Урок 9

Тема. Колообіг речовин і енергії як основний
системотворчий фактор. Поняття
біогеохімічного циклу та його роль
у функціонуванні та розвитку геосистем
Мета: ознайомити учнів із колообігом речовин і енергії як основним системотворчим
фактором, сформувати поняття біогеохімічного циклу та розглянути його роль
у функціонуванні та розвитку геосистеми; розвивати вміння висловлювати свою
думку, розвивати екологічно грамотні погляди; виховувати почуття відповідаль-
ності, культуру спілкування.
Очікувані результати: після цього уроку учні зможуть: дати визначення поняттю «біогеохімічний
цикл»; пояснювати роль біогеохімічного циклу у функціонуванні та розвитку гео-
системи; назвати причини постійного колообігу речовин у біосфері; порівнювати
великий та малий колообіги речовин у біосфері; характеризувати колообіг речовин
і енергії як системотворчий фактор.
Обладнання та матеріали: таблиці «Кругообіг речовин», «Перетворення енергії в екосистемах»,
дидактичний матеріал.
Базові поняття та терміни: колообіг речовин, біогеохімічний цикл, біогенні елементи, великий
колообіг речовин, малий колообіг речовин, інфільтрація, транспірація.
Тип уроку: вивчення нового матеріалу.
Методи навчання: інтерактивні, пояснювально-ілюстративні — бесіда, розповідь; репродуктивні,
частково пошукові, проблемні, творчі.
Структура уроку
I. Організаційний етап . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 хв
ІI. Актуалізація опорних знань . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 хв
III. Мотивація навчальної діяльності . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 хв
IV. Вивчення нового матеріалу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 хв
V. Узагальнення та систематизація знань . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 хв
VI. Підсумки уроку . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 хв
VII. Домашнє завдання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 хв
Хід уроку
I. Організаційний етап
Оголошуються результати контрольної роботи та про-
водиться стислий аналіз найпоширеніших помилок. Вчитель по-
яснює, що буде вивчатися далі, називає тему уроку, просить сфор-
мулювати питання, на які необхідно дати відповіді при вивченні
на уроці нового матеріалу. Ці питання коригуються вчителем, за-
писуються на дошці.
II. А ктуалізація опорних знань
Фронтальна бесіда
Пригадайте з курсу природознавства та географії:
Що таке колообіг?
Які елементи беруть у ньому участь?
ІII. Мотивація навчальної діяльності
 Розповідь учителя
Ты жаждой не страдал, голодным ты не был.
Ты все, чем томишься, от четырех добыл.
И каждому возвратишь ты подарок,
И снова станешь тем, чем ты вначале был.
(Омара Хайям)
Прочитавши рубаї Омара Хайяма, поета ХІ ст., бачимо зв’язок
цих слів із колообігом речовин у біосфері. «От четырех добыл» —
маються на увазі чотири стихії — земля, вода, повітря, вогонь, із
яких, як уважали за часів Омара Хайяма, складалося все суще.
Як змінилися погляди вчених на колообіг речовин сьогодні?
Яке значення цього процесу для біосфери? Спробуємо розібратися.
ІV. Вивчення нового матеріалу
1. Колообіг речовин і енергії як основний системотворчий
фактор. Поняття біогеохімічного циклу та його ролі у функціонуванні
та розвитку геосистем.
 Розповідь учителя
Для постійного існування біосфери, для запобігання загибелі
життя на Землі в природі мають постійно відбуватись безперервні
процеси перетворення її живої речовини. Біологічний колообіг —
це багаторазова участь хімічних елементів у процесах, які проті-
кають у біосфері.
У біосфері відбувається постійний колообіг активних елемен-
тів, які переходять від організму до організму, у неживу природу
і знову до організму. Елементи, які вивільняються мікроорганізма-
ми при гнитті, надходять у ґрунт і атмосферу, знову включаються
до колообігу речовин біосфери, поглинаючись живими організмами.
Цей процес є біогенною міграцією атомів. Для біогенної міграції
характерне накопичення хімічних елементів у живих організмах,
а також їх вивільнення в результаті розкладу мертвих організмів.
Біогенна міграція спричинюється трьома процесами:
• обміном речовин в організмах;
• ростом;
• розмноженням.
Визначення біогенної міграції хімічних елементів, що спри-
чинена силами життя, дав B. I. Вернадський (Закон біогенної мі-
грації атомів). Біогенна міграція є частиною загальної міграції
хімічних елементів біосфери. Головною геохімічною особливістю
живої речовини є те, що вона, пропускаючи крізь себе атоми хі-
мічних елементів земної кори, гідросфери та атмосфери, здійснює
у процесі життєдіяльності їх закономірну диференціацію. Завер-
шуючи свій життєвий цикл, організми повертають природі все, що
взяли в неї упродовж життя.
Колообіг елементів здійснюється за рахунок саморегулюючих
процесів, у яких беруть участь усі складові екосистем. Ці процеси
є безвідходними. У природі немає нічого зайвого або шкідливого,
навіть від вулканічних вивержень є користь, бо з вулканічними
газами в повітря надходять потрібні елементи, наприклад, азот.
Обговорення питання
Яка причина постійного колообігу в біосфері? (Обмеженість
елементів, із яких утворюється тіло організмів.)
Розповідь учителя
Для геосфер, не охоплених життям, характерна стійка дина-
мічна рівновага. У біосфері динамічна рівновага нестійка. Це озна-
чає, що біосфера розвивається в процесі діяльності, самовдоскона-
люється, усе повніше, активніше і в більшому масштабі накопичує,
трансформує енергію, ускладнює свою організацію, збагачується
інформацією.
Розрізняють два типи біогенної міграції, перший із них здій-
снюється мікроорганізмами, а другий — багатоклітинними орга-
нізмами. Величина міграції першого типу переважає над другим.
Людство оволоділо міграцією третього типу, яка відбувається під
впливом його діяльності.
Крім того, розрізняють два основних колообіги:
Великий
(геологічний)
Малий
(біотичний)
Колообіг речовин
Завдання для учнів
Використовуючи матеріал «Шпаргалки для учнів», дайте по-
рівняльну характеристику великому і малому колообігу речовин.
Колообіг речовин
Найважливішою умовою стійкості існування екосистем усіх рівнів є
колообіг речовини на планеті. Виділяють два основних колообіги речовини
та енергії на Землі: великий (геологічний) і малий (біотичний).
Великій колообіг триває 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 повер-
таються на сушу із опадами. Геотектонічні зміни, процеси опускання мате-
риків і підняття морського дна, переміщення морів та океанів упродовж
тривалого часу призводять до того, що ці напластування повертаються на
сушу, і процес починається знов.
Малий колообіг (частина великого) відбувається на рівні екосисте-
ми і полягає в тому, що поживні речовини, вода і вуглець акумулюються
в речовині рослин, витрачаються на побудову тіла і на життєві процеси як
самих цих рослин, так і інших організмів (як правило тварин), що з’їдають
ці рослини (консументи). Продукти розпаду органічної речовини під дією
деструкторів та мікроорганізмів (бактерій, грибів, червів) знов розклада-
ються до мінеральних компонентів, доступних рослинам, що втягуються
ними в потоки речовини.
Колообіг хімічних речовин із неорганічного середовища через рос-
линні та тваринні організми назад у неорганічне середовище з використан-
ням сонячної енергії та енергії хімічних реакцій називається біогеохімічним
циклом. У такі цикли втягнуті практично всі хімічні елементи і насамперед
ті, що беруть участь у побудові живої клітини.
Розповідь учителя
Біологічний колообіг оборотний не повністю, частина речовин
постійно виходить із колообігу й осідає в товщі осадових порід як
органогенні вапняки, гумус, торф і т. п. У результаті колообігу
біосфера (чи інша екосистема) не повертається в початковий стан:
для біосфери характерний поступальний рух, тому символом біо-
логічного циклу є не коло, а циклоїд (спіраль).
Складання схеми «Біогеохімічний цикл води»
(Схема замальовується на дошці в результаті спільної роботи
вчителя і учнів.)
Обговорення питання
Яка роль біогеохімічного циклу води у функціонуванні та
розвитку геосистем?
 Розповідь учителя
Крім кругообігу речовини та енергії, величезну роль у біосфе-
рі мають інформаційні зв’язки. Інформативні сигнали енергетично
дуже слабкі й самі не можуть викликати якоїсь відчутної реакції,
але вони містять важливі відомості в закодованій формі. Ці сиг-
нали сприймаються, розшифровуються (здебільшого автоматично)
та враховуються живими організмами. Обробляти, накопичувати
й використовувати інформацію окремо від енергії можуть лише
живі організми.
Формулювання висновку: Біосфера — грандіозна система всі-
єї живої речовини й колообігів хімічних елементів на Землі, яка
є енергетично відкритою системою, оскільки до неї ззовні постійно
вливається потік сонячної енергії.
V. Уза гальнення та систематиза ція знань
Завдання для учнів
1. Скласти сенкан на тему «Колообіг»
2. Е кологічна задача
Ліс площею 1 га в сонячний день поглинає з повітря 220–
280 кг CO2 і виділяє 180–220 кг O2, а в похмурий день — 3/5 цієї
кількості. Визначте, яку кількість газів поглинають і виділяють
ліси нашої планети упродовж одного року за умови, що похмурі
й сонячні дні бувають однаково часто, а процес фотосинтезу ак-
тивно здійснюється упродовж 4,5 місяця (загальна площа лісів —
9,8 млн га).
Рекомендації щодо розв’язання:
Упродовж одного сонячного дня 1 га лісу в середньому по-
глинає 250 кг CO2 і виділяє в середньому 200 кг O2, у похмурий
день — поглинає в середньому 150 кг вуглекислого газу і виділяє
в середньому 120 кг кисню. Ці цифри слід помножити на кількість
похмурих та сонячних днів упродовж 4,5 місяця і на загальну пло-
щу лісів, а потім додати.
3. Технологія «Синтез думок»
Як відбувається перетворення руди на сталь, дерева на меблі,
нафти на пластмасу, бавовни на тканину? Зазначити, що
на шляху цих перетворень потрібно взяти із середовища, а що
повернути йому, як змінюються властивості матерії на кінцевих
станах технологічних ланцюжків.
Методична скринька!
«Синтез думок» — це спільний пошук групами узгоджено-
го рішення, результатом якого є підсумковий текст, перелік ознак,
схеми тощо. Ця технологія виключає протистояння, критику позиції
тієї чи іншої групи. Всю увагу слід зосередити на сильних моментах
у позиції інших. Клас розподіляють на 4–5 робочих груп і групу екс-
пертів із сильних учнів. Робочі групи отримують 5–10 хв для ви-
конання завдання. Група експертів складає свій варіант виконання
роботи учні роблять записи на аркушах, які потім передають наступ-
ній групі. У цьому аркуші підкреслюються думки, з якими ця група
не згодна. Експерти обробляють ці аркуші, зіставлюючи написане,
роблять загальний звіт, який потім обговорює весь класс.

VІ. Підсумки уроку
Технологія «Незакінчені речення»
Учні працюють із відкритими реченнями, наприклад:
• «На сьогоднішньому уроці для мене найважливішим від-
криттям було…»
• «Урок важливий, тому що…»
• «Я знаю…»
• «Я вмію…»
VІІ. Домашнє завдання
1. Прочитати відповідний параграф підручника або конспект.
2. Завдання групам: Користуючись додатковою літературою,
підготувати коротке повідомлення на тему:
1 група. Наслідки антропогенного впливу на колообіг води.
2 група. Наслідки антропогенного впливу на колообіг фос-
фору.
3 група. Наслідки антропогенного впливу на колообіг азоту.