8(495)912-63-37
gmc@edu.mos.ru
FacebookВКонтактеYouTubeInstagram

Четверг, 18 Февраль 2016 14:18

И всё-таки он вертится!..

Круговорот веществ на Земле – это повторяющиеся процессы превращения и перемещения веществ в природе. Общий круговорот веществ складывается из нескольких процессов, в том числе круговорота азота, углерода, кислорода, воды.

Перед человечеством может возникнуть проблема создания искусственной биосферы. Какие сложности могут возникнуть на этом пути? Возможно ли создать среду обитания, которая могла бы полноценно заменить человеку земную биосферу?

Предлагаем вашему вниманию методические материалы классного часа «И всё-таки он вертится…!», на котором обсуждаются эти вопросы.

Авторы: С. В. Наседкина, В. Е. Никитин.

Рекомендации по работе с презентацией тематического занятия (классного часа) «И всё-таки он вертится!..»

Вариант проведения занятия [PDF] [DOCX]

Презентация [PDF] [PPTX]

Цель: формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики.

Задачи:

  • формирование умений устанавливать связи между реально наблюдаемыми явлениями и процессами на примере круговоротов азота, углерода, кислорода, фосфора и воды;
  • формирование представлений о значении химической науки в решении современных экологических проблем;
  • развитие коммуникативной и информационной компетенции учеников.

В зависимости от возраста и уровня подготовки обучающихся учитель выбирает вариант подбора материалов для классного часа. Для работы в группах обучающиеся могут использовать компьютеры или планшеты с выходом в Интернет.


Слайд1Вопросы:

1. Что такое круговорот веществ в природе?

2. Является ли круговорот веществ в природе необходимым условием существования жизни на Земле?

 

 


Слайд2В начале 90-х годов прошлого столетия мир стал свидетелем научного эксперимента под названием «Биосфера-2». Цифра 2 в названии призвана была подчеркнуть, что «Биосферой-1» является Земля.

Главной задачей «Биосферы-2» было выяснить, сможет ли человек жить и работать в замкнутой среде. В отдалённом будущем такие системы могут быть полезны и как автономные поселения в космосе, и в случае крайнего ухудшения условий жизни на Земле. Эксперимент был проведён в два этапа: первый — с 26 сентября 1991 года по 26 сентября 1993 года и второй — с 6 марта по 6 сентября 1994 года.

 

 


Слайд3Восемь человек (четыре женщины и четверо мужчин) пробыли в «Биосфере-2» около двух лет, поддерживая связь с внешним миром только через компьютер. Вместе с ними туда же были доставлены 3000 видов растений и животных.

Внутреннее пространство «Биосферы-2» было разделено на 7 блоков, среди которых — тропический лес, миниатюрный океан с необычным химическим составом, пустыня, саванна и мангровый эстуарий. Гигантские «лёгкие» регулировали внутреннее давление таким образом, чтобы оно соответствовало наружному — это сводит к минимуму утечки воздуха.

 

 


Слайд3 1Примерно через неделю эксперимента появились странные и неприятные новости. Ежедневные измерения состояния воздуха показали, что проектировщики купола ошиблись в расчётах. В атмосфере постепенно сокращалось количество кислорода и увеличивалось количество углекислого газа. С этого дня райская жизнь бионавтов закончилась, началась напряжённая борьба за воздух, которым они дышали.

Вопрос: Какие способы увеличения количества кислорода вы можете предложить?

Во-первых, было решено интенсивнее наращивать зелёную биомассу. Всё свободное время бионавты посвящали посадкам и уходу за растениями.

Вопрос: Какие способы уменьшения количества углекислого газа вы можете предложить?

Во-вторых, они запустили на полную мощность резервный поглотитель углекислого газа.

В-третьих, неожиданным помощником стал океан, где оседало некоторое количество CO2, превращаясь в угольную кислоту. При этом кислотность океана от этого постоянно росла. Воздух под куполом становился всё более разреженным.


Слайд426 сентября 1993 года, когда шлюз был торжественно разгерметизирован и люди вышли наружу, по их лицам можно было понять, что эксперимент провалился. Биосфера оказалась непригодной для жизни.

Вопросы:

1. Почему эксперимент не принёс ожидаемых результатов?

2. Как решить проблему питания человека в искусственной биосфере?

3. Предложите решение проблемы сохранения неизменного состава воздуха. 


 

Слайд5Как вы считаете, какие химические элементы участвуют в круговороте веществ?

1. Азот.

2. Кислород.

3. Фосфор.

4. Углерод.


Слайд6Вопрос: О каких химических элементах идёт речь?

 

 

 

 


Слайд7Работа со схемой «Круговорот воды»

Прокомментируйте схему круговорота воды в природе.

Вода — необходимое вещество в составе любых живых организмов. Так же как и биогенные элементы, вода в биосфере находится в процессе постоянной циркуляции. Круговорот воды происходит по следующей схеме.

Влага, испарившаяся с поверхности Мирового океана, переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока.


Слайд8«В этом мире случайностей не бывает. На всё есть причина, всему есть следствие. Любая, даже самая незначительная перемена вызывает цепную реакцию живого вещества. Живое вещество, состоящее из химических элементов, является движущей силой круговорота веществ на нашей планете» В. И. Вернадский

Вопрос: Что вы знаете о В. И. Вернадском?

Естествоиспытатель, мыслитель и общественный деятель. Основоположник комплекса современных наук о Земле — геохимии, биогеохимии, радиогеологии, гидрогеологии и др. Создатель многих научных школ. Академик АН СССР (1925; академик Петербургской АН с 1912; академик Российской АН с 1917). Создатель теоретических основ учения о биосфере.


Слайд9Различают два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).

Большой круговорот, продолжающийся миллионы лет, заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, а продукты выветривания (в том числе растворимые в воде питательные вещества) сносятся потоками воды в Мировой океан, где они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками. Геотектонические изменения, процессы опускания материков и поднятия морского дна, перемещения морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс начинается вновь.

Малый круговорот, являясь частью большого, происходит на уровне экосистемы и состоит в том, что питательные вещества, вода и углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и на жизненные процессы как самих растений, так и других организмов (как правило, животных), которые поедают их. Продукты распада органического вещества под действием деструкторов и микроорганизмов (бактерии, грибы, черви) вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вовлекаемых ими в потоки вещества.

Круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии и энергии химических реакций называется биогеохимическим циклом. В такие циклы вовлечены практически все химические элементы и прежде всего те, которые участвуют в построении живой клетки.


Слайд10Вследствие непрерывного круговорота веществ в биосфере атомы основных химических элементов регулярно мигрируют из одного живого организма в другой, а также из организмов растений и животных — в атмосферу, почвенный покров литосферы, гидросферу и в обратном направлении. Данные процессы происходят бесчисленное множество раз. Так, установлено, что весь запас кислорода атмосферы проходит через живое вещество за два тысячелетия, а весь углекислый газ — за два-три столетия.

Замкнутые круги постоянной циркуляции химических элементов в биосфере называются биогеохимическими циклами. Значение такой циркуляции состоит в том, что запасы минеральных веществ на Земле ограничены. Для обеспечения бесконечности жизни химические элементы совершают круговорот в биосфере. Круговорот каждого конкретно взятого химического элемента находится в тесной взаимосвязи с циркуляциями других элементов.

Так же как и все процессы, осуществляющиеся в природе, круговорот веществ требует определённых энергетических затрат. Приток энергии обеспечивается за счёт солнечной радиации. Именно солнечная энергия лежит в основе биогенного круговорота веществ. В различных звеньях пищевых цепочек количество связанной в органических веществах энергии уменьшается в связи с её расходованием при отдаче тепла в окружающее пространство и при осуществлении процессов жизнедеятельности в живых организмах. Так, в биосфере поток энергии преобразуется и перемещается.

Биосфера может быть устойчивой целостной системой при условии непрерывного круговорота веществ и постоянного притока энергии Солнца.


Слайд11Обсуждение проблемных вопросов

1. Возможно ли создание искусственной биосферы и сможет ли человек жить и работать в ней?

2. Какова дальнейшая судьба «Биосферы-2»?

 

 


Слайд12«И всё-таки он вертится!..»

Биосфера может быть устойчивой целостной системой при условии непрерывного круговорота веществ и постоянного притока энергии Солнца.

 

 


Слайд13Итоговое задание:

составьте коллаж с использованием ИКТ-технологий «Круговорот веществ в природе».