Урок по биологии тема: «Биогенная миграция атомов»




НазваниеУрок по биологии тема: «Биогенная миграция атомов»
страница1/4
Дата публикации20.04.2013
Размер0.62 Mb.
ТипУрок
vbibl.ru > Физика > Урок
  1   2   3   4


Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя школа № 34


УРОК ПО БИОЛОГИИ

ТЕМА: «Биогенная миграция атомов»

Общая биология 11 класс

Выполнил учитель: Климова О.А.

Владимир 2004 г.

ОБЪЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Предлагаемый вариант урока по теме «Биогенная миграция атомов» включен в общую тему «Основы учения о биосфере», на изучение которой по программе (1,5 часа в неделю) отводится 3 часа. Исходя из того, что в базисный учебный план школы в текущем году заложили на 0,5 часов больше, на изучение темы отвожу 5 часов программного времени, где предлагаемая тема изучается на завершающих спаренных уроках и, соответственно, рассчитана на 2 часа. Целью своей педагогической деятельности на данном уроке считаю развитие теоретического мышления. С этой целью в традиционную форму проведения урока, которая решает прагматические, строго определенные задачи, предусматриваю включение элементов развивающего обучения.

Развитие теоретического мышления невозможно без развития навыков самостоятельного освоения и критического анализа новых сведений, без умения строить научные гипотезы, поэтому использую проблемный подход при обучении, когда создается ситуация интеллектуального затруднения, конфликт между знанием и незнанием. Тема урока выбрана еще и потому, что является благоприятной средой для интеграции учебного процесса.

Тема урока: «Биогенная миграция атомов»
Целью педагогической деятельности на уроке является развитие теоретического мышления через внедрение технологий развивающего обучения.
Для осуществления цели ставлю следующие задачи на уроке:

  1. создать условия для формирования учебной потребности, способствовать овладению учащимися метазнаниями;

  2. через деятельность конкретных личностей показать развитие учения о биосфере;

  3. способствовать развитию нравственного отношения к природе.


План урока


    1. Организационная часть урока, постановка задач перед учащимися, выбор цели предстоящей учебной деятельности, ориентационно-мотивационный этап.

Какова роль живой материи на Земле? (Эвристическая беседа).

    1. Изучение нового материала:

1) Повторение основных понятий темы (базовых знаний).

2) Большой – геологический и малый – биологический круговороты,

биогеохимические функции живого вещества.

3) Процесс фотосинтеза – энергетическая основа единого биологического

круговорота атомов.

III. Активизация познавательной деятельности:

  1. (прием новизны – сообщение интересных сведений). Какие химические элементы включаются в биологический круговорот.

  2. Коллективно-распределенная деятельность на уроке, обсуждаются вопросы: а) значение микроэлементов; б) почему основная масса молекул живых организмов образована атомами шести элементов трех первых периодов?

  3. Элементы – аналоги. Влияние конкуренции и взаимозаменяемости на живые организмы (экологический аспект темы).

IV. Биогенная миграция 1-ого рода. Значение:

  1. Способ питания хемотрофов.

  2. Основные виды бактерий, участвующих в биогеохимических циклах.

V. Используя прием схематизации рассмотреть круговорот азота.

VI. Основные законы биосферы. Значение знаний для развития экологического

мышления.

Фронтальная беседа с учащимися
I. Организационная часть урока, постановка задач перед учащимися. Поиск цели предстоящей учебной деятельности. Ориентационно - мотивационный этап. Обращение учителя: «Ребята, какую общую тему изучаем?» («Основы учения о биосфере»). Дайте понятие биосферы.

Биосфера – геологическая оболочка Земли, населенная живыми организмами. Вспомните одно из понятий жизни. (Жизнь – открытая система, непрерывно обменивающаяся со средой веществом, энергией и информацией, система способная к саморегуляции, самовоспроизведению, развитию и эволюции).

Учащиеся перечисляют характерные признаки живой материи (питание, дыхание, выделение, обмен веществ, размножение, дискретность) и отличительные свойства живых организмов.

(- единство химического состава,

- единый принцип структурной организации – клеточное строение,

- обмен веществ,

- самовоспроизведение,

- развитие – необратимое, направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы.

- гомеостаз – неизменность химического состава и строение всех частей организма).

^ Создание проблемной ситуации на основе

приведения противоположных точек зрения

по одному и тому же факту
Известны главные теории возникновения жизни на Земле:

  1. жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время (креационизм);

  2. жизнь возникала неоднократно из неживого вещества (самопроизвольное зарождение);

  3. жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния);

  4. жизнь занесена на нашу планету извне (паспермия);

  5. жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законом (биохимическая эволюция).

Выскажите выше отношение к проблеме возникновения жизни на Земле или предложите свою точку зрения.

Заслушать одного из учащихся.

Возможный ответ: биологические факты свидетельствуют, что жизнь передается только жизнью; не найдено фактов самозарождения жизни из косного материала Земли, не доказан археогенез (некое одномоментное зарождение жизни в древности); точно так же не доказан гетерогенез – возникновение жизни каким-либо смешанным образом.
^ Какова роль живой материи на Земле?

Эвристическая беседа
Основоположник биогеохимии русский ученый В.И. Вернадский (1863 – 1945 гг.) создал теорию о ведущей роли живых существ в геохимических процессах, он показал, что их деятельность – важнейший фактов преобразования минеральных оболочек планеты (1926 г. книга «Биосфера»). Биосфера не только населена, но и преобразуется живыми существами. Обобщение учителя. Всю совокупность организмов на планете В.И. Вернадский назвал живым веществом. Если живое вещество равномерно распределить по поверхности нашей планеты, то оно покроет ее слоем толщиной только в 2 см. С появлением на Земле живой материи химические элементы непрерывно циркулируют в биосфере, переходя из внешней среды в организмы и опять во внешнюю среду.
^ Биогенные элементы - химические элементы, входящие в состав клеток

и выполняющие биологические функции. (Записать в тетрадь).
Биогеохимические циклы - это замкнутые пути, по которым различные химические элементы циркулируют из внешней среды в организмы и обратно во внешнюю среду. Назовите четыре элементы, составляющие основу жизни (О, Н, С, N – 98 % всех макроэлементов). Основными биогеохимическими циклами являются круговороты О, С, Н2О, N и других биогенных элементов.

^ Итак, ведущим фактором, преобразующим лик Земли, является жизнь.

Ее особенность заключается не только в ускорении химических реакций – некоторые реакции вне организма вообще не протекают при нормальных температурах и давлениях. Так жиры и углеводы окисляются в организме при температуре около 37 º С, а вне его – при t - 400 – 500 º С. Синтез аммиака из молекулярного азота в промышленных условиях осуществляется при t – 500 º C и давлении 300 - 500 атм. а микроорганизмы (бактерия азотобактер) при обычной температуре и атмосферном давлении.
^ На какие вопросы нам предстоит ответить?

Как вовлекаются химические элементы в живые системы?

Как осуществляются основные биогеохимические циклы?

Каким образом живые организмы влияют на круговорот воды и других веществ и элементов?


^ Постулаты учения о биосфере


Постулат первый (даются кратко)

Биосфера не случайное образование, она олицетворяет собой устойчивую динамическую систему, установившуюся в археозое. Жизненная среда, или «монолит жизни» уже изначально была высокоорганизованна и целостна.
^ Постулат второй

Организмы проявляют себя «не единично, а в виде массового эффекта».

Биосфера была структурирована на совокупности организмов (сообщества). Геохимические функции осуществлялись благодаря «массовому эффекту», что и отражалось в окружающей среде.
^ Постулат третий

Эволюирующей единицей были не отдельные организмы, не виды и не популяции, а экосистемы (организм + среда).
Постулат четвертый

Биогеохимические функции организмов – следствие их трофических потребностей и особенностей метаболизма.

Живые организмы порождали великий планетный процесс - миграцию химических элементов в биосфере.
^ Постулат пятый

Для осуществления полного круговорота элементов необходимо было участие «совокупностей», состоящих из организмов разного уровня организации и различной таксономической принадлежности.
^ Постулат шестой

В.И. Вернадский указывал, что все без исключения геохимические функции осуществляют бактерии. Именно им оказалась «подвластной» трансформация почти всех элементов и простейших соединений.


В чем заключается влияние человеческой деятельности на глобальные круговороты веществ в биосфере?
II. Заранее вышедший и подготовленный ученик объясняет по схеме (схема прилагается) вещества земного происхождения. Определяет границы биосферы по таблице, характеризует понятие «всюдность жизни». (Повторение).

Затем учение кратко с места зачитывают постулаты учения о биосфере, приведенные В.И. Вернадским в труде «Биогеохимические очерки».

Далее стр. 121 учебника зачитываем определение данное курсивом. ^ Биосфера – грандиозная система

Чтобы биосфера могла существовать и развиваться, на Земле постоянно должен происходить круговорот биологически важных веществ, т.е. после использования они должны вновь переходить в усвояемую для других организмов форму. Этот переход связан с затратами энергии, источником которой является Солнце.

В энергетических циклах преобладает однонаправленный поток энергии от растений – продуцентов через консументы к редуцентам с последующим выносом ее в околоземное или космическое пространство.

Ученый В.Р. Вильямс считает, что солнечная энергия обеспечивает на Земле два круговорота веществ: большой – геологический; на основе геологического, с появлением живого вещества, возник круговорот органического вещества – биологический (малый) круговорот.

В мере развития живой материи из геологического круговорота постоянно извлекается все больше элементов, вступающих в биологический круговорот. В противоположность геологическому, биологический обладает ничтожной Е. На создание органического вещества затрачивается всего 0,1 – 0,2 % солнечной энергии (на геологический до 50 %). Несмотря на это, энергия вовлеченная в биологический круговорот, производит огромную работу на создание первичной продукции. Живое вещество на планете выполняет основные биогеохимические функции (стр. 117), разбираются и объясняются самими учащимися: 1) энергетическая; 2) газовая; 3) концентрационная; 4) окислительно-восстановительная; 5) деструктивная; 6) средообразующая, (организм – среда); 7) транспортная – осуществление переноса вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.

Академик В.И. Вернадский отмечал, что биогенная миграция земных атомов вызывается тремя процессами жизни:
^ Биогенная миграция атомов


Метаболизм Рост Размножение

Автотрофы

Гетеротрофы

Хемотрофы
Растения, животные, микроорганизмы – обмен веществ и Е с окружающей средой.

1) Происходит образование живого вещества и аккумуляция Е в биосфере.

2) Разрушение сложных органических соединений до минеральных: СО2 ; Н2О; NН3 и др. соли (минерализация).
Процессы синтеза и распада живого вещества идут при наличии единого биологического круговорота атомов, энергетической основой которого является – фотосинтез.

Опыт по фотосинтезу (демонстрация, объяснение учеником). Вспомнить опыт Ван-Гельмонта по доказательству минерального питания растений.
^ В чем космическая роль растений?

Как влияют на круговорот воды?

Как влияют на круговорот углерода (СО2)?
Биологические круговороты не являются замкнутыми и полностью обратимыми. Каждый новый цикл круговорота того или иного элемента или соединения не является точным повторением предыдущего. В ходе эволюции биосферы часть процессов имела необратимый характер.

В результате: 1) накопление биогенных осадков;

2) увеличение количества О2 в атмосфере.

III. Какие химические элементы включаются в биологический круговорот?

^ Активизация познавательной деятельности
Прием новизны

(сообщения интересных сведений)
Один из учащихся делает краткую справку. Обнаружено, что некоторые организмы – интенсивные накопители определенных элементов. Морские водоросли (ламинария) – J, лютики – Li, ряска –Ra, диатоливые водоросли и злаки – Si, моллюски и ракообразные – Cu, позвоночные – Fe, бактерии – Mn. Элементарный состав организмов и химический состав окружающей среды всегда существенно отличаются. Например, кремния в почве – 33 %, а в растениях лишь 0,15 %. Это указывает на избирательную способность организмов использовать только определенные химические элементы.

В составе клеток живых организмов обнаруживает 80 химических элементов, каких-либо специальных элементов, характерных только для живых организмов, не обнаружено.

Однако только в отношении 27 элементов известно, что они выполняют определенные функции. Остальные 53, вероятно, попадают с водой, пищей, воздухом и не участвуют в жизнедеятельности.

Основу жизни составляют шесть элементов первых трех периодов:

(H, C, N, O, P, S) ≈ 98 %

Лед – 0,02 %, Nа – 0,02 %, К – 0,15 – 0,4 % макроэлементы

Cu – 0,0002 %, J – 0,0001 % - микроэлементы

Zn – 0,0003 %.

Преимущественно ионы тяжелых металлов, входящие в состав

ферментов, гормонов.
^ Работа в парах

(можно выбрать любой вариант)
Подготовить ответы на вопросы

(записаны на переносной доске (3 мин.)).
I Вариант:

1. Приведите примеры содержания микроэлементов в известных вам поливитаминах.

2. Как может повлиять на состояние организма отсутствие Zn? (Известно, что Zn входит в состав гормона инсулина).
II Вариант:

1. Какие известные вам поливитаминные комплексы содержат микроэлементы?

2. Какой рацион питания вы могли бы предложить человеку, страдающему от недостатка йода в организме. (J входит в состав гормона щитовидной железы).
^ Коллективно-распределенная деятельность

Выслушиваются ответы учащихся и далее ставятся следующие вопросы:

1. Почему основная масса молекул живых организмов образована атомами шести элементов трех первых периодов? Какие критерии лежат в основе их отбора «природой»?

2. Почему основа жизни – углерод, а не кремний, его аналог?

3. Почему CO2 усваивается растениями, а SiO2 нет?

Учащиеся делятся на группы и каждая получает задание на карточке, а небольшая информация по вопросу поможет в выборе ответа. После ответов приводим общие выводы – закономерности распространения элементов в природе:

^ В ситуации дискуссии приходим

к общим выводам.

Записать в тетрадь
1. С возрастанием атомного номера или Ar снижается содержание элемента.

2. С увеличением радиуса атома возрастает токсичность элементов (в соединениях, либо в виде простых веществ - Hg).

3. Элементы с четными атомными номерами распространены больше.

4. Чем выше t плавления и плотность Me, тем реже элемент встречается в природе.
Есть исторический факт о вырождении династии римских военачальников, которых погубила домашняя утварь и водопровод, изготовленные из свинца. Значительные дозы этого металла попадали в организмы вместе с пищей и водой, и накапливались. Хроническое свинцовое отравление сказывалось на угнетении ЦНС: ослабевала воля, снижалась быстрота реакции, утрачивалась способность быстро принимать верные решения.
Ca – Бa, Zn – Ni (Co), S – Se, Zn – Cd, Mg – Mn, K – Li, Ni – Cu, все галогены между собой – элементы аналоги в природной среде вступают в конкуренцию и могут взаимозаменяться в живых организмах.

N и P – истинные биогены 10 %,

Их аналог Ag – 10 % - нарушение транспорта кислорода из-за включения мышьяка в молекулу гемоглобина (анемия);

замена Na или K на Li - изменяется разность потенциалов на клеточных мембранах, клетки не проводят нервный импульс - шизофрения; Se – единственный элемент, который при высоком содержании в растениях может вызвать внезапную смерть животных и человека, употребляющих в пищу.

Ca – при недостатке в почве заменяется на Sr. Нарушает нормальную кальцификацию скелета. Особенно опасна замена Ca на Sr-90, накапливающегося в местах ядерных взрывов, авариях на АЭС. Этот радионуклид разрушает костный мозг. Галогены как элементы – аналог очень легко могут взаимозаменяться в организме. Избыток фтора (фторированная вода, загрязнение почвы соединениями фтора вокруг предприятий по производству алюминия) препятствует поступлению в организм йода. В связи с этим возникают заболевания щитовидной железы.

^ Работа с учебником
IV. Для биогенной миграции характерно не только накопление химических элементов в живых организмах, а также их освобождение в результате разложения мертвых организмов (стр. 119 учебник). Различают два рода биогенной миграции: 1) осуществляют микроорганизмы; 2) многоклеточные организмы.

Роль микроорганизмов: детрит - мертвое органическое вещество разлагается детритофагами и редуцентами, осуществляется гумификация.

Повторение

(N) - (NH4+)

(P) - (H2PO4ˉ ) минерализация

(S) - (SO4² ˉ)

(C) - (CO2) ½ идет на почвенный гумус –

питание растений долгосрочный запас

питательных веществ для

растений
В числе простейших одноклеточных организмов, выполнявших «одновременную чрезвычайно разнообразную геохимическую функцию», В.И. Вернадский указывал главным образом на бактерии. Именно им оказалась «подвластной» трансформация почти всех элементов и простейших соединений. На Вернадского значительное влияние оказали работы С.Н. Виноградского, открывшего в конце XIX века новый способ обмена - хемолито-автотрофию. (Русский микробиолог 1856 – 1953 гг., в 1887 г.).

^ Прием активизации познавательной

деятельности на этапе воспроизведения

полученных знаний,

используется прием схематизации.
Живые организмы Земли по способу питания
^ Записать в тетрадь
Автотрофы Итеротрофы
Фототрофы Хемотрофы

Гелиотрофы «хемо» - химия

«гелиос» - солнце «литос» - камень

Используют окислительно-

восстановительные реакции,

окисляя неорганические соединения

во внутиклеточных экзотермических

реакциях. Хемолитотрофы – группа

сравнительно небольшая (в морях, почве).
Эти организмы осуществляют окислительно-восстановительную функцию живого вещества. Окислительно-восстановительные реакции – перенос ẻ от донора (восстановителя) а акцептору (окислителю). Донорами ẻ служат: H2S, NO2, NH3, Fe2+. Создают хемосинтезирующие бактерии органические вещества, используя Е, выделяемых при окислении неорганических соединений (хемосинтез).
Примеры: железобактерии Fe2+ - Fe3+

бактерии Н2 - Н2О

серобактерии S - SO4² ˉ

азотофиксирующие N2 - NH3 Азотобактер

нитрифицирующие NH3 - NО2 Нитробактер

NО3

нитрозомонос NH3 - NO2

аммонифицирующие NH3 - NH4+

Процессы нитрификации занимают центральное место в круговороте азота в биосфере. Их интенсивность свидетельствует о степени завершенности процессов минерализации в экосистемах. Избыток нитратов в почве нежелателен, затормозить деятельность нитрификаторов можно специальными ингибиторами, вносимыми в почву вместе с аммонийными удобрениями. Все перечисленные аэробы (в качестве окислителя – О2).

Существуют хемолитотрофы, которые в качестве окислителей используют неорганические соединения (нитраты или сульфаты). (^ Факультативные анаэробы).

Например, кишечная палочка (Coli) (NO3ˉ - NO2ˉ).

Денитрификация - восстановление NO3ˉ или NO2ˉ до N2.

Реакции денитрификации, замыкающие цикл азота в биосфере, показывают как

N возвращается в атмосферу.

Денитрификация - главная причина потерь азота в земледелии, до половины, связанного азота из вносимых человеком удобрений просто улетучивается.

Отсутствие денитрификации - большая часть атмосферного азота находилась бы сейчас в океане или была бы связана в осадочных породах. Круговорот азота в природе (схема стр. 118, на доске).
V. Используя схему учебника и схему на доске объяснить круговорот азота.
VI. Выводы по уроку:
1. ^ Закон биогенной миграции атомов В.И. Вернадского утверждает биогенное происхождение всей земной поверхности, свидетельствует о том, что жизнь – созидающая сила на планете. Серьезные нарушения этой силы, в том числе уничтожение видов, могут привести к непредсказуемым последствиям.
2. ^ Закон однонаправленности потока энергии. Поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам и консументам) поступает ничтожное количество изначально вовлеченной энергии (не более 0,24 %), говорить о «круговороте энергии» нельзя.
3. ^ Закон физико-химического единства живого вещества В.И. Вернадского. При всей разнокачественности живых организмов они настолько физико-химически сходны, что вредное для одних из них не может быть абсолютно безразлично для других.

^ Учитель – ученик

Опорная схема
Биологическое разнообразие Снижение биол. разнообразия
Устойчивые экосистемы Нарушение экол. равновесия экосистемы
Устойчивость биосферы в целом Глобальные изменения в биосфере
Устойчивое развитие чел. об-ва Угроза существования человечества

Объединение усилий всех стран для

сохранения биосферы, пригодной для жизни
  1   2   3   4

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Урок по биологии тема: «Биогенная миграция атомов» iconУрок биологии Тема: «Причина и значение теплокровных птиц»
...

Урок по биологии тема: «Биогенная миграция атомов» iconКонтрольная Работа по дисциплине «Мировая экономика» на тему «Международная...
Внутренняя миграция происходит между регионами одного государства, а внешняя – между различными государствами. В данной контрольной...

Урок по биологии тема: «Биогенная миграция атомов» iconУрок биологии в 7 классе Тема: класс млекопитающие. Происхождение...
Тема: класс млекопитающие. Происхождение млекопитающих. Первозвери и низшие звери (сумчатые)

Урок по биологии тема: «Биогенная миграция атомов» iconПрограмма Государственного экзамена по подготовке магистра по направлению...
Электронная конфигурация внешних оболочек атомов. Формирование кристаллической структуры из изолированных атомов. Типы связи в твердых...

Урок по биологии тема: «Биогенная миграция атомов» iconУрок №33 Тема: Обобщающий урок по теме «Африка»
Комунальна установа Сєверо-Гундорівської зош №13 І-ІІІ ст. Краснодонської міської ради Луганської області

Урок по биологии тема: «Биогенная миграция атомов» iconЧетвертая группа периодической системы
В связи с увеличением объема атомов при переходе от углерода к свинцу процесс принятия электронов ослабевает, а лёгкость их потери...

Урок по биологии тема: «Биогенная миграция атомов» iconМоу «Трусовская средняя общеобразовательная школа» Курьинского района, Алтайского края
Опыт формировался в условиях сельской общеобразовательной школы, которая функционирует с 1979 года. Веду уроки географии и биологии...

Урок по биологии тема: «Биогенная миграция атомов» iconКалендарно-тематическое планирование программного материала по химии для 10 класс
Тема Периодический закон и периодическая система химических элементов в свете учения о строении атомов (5 часов)

Урок по биологии тема: «Биогенная миграция атомов» iconАнализ работы школьного методического объединения учителей биологии...
Данная тема является актуальной, так как она предусматривает развитие всесторонне развитой и образованной личности, хорошо ориентирующейся...

Урок по биологии тема: «Биогенная миграция атомов» iconУрок биологии в 7 классе Тема: структурно-функциональные особенности...
...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница