Конспект урока биологии в 10 классе "Круговорот веществ в природе"
план-конспект урока (биология, 10 класс) на тему

Конспект урока

Класс 10                                            Предмет Биология

Тема урока «Круговорот веществ в природе»

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

Задачи: 

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.

ХОД РАБОТЫ

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

1. Прочтите текст «Круговорот углерода»
2. Проанализируйте предложенную схему биогеохимического цикла (круговорота) углерода.
3. Составьте свою схему круговорота углерода, следуя логике полученного материала и используя рисунки и картинки, на доске.
4. Подготовить рассказ по этой схеме. Выбрать в группе главного докладчика, который выступит с рассказом перед классом (выступление не более 3 минут).

Задание группы №2

1. Прочтите текст «Круговорот кислорода»
2. Проанализируйте предложенную схему биогеохимического цикла (круговорота) кислорода.
3. Составьте свою схему круговорота кислорода, следуя логике полученного материала и используя рисунки и картинки, на доске.
4. Подготовить рассказ по этой схеме. Выбрать в группе главного докладчика, который выступит с рассказом перед классом (выступление не более 3 минут).

Задание группы №3

1. Прочтите текст «Круговорот азота»
2. Проанализируйте предложенную схему биогеохимического цикла (круговорота) азота.
3. Составьте свою схему круговорота азота, следуя логике полученного материала и используя рисунки и картинки, на доске.
4. Подготовить рассказ по этой схеме. Выбрать в группе главного докладчика, который выступит с рассказом перед классом (выступление не более 3 минут).

Задание группы №4

1. Прочтите текст «Круговорот фосфора»
2. Проанализируйте предложенную схему биогеохимического цикла (круговорота) фосфора.
3. Составьте свою схему круговорота фосфора, следуя логике полученного материала и используя рисунки и картинки, на доске.
4. Подготовить рассказ по этой схеме. Выбрать в группе главного докладчика, который выступит с рассказом перед классом (выступление не более 3 минут).

Задание группы №5

1. Прочтите текст «Круговорот серы»
2. Проанализируйте предложенную схему биогеохимического цикла (круговорота) серы.
3. Составьте свою схему круговорота серы, следуя логике полученного материала и используя рисунки и картинки, на доске.
4. Подготовить рассказ по этой схеме. Выбрать в группе главного докладчика, который выступит с рассказом перед классом (выступление не более 3 минут).

3. Домашнее задание:

Параграф 11,12, подготовиться к уроку-концерту.

4. Подведение итогов

Выставление оценок учащимся за урок. Анализ проделанной работы.

Круговорот азота.

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

4NH3 + 3O2  2N2 + 6H2O.

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 (NO3-) и ионы аммония (NH4+), 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.

Азот

(в атмосфере)

Оксиды азота (в атмосфере)

                                            Молнии

                                                                                                 Денитрифицирующие

                                        Азотфиксирую-                                         бактерии

                                         щие бактерии

                                                                      Сине-зелёные

      Бактерии      Осадки                               водоросли

Аммиак и ионы аммония (в почве и воде)

Животные  белки

Растительные белки

Нитраты

(в почве)

Деструкторы

                                                                                                        Бактерии

                                                                                                        Бактерии

                                                                                                        Бактерии

Круговорот кислорода.

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.

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.

Круговорот серы.

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:

2SO2 + O2  2SO3 ,                  SO3 + H2O  H2SO4 .

Круговорот углерода.

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 (1016 т), в кристаллических породах (1016 т), каменном угле и нефти (1016 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 1011 т) и тканях животных (около 109 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.

                                                                 Растворяется

                                                                    в дождевой

                                                                      воде

СО2 (в атмосфере)

Осадки  (разрушают горные породы)

Растения, животные (дыхание).

Растения (фотосинтез)

СО2 (при сжигании ископаемого топлива и леса)

Вулканы.

Морские организмы (умирают и опускаются на дно)

Растворённый углерод (выносится в океан)

Осадочные карбонатные породы (перемещаются вглубь земной коры)

Образование ископаемого топлива (при разложении растений и животных)

Уголь

Газ

Нефть

Морские организмы (образуют карбонатные осадочные породы)

Круговорот фосфора.

Фосфор – один из основных компонентов (главным образом в виде  и ) живого вещества и входит в состав нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), клеточных мембран, аденозинтрифосфата (АТФ) и аденозиндифосфата (АДФ), жиров, костей и зубов. Круговорот фосфора, как и других биогенных элементов, совершается по большому и малому циклам.

Запасы фосфора, доступные живым существам, полностью сосредоточены в литосфере. Основные источники неорганического фосфора – изверженные или осадочные породы. В земной коре содержание фосфора не превышает 1%, что лимитирует продуктивность экосистем. Из пород земной коры неорганический фосфор вовлекается в циркуляцию континентальными водами. Он поглощается растениями, которые при его участии синтезируют различные органические соединения и таким образом включаются в трофические цепи. Затем органические фосфаты вместе с трупами, отходами и выделениями живых существ возвращаются в землю, где снова подвергаются воздействию микроорганизмов и превращаются в минеральные формы, употребляемые зелёными растениями.

В экосистеме океана фосфор приносится текучими водами, что способствует развитию фитопланктона и живых организмов.

В наземных системах круговорот фосфора проходит в оптимальных естественных условиях с минимумом потерь. В океане дело обстоит иначе. Это связано с постоянным оседанием (седиментацией) органических веществ. Осевший на небольшой глубине органический фосфор возвращается в круговорот. Фосфаты, отложенные на больших морских глубинах не участвуют в малом круговороте. Однако тектонические движения способствуют подъёму осадочных пород к поверхности.

Таким образом фосфор медленно перемещается из фосфатных месторождений на суше и мелководных океанических осадков к живым организмам и обратно.

Задание группы №1

1. Прочтите текст «Круговорот углерода»
2. Проанализируйте предложенную схему биогеохимического цикла (круговорота) углерода.
3. Составьте свою схему круговорота углерода, следуя логике полученного материала и используя рисунки и картинки, на доске.
4. Подготовить рассказ по этой схеме. Выбрать в группе главного докладчика, который выступит с рассказом перед классом (выступление не более 3 минут).

Задание группы №2

1. Прочтите текст «Круговорот кислорода»
2. Проанализируйте предложенную схему биогеохимического цикла (круговорота) кислорода.
3. Составьте свою схему круговорота кислорода, следуя логике полученного материала и используя рисунки и картинки, на доске.
4. Подготовить рассказ по этой схеме. Выбрать в группе главного докладчика, который выступит с рассказом перед классом (выступление не более 3 минут).

Задание группы №3

1. Прочтите текст «Круговорот азота»
2. Проанализируйте предложенную схему биогеохимического цикла (круговорота) азота.
3. Составьте свою схему круговорота азота, следуя логике полученного материала и используя рисунки и картинки, на доске.
4. Подготовить рассказ по этой схеме. Выбрать в группе главного докладчика, который выступит с рассказом перед классом (выступление не более 3 минут).

Задание группы №4

1. Прочтите текст «Круговорот фосфора»
2. Проанализируйте предложенную схему биогеохимического цикла (круговорота) фосфора.
3. Составьте свою схему круговорота фосфора, следуя логике полученного материала и используя рисунки и картинки, на доске.
4. Подготовить рассказ по этой схеме. Выбрать в группе главного докладчика, который выступит с рассказом перед классом (выступление не более 3 минут).

Задание группы №5

1. Прочтите текст «Круговорот серы»
2. Проанализируйте предложенную схему биогеохимического цикла (круговорота) серы.
3. Составьте свою схему круговорота серы, следуя логике полученного материала и используя рисунки и картинки, на доске.
4. Подготовить рассказ по этой схеме. Выбрать в группе главного докладчика, который выступит с рассказом перед классом (выступление не более 3 минут).