Конспект урока круговорот веществ в природе 10 класс

Обновлено: 06.07.2024

Цель урока: дать понятие о круговороте веществ, взаимосвязи веществ в биосфере, соответствие единым законам природы.

Оборудование: таблицы “Границы биосферы и плотность жизни в ней”, схема круговорота веществ, ПК, проектор, презентация.

I. Постановка проблемного вопроса.

II. Проверка знаний.

III. Новый материал.

3.1. Проблемный вопрос.

3.2. Определение биосферы по В.И. Вернадскому.

3.3. Характеристика биосферы.

3.4. Слайд 4. Роль живых организмов в биосфере.

3.5. Круговорот веществ в экосистеме.

IV. Слайд 8. Работа со схемой участвуют в круговороте.

V.Слайд 9. Работа со схемой круговорот воды.

VI. Слайд 10. Работа со схемой круговорот кислорода.

VII. Слайд 12. Работа со схемой круговорот углерода.

VIII. Слайд 13. Круговорот азота.

IX. Слайд 14. Круговорот серы.

Х.Слайд15. Круговорот фосфора.

XI. Запись вывода по теме урока.

Ход урока

I. Организационный момент. Настрой класса на работу.

II. Проверка знаний.

Выполнение теста по вариантам. Тесты распечатаны.

1. Наиболее постоянным фактором, влияющим на атмосферу, является:

а) давление б) прозрачность в) газовый состав г) еемпература

2. К функциям биосферы, обусловленным процессами фотосинтеза, можно отнести:

а) газовую б) окислительно-восстановительную в) концентрационную

г) все перечисленные функции д) газовую и окислительно-восстановительную

3. Весь кислород атмосферы образован благодаря деятельности:

а) цианобактерий сине-зелёных водорослей б) гетеротрофных организмов в) колониальных простейших в) автотрофных организмов

4. В преобразовании биосферы главную роль играют:

а) живые организмы б) биоритмы

в) круговорот минеральных веществ в) процессы саморегуляции.

1. Жизнь можно обнаружить:

а) любой точке биосферы

б) Любой точке Земли

в) любой точке биосферы

г) любой точке биосферы, кроме Антарктиды и Арктики

д) в биосфере происходит только геологическая эволюция

2. Приток энергии в биосферу извне необходим потому, что:

а) углеводы, образовавшиеся в растении, служат источником энергии для других организмов

б) в организмах происходят окислительные процессы

в) организмы разрушают остатки биомассы

г) ни один вид организмов не создаёт запасов энергии

3. Выберите основные факторы среды, от которых зависит процветание организмов в океане:

а) доступность воды б) количество осадков

в) прозрачность среды г) рH среды

д) солёность воды е) скорость испарения воды

ж) концентрация углекислого газа

4. Биосфера – глобальная экосистема, структурными компонентами которой являются:

а) классы и отделы растений б) популяции

в) биогеоценозы г) классы и типы.

III. Новый материал.

3.1. Проблемный вопрос

Вспомните из химии закон сохранения веществ. Как этот закон может быть связан с биосферой?

3.2. Определение биосферы

Биосфера, по В.И. Вернадскому, – это общепланетарная оболочка, та область Земли, где существует или существовала жизнь и которая подвергается или подвергалась ее воздействию. Биосфера охватывает всю поверхность суши, моря и океаны, а также ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные деятельностью живых организмов.

В. И. Вернадский
(1863-1945)

Выдающийся русский ученый
Академик, основоположник науки геохимии
Создал учение о биосфере Земли.

3.3. Характеристика биосферы

Биосфера охватывает всю поверхность суши, моря и океаны, а также ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные деятельностью живых организмов. В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном – тонким слоем газа озона на высоте 16–20 км. Он задерживает губительные ультрафиолетовые лучи солнца. Океан насыщен жизнью целиком, до дна самых глубоких впадин в 10–11 км. В глубину твердой части Земли активная жизнь проникает местами до 3 км (бактерии в нефтяных месторождениях). Результаты жизнедеятельности организмов в виде осадочных пород прослеживаются еще глубже.

Размножение, рост, обмен веществ и активность живых организмов за миллиарды лет полностью преобразовали эту часть нашей планеты.

Всю массу организмов всех видов В.И. Вернадский назвал живым веществом Земли.

В химический состав живого вещества входят те же самые атомы, которые составляют неживую природу, но в ином соотношении. В ходе обмена веществ живые существа постоянно перераспределяют химические элементы в природе. Таким образом, меняется химизм биосферы.

В.И. Вернадский писал, что на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. За миллиарды лет фотосинтезирующие организмы (рис. 1) связали и превратили в химическую работу огромное количество солнечной энергии. Часть ее запасов в ходе геологической истории накопилась в виде залежей угля и других ископаемых органических веществ – нефти, торфа и др.

Рис. 1. Первые растения суши (400 млн. лет назад)

Благодаря живым существам возникли многие горные породы на Земле. Организмы обладают способностью избирательно поглощать и накапливать в себе отдельные элементы в гораздо большем количестве, чем они есть в окружающей среде.

Слайд 4.

3.4. Роль живых организмов в биосфере

Живые организмы создают в биосфере круговороты важнейших биогенных элементов, которые попеременно переходят из живого вещества в неорганическую материю. Эти циклы делят на две основные группы: круговороты газов и осадочные круговороты. В первом случае главный поставщик элементов – атмосфера (углерод, кислород, азот), во втором – горные осадочные породы (фосфор, сера и др.).

Совершая гигантский биологический круговорот веществ в биосфере, жизнь поддерживает стабильные условия для своего существования и существования в ней человека.

Живые организмы играют большую роль в разрушении и выветривании горных пород на суше. Они – главные разрушители мертвого органического вещества.

В. В. Докучаев
(1846 - 1903)
Основоположник современного почвоведения,
основанного на идее глубокой взаимосвязи живой и неживой природы

Таким образом, за период своего существования жизнь преобразовала атмосферу Земли, состав вод океана, создала озоновый экран, почвы, многие горные породы. Изменились условия выветривания пород, большую роль стал играть микроклимат, создаваемый растительностью, изменился и климат Земли.

3.5. Круговорот веществ в экосистеме

IV. Работа со схемой участвуют в круговороте

В каждой экосистеме происходит круговорот вещества как результат экофизиологической взаимосвязи автотрофов и гетеротрофов.

Углерод, водород, азот, сера, фосфор и ещё около 30 простых веществ, необходимых для создания жизни клетки, непрерывно превращаются в органические вещества (глициды, липиды, аминокислоты…) или поглощаются в виде неорганических ионов автотрофными организмами, впоследствии используются гетеротрофными, а затем – микроорганизмами-деструкторами. Последние разлагают выделения, животные и растительные остатки на растворимые минеральные элементы или газообразные соединения, которые возвращаются в почву, воду и атмосферу.

V. Работа со схемой круговорот воды

Рис. 6. Круговорот воды в биосфере

VI. Работа со схемой круговорот кислорода

Цикл кислорода занимает на Земле около 2000 лет, воды – около 2 млн лет (рис. 6). Это значит, что атомы этих веществ за историю Земли многократно проходили через живое вещество, побывав в телах древних бактерий, водорослей, древовидных папоротников, динозавров и мамонтов.

Биосфера прошла длительный период развития, в течение которого жизнь меняла формы, распространилась из воды на сушу, изменила систему круговоротов. Содержание кислорода в атмосфере постепенно росло (см. рис. 2).

За последние 600 млн лет скорости и характер круговоротов приблизились к современным. Биосфера функционирует как гигантская слаженная экосистема, где организмы не только приспосабливаются к среде, но и сами создают и поддерживают на Земле условия, благоприятные для жизни

VII. Работа со схемой круговорот углерода

1. Вспомните, какую роль в природе играет фотосинтез?

2. Какие условия необходимы для фотосинтеза?

Круговорот углерода (рис. 4). Источником его для фотосинтеза служит углекислый газ (диоксид углерода), находящийся в атмосфере или растворенный в воде. Углерод, связанный в горных породах, вовлекается в круговорот значительно медленнее. В составе синтезированных растением органических веществ углерод поступает, затем в цепи питания через живые или мертвые ткани растений и возвращается в атмосферу снова в форме углекислого газа в результате дыхания, брожения или сгорания топлива (древесины, нефти, угля и т.п.). Продолжительность цикла углерода равна трем-четырем столетиям.

Рис. 4. Круговорот углерода в биосфере

VIII. Работа со схемой Круговорот азота.

Вспомните, какую роль играют в накоплении азота?

Круговорот азота (рис. 5). Растения получают азот в основном из разлагающегося мертвого органического вещества посредством деятельности бактерий, которые превращают азот белков в усваиваемую растениями форму. Другой источник – свободный азот атмосферы – растениям непосредственно недоступен. Но его связывают, т.е. переводят в другие химические формы, некоторые группы бактерий и сине-зеленые водоросли, они обогащают им почву. Многие растения находятся в симбиозе с азотфиксирующими бактериями, образующими клубеньки на их корнях. Из отмерших растений или трупов животных часть азота, за счет деятельности других групп бактерий, превращается в свободную форму и вновь поступает в атмосферу.

Рис. 5. Круговорот азота в биосфере

IX. Круговорот серы

Круговорот фосфора и серы. (рис. 6, 7). Фосфор и сера содержатся в горных породах. При их разрушении и эрозии они поступают в почву, оттуда используются растениями. Деятельность организмов - редуцентов снова возвращает их в почву. Часть соединений азота и фосфора смывается дождями в реки, а оттуда – в моря и океаны и используется водорослями. Но, в конце концов, в составе мертвого органического вещества они оседают на дно и снова включаются в состав горных пород.

X. Круговорот фосфора

XI. Запись вывода в тетради

1. Биосфера – энергетически открытая система

2. Накопление веществ в биосфере идёт за счёт растений, способных преобразовывать энергию солнечного света.

3. Круговорот веществ - необходимое условие существования жизни на Земле.

4. В процессе эволюции в биосфере установилось равновесие между организмами.

Вопросы для повторения:

1. Какие организмы биосферы участвуют в круговороте веществ?

2. От чего зависит количество биомассы в биосфере?

3. Какова роль фотосинтеза в круговороте веществ?

4. Какова роль круговорота углерода в биосфере?

5. Какие организмы принимают участие в круговороте азота?

Домашнее задание: выучить параграф 76, 77.

Опережающее изучение: подобрать материал об основных экологических проблемах современности.

Файл содержит коспект урока биологии на тему "Круговорот веществ в природе" по учебнику Пономаревой. Работа на уроке по группам.

Вложение	Размер
krugovorot_veshchestv_v_prirode.doc	38 КБ
krugovorot_azota.docx	74.93 КБ
krugovorot_kisloroda.docx	176.68 КБ
krugovorot_sery.docx	111.09 КБ
krugovorot_ugleroda.doc	76 КБ
krugovorot_fosfora.docx	140.92 КБ
zadanie_gruppy.doc	33.5 КБ

Предварительный просмотр:

Класс 10 Предмет Биология

образовательная - расширить знания о круговоротах важнейших биогенных элементов; показать основные этапы поглощения этих элементов, движение их по цепям питания и возвращение в неживую природу;

развивающая - развивать абстрактно-логическое мышление путем решения проблемной ситуации, создаваемой на уроке;

воспитательная - развивать культуру общения учащихся в процессе групповой деятельности.

Тип урока: урок-конференция с групповой формой работы

Методы: беседа, рассказ, частично-поисковый, работа с текстом и рисунками.

Оборудование: рисунки и картинки, раздаточные пакеты с заданиями, фломастеры.

1. Организационный момент

Проверка готовности. Психологический настрой. Ученикам сообщается тема, задачи и план урока.

2. Изучение нового материала

Класс делиться на 5 групп. Каждой группе раздается пакет с заданиями. Для подготовки к выполнению дается 10 минут. Во время каждого выступления класс конспектирует схемы круговоротов.

Задание группы №1

Задание группы №2

Задание группы №3

Задание группы №4

Задание группы №5

3. Домашнее задание:

Параграф 11,12, подготовиться к уроку-концерту.

4. Подведение итогов

Выставление оценок учащимся за урок. Анализ проделанной работы.

Предварительный просмотр:

Газообразный азот возникает в результате реакции окисления аммиака, образующегося при извержении вулканов и разложении биологических отходов:

4NH 3 + 3O 2  2N 2 + 6H 2 O.

Круговорот азота – один из самых сложных, но одновременно самых идеальных круговоротов. Несмотря на то что азот составляет около 80% атмосферного воздуха, в большинстве случаев он не может быть непосредственно использован растениями, т.к. они не усваивают газообразный азот. Фиксация осуществляется некоторыми свободноживущими бактериями, клубеньковыми бактериями и цианобактериями. Неорганическим путём нитраты образуются и в атмосфере в результате электрических разрядов во время гроз.

Самые активные потребители азота – бактерии на корневой системе растений семейства бобовых. Каждому виду этих растений присущи свои особые бактерии, которые превращают азот в нитраты. В процессе биологического цикла нитрат-ионы (NO 3 - ) и ионы аммония (NH 4 + ), поглощаемы растениями из почвенной влаги, преобразуются в белки, нуклеиновые кислоты и т.д. Далее образуются отходы в виде погибших организмов, являющихся объектами жизнедеятельности других бактерий и грибов, преобразующих их в аммиак. Так возникает новый цикл круговорота. Существуют организмы, способные превращать аммиак в нитриты, нитраты и в газообразный азот.

Оксиды азота (в атмосфере)

Бактерии Осадки водоросли

Аммиак и ионы аммония (в почве и воде)

Предварительный просмотр:

В количественном отношении главной составляющей живой материи является кислород, круговорот которого осложнён его способностью вступать в различные химические реакции, главным образом реакции окисления. В результате возникает множество локальных циклов, происходящих между атмосферой, гидросферой и литосферой.

Кислород, содержащийся в атмосфере и в поверхностных минералах (осадочные кальциты, железные руды), имеет биогенное происхождение и должно рассматриваться как продукт фотосинтеза. Этот процесс противоположен процессу потребления кислорода при дыхании, который сопровождается разрушением органических молекул, взаимодействием кислорода с водородом (отщеплённым от субстрата) и образованием воды. В некотором отношении круговорот кислорода напоминает обратный круговорот углекислого газа. В основном он происходит между атмосферой и живыми организмами.

Потребление атмосферного кислорода и его возмещение растениями в процессе фотосинтеза осуществляется довольно быстро.

Предварительный просмотр:

Сера поступает на земную поверхность в результате вулканической деятельности в виде сероводорода, диоксида серы и частиц сульфатных солей, кроме того, воды некоторых источников содержат сероводород. Но основную роль в круговороте серы играют биологические процессы, вызываемые микроорганизмами при разложении растительных и животных остатков. При гниении белков, в составе которых имеются содержащие серу аминокислоты (цистин, цистеин, метионин), и разложении растительных эфирных масел образуется сероводород и немного меркаптана. Сероводород образуется также при восстановлении солей серной, сернистой и серноватистой кислот сульфатвосстанавливающими (десульфофицирующими) бактериями.

Сероводород сам по себе не усваивается растениями, а следовательно, и животными, напротив, он ядовит для них. Особая группа серобактерий окисляет сероводород. В результате этого окисления образуются сернокислые соли. Сернокислые соли хорошо усваиваются растениями. В растениях сера этих солей вновь идет на синтез соединений, содержащих серу.

Таким образом, в круговороте серы принимают участие, с одной стороны, аммонифицирующие бактерии (в круговороте азота) и сульфатредуцирующие бактерии, освобождающие сероводород из соединений, и, с другой стороны, серобактерии, окисляющие сероводород. Все они автотрофы. Образующуюся серу они откладывают внутри клетки. В природных условиях они находятся только там, где постоянно образуется сероводород и имеется свободный доступ кислорода. Наряду с бактериями, окисляющими сероводород до серной кислоты, существуют бактерии, восстанавливающие соли серной кислоты до сероводорода, - десульфурирующие бактерии.

Восстановительные процессы, вызываемые серобактериями, могут достигать в природе огромных размеров.

Около одной трети соединений серы и 99% диоксида серы – антропогенного происхождения. В атмосфере протекают реакции, приводящие к кислотным осадкам:

2SO 2 + O 2  2SO 3 , SO 3 + H 2 O  H 2 SO 4 .

Предварительный просмотр:

Самый интенсивный биогеохимический цикл – круговорот углерода. В природе углерод существует в двух основных формах – в карбонатах (известняках) и углекислом газе. Содержание последнего в 50 раз больше, чем в атмосфере. Углерод участвует в образовании углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот.

Основная масса аккумулирована в карбонатах на дне океана (10 16 т), в кристаллических породах (10 16 т), каменном угле и нефти (10 16 т) и участвует в большом цикле круговорота.

Основное звено большого круговорота углерода – взаимосвязь процессов фотосинтеза и аэробного дыхания (рис. 1).

Другое звено большого цикла круговорота углерода представляет собой анаэробное дыхание (без доступа кислорода); различные виды анаэробных бактерий преобразуют органические соединения в метан и другие вещества (например, в болотных экосистемах, на свалках отходов).

В малом цикле круговорота участвует углерод, содержащийся в растительных тканях (около 10 11 т) и тканях животных (около 10 9 т).

Источником углерода для фотосинтеза служит углекислый газ (диоксид углерода), находящийся в атмосфере или растворенный в воде. Углерод, связанный в горных породах, вовлекается в круговорот значительно медленнее. В составе синтезированных растением органических веществ углерод поступает, затем в цепи питания через живые или мертвые ткани растений и возвращается в атмосферу снова в форме углекислого газа в результате дыхания, брожения или сгорания топлива (древесины, нефти, угля и т.п.). Продолжительность цикла углерода равна трем-четырем столетиям. Часть углерода накапливается в биогенных веществах – осадочных породах, каменном угле, нефти.

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

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Урок по биологии УМК И.Н.Пономаревой

Учитель химии, биологии МБОУ СОШ ст. Луковская Моздокского р-на

Тема урока: Круговорот веществ в природе. Механизмы устойчивости биосферы.

Цели и задачи урока:

Образовательные :

углубить знания учащихся о взаимосвязях живого и неживого;

раскрыть сущность круговорота веществ;

сформировать конкретные знания о круговороте веществ на примере круговоротов углерода, воды, фосфора.

разобрать исключительное разнообразие живого вещества, взаимозаменяемость составляющих ее экосистем, дублирование звеньев биогеохимических циклов, жизненную активность живого вещества.

Воспитательные : Продолжить формирование познавательного интереса к предмету, показать значимость биологии для современного человека. Воспитание трудолюбия, аккуратности, коммуникативных качеств.

Развивающие : Развивать учебно-интеллектуальные умения выделять главное, устанавливать причинно-следственные связи (развивать логическое мышление), умений находить требуемую информацию в различных источниках и извлекать из предложенной информации нужные данные. Развивать память и внимание обучающихся.

Здоровьесберегающие технологии : следить за осанкой учащихся; проводить упражнения для снятия напряжения глаз; проветривание помещения.

Оборудование: ИКТ,

Организационный момент.

Основная часть.

Круговорот веществ в природе –

– это относительно повторяющиеся (циклические) взаимосвязанные химические, физические и биологические процессы превращения и перемещения веществ в природе. Движущими силами круговорота служат потоки энергии Солнца и деятельность живого вещества. Благодаря этим силам идет перемещение, концентрация и перераспределение огромных масс химических элементов, вовлеченных зелеными растениями с помощью фотосинтеза в органические вещества живых существ.

Круговорот веществ поддерживается в экосистеме планеты постоянным притоком все новых порций энергии. Однако круговорота энергии не бывает .

Энергия, согласно закону сохранения, не исчезает бесследно, а преобразуется в процессе жизнедеятельности организмов и, переходя в тепловую форму, рассеивается в окружающем пространстве. В то же время химические элементы, мигрируя с пищей от одного организма к другому, могут выходить в абиотическую среду и вновь вовлекаться автотрофами в кругворот жизни, двигаются в круговороте.

Все биохимические циклы биосферы не замкнуты . При этом каждый новый цикл не является точным повторением предыдущего, т.к. природа не остается неизменной.

Т.е. биосфера является открытой биосистемой .

Движущей силой биологического круговорота является жизнедеятельность организмов.

Примеры круговоротов.

Углерод стр. 63 учебника рис. 14- работа по схеме

Фосфор стр. 64 учебника рис.15 – работа по схеме

Вода стр. 64 учебника рис.16 – работа по схеме

Механизмы устойчивости биосферы

Устойчивость биосферы – это способность поддерживать свою структуру, несмотря на внешнее воздействие.

Условия, обеспечивающие такое состояние системы, называют механизмами устойчивости:

Неизменное положение Земли в космосе в течение длительного промежутка времени, обеспечивающее поступление солнечной энергии.

Геохимическая функция живого вещества с участием в круговороте веществ, реализуемых через питание, дыхание, размножение, смерть и разложение живых организмов.

Равновесное состояние между образованием органических веществ и их расходованием.

Иногда продуценты образуют биомассы даже больше, чем ее успевают потребить и переработать консументы с редуцентами. Но в биосфере как открытой системе такая избыточная масса обычно выходит из биологического круговорота и осетает в окружающей среде в виде залежей торфа, каменного угля, доломитов, янтаря, мела, детрита почвы и т.д.

Внутрення упорядоченность экосистемы – зависит от количества компонентов (видов и экосистем), способных поддерживать ее функционирование при изменении тех или иных условий окружающей среды.

Чем богаче биологическое разнообразие видов, тем более устойчивой оказывается экосистема, поскольку при необходимости одни виды могут замещаться другими, поддерживая непрерывность обмена веществ и потока энергии в экосистеме.

Дать понятие о круговороте веществ, взаимосвязи веществ в биосфере, соответствие единым законам природы.

Образовательная:

Расширить знания о круговоротах важнейших биогенных элементов; показать основные этапы поглощения этих элементов, движение их по цепям питания и возвращение в неживую природу;

Развивающая:

Развивать абстрактно-логическое мышление путем решения проблемной ситуации, создаваемой на уроке;

Воспитательная:

Развивать культуру общения учащихся.

Задание № 1: письменно ответьте на вопросы, по пройденной теме урока.

1. В чем проявляется воздействие живых организмов на среду обитания?

2. Какие виды воздействия живых организмов на среду вам известны? Приведите примеры.

3. Какова роль растений и животных в жизни нашей планеты?

Взаимные связи внутри любого биогеоценоза поддерживаются в процессе круговорота веществ. Основное условие поддержания жизни в биосфере определяют живые организмы, осуществляя круговорот неорганических и органических веществ.

Круговорот веществ - это циклический процесс превращения и перемещения химических элементов.

Биогеохимические циклы - это циркуляция химических элементов абиотического происхождения, которые попадают из окружающей среды в организмы и из организмов в окружающую среду.

Биогенный круговорот веществ состоит из двух взаимопротивоположных процессов:

1) аккумуляции химических элементов в живых организмах;

2) минерализации веществ в результате разложения мертвой органики.

Необходимые для жизни химические элементы называются биогенными элементами, или питательными веществами.

В биосфере все время совершаются круговороты воды и всех элементов, входящих в состав живых организмов. Процесс этот длится десятки миллионов лет.

Неорганические элементы вносятся в ткани растений и животных в процессе их роста и развития и входят в состав органических веществ. После смерти организма эти элементы подвергаются сложным превращениям, после чего снова попадают в новые организмы. К главным циклам относятся биохимические циклы углерода, азота, воды, фосфора и серы.

Всего за 7–8 лет живые организмы пропускают через свои тела весь углерод, содержащийся в атмосфере. В океане и на суше углерод фиксируется в процессе фотосинтеза в виде С6Н12О6. Большая его часть потом высвобождается при дыхании растений и животных в виде СО2, часть углерода высвобождается при сжигании ископаемого топлива, но этого количества вполне достаточно для постепенного увеличения концентрации двуокиси углерода в атмосфере и в океанах. Большая доля углерода содержится в осадочных породах.

Биогенный круговорот углерода

4. Разложение, отмирание.

Круговорот азота имеет свои особенности. Известно, что атмосфера состоит на 79 % из азота, но так как этот элемент очень инертен, то он редко встречается в связанном состоянии.

Он входит в состав аминокислот и белков. В биологический круговорот азот атмосферы вовлекается в основном благодаря биологической фиксации микроорганизмами (азотфиксация).

В атмосферу азот возвращается в результате денитрификации, которая осуществляется как при участии бактерий, так и в ходе химических реакций без участия организмов.

Биогенный круговорот азота

2. Отмирание организмов.

3. При участии бактерий.

4. Фиксация азота при помощи клубеньковых бактерий.

Земная кора содержит много серы. В осадочных породах сера находится в виде сульфидов, которые не могут усваиваться растениями. Растения получают серу в основном в виде сульфатов (доступная для них форма серы). Микроорганизмы переводят сульфиды в эту доступную форму. Сера является необходимым компонентом почти всех белков. Животные восполняют потребности в сере, получая ее от растений (см. схему).

Биогенный круговорот серы.

1. Всасывание корнями.

3. Отмирание, гниение.

Круговорот фосфора менее сложен, поскольку его в газообразном состоянии нет. Миграция фосфора осуществляется за счет живых организмов, а значительная его часть попадает в конечном счете в океан и откладывается в осадочных породах.

Читайте также: