Урок "Предмет экологии. Экологические факторы среды. Экосистемы. Поток энергии и цепи питания"
методическая разработка по биологии (11 класс) на тему

Тема уроков 35, 36: Предмет экологии. Экологические факторы среды. Экосистемы. Поток энергии и цепи питания.

Цели: показать необходимость изучения экологии, знания её законов;

достижение студентами следующих результатов:

личностных:

Л1 имеет чувство гордости и уважение к истории и достижениям отечественной биологической науки; имеет представление о целостной естественнонаучной картине мира;

Л2 понимает взаимосвязь и взаимозависимость естественных наук, их влияние на окружающую среду, экономическую, технологическую, социальную и этическую сферы деятельности человека;

Л3 владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации в области естественных наук, постановке цели и выбору путей её достижения в профессиональной сфере;

Л6 способен использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для соблюдения мер профилактики отравлений, вирусных и других заболеваний, стрессов, вредных привычек (курения, алкоголизма, наркомании); правил поведения в природной среде;

метапредметных:

М1 повышает интеллектуальный уровень в процессе изучения биологических явлений; выдающихся достижений биологии, вошедших в общечеловеческую культуру; сложных и противоречивых путей развития современных научных взглядов, идей, теорий, концепций, гипотез (о сущности и происхождении жизни, человека) в ходе работы с различными источниками информации;

М2 способен организовывать сотрудничество единомышленников, в том числе с использованием современных информационно-коммуникационных технологий;

М3 способен понимать принципы устойчивости и продуктивности живой природы, пути ее изменения под влиянием антропогенных факторов, способен к системному анализу глобальных экологических проблем, вопросов состояния окружающей среды и рационального использования природных ресурсов;

М5 способен применять биологические и экологические знания для анализа прикладных проблем хозяйственной деятельности;

предметных:

П2 владение основополагающими понятиями и представлениями о живой природе, её уровневой организации и эволюции; уверенное пользование биологической терминологией и символикой;

П4 сформированность умений объяснять результаты биологических экспериментов, решать элементарные биологические задачи.

Задачи:

- образовательные: сформировать у обучающихся представление об экологии как науке, изучить экологические факторы и их классификацию; рассмотреть влияние этих факторов на живые организмы; ознакомиться с законами оптимума и ограничивающего фактора и их значением; познакомить студентов  с трофическими уровнями организации экосистем и основными закономерностями их взаимодействия.

- развивающие: способствовать развитию речи, логического мышления, навыков самостоятельной работы, коммуникативных способностей студентов;

- воспитательные:  воспитывать чувства патриотизма и гордости  за свою Родину, способствовать воспитанию эстетического восприятия природы, экологической культуры.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Метод проведения урока: словесный, проблемный, частично-поисковый.

Межпредметные связи: математика, литература, музыка, история.

Наглядность и ТСО: запись песни «Мой дом», презентация,  проростки пшеницы, раздаточный материал – бланки (журналы)  для заполнения, текст учебника «Биология» (А.А. Каменский, Е.А. Криксунов).

Ход урока

1. Организационная часть

Рапорт, приветствие

2. Мотивация и стимулирование познавательной деятельности

Наш урок, ребята, сегодня пройдёт в форме устного журнала. В нашем журнале есть и интересное, и познавательное. Перелистывая его, мы сами оживим страницы своим присутствием и действием. Ну, а прежде чем мы узнаем название нашего журнала, давайте вспомним, что изучает биология.  

Биология –  наука о живой природе. Ввиду многообразия направлений изучения жизни в области биологии выделился ряд самостоятельных наук: ботаника; зоология; цитология; анатомия; физиология; генетика.

Это далеко не весь перечень биологических дисциплин. Определить ещё один раздел общей биологии нам поможет песня.

Звучит  отрывок песни  «Про дом»

- Куда вы возвращаетесь после занятий в техникуме? Домой

- Что для вас дом? (отвечают студенты)

 Дом – это здание, где мы живём. Это наш город или село. Это место, где живут наши родители. Это место, куда хочется прийти.

- Что считают своим домом космонавты, улетая в космос? Общий дом для всех людей – планета Земля.

-Каким должен быть наш дом?

Дом должен быть чистым, тёплым, уютным, светлым. Так ли это на самом деле? Нет 

3. Сообщение темы и цели урока

- Что же происходит в последнее время с нашим общим домом?

Леса горят, реки и озёра загрязняются, исчезают навсегда растения и животные. Возникает угроза жизни и самого человека. От всех нас, людей, требуется, чтобы мы сохранили наш общий дом чистым, уютным и тем самым обеспечили существование человеку и всему живому. Поэтому сейчас большое внимание уделяется самой «домашней», самой жизненной, самой близкой каждому науке, науке о доме, нашем общем доме – планете Земля».

- Назовите эту науку. Экология.

Значит, сегодня на уроке мы будем говорить об экологии. И тема урока звучит следующим образом: «Предмет экологии. Экологические факторы. Экосистемы. Поток энергии и цепи питания».

Итак, первая страница журнала «Сегодня в номере…»

Обычно на первой странице журнала  мы можем узнать, какие статьи можно прочитать в этом номере. Что же ждёт нас в номере нашего журнала, что нового мы узнаем, чему научимся   сегодня,  мы определим сами.

Для этого необходимо поставить цель. Чего мы хотим достигнуть и  что узнать на уроке? Сейчас каждый из вас для себя ответит на это вопрос, выбрав цель из предложенных вариантов: (раздаточный материал)

1. усвоить основные понятия и законы темы;
2. изучить материал учебника;
3. овладеть методами изучения и объяснения изучаемых в теме явлений;
4. научиться решать экологические задачи;
5. подготовиться к контрольной работе по теме.

Какой же результат будет достигнут  каждым  из вас, мы узнаем в конце занятия.

4. Актуализация знаний.

Страница 2 – «Столкновение с тайной».

А тайна в том, что же изучает  наука  экология. Попробуем вспомнить,  решив несколько проблемных задач.

1 задача: Известен реальный исторический факт, когда завезённый в Австралию клевер не давал семена. Как вы думаете, с чем это было связано? (Обучающиеся выдвигают предположения).

Ответ. Клевер не давал семена, так как в Австралии не было шмелей, опыляющих это растение. Когда люди завезли насекомых, то проблема размножения клевера была решена.

Объясните, какие связи устанавливаются между шмелями и клевером?

Ответ. Связи взаимовыгодны: шмели опыляют клевер, и он размножается, а шмель получает нектар клевера для питания.

Экология изучает влияние живых организмов друг на друга

2 задача: Кактусы — растения Нового Света, то есть происходят из Южной и Северной Америки, а также островов Вест-Индии. Встречаются, кроме Америки, также в Африке, на Мадагаскаре и Шри-Ланке,  произрастают в местах с сильно засушливым климатом. Вспомните и объясните, как кактусы приспосабливаются к перенесению засухи?

Ответ. У кактусов длинные корни, позволяющие достать воду из глубинных горизонтов почвы, листья – колючки имеют малую поверхность и испаряют небольшое количество воды, стебель содержит водозапасающую ткань.

Экология изучает влияние факторов неживой природы на организмы

3 задача.  Сегодня на плане Земля ежегодно по причине пожаров уничтожаются миллионы гектаров лиственных и хвойных лесов. После пожаров исчезают  произрастающие в лесах мхи и папоротники. Объясните, почему?

Ответ. Мхи и папоротники растут в тенистых влажных местах под пологом деревьев. Пожары в  лесах  лишают  их благоприятных условий обитания. Причиной пожаров чаще всего является деятельность человека.

Экология изучает влияние человека на живые организмы.

V. Сообщение учебного материала.

Студенты формулируют понятие экологии.

Экология — это наука о взаимодействиях живых организмов между собой и с окружающей средой, влиянии человека на живые организмы. (Запись в тетрадь - журнал).  

Термин "экология" был предложен в 1866 г. немецким зоологом Эрнстом Геккелем, экология - от греч. oikos — жилище, дом, убежище  (помечают в журналах).

Итак, мы с вами определились, что экология изучает взаимодействие организмов и среды. 

Что называют средой обитания?

Среда обитания – это всё, что окружает живое существо в природе.

Задание: ребята, вспомните, какие среды жизни вы знаете, и приведите примеры представителей этих сред жизни, для этого заполните схему на странице журнала. Проверка выполнения.

На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды обитания, сильно различающиеся по специфике условий. 

- Какая из этих сред стала первой, в которой возникла и распространилась жизнь? (Водная среда.)

В последующем живые организмы овладели наземно-воздушной средой, заселили почву. Четвёртой специфической средой жизни стали сами живые организмы, каждый из которых представляет собой  целый мир для населяющих его паразитов или симбионтов. Каждая из этих сред имеет свои специфические условия жизни, которые оказывают определённое влияние (положительное или отрицательное) на существование и географическое распространение живых существ.

Экологические факторы

- Могут ли живые организмы существовать обособленно, без окружающей среды?

(Нет. Живые организмы неразрывно связаны с окружающей их средой обитания.)

Страница 3 «Взаимодействия»

Компоненты среды или факторы среды, которые прямо или косвенно воздействуют на организмы, называются экологическими факторами. (Запись в журнал)

Послушайте стихотворение и попробуйте определить, на какие группы их можно разделить (три группы).

Небо светло-голубое,

Солнце светит золотое,

Ветер листьями играет,

Тучка в небе проплывает.

Цветы, деревья и трава,

Горы, воздух и листва,

Птицы, звери и леса,

Гром, туманы и роса,

Человек и время года –

Это факторы природы.

Ответ: факторы неживой природы (абиотические), живая природа (биотические) и влияние человека (антропогенные факторы)

На основе материала учебника (раздаточный материал), заполнить таблицу:

После заполнения таблицы проводится проверка, студенты приводят примеры факторов.

После проверки графы «Абиотические факторы» -  рубрика «Гость номера»,

слово предоставляется студенту, который проводил опыт, доказывающий действие абиотических факторов.

(Фотоотчёт и/или  демонстрация опыта, иллюстрирующего роль факторов в жизни растений на примере пшеницы. Семена пшеницы проращивают в цветочных горшках:  в полной темноте и при нормальном освещении. Когда проростки  достигнут 2-3см, один горшок помещают в картонный или фанерный ящик, оклеенный изнутри чёрной бумагой с небольшим отверстием с боку. Верхушки проростков должны находиться на уровне отверстия. Через 1-3 дня заметно, что побеги искривлены в направлении освещения. Побеги, выращенные при нормальном освещении и при недостатке света, отличаются интенсивностью окраски).

Студенты делают вывод о влиянии абиотических факторов среды на живые организмы.

Лимитирующие факторы

Каждый рассмотренный нами экологический фактор может быть для живого организма лимитирующим. Что означет  слово «лимит»? (ограничение)

Положительное или отрицательное влияние экологического фактора на живые организмы зависит, прежде всего, от силы его проявления. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей.

Лимитирующим может быть не только недостаток, но и избыток экологического фактора.

По экологическому закону минимума успешную деятельность организма ограничивает экологический фактор, количество и качество которого близки к минимуму, необходимому организму (Ю. Либих в 1840 г.)

Пояснение: «бочка»  Либиха: вода при наполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску в бочке, и длина остальных досок уже не имеет значения.

4-я страница – «Творческая страница фотокорреспондента»

Итак, ребята, мы выяснили, что живые организмы не могут существовать изолированно друг от друга и от окружающей их среды. И вместе они образуют сообщества – экосистемы.

Давайте найдём определение. Записывают определение.

Экосистема - это любое сообщество живых существ вместе с его физической средой обитания, функционирующее как единое целое.

Примеры экосистем: болото, луг, берёзовая роща и т.д.

Пояснение: Запомните! Понятие экосистема в экологию ввел английский ученый Артур Тенсли в 1935 г. В 1940 г. русский ученый Владимир Сукачев ввел близкий по смыслу термин – биогеоценоз». Обязательным компонентом биогеоценоза является растительное сообщество, или фитоценоз. В то же время экосистема может и не включать растительного сообщества, а также и почвы, например, труп животного, ствол дерева в стадии разложения. Таким образом, любой биогеоценоз может быть назван экосистемой, в то время как не каждая экосистема может быть биогеоценозом.

Задание: ваша задача - самостоятельно заполнить следующую страницу журнала, которая называется «Творческая страница фотокорреспондента», для этого вам нужно   внимательно прочитать текст учебника и составить коллаж на тему «Экосистемы», в центре нашего коллажа будет экосистема.

(объяснение, что такое «коллаж», на примере коллажа «Россия глазами детей»)

Студенты составляют коллаж. Проверка.

5-я страница – «Что есть что? Кто есть кто?». Демонстрация коллажей.

Студенты объясняют основные понятия, термины, выделенные в коллаже)

Примерные вопросы:

1. Любая экосистема имеет структуру. Какие виды структур  экосистемы вы выделили? (видовую, морфологическую (пространственную), трофическую).
2. Что называют видовой структурой?
3. Морфологическая структура по  вертикали представлена _________ (ярусами)
4. По горизонтали структура представлена __________(микрогруппировками)
5. Что представляет собой трофическая структура? (Пищевую сеть)
6. Пищевая сеть состоит из _________(пищевых цепей)
7. Назовите три функциональные группы сообщества (продуценты, консументы, редуценты)
8. Как питаются продуценты (фотосинтез. Синтез глюкозы)
9. Как питаются консументы?(объяснение  материала о консументах1, 2 и последующих порядков)
10. На какие группы делят гетеротрофов? (консументы и редуценты)
11. Почему редуценты называют разлагателями?

Задание: внимательно послушать стихотворение Ч. Дарвина (есть в «журналах») и составить две пищевые цепи.

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".

- Составленные пищевые цепи являются пастбищными или детритными?

- Назовите продуценты в первой и второй цепях.

Здоровьесберегающая пауза (демонстрация видеофрагмента, один из студентов заранее подбирает движения и показывает их группе).

Открываем следующую страницу журнала «Эти загадочные пирамиды»

Наверняка, ребята, каждый из вас слышал про египетские пирамиды, но мы сегодня будем говорить об экологических пирамидах.

Рассказ

Экологические пирамиды

При составлении коллажа мы выделили 3 функциональные группы организмов: продуценты, консументы, редуценты. Соотношение между продуцентами и консументами изображается графически в виде экологических пирамид. Строится экологическая пирамида на основании правила 10%.

Правило 10%: с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий ее уровень, в среднем около 10% энергии, поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды  (Р. Линдеман (1942).

Исходя из правила 10%, ответьте на вопрос: «Вся ли пища расходуется на рост организма?» (не вся пища используется на рост особей, т. е. на формирование биомассы)

Помимо роста организма, куда расходуется пища? (Часть расходуется на удовлетворение энергетических затрат организмов: дыхание, движение, размножение, поддержание температуры тела, часть вообще не усваивается организмом и выводится из него с экскрементами).

Следовательно, в каждом последующем звене пищевой цепи происходит уменьшение биомассы.

Читаем на странице рубрику «Минута мысли»

Задача. Зная правило 10 процентов (правило экологической пирамиды), рассчитайте, сколько понадобится фитопланктона, чтобы вырос один кит весом 150 тонн? (пищевая цепь: фитопланктон---зоопланктон---кит)

Решение у доски:150 000 х 10= 1500 000 кг.

1500 000 х 10= 15 000 000 кг (15 000 тонн)

Сделать записи на доске (пирамида заранее нарисована)- это пирамида биомассы.

Различают пирамиду численности (особей), пирамиду биомассы и пирамиду энергии.

Пирамида численности отражает плотность населения организмов на каждом трофическом уровне.

Пирамиды численности или биомассы могут быть перевернутыми.

5. Закрепление материала

Стр.7 «Спрашивали-отвечаем»

Задание 1: «Лови ошибку»

Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, напишите правильный ответ.

1. Экосистема – это  биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания, системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.

2. Экосистемы, сформированные в результате хозяйственной деятельности человека, –  это агроценозы.

3. Все экологические факторы, действующие на организмы подразделяются на биотические, геологические и антропогенные.

4. Первым звеном пищевой цепи являются продуценты.

5. Консументы второго порядка питаются растительной пищей.

6. Продуценты в темновой фазе фотосинтеза образуют молекулы АТФ.

7. Редуценты разрушают органические вещества, образованные только консументами, до неорганических.

Ответ:

3. Все экологические факторы, действующие на организмы, подразделяются на биотические, абиотические и антропогенные.

5. Консументы второго порядка питаются животной пищей (консументами первого порядка).

6. Продуценты образуют АТФ в световой фазе фотосинтеза, а в темновой они образуют глюкозу.

7. Редуценты разрушают органические вещества, образованные не только консументами, но и продуцентами.

6. Обобщение материала

1. Экология помогает современному человеку заботиться о сохранении окружающей среды. Умение управлять природой зависит от того, насколько грамотно человек может использовать экологические законы.
2. Среди  огромного количества экологических факторов можно выделить три основных группы: абиотические, биотические и антропогенные. Все эти факторы оказывают влияние на жизнедеятельность живых организмов.
3. Основная функциональная система в экологии – экосистема.
4. В экосистемах осуществляется поток энергии и вещества через пищевые цепи.

7. Выдача домашних заданий

Параграф 67-70.

Найти примеры перевёрнутых экологических пирамид.

Сам. раб.  № 7.  Презентация «Экологические катастрофы нашего века»

8. Подведение итогов урока.

- А сейчас, ребята,  давайте вернёмся к целям, которые вы поставили для себя в начале урока.

(Обсуждение достижения целей, кто достиг, кто достиг большего, у кого возникли трудности при достижении какой-либо цели)

Выставление оценок.

9. Рефлексия.

Сегодня мы изучили предмет экологии, познакомились с экологическими факторами,  экосистемами. И сейчас мне бы хотелось, чтобы вы закончили эти предложения:

-Теперь я знаю …

-Самым сложным для меня было …

-Самым интересным для меня было …