Урок 10

Тема. Колообіг речовин, енергії, інформації
та їх зміни антропогенною діяльністю
Практична робота
«Аналіз схем колообігу основних речовин
у природі на предмет зміненості їх ланок
антропогенною діяльністю»
Мета: ознайомити учнів із факторами, які негативно впливають на колообіг речовин
біосфери та спричинюють зміни їх ланок; розглянути наслідки змінності ланок ко-
лообігу речовин і енергії; розвивати вміння встановлювати причинно-наслідкові
зв’язки, співпрацювати й робити висновки; формувати ціннісні орієнтації на збе-
реження природи.
Очікувані результати: після цього уроку учні зможуть: назвати фактори, які негативно впливають
на колообіг речовин у біосфері та спричинюють зміни їх ланок; пояснити наслідки
змінності ланок колообігу речовин і енергії; проаналізувати антропогенні зміни на
схемах колообігу речовин.
Обладнання та матеріали: таблиці «Колообіг речовин», картки зі схемами колообігу Нітрогену,
Карбону, Сульфуру, Фосфору.
Базові поняття та терміни: колообіг речовин, енергії, ланки колообігу, зміна ланок колообігу.
Тип уроку: вивчення нового матеріалу.
Методи навчання: інтерактивні, пояснювально-ілюстративні — бесіда, розповідь; репродуктивні,
частково пошукові, проблемні, творчі.
Структура уроку
I. Організаційний етап . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 хв
II. Перевірка домашнього завдання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 хв
III. Актуалізація опорних знань . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 хв
IV. Мотивація навчальної діяльності . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 хв
V. Вивчення нового матеріалу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 хв
VI. Узагальнення та систематизація знань . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 хв
Практична робота «Аналіз схем колообігу основних речовин
у природі на предмет зміненості їх ланок антропогенною діяльністю»
VII. Підсумки уроку . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 хв
VIII. Домашнє завдання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 хв

Хід уроку

I. Організаційний етап
Перевірка готовності учнів до уроку, налаштування на
робочий настрій.
ІІ . П еревірка дом ашнього завдання
1. Фронтальне опитування
• Чому біосферу вважають енергетично відкритою систе-
мою?
• Як здійснюється потік енергії в біосфері?
• Чому колообіг речовин і енергії називають системотворчим
фактором?
• Дати визначення поняттю «біогеохімічний цикл».
• Яка роль біогеохімічного циклу у функціонуванні та роз-
витку геосистем?
2. В права «Знайди помилку» (вчитель читає текст із помилками,
учні визначають помилки, виправляють їх і записують
у зошиті)
Біологічний колообіг — це одноразова (багаторазова) участь
хімічних елементів у процесах, які відбуваються в біосфері. З усіх
хімічних елементів, що зустрічаються в природі, близько 40 пот-
рібні живим організмам. Розрізняють два основних види колообігу:
малий, геологічний (біотичний) та великий, біотичний (геологічний).
Великій колообіг триває тисячі (мільйони) років і полягає
в тому, що гірські породи підлягають руйнуванню, а продукти
вивітрювання (в тому числі розчинні у воді поживні речовини)
зносяться потоками води у Світовий океан, де вони утворюють
морські напластування і лише частково повертаються на сушу із
опадами. Малий колообіг (частина великого) відбувається на рівні
біоценозу (екосистеми) і полягає в тому, що поживні речовини,
вода і вуглець акумулюються в речовині рослин, витрачаються
на побудову тіла і на життєві процеси як цих самих рослин, так
і інших організмів (як правило, тварин), що з’їдають ці рослини.
Продукти розпаду органічної речовини знову розкладаються до
дрібних органічних (мінеральних) компонентів, доступних росли-
нам, і втягуються ними в потоки речовини.
3. Екологічна задача
Скласти ланцюг послідовної біогенної міграції атомів Карбону
від CO2 повітря до Карбону органічних речовин тіла людини.
(CO2 повітря фотосинтез Карбонвмісні органічні речовини рослин
органічна речовина тварин органічна речовина людини.)
III. Актуалізація опорних знань
Бесіда
1. Назвіть причини колообігу речовин.
2. Які процеси зумовлюють міграцію речовин у колообігу?
(Синтез живої речовини зеленими рослинами з елементів
неживого середовища за допомогою сонячної енергії; мінералізація
органічних решток рослин і тварин, у процесі якої виділяється
енергія.)
3. Чи може діяльність людини вплинути на колообіг речовин
у біосфері? Якщо «так», то яким чином? (Обговорення питання.)
IV. Мотивація навчальної діяльності
Розповідь учителя
Згідно з геологічними уявленнями людина існує надзвичайно
короткий час (усього 0,0001 % від тривалості існування біосфери).
Проте за цей короткий проміжок часу колообіг речовин у біосфері
змінився радикально. На сьогодні людина є найважливішим гео-
логічним фактором. Людина небувало прискорила колообіг деяких
речовин. Родовища заліза, міді, цинку, свинцю й багатьох інших
елементів, які природа накопичувала упродовж мільйонів років,
швидко вичерпуються. Подекуди, навпаки, відбувається концен-
трація елементів у таких пропорціях, яких не було в природі (на-
приклад, на великому заводі, де сконцентровано залізо, мідь, алю-
міній, органічні сполуки). До яких наслідків це призвело або може
ще призвести, ми і розглянемо сьогодні на уроці (вчитель оголошує
тему, мету уроку).
V. Вивчення нового матеріалу
1. Колообіг речовин, енергії, інформації та їх зміни
антропогенною діяльністю
 Розповідь учителя
Принцип циклічності в перетвореннях та переміщеннях ре-
човин у біосфері є основоположним. Збереження циклічності — це
умова існування біосфери. Введення в біосферу односпрямованих
процесів, які здійснює людина при конструюванні техносфери та
агросфери, виявляється для біосфери згубним та найбільш небез-
печним. Наприклад: масштабна вирубка лісів спричинює зміну
ланок колообігу води на суходолі, зміну режимів опадів і стоку,
пришвидшує спустелення значних територій.
Обговорення питання
Які фактори, на вашу думку, негативно впливають на ко-
лообіг речовин у біосфері? (Після обговорення вчитель з учнями
конструюють схему.)
Фактори, які негативно впливають на колообіг речовин у біосфері
Ерозія ґрунтового покриву
і зростання твердого стоку в океан
Видобування з надр
чималих кількостей руд,
паливних та інших копалин
Переміщення величезних
мас земної кори
Застосування мінеральних
добрив та отрутохімікатів
Забруднення середовища сільсько-
господарськими, промисловими
і комунальними відходами
Потрапляння до природного
середовища енергетичних
забруднень
Перерозподіл солей у ґрунтах,
ґрунтових та річкових водах
під впливом зрошувального
землеробства
 Робота в групах
Наслідки антропогенного впливу на колообіг речовин у біосфері
Повідомлення першої групи (випереджувальне завдання):
Наслідки антропогенного впливу на колообіг води
Зміну ланок колообігу речовин можна простежити на при-
кладі деяких ланок колообігу води. Зокрема, у результаті випадан-
ня опадів на земну поверхню формується поверхневий і підземний
стік води. У природних умовах співвідношення між поверхневим
і підземним стоком на користь останнього. В антропогенізованих
умовах на розораних і забудованих територіях частка поверхневого
стоку різко зростає й інколи є більшою за підземний стік. Якщо
врахувати особливість зростання частки розораних і урбанізованих
територій і скорочення частки природної рослинності, то наслідка-
ми такого процесу є скорочення запасів підземних вод, зменшення
живлення річок і озер підземними водами і різке коливання їх
водності в посушливі періоди року. В період затяжних і інтенсив-
них атмосферних опадів зростання поверхневого стоку є основною
причиною паводкових явищ.
Завдання учням
У схему «Біогеохімічний цикл води», яку склали на мину-
лому уроці, внесіть зміни, пов’язані з антропогенним впливом на
колообіг води.
(Учні працюють індивідуально, а потім обговорюють і вносять
зміни до схеми, зображеної на дошці.)
Повідомлення другої групи:
Наслідки антропогенного впливу на колообіг азоту
Антропогенний вплив на колообіг азоту визначається наступ-
ними процесами:
1. Спалювання палива призводить до утворення нітроген(ІІ) окси-
ду, а після цього до реакцій: 2NO + O2 = 2NO2, 4NO2 + 2H2O +
+ O2 = 4HNO3, сприяючи випаданню кислотних дощів.
2. У результаті впливу деяких бактерій на добрива і відходи
тваринництва утворюється нітроген(ІV) оксид — один із ком-
понентів, який спричинює парниковий ефект.
3. Видобуток корисних копалин, які містять нітрат-іони
і йони амонію, для виробництва мінеральних добрив.
4. При збиранні врожаю з ґрунту виносяться нітрат-іони
і йони амонію.
5. Стоки з полів, ферм та каналізації збільшують кількість
нітрат-іонів і йонів амонію у водних екосистемах, що при-
скорює ріст водоростей і інших рослин, при розкладанні яких
витрачається кисень, що зрештою призводить до загибелі
риб.
Повідомлення третьої групи:
Наслідки антропогенного впливу на колообіг фосфору
Антропогенний вплив на колоообіг фосфору полягає в на-
ступному:
1. Видобуток великих кількостей фосфатних руд для мінераль-
них добрив та мийних засобів призводить до зменшення кіль-
кості фосфору в біотичному колообігу.
2. Стоки з полів, ферм та комунальні відходи призводять до
збільшення фосфат-іонів у водосховищах, до різкого зростан-
ня водних рослин і порушення рівноваги у водних екосисте-
мах.
VI. У загальнення і систематизація знань

Практична робота

А наліз схем колообігу основних речовин
у природі на предмет зміненості їх ланок
антропогенною діяльністю
(Для виконання практичної роботи учні об’єднуються в групи.)
Завдання для першої групи
1. Прочитайте теоретичний матеріал про колообіг Карбону в біо-
сфері.
Теоретичний матеріал
Колообіг Карбону. В атмосфері міститься вуглекислий газ,
Карбон(ІІ) оксид, як малі компоненти — вуглеводні, зокрема, ме-
тан та інші органічні сполуки. Карбон — основний хімічний еле-
мент живої речовини, оскільки входить до складу різноманітних
органічних речовин.
Сполуки Карбону (у вигляді корисних копалин і кар-
бонатів, а також алмазу і графіту) перебувають у літосфері.
У воді містяться розчинні солі Карбону, на дні — карбонатні
мули, утворені внаслідок накопичення мертвих решток організмів,
що будують своє тіло з кальцію карбонату. Сполуки Карбону в ґрун-
ті — це рештки організмів, продукти їх метаболізму та вуглекис-
лий газ, що виділяється під час дихання організмів і розкладання
органічних речовин в аеробних умовах.
Вуглекислий газ рослини поглинають листям і кореневою
системою для синтезу органічних речовин, які харчовими ланцю-
гами переходять до тіла тварин. Після загибелі організмів завдяки
діяльності редуцентів (мікроорганізмів) сполуки Карбону поверта-
ються в біосферу у формі вуглекислого газу. У ґрунті дуже часто
колообіг Карбону гальмується.
Органічні рештки мінералізуються частково, перетворюючись
на нову органічну речовину — гумус. Частина органічної речови-
ни, що повністю не розклалась, накопичується в осадових породах.
Величезні поклади вугілля, нафти, вапняків у водному середовищі
є прикладом цього явища. Людська діяльність значно впливає на
колообіг цього біофільного елемента.
Сполуки Карбону у вигляді оксидів потрапляють у атмосферу
при спалюванні пальних корисних копалин, вуглеводні — під час
нафтовидобутку та нафтопереробки, численні органічні сполуки
утворюються в процесі органічного синтезу.
2. Розгляньте схему колообігу Карбону, вивчіть його особливості
та внесіть зміни, які виникають у результаті антропогенного
впливу, в схему
3. Зробіть висновок. Якими процесами визначається антропо-
генний вплив на колообіг Карбону?
Завдання для другої групи
1. Прочитайте теоретичний матеріал про колообіг Нітрогену
в біосфері.
Теоретичний матеріал
Колообіг Нітрогену. Нітроген у вигляді газоподібних сполук
перебуває в повітрі у вигляді органічних сполук — у тілах живих
організмів, у ґрунті — у вигляді солей амонію, нітратів і нітритів.
У колообіг азот залучається завдяки біологічній (бактерії, синьо-
зелені водорості), промисловій (виробництво мінеральних добрив)
і атмосферній (блискавка) азотфіксаціям. Завдяки цим процесам
атмосферний азот перетворюється на нітрати, які можуть засвою-
ватися рослинами. Іншим джерелом Нітрогену для рослин є роз-
кладання органічних решток, унаслідок чого утворюються сполуки
амонію, сечовина, аміак, які завдяки діяльності особливих бакте-
рій перетворюються на речовини, доступні для рослин. Повернення
Сонце
Вапно
Протеїди
Розклад
Гумус
Ґрунтове
дихання
Вулканічна
діяльність
Дихання рос-
лин і тварин
Енергія викоп-
ного вуглецю
Вапняк
Мінералізація Розчинення
Фотосинтез
Рівновага
Атмосфера —
вода
Відновлення
ресурсів CO2
у процесі
діяльності
людини
CO2
NВапнякові 2
(коралові)
рифи
азоту в атмосферу відбувається внаслідок розкладання сполук, що
містять нітрати, до вільного азоту та кисню особливими ґрунтови-
ми бактеріями. Людина своєю діяльністю здійснює значний вплив
на колообіг Нітрогену. Систематичне застосування азотних добрив
зумовлює збільшення концентрації сполук Нітрогену в ґрунтах,
водах, продуктах харчування. Високий вміст нітратів у рослинах
становить небезпеку для здоров’я людини і тварин, оскільки вна-
слідок споживання такої їжі нітрати перетворюються на нітрити,
які, сполучаючись із гемоглобіном крові, перешкоджають перено-
сенню кисню кров’ю.
2. Розгляньте схему колообігу Нітрогену, вивчіть його особли-
вості та внесіть зміни, які виникають у результаті антропо-
генного впливу, в схему.
Сонце
Гроза
Опад листя
Атмос-
ферний
азот
Розклад
бактеріями
грибками
Бактерії —
фіксатори
азоту
Електрохімічне
і фотохімічне
зв’язування
Опад листя
Амоніфікація
Нітрифікація
Денітрифікація
Фотосинтез
NO3
–
NO2 NН3
Дощові
Бульбочки черв’яки
бобових
Cинтез
протеїнів
3. Зробіть висновок. Якими процесами визначається антропо-
генний вплив на колообіг Нітрогену?
Завдання для третьої групи
1. Прочитайте теоретичний матеріал про колообіг Фосфору
в біосфері.
Теоретичний матеріал
Колообіг Фосфору. Особливістю колообігу Фосфору є те, що
він має лише одну газоподібну сполуку — фосфін, який утворюєть-
ся під час гниття органічних решток. Більшість фосфатів не роз-
чинні у воді. Мінералами є апатити й фосфорити. У ґрунті фосфор
входить до складу решток мертвих організмів. Поширеним фос-
форовмісним добривом є гуано-послід морських птахів. Редуценти
(мікроорганізми) мінералізують органічні сполуки Фосфору з від-
мерлих організмів у фосфати, які знову споживаються коренями
рослин. Сполуки Фосфору накопичуються на дні водойм і в при-
бережній зоні морів та океанів у вигляді решток живих організмів
і фосфатів. На суходіл потрапляють з рибою та під час видобування
корисних копалин. Кислотні дощі прискорюють міграцію Фосфору
завдяки розчиненню фосфатів. Для підвищення родючості ґрун-
тів на поля вносять добрива, зокрема, й фосфорні. Змивання їх
у водойми спричинює евтрофікацію водойм (підвищення біологіч-
ної продуктивності екосистеми внаслідок накопичення біогенних
елементів, головним чином, нітрогену й Фосфору).
2. Розгляньте схему колообігу Фосфору, вивчіть його особливос-
ті та внесіть зміни, які виникають у результаті антропоген-
ного впливу, в схему
3. Зробіть висновок. Якими процесами визначається антропо-
генний вплив на колообіг Фосфору?
Завдання для четвертої групи
1. Прочитайте теоретичний матеріал про колообіг Сульфуру
в біосфері.
Теоретичний матеріал
Колообіг Сульфуру. Цей хімічний елемент утворює газоподіб-
ні сполуки: гідрогеносульфур та сульфур(IV, VI) оксиди. Більшість
сульфатів розчинні у воді, тоді як сульфіди більшості металів мало-
розчинні. Сульфур у складі органічних сполук міститься в живих
організмах, горючих корисних копалинах. Сірка, яка перебуває
в ґрунті, є продуктом розкладання материнських гірських порід,
що містять пірити і халькопірити, а також продуктом розкладан-
ня органічних речовин. У ґрунті діють численні мікроорганізми,
що перетворюють сульфіди на сульфати й сірку і навпаки. Корені
рослин поглинають сполуки Сульфуру, які входять у створювані
рослинами органічні речовини. Після відмирання рослин сполу-
ки Сульфуру повертаються в ґрунт. Так підтримується колообіг
Сульфуру в природі. Людина своєю діяльністю значно збільшує
концентрацію сполук Сульфуру в навколишньому середовищі. Ве-
ликі кількості оксидів Сульфуру утворюються під час спалювання
сміття, різних видів палива, добування металів із сульфатів, у ви-
робництві та використанні сульфатної кислоти.
Ерозія
Фосилізація
Виділення
Фосфатні
добрива
Винесення в моря
з водними стоками
(залучення у повтор-
ний кругообіг
діатомеями)
Відкладення
в неглибоких водах
Втрати, пов’язані
з відкладанням
на великих глибинах
Епігенізація
Мінералізація
органічного Фосфору
Вулканічні
апатити
Обіг
Фосфору
органічного
2. Розгляньте схему колообігу Сульфуру, вивчіть його особли-
вості та внесіть зміни, які виникають у результаті антропогенного
впливу, в схему.
3. Зробіть висновок. Якими процесами визначається антропо-
генний вплив на колообіг Сульфуру?
VII. Підсумки уроку
Учитель просить учнів визначити результати уроку. Чи
отримані відповіді на запитання, що ставилися на початку уроку?
Які нові знання набуті?
VIII. Домашнє завда ння
1. Прочитати відповідний параграф підручника.
2. Підготувати повідомлення: «Досягнення пропорцій між
природо-ресурсним потенціалом і особливостями його використання
».
SO4
SO4
SO4
SO4
SO4
Н2S
Н2S
S
Денітрифіку-
ючі бактерії
Вугілля і сірковмісні
вуглеводні
Сланці та інші сірковмісні
осадові породи
Видобуток корисних
копалин і нафти
Розпад та ін. (надход-
ження SO4 в повітря)
Сульфобактерії
Дощ
Море
Болото
SO2