет, не указано участие человека в круговороте).

3. Сообщения учащихся «Характеристика круговорота углерода» (см. Приложение 2)

4. Групповая работа по составлению биогеохимического цикла углерода.

Сравните две схемы круговорота, выполненной профессионалами. Какая из них является наиболее полной и почему? (На рис. 1 представлен только биологический круговорот, на рис. 2 все три типа.)

Сравните с этими схемами ваши схемы, дополните их.

Рисунок 1. Круговорот углерода в биосфере. (по Б. Болину)

Рисунок 2. Круговорот углерода в биосфере (Дювиньо, Танг, 1968).

Итак, схема готова.

4. Изучение проблемы глобального потепления. Работа в сети Интернет. Анализ текстов.

Климат планеты в последние десятилетия становится более теплым и менее стабильным. Что Вам известно о глобальном потеплении и причинах, его вызывающих? Для ответа на данный вопрос откройте сайт http://ru.wikipedia.org/wiki. Найдите на главной странице найдите строку для поиска по сайту. Введите фразу – глобальное потепление.

Найдите объяснение терминам глобальное потепление, парниковый эффект.

Ответы с сайта.

Глобальное потепление — процесс постепенного увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана.

Парнико́вый эффе́кт — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, т. е. температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

Каковы причины глобального потепления?

Ответы с сайта.

Средняя температура по Земле поднялась на 0,6 ± 0,2 °C с конца XIX века, и что «бо́льшая доля потепления, наблюдавшегося в последние 50 лет, вызвана деятельностью человека», в первую очередь выбросом газов, вызывающих парниковый эффект, таких как углекислый газ (CO2) и метан (CH4).

Причины глобального потепления


Климатические системы изменяются как в результате естественных внутренних процессов, так и в ответ на внешние воздействия, как антропогенные, так и неантропогенные. Среди основных внешних воздействий изменения орбиты Земли (циклы Миланковича), солнечной активности, вулканические выбросы и парниковый эффект. Климатологи согласны в том, что в последнее время температура на Земле повысилась. Более спорной является причина этого повышения.

Науке известно, что добавление воды, углекислого газа или метана в атмосферу при прочих равных условиях повысит температуру планеты. Эти газы создают естественный парниковый эффект, без которого температура поверхности Земли была бы на 30 °C ниже, что сделало бы её непригодной для жизни. Поэтому, нельзя сказать, что идёт спор между теми, кто «верит» и «не верит» в теорию парникового эффекта. Скорее, оспаривается итоговый эффект увеличения количества парниковых газов в атмосфере Земли, т. е. не компенсируется ли потепление в силу парникового эффекта изменениями в распределении водяных паров, облаков, в биосфере или других климатических факторов. Однако, наблюдаемое последние 50 лет повышение температуры Земли противоречит теориям скептиков о компенсирующей роли перечисленных выше обратных связей.

Газы, которые участвуют в парниковом эффекте – это водяной пар, углекислый газ, озон, метан и окись натрия. Основной вклад в парниковый эффект вносит диоксид углерода, но ныне ежегодный прирост его концентрации в атмосфере очень невелик – 0.18°С за десятилетие, а вот содержание метана растет поистине драматически: по 0,8-1,0% в год.

5. Откройте поисковую систему yandex, сформулируйте вопрос – «Метановое море, метановое небо». Возьмите фразу в кавычки, это сделает поиск более строгим. Перейдите далее по ссылке Знание-сила : "ЗС" - оnline . http://www.znanie-sila.ru/online/issue_1930.html

Проанализируйте найденный материал (см. Приложение 3).Работа в группах.

Выделите источники метана в природных условиях.

6. Афиширование итогов работы в группе.

Назовите основные источники метана:

Метан выделяется:

  • при разработке нефтяных месторождений (100 миллионов тонн ежегодно)

  • возделывании риса (50 миллионов);

  • метановыми пузырьками бурлят сточные воды (20);

  • улетучивается при сжигании твердых отходов (30) и хранении их на свалках (30);

  • стада коров в результате кишечной ферментации (80);

  • в результате естественных процессов, протекающих в природе, в основном в болотных топях и некоторых водоемах (160).

7. Мозговой штурм.

Поразмышляйте над фактом: в 2005-м, году было обнаружено аномально высокое содержание метана в тропических районах над вечнозелеными лесами. Масштаб аномалии свидетельствовал о существовании неучтенного источника метана, благодаря которому за период наблюдений (с августа по ноябрь 2005 года) в атмосферу дополнительно поступило 30-40 млн. тонн горючего газа.

Могут ли вышеназванные причины объяснить данный факт? (нет).

Почему?

При затруднении учащиеся получают первую часть статьи:

«Метан — гораздо более «сильный» парниковый газ, чем двуокись углерода. По сравнению с доиндустриальной эпохой содержание метана в атмосфере увеличилось почти втрое. Неудивительно, что в последние десятилетия ведутся углубленные исследования и учет всех источников атмосферного метана: как техногенных (сжигание органики, добыча ископаемого топлива), так и биологических. Считалось, что есть только один биологический процесс, в ходе которого выделяется метан, и только одна группа организмов, способных этот процесс осуществлять. Это метаногенные архебактерии — очень древние и во многом загадочные микроорганизмы, получающие энергию за счет восстановления углекислого газа или ацетата молекулярным водородом в бескислородных условиях с выделением метана в качестве конечного продукта.

Метаногены живут в разнообразных, порой весьма экзотических средах: в глубине болот (болотный газ), в кишечнике животных (тоже понятно), в толще осадка на дне океанов, озер, прудов и затопленных рисовых плантаций, в городских свалках и даже в недрах земли, в трещинах и полостях горных пород, до глубины 8-10 км. В качестве «пищи» их вполне устраивает смесь углекислого газа с водородом; углекислота есть повсюду, а источниками водорода служат либо бактерии-бродильщики, сбраживающие органику в бескислородных условиях, либо результаты реакции воды с перегретыми горными породами вблизи магматических очагов».

Почему именно над лесами? Предложите как можно больше гипотез, объясняющих этот факт. Гипотезы можно предлагать смелые, самые фантастические. «Проблемы никогда нельзя разрешить с тем же образом мыслей, который их породил». Альберт Эйнштейн.

Гипотезы выдвигаются до тех пор, пока не появится основная гипотеза: «Возможно, сами леса выделяют метан».

Как бы вы проверили свою гипотезу?

(Провели эксперимент с целью узнать, какой газ выделяют растения.)

«Знания, не рожденные опытом, матерью всякой достоверности, бесплодны и полны ошибок». Леонардо да Винчи.

Давайте прочитаем вторую часть статьи, где и говорится об эксперименте, поставленным учеными.

«Франк Кепплер из Института Макса Планка (Гейдельберг, Германия) и его коллеги подошли к проблеме просто. Если метан образуется над тропическими лесами, подумали они, почему бы не проверить, не выделяется ли этот газ самими растениями? И не важно, что такое предположение противоречит всему, что известно о биохимии и физиологии зеленых растений...

Нарвали листьев и проверили. Выделяется. И не так уж мало: от 0,2 до 3 нанограммов на грамм сухого веса зеленой массы в час (при температуре 30°C). Процесс происходит в обычных аэробных условиях, которые для метаногенных архебактерий смертельны. На всякий случай ученые простерилизовали листья гамма-лучами и убедились, что на выделение метана это никак не повлияло. Таким образом, газ выделяется самими листьями, а не какими-либо притаившимися микробами. «Это однозначно свидетельствует о существовании до сих пор неизвестного пути синтеза метана в зеленых листьях», — скромно пишут исследователи в статье, опубликованной 12 января в журнале Nature.

«До сих пор неизвестного» — это мягко сказано. Немыслимого. Фантастического. Так будет точнее.

Разобравшись с сорванными листьями, стали проверять целые живые растения. Оказалось, что они выделяют на 1-2 порядка больше метана, чем мертвая листовая масса. Процесс резко активизируется на свету, вплоть до 870 нанограммов на грамм сухого веса в час.

Добавив в почву помеченный изотопом 13C ацетат, ученые доказали, что растения синтезируют метан не из ацетата, как это делают многие архебактерии-метаногены. Резкое усиление эмиссии газа при повышении температуры (вплоть до 70°C) свидетельствует о том, что процесс этот, скорее всего, неферментативный (т. е. не катализируется каким-то специальным ферментом, как у метаногенных архебактерий).




Завершающий этап метаногенеза у метаногенных архебактерий. Фермент, катализирующий данную реакцию, есть только у этих микроорганизмов



Растения лесов и саванн из-за особенностей фотосинтеза заметно отличаются друг от друга по соотношению изотопов 13C/12C. Такие же различия обнаружились и в выделяемом этими растениями метане.

Все эти факты однозначно показывают, что живые растения синтезируют метан сами, без участия микробов, а сам процесс растительного метаногенеза радикально отличается от архебактериального. Ученые допускают, что источниками растительного метана могут служить метоксильные группы (–OCH3) пектина и лигнина — обычных растительных углеводов.

Измерив интенсивность метаногенеза у многих видов растений из разных климатических зон, ученые попытались вычислить суммарное количество метана, выделяемого всеми зелеными растениями планеты. Разумеется, речь идет лишь о самой первой приблизительной оценке. Получилось, что живые растения выделяют от 60 до 240 млн тонн метана в год (причем основной вклад вносят тропические леса и саванны), и еще от 0,5 до 7 млн тонн производят опавшие листья. Все это вместе составляет 10-30% общего ежегодного поступления метана в атмосферу, включая техногенные источники.

III. Выводы.

Если полученные данные не окажутся результатом какой-то грандиозной ошибки, ученым придется пересмотреть (или, по крайней мере, существенно дополнить) имеющиеся представления о биохимии растений, углеродном цикле и механизмах климатических изменений.

Биогеохимические циклы легко нарушаются человеком и становятся ациклическими. Охрана природных ресурсов должна быть направлена на то, чтобы циклические биогеохимические процессы не превратить в ациклические.

Домашнее задание:

«Наблюдай, изучай и читай, чтобы ты был в состоянии преодолеть ещё оставшиеся у тебя сомнения и продвигался к дальнейшему изучению и постижению, ибо жизнь без познания означает смерть и бесславное погребение». Эпикур.

Проанализируйте одну статью с сайтов

http://www.poteplenie.ru/ , http://www.sci-lib.net/t378-st25.html

http://www.euroclimat.ru/cgi-bin/index.cgi?r=11&s=43&sr=2&ifthem=17 ,

Какие причины потепления выделяет автор в статье? Каковы последствия глобального потепления климата? Какие меры (политические, экономические и др.) по решению кризиса предлагаются? Выразите свое отношение к статье.

Индивидуальное задание: подготовьте сообщение по теме: «Круговорот воды в биосфере»

Литература:

  1. Войткевич Г.В., Врогский В.А. Основы учения о биосфере: Книга для учителя. – М.: Просвещение, 1989. – 160с.

  2. Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Экология. 9 класс: Тематическое планирование: методическое пособие. М.: Дрофа, 1998. – 80с.

  3. Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Экология. 10 (11) класс: учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2006. – 251с.

  4. Щукин И. Экология для студентов ВУЗов. Серия «Шпаргалки» - Ростов-на-Дону: Феникс, 2004 – 224с.




Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Урок экологии в 10 классе «круговорот углерода в биосфере» iconУрок № Тема: Учение о биосфере
Биосфера. Учение о биосфере В. И. Вернадского. Живое вещество. Органогенные породы. Биокосные тела. Круговорот веществ

Урок экологии в 10 классе «круговорот углерода в биосфере» iconУрок химии в 9 классе Тема : Общая характеристика подгруппы углерода. Углерод
Сформировать знания об особенностях строения атомов химических элементов подгруппы углерода, ознакомить учащихся с аллотропными видоизменениями...

Урок экологии в 10 классе «круговорот углерода в биосфере» iconУрок 48 (8 класс) Гринаш М. А. «Кислотные оксиды». Цели урока
...

Урок экологии в 10 классе «круговорот углерода в биосфере» iconУрок окружающего мира. 3 класс Тема урока: «Круговорот воды в природе»
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, презентация Power Point с анимацией; таблица “Круговорот воды в природе”; наглядный...

Урок экологии в 10 классе «круговорот углерода в биосфере» iconНаучные методы познания веществ и химических явлений. Роль эксперимента и теории в химии
Предмет органической химии. Понятие об органическом веществе и органической химии. Краткий очерк истории развития органической химии....

Урок экологии в 10 классе «круговорот углерода в биосфере» iconУчебно-методический комплекс дисциплины опд. Ф. 4 Учение о биосфере...
Одно крепло по мере осознания человечеством угрозы экологического кризиса. Решение глобальных экологических проблем невозможно без...

Урок экологии в 10 классе «круговорот углерода в биосфере» iconКакова роль продуцентов, консументов и редуцентов в круговороте углерода?
Что произойдет, если в круговоротах углерода и азота редуценты перестанут функционировать?

Урок экологии в 10 классе «круговорот углерода в биосфере» iconНазвание Мембранные контакторы высокого давления для выделения диоксида...
Настоящий проект направлен на решение проблемы снижения промышленных выбросов диоксида углерода в атмосферу

Урок экологии в 10 классе «круговорот углерода в биосфере» iconКруговорот в природе
После смерти организмов составляющие их химические элементы возвращаются в окружающую среду. Так возникает биогенный круговорот веществ...

Урок экологии в 10 классе «круговорот углерода в биосфере» iconКонспект урока по теме «Вода на Земле. Круговорот воды на Земле»
Оборудование: учебник §15 п. 3, рабочая тетрадь, схема «Круговорот воды на Земле» рис. 57, персональный компьютере, cd-диски, мультимедийный...


Учебный материал


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
5-bal.ru