КРУГОВОРОТ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРИРОДЕ

Диапозитив 1

I.        Солнце – важнейший источник энергии и жизни на Земле, условие процесса фотосинтеза и главный фактор круговорота веществ в природе, поэтому изображение Солнца помещают на схемах круговоротов или мысленно предполагают его участие в различных процессах.

II.        Углекислый газ в атмосфере и гидросфере Земли. Направленными в противоположные стороны стрелками на диапозитиве представлено динамическое равновесие, определяющее содержание углекислого газа в атмосфере и Мировом океане. На состояние этого равновесия влияют не только биохимические процессы, но и производственная деятельность людей, извержения вулканов.

III.        Кислород в атмосфере и гидросфере Земли.

Рисунок аналогичен предыдущему.

При рассмотрении отдельных круговоротов следует ограничиться только одной составной частью атмосферы, например азотом, или рассматривать атмосферу как не что целое (диапозитивы 14, 15, 16).

(В отличие от указанного выше учебного пособия, где представлены только атмосфера и гидросфера, в отдельных круговоротах, представленных на диапозитивах, обозначена и литосфера («неживая природа»), охватывающая берега и дно океана.)

Диапозитив 2.

IV.        Извержение вулкана.

V.        Молния на фоне неба.

VI.        Завод с дымящими трубами.

Диапозитив 3.

VII.        Горные породы, литосфера.

VIII.        Залежи карбонатов.

IX.        Растительные и животные остатки.

X.        Залежи горючего ископаемого.

Диапозитив 4.

XI.        Почва.

XII.        Микроорганизмы (гнилостные, нитрифицирующие, денитрифицирующие бактерии, азотобактер, серобактерии и др.); при обсуждении диапозитива предложите учащимся расшифровать, какое изображение относится к тому или иному микроорганизму.

XIII.        Минеральные удобрения

XIV. Залежи фосфорных удобрений (фосфоритов, апатитов).

Диапозитив 5.

XV. Наземные растения.

XVI Водоросли.

XVII.        Сухопутные животные.

XVIII.        Водные животные – рыбы.

Помещенные на диапозитивах 1–5 изображения служат для составления схем различных круговоротов. Диапозитивы 1, 2 отражают глобальные природные явления, совершающиеся на Земле, производственную деятельность людей, соизмеримую по масштабам с биогеохимическими процессами, происходящими во всех оболочках земной коры: лито-, гидро- и атмосфере. Диапозитивы 3, 4, 5 так или иначе связаны с биогеохимическими процессами, происходящими на поверхности Земли. Содержание каждого из диапозитивов может быть использовано как тема для оживленной беседы или выступления учащегося. При этом школьники используют знания из курсов природоведения, биологии, географии, физики; таким образом укрепляются межпредметные связи.

В серии подчеркивается сложность и противоречивость биогеохимических процессов. Они включают процессы созидания (фотосинтез и хемосинтез) и разрушения (гниение и распад органических веществ). Особо отмечается роль различных микроорганизмов, без которых немыслима жизнь на нашей планете.

Уже при таком общем рассмотрении вопроса вырисовываются грандиозные контуры процессов созидания и разрушения, протекающих в виде круговоротов веществ и сопровождающих их энергетических процессов. Затем круговороты конкретизируются на примере отдельных химических элементов (вначале примеры должны быть несложными, включать небольшое число компонентов). Постепенно круговороты усложняются, в них участвуют большее число компонентов, увеличивается число связей между ними.

В качестве примеров в диапозитивах 6–20 приведены схемы круговоротов (рекомендации, имеющиеся в учебном пособии «Круговорот некоторых веществ в природе», целесообразно использовать и в данном случае: примерный порядок построения схем, выделение главного путем отбора компонентов и установления связи между ними с помощью различных стрелок – по направлению, цвету, толщине и пр.).

На приведенных схемах далеко не исчерпываются возможности использования названных ранее 18 компонентов. Здесь в полной мере могут проявиться творчество учащихся, их любознательность, дух соревнования в достижении лучших результатов. В поле зрения учащихся могут быть вовлечены и другие химические элементы, имеющие биологическое значение, такие, как марганец, железо, цинк. Все это будет стимулировать познавательную активность учащихся, способствовать расширенному и углубленному изучению химии, творческому применению знаний для решения посильных познавательных задач. В диапозитивах представлены схемы круговоротов разной степени сложности, что позволит использовать индивидуальный подход к учащимся, в известной мере дифференцировать обучение. По каждому из приведенных ниже диапозитивов можно организовать беседу, рассказ, что будет способствовать развитию мышления, устной речи школьников.

Диапозитив 6.

Показаны только самые общие связи между неживой природой (VII – горные породы) и живой природой (XV – растения, XVII – животные), Главные и побочные связи обозначены разными стрелками.

Диапозитив 7.

Предыдущая схема дополняется новым компонентом – почвой (XI).

Диапозитив 8.

Вводится очередное усложнение в схему круговорота – микроорганизмы (XII), играющие существенную роль в почвообразовании.

Диапозитив 9.

Микроорганизмы прежде всего превращают органические остатки в неорганические вещества, усвояемые растениями. Они осуществляют также синтезы органических веществ.

Диапозитивы 10, 11

Показывают взаимосвязь между растениями и животными суши и взаимосвязь между водными животными и растениями.

Диапозитив 12.

В схему круговорота с участием наземных растений и животных включены новые компоненты (IX, XI, XII, VII, IV). Аналогичную схему для водных растений и животных можно предложить учащимся построить самостоятельно.

Диапозитив 13.

Сжигание топлива и обжиг известняка увеличивают содержание углекислого газа в атмосфере (гидросфере); одновременно происходит уменьшение содержания кислорода в воздухе.

Диапозитив 14.

На схеме, в частности, показано, что движение углекислого газа и кислорода в растениях и организмах животных происходит в противоположных направлениях.

Диапозитив 15.

На схеме представлены два противоположных процесса: связывание атмосферного азота и превращение связанного азота в атмосферный азот. В естественных условиях эти процессы уравновешиваются.

Диапозитив 16.

На естественный круговорот азота большое влияние оказывает то, что с урожаем из почвы уносится связанного азота больше, чем его запас восполняется.

Вопрос учащимся: Какой вывод из этого следует?

Диапозитив 17.

В отличие от азота соединения фосфора в почве не восполняются, и их необходимо вносить в виде удобрений.

Диапозитив 18.

Стрелками отмечены пути миграции серы, причем начало – это усвоение сульфат-иона растениями и включение серы в состав органических веществ. Дальше миграцию серы учащиеся могут проследить самостоятельно. Обратите внимание учеников на пути попадания соединений серы в атмосферу и связанное с этим загрязнение окружающей среды.

Диапозитив 19.

Учащиеся смогут самостоятельно разобраться в представленной схеме, принимая во внимание, что с почвенным раствором в растения поступают ионы калия.

Диапозитив 20.

Ионы кальция, как и ионы калия, поступают из почвенного раствора в растения, а от них к животным. Дальше миграция этих элементов идет разными путями, что обусловлено неодинаковой растворимостью их солей в воде. Кальций скапливается в костях, раковинах, меле, гипсе, фосфорите, апатите и др. В то время как карбонат кальция практически не растворим в воде, гидрокарбонат кальция растворяется в воде хорошо. В этом взаимном превращении карбоната в гидрокарбонат (и наоборот) состоит причина большой подвижности кальция в природе. Значительная роль в этом процессе отведена углекислому газу. Но это только один из вариантов круговорота кальция. Круговорот кальция в гидросфере происходит иначе. Предложите учащимся самостоятельно проследить этот процесс.