Урок 62 Круговорот веществ в природе. (Павлова М.Н)

Текст урока

• Конспект

   Павлова Мария Николаевна
  учитель химии и биологии
  МАОУ «Софиевская СОШ»
  Пономаревского района
  Название предмета: Биология
  Класс: 9 
  УМК: В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин, Биология: общие закономерности.  9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа
  Уровень обучения: базовый
  Тема урока: Круговорот веществ в природе.
  Общее количество часов, отведенное на изучение темы: 1
  Место урока в системе уроков по теме: 2/8
  Цель урока: показать основную функцию биосферы, изучить основные биохимические циклы.
  Задачи урока:
  образовательные: ознакомить учащихся с обменом веществ и энергии, происходящим между неживой природой и живыми организмами. Объяснить научные основы необходимости воздуха, воды, почвы для развития живых организмов. Круговорот веществ в природе.
  развивающие: научить школьников использовать полученные знания о процессах, происходящих в биосфере, для обоснования мероприятий по охране природы, через умение анализировать полученные знания; 
  воспитательные: продолжить формирование у школьников отрицательное отношения к деятельности человека, наносящий ущерб природной среде, через ряд предложенных им примеров.
  Тип урока: комбинированный.
  Планируемые результаты:
  ученик должен 
  иметь представление о влиянии деятельности человека на биосферные процессы;
  знать понятия: «биогеоценоз», «биогеохимический цикл», «парниковый эффект»;
  уметь объяснять и иллюстрировать основные биохимические циклы.
  Техническое обеспечение урока: таблица «Биогеохимические циклы».
  Ход урока:
  1. Организационный момент.
  2. Фронтальный опрос:
  1) Из чего состоит биосфера?
  2) Чем определяются границы распространения живых организмов в биосфере?
  3) Какой вклад в биомассу Земли вносят растения и какой – животные? 
  4) Охарактеризуйте оболочки Земли, в которых обитают живые организмы, - атмосферу, гидросферу, литосферу.
  3. Изучение нового материала. 
  Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами. 
  Круговорот воды в природе. 
  Круговорот воды в природе является основой существования жизни на Земле. Без воды жизнь невозможна в принципе, потому что при ее участии протекают все органические химические реакции. Поэтому все живое постоянно нуждается в чистой воде. А результатом большинства реакций становится вода грязная. Откуда же природа поставляет нескончаемые запасы чистой воды? Для этого и существует круговорот воды в природе.
  Гидрологический цикл (а именно так по-научному называется круговорот воды в природе) – это непрерывное движение воды из гидросферы и с земной поверхности в атмосферу, и обратно. Движение обеспечивается четырьмя процессами: испарением, конденсацией, выпадением осадков и стоком вод. Выпавшие осадки частично снова испаряются и конденсируются, частично пополняют водоемы (или создают новые), а частично уходят под землю, образуя грунтовые воды.
  
  
  Существует Большой круговорот воды в природе и еще два малых – океанический и континентальный. Большой круговорот воды в природе иначе называют Мировым. Над океаном собираются осадки, ветры несут их на континенты, там они выпадают и со стоком вновь возвращаются в океан. Так природа превращает соленую воду в пресную. Малый океанический круговорот происходит над океаном – он заключается в непрерывном испарении воды, конденсации, образовании осадков и выпадении их обратно в океан. Континентальный круговорот воды происходит точно так же, только над поверхностью суши. Кстати, океан теряет в процессе круговорота больше воды, нежели получает с осадками. А на суше ситуация обратная – воды выпадает намного больше, чем испаряется. Вся вода, когда-либо выпавшая на сушу в виде осадков, рано или поздно вернется в океан.
  Как известно, наша Земля на три четверти покрыта водой. И большая часть этой воды – соленая. Существует три агрегатных состояния, в которых может находиться вода: жидкое, твердое и газообразное. От того, в каком из состояний пребывает вода, зависит скорость ее движения, а, следовательно, время, через которое совершается круговорот воды в природе. Пар быстро переносится ветром, конденсируется и выпадает в виде осадков. Вода, чтобы проделать этот путь, должна сначала испариться. А лед – еще и растаять.
  Поэтому круговорот воды в природе в разных местах происходит с разной скоростью. Быстрее всего вода обновляется внутри живых организмов. Чтобы восстановить запас чистой воды внутри себя, человеку понадобится всего несколько часов. Печень и почки оперативно справляются с этой задачей. Поэтому можно сказать, что самый быстрый круговорот воды в природе происходит внутри ее ходящий, летающих и плавающих составляющих. А вот ледники полярных стран полностью обновляются лишь один раз в 9700 лет. Вода, содержащаяся в почве, очищается каждый год, а та, что в облаках – раз в восемь дней. Горный ледник полностью обновит свой состав за 1600 лет. Весь Мировой океан способен полностью очиститься за 2700 лет. Это очень долго. Поэтому следует понимать – чем больше мы загрязняем воду промышленными стоками, тем скорее рискуем столкнуться с тотальным дефицитом чистой пресной воды. Круговорот воды в природе сам не может справиться с темпами загрязнения планеты.
  Различают несколько видов круговоротов воды в природе:
  Большой, или мировой, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: при испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная — очищается.
  Малый, или океанический, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.
  Внутриконтинентальный круговорот — вода, которая испарилась над поверхностью суши, опять выпадают на сушу в виде атмосферных осадков.
  В конце концов, осадки в процессе движения опять достигают Мирового океана.
  Воды, входящих в состав живых организмов, восстанавливаются в течение нескольких часов. Это наиболее активная форма водообмена. Период обновления запасов воды в горных ледниках составляет около 1 600 лет, в ледниках полярных стран значительно больше — около 9 700 лет.
  Полное обновление вод Мирового океана происходит примерно в 2 700 лет.
  За 10 миллионов лет фотосинтез перерабатывает массу воды равную всей гидросфере.
  Круговорот углерода. Используется рисунок 118 (с. 223).
  Здесь необходимо отметить, что круговорот углерода и кислорода осуществляется в близко идущих процессах.
  – Что происходит в процессе дыхания у живых организмов? (При дыхании высвобождается углерод в виде СО2.)
  – Что происходит с углекислым газом в процессе фотосинтеза? (В процессе фотосинтеза СО2 снова превращается в органические соединения.)
  Всего за 7–8 лет живые организмы пропускают через свои тела весь углерод, содержащийся в атмосфере. В океане (в основном в составе фитопланктона) 40 · 1012 кг углерода в год фиксируется в процессе фотосинтеза в виде СО2. Большая его часть потом высвобождается при дыхании. На суше фиксируется в год 35 · 1012 кг углерода при фотосинтезе в виде СО2; 10 · 12 кг углерода выделяется при дыхании растений и животных; 25 · 1012 кг углерода выделяется при дыхании редуцентов; 5 · 1012 кг углерода в год высвобождается при сжигании ископаемого топлива. Этого количества вполне достаточно для постепенного увеличения концентрации двуокиси углерода в атмосфере и в океанах. Большая доля углерода содержится в осадочных породах.
  Далее учитель отмечает, что в последние годы поступление углерода в атмосферу вследствие деятельности человека резко возросло, что может привести к серьезным последствиям для биосферы (парниковый эффект).
  Круговорот азота представляет собой ряд замкнутых взаимосвязанных путей, по которым азот циркулирует в земной биосфере. Рассмотрим сначала процесс разложения органических веществ в почве. Различные микроорганизмы извлекают азот из разлагающихся материалов и переводят его в молекулы, необходимые им для обмена веществ. При этом оставшийся азот высвобождается в виде аммиака (NH3) или ионов аммония (NH4+). Затем другие микроорганизмы связывают этот азот, переводя его обычно в форму нитратов (NO3–). Поступая в растения (и в конечном счете попадая в организмы живых существ), этот азот участвует в образовании биологических молекул. После гибели организма азот возвращается в почву, и цикл начинается снова. Во время этого цикла возможны как потери азота — когда он включается в состав отложений или высвобождается в процессе жизнедеятельности некоторых бактерий (так называемых денитрифицирующих бактерий), — так и компенсация этих потерь за счет извержения вулканов и других видов геологической активности.
  Представьте себе, что биосфера состоит из двух сообщающихся резервуаров с азотом — огромного (в нем находится азот, содержащийся в атмосфере и океанах) и совсем маленького (в нем находится азот, содержащийся в живых существах). Между этими резервуарами есть узкий проход, в котором азот тем или иным способом связывается. В нормальных условиях азот из окружающей среды попадает через этот проход в биологические системы и возвращается в окружающую среду после гибели биологических систем.
  Приведем несколько цифр. В атмосфере азота содержится примерно 4 квадрильона (4·1015) тонн, а в океанах — около 20 триллионов (20·1012) тонн. Незначительная часть этого количества — около 100 миллионов тонн — ежегодно связывается и включается в состав живых организмов. Из этих 100 миллионов тонн связанного азота только 4 миллиона тонн содержится в тканях растений и животных — все остальное накапливается в разлагающих микроорганизмах и в конце концов возвращается в атмосферу.
  Круговорот серы
  Схема круговорота серы представлена на рисунке. 
  Минеральная сера попадает в почву в результате естественного разложения серного и медного колчеданов в горных породах. Она переносится с атмосферными осадками и попадает в наземные и водные экосистемы.
  Для круговорота серы характерен обширный резервный фонд в почве и отложениях и меньший фонд - в атмосфере.
  В быстро обменивающемся фонде серы ключевую роль играют специализированные группы микроорганизмов (сульфатокисляющих и сульфатредуцирующих).
  Сера является компонентом белков и входит в состав ряда аминокислот: цистина, цистеина, метионина. Эти аминокислоты синтезируются растениями, использующими минеральную серу. В организм животных сера попадает с растительной пищей.
  
  Круговорот серы, охватывающий воздух, воду и почву.
  "Кольцо" в центре схемы иллюстрирует процессы окисления (О) и восстановления (R), благодаря которым происходит обмен серы между фондом доступного сульфата (SO4 ) и фондом сульфидов железа в почве и в осадках. Специализированные микроорганизмы выполняют реакции: H2S S2 SO4 - бесцветные, зеленые и пурпурные серобактерии; SO4 H2 S (анаэробное восстановление сульфата) - Desulfovibrio; H2S SO4 (аэробное окисление сульфида) - тиобациллы; органическая S в SO4 и H2 S - аэробные и анаэробные гетеротрофные микроорганизмы соответственно. Первичная продукция, разумеется, обеспечивает включение сульфата в органическое вещество, а экскреция животными служит путем возвращения сульфата в круговорот. Двуокись серы (SO2 ), выделяющаяся в атмосферу при сжигании горючих ископаемых, особенно угля, является одним из самых опасных компонентов промышленных выбросов (по Ю. Одуму, 1986).
  Круговорот фосфора в природе
  Фосфор содержится в горных породах, образовавшихся в прошлые геологические эпохи. В биогеохимический круговорот он может попасть в случае подъема этих пород из глубины земной коры на поверхность суши, в зону выветривания. Эрозионными процессами он выносится в море в виде широко известного минерала – апатита.
  Общий круговорот фосфора можно разделить на две части – водную и наземную. В водных экосистемах он усваивается фитопланктоном и передается по трофической цепи вплоть до консументов третьего порядка – морских птиц. Их экскременты (гуано) снова попадают в море и вступают в круговорот, либо накапливаются на берегу и смываются в море. Из отмирающих морских животных, фосфор снова попадает в море и в круговорот, но часть скелетов рыб достигает больших глубин и заключенный в них фосфор снова попадает в осадочные породы.
  В наземных экосистемах фосфор извлекают растения из почв, и далее он распространяется по трофической сети. Возвращается в почву после отмирания животных и растений. Теряется фосфор из почв в результате их водной эрозии. Повышенное содержание фосфора на водных путях его переноса вызывает бурное увеличение биомассы водных растений, цветение водоемов и их эвтрофикацию. Большая же часть фосфора уносится в море и там теряется безвозвратно. Последнее обстоятельство может привести к истощению запасов фосфорсодержащих руд (фосфоритов, апатитов).
  Важнейшей формой влияния человека на круговорот фосфора является производство и использование фосфорных удобрений и детергентов (синтетических моющих средств). Избыток фосфорных удобрений вымывается в водоемы и исключается из круговорота.
  Ответьте на вопросы:
  – Что можно сказать о распространении фосфора в природе?
  – Как изменился в последнее время круговорот этого элемента?
  4. Закрепление изученного материала.
  В чем заключается главная функция биосферы?
  Домашнее задание: § 47, стр. 221–225; ответить на вопросы 1–6.
  
  
  
  
   

   Read more ...

  Автор(ы): Павлова М. Н.

  Скачать: Биология 9кл - Конспект.docx