Живое вещество, его свойства и геохимические функции

Тема: Живое вещество , его свойства и геохимические функции.

Образовательные:

• Сформировать знания об основных свойствах живого вещества биосферы ,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: усвоение новых знаний

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

1. Актуализация опорных знаний

• 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?

Фронтальная беседа по вопросам:

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.

2.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

3.Изучение нового материала

1)Живое вещество - "совокупность всех живых организмов планеты, в данный момент существующих, численно выраженная в элементарном химическом составе, весе, энергии" (по В.И.Вернадскому).

Это вещество геохимически чрезвычайно активно, т.к. связано с окружающей средой биогенным потоком атомов при осуществлении процессов дыхания, питания, размножения. Благодаря этому потоку почти все химические элементы проходят в общей цепи превращений через биогеохимическое звено. Таким образом, жизнедеятельность организмов - это глубокий и мощный геологический процесс планетарного характера. Миграция химических элементов из организма в среду и обратно не прекращается ни на секунду. Эта миграция была бы невозможной, если бы элементарный химический состав организмов не был близок химическому составу земной коры.

В.И.Вернадский писал: "Организм имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена к нему".

Благодаря зелёным хлорофиллоносным растениям, осуществляется процесс фотосинтеза, в биосфере создаются сложные по строению молекулы с большими запасами заключённой в них энергии. Без живого вещества работа солнечного луча сводилась бы лишь к перемещению газообразных, жидких и твёрдых тел по поверхности планеты и к временному их нагреванию. Живое вещество выступает в качестве аккумулятора и уникального трансформатора связанной лучистой энергии Солнца. Улавливание солнечной энергии осуществляется преимущественно растительным миром. Но в удержании и преобразовании её по земной поверхности, а также перенос из внешнего в более глубокие слои планеты принимает участие всё живое вещество. Этот процесс осуществляется благодаря размножению и последующему росту организмов. Скорость размножения их (по В.И.Вернадскому) "это скорость передачи в биосфере геохимической энергии".

2) Биогенное вещество - оно создаётся в процессе жизнедеятельности организмов (природный газ, нефть, сапропель, каменный и бурый уголь, торф, мел, известняк, горючие сланцы, руды железа и марганца).

3) Косное вещество - оно формируется без участия живых организмов (результаты движения земной коры, деятельность вулканов, метеориты).

4) Биокосное вещество - оно представляет собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (почва).

Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и в приповерхностном слое океана.

Биомасса живых организмов суши представлена на 99,2% - зелёными растениями, и на 0,8 % животными и микроорганизмами. Биомасса океана такова: на долю растений приходится 6,3 %, на долю животных - 93,7 %. Величина биомассы для всей планеты составляет 3 - 1012 тонн, при этом на долю растений приходится 95 %, на долю животных - 5 %. В целом биомасса составляет лишь 0,01% массы всей биосферы.

По массе доля живого вещества составляет 0,01 - 0,02 % от массы косного вещества.

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 в углеводы и 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.

4. Закрепление изученного материала

Задание: Зарисуйте схему "Круговорот углерода" в рабочей тетради, используя материалы учебника на С.152-153, 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:

1. Какие этапы круговорота азота могут осуществляться без участия организмов, а какие - нет?

2. Какова роль свободноживущих и симбиотических азотфиксирующих бактерий в круговороте азота?

3. Вследствие чего возникли нитратные загрязнения окружающей среды?

4. В чем заключается процесс денитрификации?

5. Чем отличается круговорот азота от круговорота углерода?

6. 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.

Впервые живая природа была взята в целом и рассмотрена со сторон суммарного значения и эффекта, производимого ею на окружающую среду. Биосфера - обще планетарная оболочка, состав, структура, энергетика которой обусловлена прошлой и современной деятельностью живого вещества. Живое вещество биосферы, выполняя геохимические функции (газовую, концентрационную, энергетическую, окислительно-восстановительную), создаёт и поддерживает компоненты биосферы.