Какие функции в экосистеме осуществляет круговорот веществ 6 класс биология

Обновлено: 28.06.2024

Автор: Петрова Елена Владимировна

Населенный пункт: Оренбургская область, г. Новотроицк

Класс: 10, УМК И.Н. Пономарёвой, 2 часа в неделю

Урок №7

Тема:

Круговорот веществ и энергии в природе

Цель:

расширение представлений обучающихся об учении о биосфере и его значении в экологии.

Задачи:

1) закрепить знания обучающихся о круговоротах различных химических элементов в биосфере;

2) развивать умение работать с биологическим текстом, выделять главное, систематизировать, преобразовывать в схемы;

3) осуществлять воспитание бережного отношения к природе, к жизни на планете Земля в любых её проявлениях.

Оборудование:

электронная презентация, схемы круговоротов.

Ход урока

I Организация начала урока

II Проверка домашнего задания:

1)Проверка учителем наличия конспектов, составленных обучающимися дома самостоятельно.

Далее проверка домашнего задания происходит по рядам:

2) Устный опрос отдельных обучающихся по терминам словаря, индивидуально и в парах:

Проверка наличия словарей и записанных в нём слов.
Дать определения терминов: биологический круговорот.

Биологический круговорот веществ – переход питательных химических элементов от неживой природы из почвы и атмосферы в живые организмы с соответствующим изменением их химической формы и возвращение их в почву и атмосферу в процессе жизнедеятельности организмов с их останками после смерти, а затем повторное поступление химических элементов в живые организмы после процессов деструкции и минерализации с помощью бактерий и грибов.

Круговорот веществ в природе - относительно повторяющиеся взаимосвязанные физические, химические и биологические процессы превращения и перемещения веществ в природе. Различают большой круговорот веществ, или круговорот воды на планете, и малый, или биологический, круговорот.

Устойчивость экосистемы – способность экосистемы сохранять функционирование в пределах естественного колебания её параметров.

3) устный рассказ отдельных обучающихся по содержанию составленных дома конспектов

4) письменная работа остальных обучающихся с текстом по материалам параграфа:

- Прочтите текст и вставьте недостающие слова в предложения

Учение о биосфере

Биосферой называют область существования живых организмов. 2.Основоположником учения о ней является В.И. Вернадский . 3. Живая оболочка Земли имеет нечёткие границы, которые распространяются на 20км в атмосферу , занимают почти всю гидросферу и опускаются на 7,5км в литосферу . 4. В состав биосферы входит: живое вещество, косное вещество, биогенное вещество, биокосное вещество. 5. Совокупность всех живых организмов планеты образует живое вещество. 6. Вещество, созданное в процессе жизнедеятельности организмов, например, кислород, торф, нефть, называется биогенным . 7. Косное вещество – это вещество, сформировавшееся без участия живых организмов. например, лава. 8. Смесь неживой природы с результатами деятельности живых организмов называется биокосным веществом. 9. В живом веществе по биомассе массе большую часть занимают растения – около 95%. 10. Живое вещество биосферы выполняет 3 главные функции: газовую , окислительно-восстановительную и концентрационную .

Оценка: всего 15 слов.

- Запишите тему: Круговорот веществ и энергии .

IV Изучение нового материала:

1)большой круговорот веществ и энергии в природе – общие вопросы – активизация знаний обучающихся, выступление заранее подготовленного учащегося с использованием презентации, запись основных положений, зачерчивание схем:

- Как вы понимаете – что такое круговорот веществ и энергии?

- Какие виды круговорота вы знаете?

- На самом деле основных круговоротов два: большой (геологический) и малый (биохимический).

- В большом круговороте используется энергия солнца и энергия с глубин Земли.

- в большом круговороте перераспределяются (переносятся) вещества между биосферой и недрами Земли: магматическими и осадочными породами.

- Послушаем выступление о большом круговороте веществ.

Большой(геологический) круговорот веществ в природе

Магматические горные породы выветриваются, разрушаются и образуют осадочные гордые породы. В подвижных зонах земной коры (зоны вулканической активности) они вновь погружаются вглубь литосферы. Под действием высоких температур и давления осадочные горные породы вновь переплавляются и превращаются в магму.

В результате землетрясений, извержений вулканов новая магма поднимается на поверхность. Она остывает и вновь начинает выветриваться, разрушаться, образуя осадочные породы. Так вещества из недр Земли постоянно доставляются на её поверхность.

Но большой круговорот выглядит не как круг, а развивается по спирали. Это происходит потому, что каждый новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то новое (одни вещества улетучиваются, другие вещества включаются в круговорот в совершенно разных количествах – не таких, как было ранее). Это со временем приводит к весьма значительным изменениям.

К большому круговороту веществ и энергии относится и круговорот воды. Это круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Вода испаряется с поверхности Мирового океана. Кстати, на это затрачивается почти половина солнечной энергии, поступающей к поверхности Земли. Испарившаяся вода переносится ветром на сушу, где выпадает в виде осадков. Осадки стекают назад в Мировой океан поверхностными или подземными водами.

Круговорот воды происходит и по более простой схем: вода испаряется с поверхности океана, конденсируется и выпадает в виде осадков сразу в тот же океан. Подсчитано, что в круговороте воды на Земле ежегодно участвует более 500 тысяч км 3 воды. Круговорот воды играет очень важную роль на планете, т.к. он участвует в формировании природных условий на планете (климат, ветер). Вода используется и живыми организмами. Таким образом, весь её запас на Земле распадается и вновь восстанавливается, т.е. происходит полное обновление всей воды за 2 млн. лет.

2) Малый (биогеохимический) круговорот веществ и энергии – общие вопросы – активизация знаний обучающихся, выступление заранее подготовленных учащихся с использованием презентации, запись основных положений, зачерчивание схем:

- Малый круговорот веществ , он же биогеохимический, в отличие от большого круговорота, протекает лишь в пределах биосферы.

- Этот круговорот для жизни биосферы – главный, и он сам является порождением жизни.

- Изменяясь, рождаясь, умирая, живое вещество поддерживает жизнь на нашей планете.

- Происходит это благодаря биогеохимическому круговороту.

- Сущность его в том, что живое вещество образуется из неорганических соединений в процессе фотосинтеза, в превращении органических веществ при разложении вновь в неорганические вещества.

- Неорганические вещества и солнечная энергия включаются из неживой природы в живую – превращаются в органические вещества.

- После смерти живых организмов органические вещества, разлагаясь, разрушаются до неорганических и возвращаются в неживую природу.

- Главным источником энергии малого круговорота является солнечная радиация, с которой начинается фотосинтез.

- Эта энергия неравномерно распределяется по поверхности земного шара: на экваторе количества тепла в три раза больше, чем, например, на архипелаге Шпицберген (80 0 северной широты).

- Часть солнечной энергии теряется: отражается, поглощается почвой, рассеивается и т.д.

- На фотосинтез тратится максимум около 5% от всей энергии солнца, а чаще всего вообще 2-3%.

- В масштабах планеты действует биогеохимический круговорот – обмен макро- и микроэлементов и простых неорганических веществ (СО₂ и Н₂О) с веществом атмосферы, гидросферы, литосферы.

- Круговорот отдельных веществ В.И. Вернадский назвал биогеохимическими циклами.

- Суть цикла в следующем: химические элементы поглощаются живыми организмами, потом покидают его (как продукт выделения или просто после смерти организма) и возвращаются в неживую природу, а затем, через какое-то время, вновь попадают в живой организм, и т.д.

- Такие химические элементы называются биофильными.

- Этими биогеохимическими циклами и обеспечиваются функции живого вещества в биосфере.

- В биогеохимических круговоротах имеется резервный фонд (вещества, не связанные с организмами) и обменный фонд (биогенное вещество, вещество вокруг организмов).

- В биосфере в целом выделяют: 1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере (океан); 2) осадочный цикл с резервным фондом в земной коре (в геологическом круговороте).

- Отдельно следует сказать, что на Земле лишь один процесс не тратит, а запасает, связывает и даже накапливает солнечную энергию – это фотосинтез.

- Мы помним, что энергия никуда не исчезает, а просто переходить из одного вида в другой.

- Только автотрофные организмы способны огромную энергию Солнца превращать в энергию химических соединений путём фотосинтеза.

- В этом заключается главная планетарная функция живого вещества на Земле.

- Рассмотрим основные биогеохимические циклы.

- Наиболее важным органическим веществом является белок.

- В состав белка входят углерод, азот, кислород, фосфор и сера.

- Рассмотрим круговороты этих веществ.

- В их основе лежат трофические (пищевые) связи.

- Вспомните: кто такие продуценты, консументы, редуценты?

- Продуценты – создатели органического вещества – это все растения и часть бактерий.

- Консументы – это потребители органического вещества.

- Выделяют консументы 1 порядка – травоядные, консументы 2 и последующих порядков – хищные животные.

- Редуценты – это разрушители, разлагатели органического вещества до простых неорганических веществ.

- Чаще всего это часть животных, бактерии, грибы.

- Послушаем выступления о малых круговоротах.

Биогеохимические циклы углерода, азота и кислорода

Круговороты углерода, азота, кислорода более совершенные, т.к. их много в атмосфере.

Рассмотрим круговорот углерода, а точнее наиболее подвижной его формы – углекислого газа. В основе этого круговорота лежит трофическая (пищевая) цепь:

продуценты (растения) улавливают углерод из неживой природы – из атмосферы - в процессе фотосинтеза; консументы (животные) поглощают тела продуцентов, других консументов ; благодаря этому углерод курсирует из тела растений в тела животных; редуценты (черви, грибы, бактерии) разлагают отмершие тела, превращают их в почву, возвращая тем самым углерод вновь в неживую природу. Скорость оборота углекислого газа около 300 лет.

В Мировом океане трофическая цепь нарушается, т.к. часть углерода в мёртвых организмах падает на дно, уходит в осадочные породы. Частично он накапливается в биосфере в форме мела, известняка, кораллов, каменного угля, нефти и надолго остаётся вне круговорота. В процессе жизнедеятельности растений, животных и человека углерод может быть освобождён и тогда вновь окажется в круговороте.

Больше всего во включении углерода в живые тела принимают участие леса, они содержат до 500млрд т этого элемента, что составляет 2/3 его запаса в атмосфере. Вмешательство человека в круговорот углерода приводит к возрастанию содержания углекислого газа в атмосфере.

Рассмотрим круговорот кислорода. Земля – единственная планета Солнечной системы, где в атмосфере содержится много свободного кислорода. Скорость круговорота кислорода – 2тысячи лет. Основной поставщик кислорода на Земле – зелёные растения и фотосинтезирующие цианобактерии. Ежегодно растения выделяют около 500*10 9 т кислорода. Главные потребители кислорода – животные, почвенные организмы, сами растения и человек. Все они дышат кислородом, используя его, таким образом, для образования энергии в виде молекул АТФ.

Круговорот фосфора и серы

Из всех элементов фосфор считается наиболее дефицитным. Он входит в состав цитоплазмы и нуклеиновых кислот клеток. Фосфор содержится в горных породах, образовавшихся в прошлые геологические эпохи. В случае подъёма этих пород, их выветривания, фосфор выносится в море в виде известного минерала апатита.

Общий круговорот фосфора можно разделить на две части – водную и наземную. В воде фосфор усваивается фитопланктоном и передаются по пищевой (трофическое) цепи от организма к организму вплоть до морских птиц. Их экскременты (гуано) снова попадают в море и вступают в круговорот. Из отмирающих морских животных, особенно рыб, фосфор снова попадает в море и в круговорот. Но часть скелетов рыб после их гибели падает глубоко на дно океана, и фосфор выпадает из круговорота, откладываясь в осадочных породах.

Сера, также, как и азот, входит в состав аминокислот белков, из которых состоят клетки. Сера тоже имеет основной резервный фонд в отложениях и в почве, а также и в атмосфере. В горных породах сера встречается в виде сульфидов, в растворах в виде иона, в газообразной форме в виде сероводорода или сернистого газа. В некоторых организмах она накапливается в чистом виде, и при их отмирании на дне морей образуются залежи самородной серы. И в воде, и на суше серу в виде иона (SO₄) усваивают автотрофные организмы (в основном растения). Она переходит из организма в организм по цепям питания. После их гибели сера возвращается в почву или воду и может быть использована снова.

Однако, круговорот серы часто нарушается деятельностью человека. Виной тому, прежде всего сжигание ископаемого топлива, особенно угля. Сернистый газ (SO₂) нарушает процессы фотосинтеза и приводит к гибели растительности.

- И так, мы рассмотрели основные круговороты веществ и энергии, протекающие на Земле.

3) Механизмы устойчивости биосферы – беседа с обсуждением спорных вопросов:

- Биосфера – это открытая система

- Что это значит? ( в неё постоянно поступают из космоса энергия, вещества)

- Биосфера остаётся стабильной, устойчивой – почему это происходит? (саморегуляция).

- Рассмотрим механизмы устойчивости биосферы:

1. Неизменное положение Земли в космосе в течение длительного времени – что это обеспечивает (постоянный приток солнечной радиации в определённом количестве во все части земного шара).

2. Геохимическая функция живого вещества – что это значит? (биологический круговорот веществ, в котором участвуют живые организмы, - главное условие существования биосферы)

3. Равновесие между образованием органических веществ и их расходованием (если равновесия не будет, круговорот нарушится).

5. Видовое разнообразие - как это работает? (чем больше видов, тем меньше последствий от исчезновения какого-либо вида; исчезнувший вид тут же заменяется другим, живущим в сходных условиях).

V Физ.минутка

VI Закрепление изученного

1) Выполнение заданий из КИМов:

№1. Работа с текстом:

Известно, что на дне океанов погребены большие массы органических остатков, в том числе содержащих много фосфора. Происходит их медленная минерализация. Однако в круговороте этот фосфор участия не принимает.

Укажите основную причину этого явления и его возможные последствия (выполняется устно)

(круговорот фосфора не завершённый; последствия: возможно постепенное изъятие фосфора как элемента, что может привести даже к гибели организмов или их сильным изменениям, т.к. он входит в состав цитоплазмы и нуклеиновых кислот клеток; с другой стороны, если произойдёт поднятие дна Мирового океана, то фосфор может снова включиться в круговорот).

№2 Работа со схемой

Расставьте компоненты схемы в правильном порядке (письменно):

1. Азотфиксирующие бактерии

2. Аммиачные соединения почвы

3. Денитрифицирующие бактерии

4. Зелёные растения

5. Животные (заяц, лось)

6. Атмосферный азот

7. Азот в составе белков (растительных и животных)

Ответ: 6, 1, 4, 5, 7, 3, 2

Как круговорот азота связан с цепью питания лося? (ест клевер и др. дикорастущие бобовые растения)

Какие изменения произойдут в круговороте, если из него изъять азотфиксирующие бактерии и почему? (азот не будет включён в биологический круговорот)

Можно ли азот отнести к хорошо сбалансированным круговоротам и почему? (является достаточно цикличным, т.к. азот не выпадает из биогеохимического круговорота).

№3 Работа со схемой (схема начерчена на доске)

Закончите схему круговорота углерода: покажите стрелками направления движения углерода, допишите названия компонентов, участвующих в круговороте:

2) Выполнение заданий из банка заданий ЕГЭ (письменно):

1. Биологический круговорот в биосфере обеспечивается

интенсивностью размножения продуцентов

борьбой за существование

перемещением веществ в трофических цепях

приспособлением организмов к условиям жизни

2. Клубеньковые бактерии играют большую роль в биосфере, участвуя в круговороте

Биологическое разнообразие – разнообразие видов в конкретной экосистеме, на определенной территории или на всей планете.

В настоящее время науке известно около 2,5 млн видов, причем 74% видов связано с тропическим поясом, 24% — с умеренными широтами и 2% — с полярными районами. Считается, что этот список очень неполон, так как не выявлены многие мелкие животные (в частности, насекомые и паукообразные), грибы, бактерии (особенно в тропиках, где Б.р. самое высокое).

Ученые предполагают, что общее число видов на планете составляет от 5 до 30 млн. Биологическое разнообразие разных групп организмов существенно различается. Самая богатая видами группа организмов — насекомые. Их насчитывается почти 1,5 млн видов. Биологическое разнообразие обычно оценивается по отдельным группам организмов: указывается количество видов сосудистых растений (цветковых, голосеменных, папоротников, плаунов, хвощей), мхов, лишайников, крупных грибов, видимых глазом (их называют макромицетами), микроскопических грибов (микромицетов), водорослей, насекомых, почвенных животных (также видимых глазом, их называют мезофауной), птиц, млекопитающих, бактерий и т. д.

Биологическое разнообразие отдельных биоценозов определяется взаимодействием многих факторов , главные из которых следующие.

1. Благоприятность условий среды. В экосистемах с богатыми и хорошо увлажненными почвами и в теплом климате может быть больше видов, чем в экосистемах с бедными, холодными и очень сухими почвами. Впрочем, в тундрах снижение биологического разнообразия сосудистых растений компенсируется возрастанием биологического разнообразия мхов и лишайников, которые имеют очень мелкие размеры.

Биологическое разнообразие зависит и от неоднородности территории. На равнине оно всегда будет ниже, чем в горной местности, где на ограниченной площади представлено много разных экотопов. Это связано с разной высотой участков над уровнем моря, разной экспозицией, разными геологическими породами (кислые граниты, щелочные известняки) и т. д.

Биологическое разнообразие — самый важный биологический индикатор состояния биосферы и входящих в ее состав биомов, который чутко реагирует на воздействия человека. В настоящее время четко проявляется тенденция снижения биологического разнообразия. С 1600 г. исчезло 63 вида млекопитающих и 74 вида птиц. В числе исчезнувших видов тур, тарпан, зебра-квагга, сумчатый волк, морская корова Стеллера, европейский ибис и др.

В современном мире ежедневно исчезает от 1 до 10 видов животных и еженедельно — 1 вид растений. Гибель одного вида растений ведет к уничтожению примерно 30 видов мелких животных (прежде всего насекомых и круглых червей — нематод), связанных с ним в процессе питания. Охрана биологического разнообразия является одним из важнейших требований при построении общества устойчивого развития.

Саморегуляция

– главное свойство экосистем: за счет биотических связей количество всех видов поддерживается на постоянном уровне. Саморегуляция позволяет экосистемам выдерживать неблагоприятные воздействия. Например, лес может сохраниться (восстановиться) после нескольких лет засухи, бурного размножения майских жуков и/или зайцев.

Растительные и животные организмы, находясь во взаимосвязи с неорганической средой, включаются в непрерывно происходящий в природе круговорот веществ и энергии. Выполняя основные биохимические функции, живые организмы создают в биосфере круговороты важнейших биогенных элементов (углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора и серы), которые попеременно переходят из живого вещества в неорганическую материю.

Круговорот веществ

— естественное циклическое движение химических элементов от одного компонента биосферы (или биоценоза) к другому, поддерживаемое потоком солнечной радиации. Основным средством этого круговорота служат пищевые связи живых организмов. В воздушный круговорот включается 98,3% веществ (02, Н2, N, С и др.), в водный -1,7% (Na, Mg, Fe, S, CI, К и др.).

Биологический круговорот

— обмен веществ и энергии между различными компонентами биосферы, обусловленный жизнедеятельностью живых организмов и носящий циклический характер. Движущая сила этого процесса — поток энергии Солнца и деятельность живого вещества.

Круговорот углерода.

Углерод в природе находится в горных породах в виде известняка и мрамора. Большая часть углерода находится в атмосфере в виде углекислого газа. Из воздуха углекислый газ поглощается зелеными растениями, при фотосинтезе превращается в органические вещества, которые затем переходят по цепям питания, и снова углерод возвращается в атмосферу в виде углекислого газа, образующегося в результате метаболизма (дыхание, брожение), благодаря деятельности бактерий, разрушающих мертвые остатки растений и животных.

Круговорот азота

— биогеохимический процесс в биосфере, в котором участвуют организмы-редуценты, а также нитрифицирующие и клубеньковые бактерии. Азот — важный химический элемент, входящий в состав белков и нуклеиновых кислот. Основная масса азота поступает из атмосферы благодаря азотфиксирующим бактериям. Они усваивают его и переводят в химические соединения, способные усваиваться растениями. Затем азот передается по цепям питания и возвращается в свободном виде в атмосферу. Аммонификация — разложение (гниение) белков с образованием аммиака (минерализация органического вещества) — осуществляется редуцентами. Нитрификация — процесс окисления солей аммиака в соли азотной кислоты: I этап — превращение аммиака в нитриты; II этап — превращение нитритов в нитраты. Осуществляется почвенными нитрифицирующими бактериями (нитрозомонас, нитрозабактер). Денитрификация — разложение солей азотной кислоты до образования газообразного азота — осуществляется почвенными денитрифицирующими бактериями. Азотфиксация — образование азотистых соединений путем фиксации атмосферного азота свободноживущими почвенными бактериями (азотобактер) или бактериями, живущими в симбиозе с корнями бобовых растений (клубеньковые бактерии ризобиум).

Круговорот воды в биосфере.

Вода выпадает на поверхность Земли в виде осадков, образующихся из водяного пара атмосферы. Определенная часть выпавших осадков испаряется прямо с поверхности, возвращаясь в атмосферу водяным паром. Другая часть проникает в почву, всасывается корнями растений и затем, пройдя через растения, испаряется в процессе транспирации. Третья часть просачивается в глубокие слои подпочвы до водоупорных горизонтов, пополняя подземные воды. Четвертая часть в виде поверхностного, речного и подземного стока стекает в водоемы, откуда также испаряется в атмосферу. Наконец, часть используется животными и потребляется человеком для своих нужд. Вся испарившаяся и вернувшаяся в атмосферу вода конденсируется и вновь выпадает в качестве осадков.

Сера и фосфор, содержащиеся в горных породах, после их разрушения и эрозии попадают в почву (наземные экосистемы), часть фосфатов вовлекается в круговорот воды и уносится в море. Вместе с отмершими остатками фосфаты погружаются на дно. Одна часть из них используется, а другая теряется в глубинных отложениях. Из почвы серу и фосфор извлекают наземные растения, а из воды — водоросли. В результате деятельности редуцентов они вновь возвращаются в почву или в виде мертвого органического вещества оседают на дно и снова включаются в состав горных пород.

Таким образом, в результате круговорота веществ в биосфере происходит непрерывная биогенная миграция элементов.

Необходимые для жизни растений и животных химические элементы переходят из среды в организм. При разложении организмов эти элементы снова возвращаются в среду, откуда поступают в организм. В биогенной миграции элементов принимают участие различные организмы, в том числе и человек. В каждом биогеоценозе можно наблюдать биологический круговорот элементов — аккумуляцию и минерализацию. При наличии зеленых растений на поверхности суши и в верхних слоях моря образование живого вещества преобладает над минерализацией, а в почве и в глубинах моря — минерализация. Перенос химических элементов осуществляется также при переселении, миграциях, передвижениях живых организмов, спор, семян. Биогенная миграция атомов, осуществляемая микроорганизмами, превышает миграцию, производимую многоклеточными организмами. В последние десятилетия человеческая деятельность также оказывает влияние на миграцию атомов.

Биосфера прошла длительную эволюцию, в течение которой жизнь меняла формы, вышла из воды на сушу, изменила систему круговоротов. Благодаря биологическому круговороту веществ в биосфере жизнь поддерживает стабильные условия для своего существования и существования в ней человека.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Тема: Круговорот веществ и поток энергии в экосистеме

Цель урока: c формировать знания учащихся о составных компонентах биологического сообщества, об особенностях трофической структуры сообщества, о пищевых связях, которые отображают путь круговорота веществ.

Задачи урока:

Образовательные:

– рассмотреть вопрос о связях организмов в сообществах;

– изучить формы отражения этих взаимосвязей (пищевые цепи, экологические пирамиды);

– сделать вывод о важности сохранения взаимосвязей организмов в биоценозах.

Развивающие:

- развивать навыки коллективной мыслительной деятельности учащихся; умения устанавливать причинно-следственные связи, строить логические умозаключения, аргументировано отвечать.

Воспитательные:

- экологическое воспитание учащихся; формирование ответственности за сохранность биоценозов как компонентов биосферы.

Формы, методы: фронтальная беседа-рассуждение, элементы лекции с демонстрационным сопровождением, коллективная работа по заданиям инструктивных карт; работа с заданиями интерактивного характера; учебный мозговой штурм.

Оборудование, материалы: к омпьютер, проектор, презентация урока, модели экологических пирамид, блокноты заданий, маркеры, видеоролики по теме урока.

(На доске записана тема урока; эпиграф записан на доске. Слайд 1 ).

1. Организационный момент . Сегодня на уроке нам предстоит сделать очередной шаг к познанию незыблемых законов природы. Обратите внимание на эпиграф урока ( Слайд 3 ):

Наш мир – не случайность, не хаос, — есть система во всем.

Вопрос. О какой системе в живой природе говориться в данном высказывании? (экосистема). Что это такое? (Экосистема — это биологическая система (биогеоценоз), состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними ).

А) Какие экологические термины можно сконструировать из предложенных корней? (био – система- топ – эко – ценоз – гео).

Ответ : биоценоз, биогеоценоз, экосистема, биотоп.

( Слайд 6, задание на соотнесение понятий )

А. открытая совокупность совместно обитающих организмов, связанных между собой и условиями существования (капля воды, муравейник, пень, поле)

а) В.Н.Сукачёв, 1942

2. Биогеоценоз

В. сообщество организмов, входящих в состав биогеоценоза

в) А. Тенсли, 1935

3. Экосистема

С. точно ограниченная система, границы которой определяются характером растительности (лес, степь, ельник)

с) Карл Мёбиус, 1877

Ответ: 1Вс; 2Са; 3Ав.

Слайд 7 Задание. Выберите три компонента экосистемы: бактерии, животные, консументы, грибы, абиотический компонент, климат, редуценты, растения, продуценты, вода.(продуценты, консументы, редуценты, биогенное вещество)

Слайд 8. Задание. Определите функциональную роль в экосистеме следующих организмов: а) аскарида; б) волк; в) гнилостная бактерия; г) дятел; д) жук-навозник; е) жук-олень; ж) ель; з) клещ; и) подосиновик; к) сосна; л) сосновая пяденица; м) хлорелла; н) ястреб.

Продуценты: ж, к, м;
Консументы: б, г, з, е, л, и, а;
Редуценты: в, д, з;

3. Мотивация учебной деятельности.

В моих руках сейчас маленькая модель нашей Земли, мы с вами часто проговариваем тот момент, что нашу землю заселяют растения, животные, другие микроорганизмы. А знаете ли вы, какова космическая роль растений на нашей планете?

Учитель: (Включается спокойная музыка). Продолжите фразу “Для меня растения – это…”, передавая по кругу модель земного шара

Начну я. Для меня растения – это источник красоты,…..(кислорода), пищи. Хорошо, вы сказали, что растения это источник кислорода. А откуда он появляется?(фотосинтез)

В кто сможет сказать, что это? И сможет записать на доске реакцию процесса фотосинтеза?

Фотосинтез – это процесс, при котором энергия солнечного света превращается в энергию химических связей.

Общее уравнение фотосинтеза следующее:

Если рассматривать фотосинтез в общем виде, то можно кратко описать процесс так: Лучи света, попадая на молекулу хлорофилла, он разрушается, выделившаяся энергия идет на синтез органических веществ из углекислого газа и воды.

Учитель: Огромную роль в воспроизводстве жизни играет энергия Солнца. Зеленые растения — в результате фотосинтеза фиксируют не более 1-2 % энергии, а пустыни и океан — сотые доли процента. Поэтому тема нашего сегодняшнего урока: Тема: Круговорот веществ и поток энергии в экосистеме.

4. Изучение нового материала.

Тема: Круговорот веществ и поток энергии в экосистеме.(слайд 1)

Цель урока(ученики определяют сами)

А какова же цель нашего урока? Цель нашего урока – продолжить изучение закономерности переноса вещества и энергии в экосистемах, рассмотреть понятие о биологическом круговороте веществ и потоке энергии в экосистемах, а также рассмотреть самы е распространенные взаимоотношения организмов в биогеоценозах осуществляющиеся через питание. Это пищевые связи.

Учитель: Но для изучения любой темы необходимы знание её терминологии.

Круговорот веществ - это бесконечное превращение одних веществ в другие имеющее циклический характер.

Гетеротрофы - это те организмы, которые используют органические источники питания.

Консументы — гетеротрофы, организмы, потребляющие готовые органические вещества, создаваемые автотрофами (продуцентами).

Редуценты - это организмы, окончательно разлагающие органические вещества.

Связи организмов в биогеоценозе – элемент лекции :

Небольшое отступление: слайд 12

«Миллион томов, а не четыре

Нужны, чтоб в красках описать

Войну и мир в животном мире,

И не возможно отрицать…

Ягненка любит волк – сосед,

Но лишь как блюдо на обед.

Да и у мышек без кота

Ребята, вы догадались о чем пойдет речь?

Отразить пищевые связи между организмами можно с помощью пищевой цепи. Пищевая цепь — это последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой. Каждое звено пищевой цепи называют трофическим уровнем .(слайд 13)

Перед вами на экране примеры пищевых цепей ( Слайд 14)

гусеницы, синицы, дубы, коршуны.

Трава → заяц →волк. (продуцент → травоядное → плотоядное)

Сок розового куста → тля → божья коровка → паук → насекомоядная птица → хищная птица.

– Что объединяет эти цепи? ( Ответ : Они начинаются с автотрофов)

Приведенные выше типы пищевых цепей начинаются с фотосинтезирующих организмов и носят название пастбищных (или цепей выедания).

Вот ещё примеры пищевых цепей.

Листовая подстилка → дождевой червь → черный дрозд → ястреб-перепелятник.

Экскременты животных → жуки-навозники → птицы.

– Чем они принципиально отличаются от цепей первой группы? ( Ответ :Они начинаются с мёртвой органики)

Тип пищевых цепей, начинающихся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных, относят к детритным пищевым цепям (цепям разложения) .

( Просмотр видеоматериалов )

Физкульминутка.(слайд )

А сейчас после небольшой паузы давайте поработаем в группах.

Работа по карточкам-заданиям. На основе анализа текста постройте пищевую цепь, состоящую из организмов, упоминаемых в тексте.

Задание. Прочтите внимательно стихотворение древнеримского поэта Овидия. Найдите в нем пищевые связи. Составьте цепи питания.

… Свирепый волк с кормящею волчат

Волчицей – гроза невинных стад;

Орел, стремясь из-под небес стрелою

Грозит голубке смертью злою;

Голубка ж, как овца должна,

Кормясь губить ростки и семена.

Охотнице сове средь ночи темной

Не жаль певца любви и неги томной,

А соловей съедает светляка,

Не посмотрев на прелесть огонька.

Светляк же, ночи светоч оживленный,

Вползая вверх, цветок съедает сонный…

(Пищевые цепи: трава – овца — волк; ростки и семена – голубь — орел; цветок – светляк — соловей- сова).

Определите и подпишите: продуцентов, консументов и редуцентов . Сравните цепи питания и установите сходство между ними. (в начале каждой цепи растительный корм, далее идет растительноядное животное, а в конце – хищное животное). Назовите способ питания растений и животных. (растения – автотрофы, т.е сами производят органическое вещество, животные – гетеротрофы – потребляют готовое органическое вещество).

Вывод: цепь питания – ряд последовательно питающихся друг другом организмов. Цепи питания начинаются с автотрофов – зеленых растений.

Карточки-задания для групп

Группа 1. Хулиганы-воробьишки – превосходные воришки.
Им зерно лишь подавай – поуменьшат урожай.
Вот китайцы подсчитали, сколько зерен потеряли,
И издали свой декрет – воробьев свести на нет!
Перебили всех подряд, ждут – каков же результат?
Поначалу, в самом деле, закрома их пополнели.
А потом пришла беда – отворяйте ворота!
Все посевы, урожай насекомые сожрали.
Их в таком большом числе прежде не было нигде.
Оказалось, воробьята не едят совсем зерна-то:
Им родители с полей тащут мошек и червей.
Стало тут властям понятно – надо птиц вернуть обратно.
И пришлось им воробьев из чужих вести краев.
Если все с плеча рубить, можно ж дело загубить!

Общее правило , касающееся любой пищевой цепи, гласит: на каждом трофическом уровне сообщества большая часть поглощаемой с пищей энергии тратится на поддержание жизнедеятельности, рассеивается и больше не может быть использована другими организмами . Таким образом, потребленная пища на каждом трофическом уровне ассимилируется не полностью. Значительная ее часть расходуется на обмен веществ. При переходе к каждому последующему звену пищевой цепи общее количество пригодной для использования энергии, передаваемой на следующий, более высокий трофический уровень, уменьшается.( слайд 17 энергия в экосистеме)

Информационный недостаток любой пищевой цепи – это то, что она показывает схему пищевых взаимосвязей, но не отражает количественных характеристик организмов каждого звена.

В 1942 г. американский эколог Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергии , согласно которому с одного трофического уровня на другой через пищевые цепи переходит в среднем около 10 % энергии, поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды. Остальная часть энергии тратится на обеспечение процессов жизнедеятельности. В результате процессов обмена организмы теряют в каждом звене пищевой цепи около 90 % всей энергии.

Д) Экологические пирамиды – работа с пирамидой-моделью , учебником (со сторонами – пирамида чисел, биомассы, энергии и основанием – пищевая цепь) получает каждая группа и их задача склеить пирамиду и познакомиться с информацией по теме (из учебника)

Учитель дополняет: Известны три основных типа построения экологических пирамид ( Просмотр видеоматериалов ):

1) пирамида чисел (пирамида Элтона), отражающая численность организмов на каждом уровне;

2) пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества (вес, калорийность и т. д.);

3) пирамида продукции (или энергии), показывающая изменение первичной продукции (или энергии) на последующих трофических уровнях.

Е) Коллективная мыследеятельность – решение экологических задач.

1.На основе правила экологической пирамиды определите, сколько необходимо планктона (водорослей и бактерий), чтобы в Чёрном море вырос и мог существовать один дельфин массой 400 кг? Пищевая цепь: планктон ––>моллюски ––> хищная мелкая рыба ––> дельфин.( слайд )

планктон ––>моллюски ––> хищная мелкая рыба ––> дельфин
400000 кг 40000 кг 4000 кг 400 кг
Ответ: 400000 кг (или 400 тонн)

4.За летний сезон воробьи на дачном участке сохранили от повреждения гусеницами 10 кг черешки. Одна гусеница за сезон может повредить до 20 штук черешни со средней массой 6г. Воробей за сезон может съесть до 25 штук гусениц. Определите численность популяции гусениц, обитавших на дачном участке.( слайд 21)

Решение: Составляем пищевую цепь, выносим все числовые данные под соответствующие трофические уровни:

Количество плодов, "спасённых" от поедания слизнями = 20 000 г : 16 г = 1250 плодов.

Количество слизней, способных съесть 1250 плодов земляники = 1250 : 10 = 125 особей.

Численность серых жаб = 125 : 25 = 5 особей.

Ответ: численность серых жаб составляет 5 особей .

5. Закрепление изученного материала.

Лабораторная работа в группах

1 группа. Составьте пищевую сеть аквариума, в котором обитают аквариумные рыбки, улитка(прудовик), растения(элодея), инфузория- туфелька, сапротрофные бактерии. Объясните, что произойдет в аквариуме, если из него удалить моллюсков.(Защита проектов)

Ответьте на вопросы:

Как взаимосвязаны организмы в биогеоценозе (пищевыми связями)

Что такое пищевая цепь (ряд последовательно питающихся друг с другом организмов)

Какие типы пищевых цепей выделяют (пастбищные и детритные цепи)

Как называется звено в цепи питания (трофический уровень)

Учитель: на последок

Заметили в тумане –

Известно, что у англичан

На островах всегда туман, —

Но, несмотря на это,

Заметили, что летом

Растет пшеница гуще там,

Где проживает больше дам,

Почтенных старых леди,

Что больше всех на свете

Заботятся о кошках…

И вот загадка решена.

Ответ – у ловкого кота:

Мышей переловил давно,

А мыши, что едят? – Зерно.

Цепочку разглядишь не сразу.

На то наука есть и разум.

Предположим, что в данной местности увеличилось количество старых дев.

Увеличится количество кошек, которых очень любят старые девы.

Уменьшится количество мышей, которыми питаются кошки.

Увеличится количество шмелей, гнезда которых часто разоряют мыши.

Повысится успешность размножения клевера, который опыляется шмелями.

Увеличится удой у коров, так как у них будет больше вкусного и качественного корма.

Домашнее задание.

5. Информация о домашнем задании

1) Обязательный минимум – §

У вас у каждого на парте листочки с силуэтом животных, растений. Запишите на них и прикрепите к на нашу ЗЕМЛЮ:

С самого начала существования нашей планеты постоянно происходят различные процессы передачи энергии между живыми организмами и окружающей средой. Она преобразуется, переходит в иные формы, связывается и снова рассеивается. То же самое можно сказать и о любом веществе, составляющем основу жизни. Каждое из них проходит множество инстанций, претерпевает многократные изменения и в итоге возвращается.

Эти процессы дают представление о том, что такое круговорот веществ в природе. Они позволяют проследить движение не только соединений, но и отдельных элементов. Постараемся подробнее разобраться в данном вопросе.

Общее понятие о круговороте веществ

Что такое круговорот веществ? Это циклические переходы из одной формы в другую, сопровождающиеся частичной потерей или рассеиванием, но имеющие постоянный, устойчивый характер. То есть любое вещество или элемент совершает ряд переходов по ступеням, при этом преобразуясь и изменяясь, но в итоге все равно возвращается в начальную форму.

Естественно, что с течением времени могут быть частичные потери в количестве рассматриваемого соединения или элемента. Однако общая схема постоянна и сохраняется уже многие тысячелетия.

Что такое круговорот веществ, можно рассмотреть на примере. Самый простой из них - это преобразования органических веществ. Изначально из них состоят все многоклеточные живые существа. После завершения их жизненного цикла тела их разлагаются специальными организмами, и органические соединения преобразуются в неорганические. После эти соединения поглощаются другими существами и внутри их тела снова восстанавливаются до органической формы. Далее процесс повторяется и циклически продолжается все время.

Схема круговорота веществ в природе дает понять, что ничто не возникает ниоткуда и не исчезает в никуда. У всего есть свое начало, конец и переходные формы. Это основные правила жизни. Им же подчиняется энергия. Рассмотрим примеры преобразования, которые происходят в экосистемах, живых существах. А также разберемся, что такое круговорот веществ, основанный на одном определенном элементе.

Живое вещество в природе

Самое главное вещество биосферы - живое. Что это такое? Это каждый представитель живой природы. Все вместе они формируют биомассу. Она, естественно, претерпевает изменения, является участником всех процессов, происходящих в окружающей среде.

Круговорот живого вещества можно проиллюстрировать примером следующего рода.

Первые создания, которые непосредственно улавливают энергию солнечного света и преобразуют ее в энергию химических связей - это растения, сине-зеленые бактерии. Происходит это за счет пигмента хлорофилла в процессе фотосинтеза. Результат - синтез органического вещества из неорганических компонентов. Так сформировалось первое звено среди живого вещества биосферы.
Далее идут животные, которые способны непосредственно питаться растениями. А также всеядные существа, к которым относится и человек в том числе. Они потребляют первое звено и преобразуют органическое вещество внутри себя в другую форму - неорганику.
Растительноядные существа подвергаются поеданию со стороны плотоядных животных. Так вещества переходят уже в иные организмы.
Далее идут те организмы, которые способны питаться плотоядными формами. Высшие хищники. Они - заключительное звено циркуляции органики. После их отмирания в ход вступают следующие организмы.
Детритофаги - микроорганизмы, грибки, простейшие, которые разлагают мертвые останки живых существ и переводят все вещества в неорганическую форму.
Эти соединения (углекислый газ, вода, минеральные соли) используются снова растениями в процессе создания органических соединений.

Таким образом, приведенная схема круговорота веществ в природе отражает преобразования живой составляющей биосферы. Все начинается с растений и заканчивается ими же. Полный циклический процесс, который имеет массу ответвлений и сложных завитков.

Круговорот веществ в экосистеме

Любая экосистема - это целое сообщество различных организмов, объединенных между собой сложными взаимоотношениями в пищевом плане, а также находящихся под влиянием сходных условий окружающей среды.

Круговорот веществ в экосистеме подчиняется определенным экологическим законам. Так, обязательно строгое соподчинение по цепям питания. Обмен энергией, веществами, циркуляция многих элементов - все это происходит между особями внутри данной экологической группы.

При этом все они делятся на несколько групп:

продуценты;
консументы первого порядка;
консументы второго порядка;
консументы третьего порядка;
всеядные организмы;
редуценты или детритофаги.

Схема круговорота веществ может выглядеть примерно так:

растение (продуцент) дает органическое вещество; (консумент первого порядка) преобразует его в неорганическое и другую органику;
плотоядное животное (консумент второго порядка) преобразует в другую органику;
высший хищник (консумент третьего порядка) опять частично рассеивает ее в виде тепла, а частично концентрирует в форме внутренних органических веществ;
микроорганизмы, например бактерии, грибки и прочие (редуценты или детритофаги), разлагают мертвые останки животных и формируют массу неорганических соединений;
растения поглощают неорганику и снова создают в процессе фотосинтеза ряд важных органических соединений, то есть продуцируют.

Вещества экосистемы

Очевидно, что в одной экосистеме в тесном взаимодействии находится два основных типа вещества: органические и неорганические. Из органики это:

Неорганические соединения следующие:

вода;
углекислый газ;
минеральные соли;
ряд важных макроэлементов.

Очень важным условием для нормального функционирования любой экосистемы является постоянный приток солнечной энергии. Ведь растения могут осуществлять фотосинтез только при этом условии. Кроме того, энергия, которая заключается в химических связях соединений, рассеивается в виде тепла в достаточно больших количествах. Поэтому вещества не могут циркулировать в неизменном состоянии без потерь.

Схема круговорота веществ на лугу

Луг - это особенное природное сообщество. Ведь он имеет некоторые отличия от всех других, например от лесного. В чем заключаются эти отличия?

На лугу преобладает только травяная растительность, состоящая из многолетних и однолетних невысоких трав. При этом они между собой отличаются. Более светолюбивые обладают высоким ростом, а те, что могут жить в тени, низким.
В пределах данного сообщества нет крупных представителей животного мира. Это связано с тем, что им просто негде будет прятаться, ведь деревьев нет.
Периодически во время сильных дождей все пространство луга заливается водой. Отсюда и другое их название - заливные или наливные. В таких условиях могут существовать далеко не все живые существа.

Если же говорить о сходствах лугового и лесного, к примеру, сообщества, то следует выделить главную черту: на обеих территориях обитают представители растений, насекомых, грызунов, птиц, пресмыкающихся, земноводных и млекопитающих.

Схема круговорота веществ на лугу может иметь следующий вид:

минеральные вещества и вода, которые потребляет непосредственно из земли растение;
насекомые, которые опыляют цветки и позволяют им размножаться, при этом питаясь нектаром, то есть производимым растением органическим веществом;
птицы и млекопитающие, поедающие насекомых и растения, то есть употребляющие органическое вещество;
микроорганизмы, которые разлагают мертвые остатки растений и животных и высвобождают неорганические вещества (минеральные соли, воду, углекислый газ).

Пример лугового круговорота

Важное значение имеют все звенья, обозначенные в примере. Круговорот веществ на лугу - необходимое условие для существования данного сообщества. Почва способна обогащаться полезными веществами и элементами только благодаря деятельности ее обитателей - микроорганизмов-детритофагов, червей, мокриц и прочих существ. Без этого условия растениям будет недоставать неорганики для фотосинтеза и роста, а значит, будет в дефиците и органическое вещество, которое они производят. Такое, как крахмал, целлюлоза, белок и прочие. Это приведет к сокращению численности животных и птиц, а значит, и органического вещества в целом. Пострадают в итоге и детритофаги, так цикл нарушится.

Круговорот веществ на лугу можно проиллюстрировать и более конкретным примером. Попробуем составить такую схему.

Минеральные соли, вода, углекислый газ, кислород потребляет ромашка аптечная.
Пчела медоносная опыляет обозначенное растение и поедает его пыльцу, то есть углеводы и белки.
Пчелоед и осоед склевывают пчелу медоносную и потребляют органическое вещество ее тела (хитин, белок, углеводы).
Луговая полевка и другие мелкие грызуны и более крупные виды поедают органическую составляющую растений и насекомых.
Пустельга (птица) поедает грызунов и потребляет питательные вещества.
После смерти все животные и насекомые попадают на землю, где их тело подвергается разложению на составляющие соединения деятельностью микроорганизмов, червей, мокриц и других детритофагов.
В результате почва снова насыщается неорганическими солями, водой и прочими соединениями, которые поглощают корни растений.

Цепи и сети питания

Круговорот веществ и энергии, как уже стало понятно, тесно связан с таким экологическим понятием, как цепь или сеть питания. Ведь любое вещество - это материал, продукт, который служит строительным материалом для формирования структурных частей клеток, тканей и органов.

Каждая цепь питания неотвратимо влечет за собой и циклические преобразования веществ. А любые процессы синтеза и распада требуют затраты или высвобождения энергии. Следовательно, она также вовлекается в единый круговорот в природе.

Почему существуют понятия "цепь" и "сеть питания"? Все дело в том, что взаимоотношения между организмами в пределах одной экологической группы часто намного сложнее, чем просто обычная рядовая цепь. Ведь один и тот же представитель животного мира может быть и травоядным, и хищником. Существуют всеядные организмы. Кроме того, для многих создается конкурентная среда за добычу и пропитание, что также накладывает свой отпечаток на общий план взаимоотношений внутри биогеоценоза.

Вот в этих случаях цепи тесно переплетаются между собой и формируются так называемые сети питания. Особенно хорошо это заметно в многонаселенных обитателями местах: лесных, озерных сообществах, тропических лесах и прочих.

Все цепи питания можно условно разделить на два вида:

выедания, или пастбищные;
разложения, или детритные.

Основное различие между ними в том, что в первом случае все начинается с живого организма - растения. Во втором же - с мертвых остатков, экскрементов и прочих отложений, которые перерабатываются микроорганизмами, червями и так далее.

Изменения энергии

Энергия, как и вещества, претерпевает ряд изменений в ходе процессов в экосистемах. Вся она делится на два основных вида:

В ходе построения цепей питания энергия как раз и переходит из одной формы в другую. При этом происходят частичные ее потери. Ведь она расходуется на жизненные процессы каждого существа, рассеивается в виде тепла. Именно поэтому важно, чтобы солнечная энергия как первоисточник постоянно пополняла запасы любого сообщества.

Непосредственно в форме света от Солнца ее могут потреблять только такие организмы, как:

растения;
бактерии;
фотосинтезирующие одноклеточные.

После них вся энергия переходит в следующую форму - химические связи соединений. В данной форме ее потребляют гетеротрофные представители биосферы.

Круговорот воды

Мы уже обозначили, что самый важный и исторически сложившийся жизненный процесс - это круговорот веществ в природе. Вода является тем неорганическим соединением, значение которого особенно важно и масштабно. Поэтому то, как происходит ее циркуляция, рассмотрим в общих чертах.

Огромное количество воды сосредоточено на поверхности нашей планеты в водоемах разного рода. Это моря и океаны, болота, реки, озера, ручьи, искусственные сооружения. С их поверхности происходит постоянное испарение влаги, то есть вода в виде пара переходит в слои атмосферы.
Почва, как ее наружная, так и внутренняя часть, также содержит много влаги. Это подземные или грунтовые воды. С поверхности пар поступает в атмосферу, с внутренних слоев стекает в водоемы, а оттуда испаряется.
Конденсируясь в атмосфере, вода постепенно достигает максимума и начинает возвращаться на землю в виде осадков. Зимой это снег, летом - дождь.
Растения принимают активное участие в поглощении и транспирации воды, так как проносят через себя огромное ее количество.

Таким образом, круговорот воды и круговорот веществ в природе обеспечивают нормальное состояние любой экосистемы, а значит, и организмов.

Изучение круговорота веществ в начальной школе

Чтобы дети имели представление о том, какие циклические изменения происходят в природе, рассказывать им об этом следует еще с начальных ступеней обучения. Ребята должны иметь знания о том, что такое круговорот веществ. 3 класс - вполне подходящее для этого время. В этот период дети достаточно взрослые, чтобы полностью осознать и усвоить информацию подобного рода.

Во многих образовательных программах по окружающему миру представлена хорошая схема "Круговорот веществ. 3 класс". Она отражает основные типы преобразований воды, вещества, пищевые цепи, которые характерны для каждой экосистемы.

Примерная схема круговорота веществ для младших школьников может иметь вид: вода и минеральные вещества в растениях - органическое вещество в животных - вода и минеральные соли после отмирания растений и животных.

Каждый этап следует пояснить примерами и подробным описанием для формирования четкого представления о происходящих природных процессах.

Читайте также: