Тема: Круговорот веществ и поток энергии в экосистеме

Тема: Круговорот веществ и поток энергии в экосистеме

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

Задачи урока:

Образовательные:

- закрепить понятия «биоценоз», «биогеоценоз», «экосистема»; 

– актуализировать знания учащихся по разделу «Функциональные группы организмов в биогоценозе»;

– 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.

Ход урока:

1. Организационный момент. Сегодня на уроке нам предстоит сделать очередной шаг к познанию незыблемых законов природы.

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

2. Актуализация знаний по теме: «Разнообразие экосистем».

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).

3. Мотивация учебной деятельности.

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: Продолжите фразу “Для меня растения – это…”,

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:

6CO₂+12H₂O→C₆H₁₂O₆+ 6O₂+ 6H₂O

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.

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

А) «Терминологическая мозаика»

Давайте вспомним, что означают термины «круговорот веществ», «автотрофы», «гетеротрофы», «консументы», «редуценты (деструкторы)».

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:

Единственный источник энергии на Земле – Солнце. Автотрофы (в основном, зелёные растения, сине-зелёные водоросли) путём фотосинтеза преобразуют энергию Солнца в энергию химических связей. Они становятся источником органических веществ для всех остальных организмов и «кормят» гетеротрофов. В первую очередь, консументов 1-ого порядка (травоядных животных), те становятся пищей для консументов 2-ого порядка (хищников) и т.д. После смерти любой организм подвергается разложению благодаря деятельности грибов и микроорганизмов (деструкторов, или редуцентов). Стрелки между группами организмов означают направление движения органического вещества, а значит, энергии, которая в нём заключена

Небольшое отступление «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

Была бы жизнь уже не та.»

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

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).

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.

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

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

В связи с этим в 1927 году Чарльз Элтон предложил понятие пирамиды численности (пирамиды чисел). Позже возникли понятия «пирамиды биомассы» и «пирамиды энергии».

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

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 )

Решение:

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

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.

Задание.

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

Разрешите проблему, которую сформулировал еще Ч.Дарвин: «Существует ли какая-либо связь между количеством «старых дев» и величиной удоя у коров в данной местности?». Шуточное стихотворение, показывающее взаимосвязь.

Однажды англичане

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…

Подумай-те немножко –

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.

Логика рассуждений:

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.