Основные понятия темы: Биосфера. Учение о биосфере В.И.Вернадского. Живое вещество. Органогенные породы. Биокосные тела. Круговорот веществ. Круговорот углерода. Круговорот азота. Круговорот кислорода.
Задачи:
Образовательные:
- Сформировать знания об основных положениях учения о биосфере В.И.Вернадского, глобальных круговоротах в природе.
- Продолжить развитие умений работать с текстом и иллюстрациями учебника, с доской, таблицами и коллекциями.
- Продолжить развитие умений составлять схематические рисунки и объяснять их смысл.
Развивающие:
- Продолжить развитие мыслительных операций, таких как анализ, выделение главного, обобщение, сравнение при изучении постулатов учения о биосфере и круговоротах веществ в природе. Развитие коммуникативных умений при работе в малых группах.
Воспитательные:
- Продолжить развитие научно-материалистического мировоззрения при изучении основ учения о биосфере, понятия о живом веществе, его свойствах.
- Продолжить развитие элементов экологической культуры через понимание значения знаний о биосфере как глобальной экосистемы.
Оформление кабинета к уроку: выставка книг, журнальных и газетных статей о биосфере и жизнедеятельности В.И.Вернадского.
Средства обучения: Таблицы “Круговорот углерода”, “Круговорот азота”, “Круговорот кислорода”. Портрет В.И.Вернадского. Коллекция “Горные породы”. Видеофильм “Биосфера”.
Тип урока: урок, раскрывающий содержание темы.
Методы обучения:
Словесные – беседа, описание, объяснение, рассказ.
Наглядные – демонстрация изобразительных средств наглядности. (фрагментов видеофильма, таблиц, коллекции).
Практические – работа с текстом и иллюстрациями учебника.
Ход урока
Организация класса
Актуализация опорных знаний
Фронтальная беседа по вопросам:
- Что такое биогеоценоз? Приведите примеры биогеоценозов.
- Дайте характеристику экосистеме.
- Какие изменения могут происходить с экосистемами?
- Что понимается под “устойчивостью экосистемы”?
- Может ли быть экосистема неустойчивой?
- Как осуществляется саморегуляция в экосистеме?
- Докажите, что смешанный лес является экосистемой.
- Каковы признаки живых систем?
- Является ли экосистема живой системой?
Постановка познавательной задачи
Биосфера - тонкий слой нашей планеты, населенный организмами, взаимодействующими с воздухом (атмосферой), водой (гидросферой) и земной корой (литосферой). Все живые существа зависят от сохранности ее целостности и устойчивости.
Докажите, что биосфера является глобальной экосистемой.
Изучение содержания нового материала
Термин “Биосфера” был впервые введен австрийским ученым Э.Зюссом в 1875 году для различения основных оболочек Земли: литосферы, атмосферы, гидросферы. Однако автор не акцентировал внимание на ее роль и зависимость от планетарных параметров Земли. Только В.И.Вернадский заложил основы учения о биосфере, сформулировав идею экосистемной ее организации.
Сообщение ученика о научной деятельности В.И.Вернадского (сопровождается демонстрацией портрета, книг и статей о В.И.Вернадском)
Родился в Петербурге 12 марта 1863 года. Его отец – Иван Васильевич – был профессором Петербургского университета и Александровского лицея, мать – Анна Петровна – была преподавателем музыки. С третьего класса учился в Петербургской классической гимназии. Изучал несколько европейских языков. Высшее образование получил на физико-математическом факультете Петербургского университета. В 1884 году выступил с докладом “Об осадочных перепонках”. С 1885 года – хранитель Минералогического кабинета Московского университета. С 1888 по 1890 годы работал за границей. В 1897 году защитил докторскую диссертацию на тему: “Явление скольжения кристаллических веществ”. В 1906 году избран членом Государственного совета. С 1906 по 1918 годы выходит в свет “Опыт описательной минералогии”. С 1921 года основал в Москве Радиевый институт и был назначен его директором. С 1923 по 1926 годы ведет исследовательскую и преподавательскую деятельность за границей, в этот период выходят труды “Геохимия”, “Автотрофность человечества”, “Биосфера”. В 1936 году публикуется “История минералов земной коры”. В 1944 году выходит статья “Несколько слов о ноосфере”. Скончался в Москве в январе 1945 года.
Просмотр фрагмента видеофильма “Биосфера”
Задания.
1. Определите границы биосферы. Сделайте необходимые записи в тетради.
2.Выявите основные признаки и свойства биосферы.
Закрепление изученного материала
Обсуждение содержания видеофрагмента
Фронтальная беседа по вопросам:
- Какие оболочки Земли входят в состав биосферы, какие – не входят?
- Каковы верхние и нижние пределы жизни во всех оболочках Земли?
- Каково значение озонового экрана в атмосфере?
- Охарактеризуйте распределение живых организмов в наземно-воздушной, водной и почвенной среде.
- Какие горные породы называются органогенными? (используется коллекция “Горные породы”)
- Почему В.И.Вернадский отнес к особым обитателям - биокосные тела природы?
- Почему изменяется плотность жизни в различных частях биосферы?
- Что такое биомасса?
- Каковы свойства биомассы?
Изучение нового материала
Постулаты учения о биосфере (В.И.Вернадский, 1926 г.)
Биосфера – устойчивая динамическая система, которая уже изначально была высокоорганизованна и целостна.
Биосфера была структурирована на совокупности организмов. Только благодаря их “массовому эффекту” осуществлялись разнообразные геохимические функции жизни, что и отражалось в окружающей среде.
Эволюционный процесс идет в определенной жизненной среде, состав и масса которой неизменны в геологическом времени… Выйти за пределы этой жизненной среды нельзя путем изучения эволюции видов.
Живые организмы своим дыханием, своим питанием, своим метаболизмом… а главное – длящейся сотни миллионов лет непрерывной сменой поколений… порождали одно из грандиознейших планетных явлений ... Этот великий планетный процесс есть миграция химических элементов в биосфере.
Для осуществления полного кругооборота элементов в эволюции необходимо было участие “совокупностей”, состоящих из организмов разного уровня организации и различной таксономической принадлежности.
Все без исключения геохимические функции живых организмов в биосфере могут быть исполнены простейшими одноклеточными. По истечении геологического времени различные организмы замещали друг друга, однако не происходило изменений их функции.
Биологический круговорот – обмен веществ и энергии между различными компонентами биосферы, обусловленный жизнедеятельностью живых организмов и носящий циклический характер.
Из множества связанных друг с другом круговоротов отдельных биогеоценозов складывается установившийся за многие миллионы лет глобальный биогеохимический круговорот веществ биосферы, поддерживающий устойчивость жизни на планете.
Назовите известные вам химические элементы, включенные в активный круговорот живыми организмами?
Кислород, углерод, фосфор, азот, кальций сера, магний и другие.
Эти элементы называются биогенными (циклическими).
Различают два типа биогеохимических круговоротов: круговороты газов (углерод, кислород, азот и др.) и осадочные круговороты (сера, фосфор, кальций и др.).
Рассмотрим круговорот углерода (объяснение по таблице):
Зеленые растения и фотоавтотрофные бактерии в процессах фотосинтеза и хемоавтотрофные бактерии в ходе хемосинтеза превращают углекислый газ и углеводы в другие органические вещества. Зеленые растения, фотоавтотрофные и хемоавтотрофные бактерии – продуценты в биогеоценозах. Одна часть органических веществ откладывается в виде запасов нефти, каменного угля, торфа, природного газа, гумуса. Другая часть потребляется гетеротрофами – консументами (животными, бактериями и грибами), в дальнейшем – большая часть его окисляется в процессе дыхания и брожения с освобождением углекислого газа. Трупы, экскременты, остатки гетеротрофов, растительный опад используются сапрофитами – редуцентами (бактериями, грибами) и также окисляются в процессе энергетического обмена. Большую роль в минерализации органического углерода выполняет горение. Углекислый газ поглощается автотрофами, замыкая цикл. Часть углекислого газа также депонируется, превращается в нерастворимые соли (карбонаты кальция и магния). Депонированный в виде топлива и гумуса органический углерод и депонированный в виде карбонатов неорганический углерод вовлекается в бактериальное окисление нефти, глубокое разрушение гумуса, растворение карбонатов кислотами, сжигание топлива и т.д.
Закрепление изученного материала
Задание: Зарисуйте схему “Круговорот углерода” в рабочей тетради, используя материалы учебника на С.134-135, информацию учителя и настенной таблицы.
Для схематизации используйте несколько правил:
- Изображайте значимую информацию упрощенными формами (геометрическими фигурами, символами, цифрами и т.д.).
- Отражайте основной смысл в центре рисунка.
- Не загромождайте изображение второстепенными, сложными деталями
- Применяйте цветовую и шрифтовую символику.
Работа в статических группах: Используя составленную схему, опишите круговорот углерода в природе.
- Каким образом живые организмы влияют на глобальный круговорот углерода?
- Может ли одно и тоже вещество многократно использоваться для построения живой материи?
Изучение нового материала
Просмотр фрагмента видеофильма “Круговорот азота”.
Задание перед просмотром: Составьте схему “Круговорот азота” в рабочей тетради.
Закрепление изученного
Задание: Дополните схему “Круговорот азота” используя материалы учебника на С.135-136. Задание на 3 минуты.
Вопросы для фронтальной беседы:
- Какие этапы круговорота азота могут осуществляться без участия организмов, а какие – нет?
- Какова роль свободноживущих и симбиотических азотфиксирующих бактерий в круговороте азота?
- Вследствие чего возникли нитратные загрязнения окружающей среды?
- В чем заключается процесс денитрификации?
- Чем отличается круговорот азота от круговорота углерода?
- Каково влияние человеческой деятельности на круговороты азота, углерода?
Домашнее задание
Прочитайте §21.
Объясните утверждение Г.А.Заварзина “…Нельзя говорить о существовании отдельных видов, а можно обсуждать только целые экосистемы”.
Индивидуальные творческие задания:
- Составьте модель “Круговорот кислорода в природе”
- Составьте карту-схему “Путешествие капельки воды в биосфере”.
Итог урока: Биосфера – космическое явление, наружная оболочка Земли, область распространения жизни и единое целое, состоящее из огромного числа различных биогеоценозов с их круговоротами.
Использованная литература
Александрова Н.М. Профессиональная экология: Учебное пособие для профессиональных училищ, лицеев и колледжей. Часть 1. – СПб.: НИИ ПТО, 1997. – 138 с.
Гутина В.Н. Еще раз об учении В.И.Вернадского // Биология в школе. – 1997. - №3. – С.12-16.
Дятлова К.Д. Биогенные круговороты углерода и азота в биосфере // Биология в школе. – 2001. - №3. – С.13 – 16.
Сухорукова Л.Н. Разговор на уроке о возникновении жизни на Земле // Биология в школе. – 1997. - №6. – С.39 – 43.
Чесноков В.С. Владимир Иванович Вернадский // Биология в школе. - 2004. - №3. – С.19-22.