«МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ НАГЛЯДНОЕ ПОСОБИЕ ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЮ 5-9 КЛАССЫ Учебно-методическое пособие МОСКВА 2013 Самкова, В.А. Методические рекомендации: Наглядные пособия: Введение в экологию: 5-9 классы / В.А. ...»

Обратите внимание учащихся на то, что экосистема, как и любая система вообще, обладает свойством целостности. Все компоненты (элементы) системы связаны между собой определенными отношениями, которые и обеспечивают целостность системы.

Сформулируем определение: «Экосистема — природный комплекс, образованный живыми организмами и абиотической средой, которые связаны между собой обменом веществом, энергией и информацией».

Вопросы и задания для работы с таблицей:

1. Используя таблицу 4 и опорную схему, дайте определения ключевых понятий: биотоп, биоценоз, экосистема.

2. Охарактеризуйте три группы организмов, образующих биоценоз. Заполните таблицу (работа может выполняться по вариантам).

Организмы, образующие биоценоз смешанного леса 3. Объясните, каким образом в экосистеме связаны компоненты живой и неживой природы.

Информационные источники:

Биологический энциклопедический словарь / гл. ред. М.С. Гиляров. — М.:

Сов. энциклопедия, 1989.

Степановских А.С. Биологическая экология. Теория и практика: учебник для студентов вузов. — М.: ЮНИТИ-ДАЫА, 2009.

Энциклопедия для детей. Т. 19. Экология / Глав. ред. В. Володин. — М.:

Интернет-ресурс: Рубикон — Биоценоз (автор статьи — М.С. Гиляров).

5. ОСНОВНЫЕ СРЕДЫ

ЖИЗНИ НА ПЛАНЕТЕ

наземно-воздушной, водной, почвенной и организмом как средой обитания.

Рассказ учителя с использованием таблицы. Существуют три основные среды жизни, которые распределились соответственно оболочкам Земли — гидросфере, литосфере и атмосфере. Четвертой средой жизни стали сами живые организмы, каждый из которых является целым миром для населяющих его одноклеточных и многоклеточных обитателей.

Водная среда. Имеет целый ряд свойств, которые делают ее особен1ю благоприятной для жизни организмов. Прежде всего, вода обладает бльшим постоянством физических и химических характеристик, чем наземно-воздушная среда. Ей присущи прозрачность, высокая плотность, способность быстро нагреваться и долго удерживать тепло и ряд других свойств. Кроме того, вода является универсальным растворителем многих химических соединений.

Наземно-воздушная среда. Живые организмы освоили назем- но-воздушную среду обитания значительно позднее, чем водную. Из всех сред обитания наземно-воздушная самая сложная и многообразная по условиям обитания — это «царство контрастов». Здесь организмы окружены воздухом, отличающимся низкой плотностью, и давлением, а также высоким содержанием кислорода. Кроме того, здесь гораздо больше света, велики суточные и сезонные перепады температуры. Влажность значительно изменяется в зависимости от географического положения, сезона и времени суток. На многих обитателей наземно-воздушной среды оказывает влияние ветер. Большинство животных в этой среде передвигается по твердому субстрату — почве, а растения укореняются в ней.

Почва как среда жизни. Живые существа, осваивая сушу, участвовали в постепенном преобразовании поверхностного слоя литосферы, превращая его в почву.

Одни виды животных относятся к постоянным обитателям почвы, а другие — к животным, которые используют почву для строительства подземных убежищ или посещают ее для временного укрытия.

Для почвы характерна большая плотность, поэтому живущие в ее толще организмы должны преодолевать сильное механическое сопротивление среды. Они существуют в темноте (за исключением самого поверхностного слоя), испытывают недостаток воздуха и влияние солей, растворенных в почвенной воде. По ряду экологических особенностей почва является средой, промежуточной между наземной и водной.

Организм как среда обитания. Использование одними живыми организмами других в качестве среды обитания — древнее и широко распространенное явление.

Практически невозможно встретить организм, который не имел бы внутренних обитателей.

Использование одних живых организмов другими в качестве среды обитания — явление не только очень древнее, но и широко распространенное. Ученые утверждают, что в природе нет ни одного вида, не имеющего своего особого «населения».

При этом, чем сложнее устроен организм хозяина, тем более разнообразные условия для жизни других видов он может предоставить.

Некоторые организмы не просто приспособились существовать в тесном контакте, а стали жизненно необходимы друг другу. Между ними возникли взаимовыгодные (симбиотические) отношения. Так, коровы и другие жвачные животные питаются грубой растительной пищей, переваривать которую помогают бродильные бактерии и простейшие микроорганизмы, населяющие в огромном количестве желудок жвачных.

Взаимовыгодные отношения существуют и в мире растений, например, между некоторыми видами бобовых и поселяющимися на их корнях клубеньковыми бактериями. Растения не способны самостоятельно усваивать необходимый им азот из воздуха, но этой способностью обладают клубеньковые бактерии. Они усваивают азот и переводят его в соединения, доступные для усвоения другими организмами.

Своеобразную среду обитания, густозаселенную разнообразными микроорганизмами, представляет собой и человек.

Иной тип взаимоотношений возникает, когда один организм использует другой (хозяина) в качестве среды обитания и источника питания, принося ему вред — это паразитизм. На плакате эту среду жизни иллюстрируют три примера: блоха на теле собаки, головная вошь и галлы на листьях дуба — патологические разрастания, вызванные личинками двукрылых насекомых галлиц.

Некоторые группы низших животных (например, плоские черви, нематоды и некоторые членистоногие) состоят почти исключительно из паразитических форм. У позвоночных животных паразитизм как способ существования встречается крайне редко. Есть виды-паразиты и среди высших цветковых растений, например, повилика европейская и омела белая или птичий клей.

Различные виды организмов приспособлены к существованию в одной или нескольких средах жизни. Так, например, почти все рыбы проводят жизнь только в водной среде. Большая часть видов птиц и млекопитающих живет только в наземно-воздушной среде. У наземных растений корни находятся в почве, а побеги с листьями или почками — в воздушной среде. Некоторые насекомые (комары, стрекозы, ручейники) и земноводные (лягушки, жабы, квакши), обитающие преимущественно в наземно- воздушной среде, проводят часть жизни в воде. А вот майский жук, бронзовка, жук-щелкун на разных стадиях своего развития нуждаются то в почвенной, то в наземно-воздушной средах.

Вопросы и задания для работы с таблицей:

Как вы считаете, чем можно объяснить существующее на нашей планете разнообразие живых организмов?

В какой среде — водной или наземно-воздушной — условия жизни отличаются меньшим контрастом? Обоснуйте свой ответ.

Как по-вашему, возможно ли существование почвы на планетах. лишенных жизни?

Какие отношения могут складываться между организмом- хозяином и другими видами живых организмов, которые используют его как среду обитания?

Приведите примеры.

Согласны ли вы с утверждением, что среда обитания живого организма всегда может быть отнесена к одной из четырех сред жизни?

Информационные источники:

Степановских А.С. Биологическая экология. Теория и практика: учебник для студентов вузов, обучающихся по экологическим специальностям. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2009.

http://o-biosfеrc.ru/faq.htinl — сайт «Биосфера» рассказывает о биосферах геологического прошлого, о новейших научных открытиях, в частности об удивительных оазисах жизни, обнаруженных в рифтовых зонах Мирового океана на глубине 1000-3000 м. Автор статей — А.В. Лапо.

6. КЛАССИФИКАЦИЯ

ЭКОЛОГИЧЕСКИХ

ФАКТОРОВ

Рассказ учителя с использованием таблицы.

Среда обитания каждого организма слагается из множества элементов живой и неживой природы и элементов, привносимых человеком и его деятельностью. При этом одни из них могут быть необходимы организму, другие — частично или полностью безразличны, а третьи оказывают на него отрицательное воздействие. Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, а также на характер их взаимоотношений, называются экологическими факторами (от лат. factor — делающий, производящий). Все экологические факторы подразделяют на три большие группы: абиотические (факторы неживой природы), биотические (факторы живой природы) и антропогенные (связанные с деятельностью человека).

Абиотические (физико-химические) факторы — это условия неорганической среды, влияющие на организм. Абиотические факторы подразделяют на климатические, топографические и почвенные. В число основных климатических факторов входят свет, температура, влажность воздуха, осадки, ветер. Существенное влияние на живые организмы и их популяции оказывают как климат в целом, так и непрерывно меняющаяся во времени погода. Немаловажное значение имеет рельеф — разнообразные неровности суши и дна водоемов. Почвенные факторы играют большую роль в жизни организмов, которые чутко реагируют на изменение свойств почвы: ее твердости, механического состава, теплового режима, влажности, кислотности, содержания гумуса и солей.

Биотические факторы — это совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на другие, различные формы взаимодействия особей и видов между собой (хищничество, конкуренция, паразитизм и др.).

Антропогенные факторы наряду с абиотическими и биотическими выделяют в самостоятельную группу факторов, подчеркивая тем самым особый характер их происхождения и действия. Это прямое и косвенное воздействие человека на природу: вырубка лесов, загрязнение воды и атмосферы, распашка почв, ведущая к их эрозии, истребление различных животных и растений или их интродукция в новые места обитания.

Различные виды организмов предъявляют неодинаковые требования к почвенным условиям, температуре, влажности, свету и т.д. На разных почвах, в различных климатических поясах произрастают разные растения. Тип растительности в свою очередь определяет видовой состав обитающих на этой территории животных, грибов, бактерий. Приспосабливаясь к воздействию абиотических факторов среды и вступая в определенные биотические связи друг с другом, растения, животные и микроорганизмы распределяются по различным средам и формируют многообразные экосистемы, объединяющиеся в биосферу Земли.

Вопросы и задания для работы с таблицей:

1. Дайте краткую характеристику абиотических, биотических и антропогенных факторов. Приведите примеры факторов каждой из этих трех групп.

2. Используя таблицу, опишите действие какого-либо экологического фактора (по вашему выбору) на живые организмы.

3. Объясните причины разнообразия органического мира на планете, исходя из понятия об экологических факторах среды.

Информационные источники:

Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции, coo6ujecTBa. — М.: Мир, 1989.

Степановских А.С. Биологическая экология. Теория и практика: учебник для студентов вузов, обучающихся по экологическим специальностям. —М.:

ЮНИТИ-ДАНА, 2009.

http://vivovoco.rsl.rU/VV/JOURNAL/NATURE/l 1_02/GH1LA- ROV.HTM — Гиляров A.M. Виды сосуществуют в одной экологической нище. // Природа, 7. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

МЕЖДУ ВИДАМИ

Рассказ учителя с использованием таблицы. Основные типы взаимоотношений между видами представлены на плакате.

К симбиотическим относятся такие взаимоотношения, при которых оба партнера или один из них извлекает пользу от другого. Различают несколько форм таких отношений.

Взаимополезные отношения проявляются в том, что два вида оказывают друг на друга благоприятное, положительное воздействие. Примерами таких взаимоотношений являются отношения рака-отшельника и актинии (мутуализм); взаимоотношения носорогов и птиц-чистильщиков, кормящихся паразитами на их коже (протокооперация).

Полезно-нейтральные отношения (комменсализм) — при которых один из организмов живет за счет другого, не причиняя ему какого-либо вреда. Наглядный пример — некоторые усоногие рачки, прикрепляющиеся к коже китов. Они получают при этом преимущество — более быстрое передвижение, а киту не причиняют практически никаких неудобств.

Антибиотические отношении — форма взаимоотношений, при которой оба взаимодействующих вида или один из них испытывает отрицательное влияние.

Полезно-вредные отношения (хищничество и паразитизм) — взаимоотношения, при которых для одного из видов возникают отрицательные условия (угнетение роста, размножения и т.п.), а второй вид подобным воздействиям не подвержен.

Отрицательно-нейтральные (аменсализм) — в совместной среде обитания один вид подавляет существование другого вида, не испытывая при этом противодействия.

Взаимовредные отношения складываются при конкуренции между видами: в процессе поиска пищи, укрытий, мест кладки яиц и т.д.

Безразличные отношения (нейтрализм) — оба вида независимы и не оказывают друг на друга никакого влияния.

На плакате также представлен ряд фотографий, которые иллюстрируют различные типы взаимоотношений видов.

1. Муравьи и гусеница бабочки голубянки — классический пример мутуализма — взаимовыгодных отношений, имеющих обязательный характер. Первые две фазы своего развития личинки бабочек питаются цветками тимьяна. После третьей линьки личинку находят муравьи, которые питаются сладкими выделениями ее медоносной железы. Муравьи переносят гусеницу в муравейник, где она в течение месяцев пребывает в стадии куколки или спячке, а проснувшись питается личинками муравьев. Выйдя из куколки, бабочка покидает колонию муравьев.

2. Тропическая рыбка и актиния. Тропическая рыба-клоун прячется среди щупальцев актинии, находя здесь защиту от врагов (щупальца актинии имеют особые стрекательные клетки). Но и она защищает актинию, нападая на других рыб, в том числе врагов актинии.

3. Буйволы и птицы-чистильщики — взаимовыгодное сотрудничество, которое может быть отнесено к типу протокооперации.

4. Гепард и антилопа — пример антибиотических отношений по типу «хищник—жертва».

5. Африканские слоны. Соперничество самцов африканского слона за внимание самки — пример внутривидовой конкуренции.

Вопросы и задания для работы с таблицей:

1. Используя таблицу, охарактеризуйте три типа взаимоотношений между видами живых организмов.

2. Определите, какие типы взаимоотношений иллюстрируют приведенные на таблице фотографии.

3. Используя плакат, учебник и дополнительные источники информации, заполните таблицу.

Основные типы взаимоотношений между разными видами Типы взаимоотноше- Взаимодействующие виды Примеры Информационные источники:

Озерский П.В. Что такое симбиоз // Биология для школьников, 2008. —№3.

http://vivovoco.rsl.ru — Гиляров A.M. Виды сосуществуют в одной экологической нише. // Электронная версия журнала «Природа», 2002, — №11.

8. КОМПЛЕКСНОЕ

ДЕЙСТВИЕ

ЭКОЛОГИЧЕСКИХ

ФАКТОРОВ

Рассказ учителя с использованием таблицы.

Приспособленность живых организмов к действию этих факторов выражается в их внешнем и внутреннем строении, в особенностях жизненных циклов и поведения.

1. В чем заключается комплексное действие экологических факторов на организм?

Экологические факторы обычно действуют не поодиночке, а целым комплексом, т.е. совместно. Действие одного какого-либо фактора зависит от уровня других. При этом действие одного фактора не заменяется действием другого. В комплексном действии различные факторы неравноценны для организмов. Их можно подразделить на ведущие (главные) и фоновые (сопутствующие, второстепенные).

Ведущие факторы различны для разных организмов, если даже они живут в одном месте. В роли ведущего фактора на разных этапах жизни организма могут выступать то одни, то другие элементы среды. Роль ведущего фактора может меняться и в разное время года. Так, в пробуждении активности у птиц (синицы, воробьи) в конце зимы ведущим фактором является свет, и в частности длина дня, однако летом его действие становится равнозначным температурному фактору.

2. Используя знания о действии температурного фактора на животных, объясните, почему промысел пушных зверей (песцов, соболей, горностаев, белок и др.) ведут зимой.

В результате приспособления к изменениям температурного фактора, в данном случае — сезонное понижение температуры, у пушных зверей происходит линька. Вырастающий зимний мех отличается особой густотой, и соответственно, лучше защищает от холода. Именно в это время пушнина имеет наибольшую ценность.

2. Что изображает левая часть схемы?

В левой части плаката показаны абиотические факторы. Внешняя часть сектора (зеленая) — это физико-химические факторы (условия) среды. Важнейшими из них являются свет, температура и влажность. Средняя часть сектора (сиреневая) — ресурсы среды, то есть всё, что организм потребляет или использует, чтобы обеспечить свое существование. Внутренняя часть сектора (фиолетовая) — жизненно важные ресурсы (неорганические вещества: вода и кислород, содержащийся в воздухе или воде), без которых жизнь данной особи невозможна.

3. Какие факторы показаны на правой части схемы?

В правом секторе показаны биотические факторы, действующие на организм.

Внешняя часть сектора — особи других видов, которые по отношению к конкретной особи являются хищниками, паразитами, конкурентами н т.д. Внутривидовые взаимодействия — это влияние друг на друга особей одного вида. Связь с другими особями данного вида (средняя, более темная, часть сектора) — необходимое условие размножения, возможность защиты, смягчения неблагоприятных условий среды. С другой стороны — это опасность ущерба, а нередко и непосредственная угроза существованию. Внутренняя (голубая) часть сектора — еще один жизненно важный ресурс — пища.

Свет. Солнечный свет необходим для многих процессов, связанных с ростом и развитием живых организмов, обитающих на поверхности земли или вблизи нее, а также для большей части водных организмов. К таким процессам относятся: фотосинтез, транспирация, фотопериодизм, движение (фотонастии и фототаксис), зрение животных и др.

По отношению к температуре все организмы разделяют на три группы: холодолюбивые, теплолюбивые, а также организмы, способные обитать в широком интервале температур. Существует много видов, которые могут жить в самых разных температурных условиях. Так, заяц-беляк в европейской зоне нашей страны переносит годовую амплитуду температуры, равную 65°С (от –30° до +30–С). Этот же вид в Якутии живет в условиях, когда годовая амплитуда равна 103°С (зимой бывают морозы до –68°С, а летом жара может достигать +35° С).

Влажность. Содержание воды в организме во многом зависит от влажности, т.е. от количества водяного пара в воздухе. Во время засухи, вызванной отсутствием осадков и суховеями — сухими горячими ветрами, множество растений и животных погибают.

Биотические факторы представлены. Биотические факторы подразделяются на две группы: межвидовые и внутривидовые.

Вопросы и задания для работы с таблицей:

1. Какие факторы относятся к абиотическим?

2. Используя знания о действии температурного фактора на животных, объясните, почему промысел пушных зверей (песцов, соболей, горностаев, белок и др.) ведут зимой.

3. Назовите 2-3 вида растений и 2-3 вида животных, обитающих в условиях низкой влажности. Какие приспособления выработались у них в связи с недостатком воды?

Информационные источники:

Энциклопедия для детей. Т. 19. Экология / Глав. ред. В. Володин. — М.:

Степановских А.С. Биологическая экология. Теория и практика: учебник для студентов вузов, обучающихся по экологическим специальностям. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2009.

http://www.zooeco.com/ecol-lekciil02.html — сайт «Мир Животных».

9.ТИПЫ ПИТАНИЯ ЖИВЫХ

ОРГАНИЗМОВ

Рассказ учителя с использованием таблицы. Автотрофы — организмы, использующие в качестве источника углерода углекислый газ. Иначе говоря, это организмы, способные создавать органические вещества из неорганических — углекислого газа, воды, минеральных солей. В.И. Вернадский писал:

«Мы будем называть автотрофными все организмы, которые берут все нужные им для жизни химические элементы в современной биосфере из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого организма». Автотрофы — значит «самокормящиеся» (от греч. autos — сам и trophe — пища, питание). Это кормильцы биосферы:

производя органическое вещество, они не только кормятся сами, но и кормят других.

В зависимости от источника энергии автотрофы делятся на фотоавтотрофов и хемоавтотрофов. Фотоавтотрофы — организмы, использующие для биосинтеза световую энергию (растения, цианобактерии). Хемоавтотрофы — организмы, использующие для биосинтеза энергию химических реакций окисления неорганических соединений.

Гетеротрофами называют организмы, которые нуждаются для своего питания в органическом веществе, образованном другими организмами. По состоянию источника пищи гетеротрофы делятся на биотрофов и сапротрофов. Биотрофы питаются живыми организмами. К ним относятся зоофаги (питаются животными) и фитофаги (питаются растениями), в том числе паразиты. Сапротрофы используют в качестве пищи органические вещества мертвых тел или выделения (экскременты) животных. К ним принадлежат сапротрофные бактерии, сапротрофные грибы, сапротрофные растения (сапрофиты), сапротрофные животные (сапрофаги).

Помимо автотрофов и гетеротрофов существуют организмы со смешанным типом питания — миксотрофы — организмы, которые могут как синтезировать органические вещества из неорганических, так и питаться готовыми органическими соединениями (насекомоядные растения, представители отдела эвгленовых водорослей и др.).

Наконец, имеются в биосфере и симбиотрофные организмы — симбиотрофы (symbiosis — совместная жизнь). Симбиотические отношения обеспечивают функционирование автотрофов и гетеротрофов в пределах единого симбиотрофного организма.

Автотрофные организмы в таком симбиотическом организме могут быть представлены как фотоавтотрофами, так и хемоавтотрофами. Физиология такой системы с участием фотоавтотрофов хорошо изучена па примере морских ресничных червей Convoluta roscoffensis, встречающихся огромными массами у берегов западной Франции и у островов Джерсей и Герпси (Великобритания). Вылупившись из яйца, эти черви заглатывают микроскопические зеленые водоросли, которые, оставаясь живыми, проникают через стенки их кишечника в полость тела. Из-за множества поглощенных водорослей черви приобретают ярко- зеленую окраску. Водоросли внутри червей осуществляют фотосинтез и снабжают своих хозяев пищей. В результате ротовое отверстие и пищеварительный аппарат становятся для червей ненужными и постепенно атрофируются. Учитывая интересы своих «кормильцев», черви в дневное время ведут активный образ жизни в толще воды, а на ночь зарываются в песок.

Встроенных фотоавтотрофов имеют и некоторые другие многоклеточные животные — зеленые гидры, двустворчатые моллюски тридакны и коралловые полипы.

«Организм симбиотрофного животного при детальном морфологическом исследовании представляет собой комплекс организмов. Физиологически каждое симбиотрофное животное, в сущности, не животное, а система, в которой обеспечивается относительно замкнутый круговорот биогенных элементов. [...] На их примере видно, насколько условны представления об организме, насколько сложно дать определение этого понятия и его границ».

Вопросы и задания для работы с таблицей:

1. Французский физиолог Клод Бернар (1813-1878) писал: «Жизнь может быть только там, где есть вместе синтез и органическое разрушение». Как вы понимаете его слова? Поясните их, используя таблицу.

2. Назовите организмы, которые нельзя отнести только к автотрофам или только к гетеротрофам.

3. В чем заключается принципиальное различие организмов с миксотрофным и симбиотрофным типами питания?

4. К какому типу питания вы бы отнесли человека?

Информационные источники:

Вернадский В.И. Живое вещество первого и второго порядка в биосфере.

Лесная энциклопедия: В 2-х т. Т. 2 / Гл.ред. Воробьев Г.И. — М.: Сов.

энциклопедия, 1986.

Одум Ю. Основы экологии. — М., 1975.

Интернет-ресурс Рубикон. Гетеротрофные организмы (автор статьи — Чайковский Ю.В. Сколько царств в живой природе? // Биология для

10. ПИЩЕВЫЕ СВЯЗИ В ЭКОСИСТЕМЕ

Рассказ учителя с использованием таблицы. Организмы, образующие экосистему малой реки или ручья, по их положению в пищевых сетях можно разделить на несколько групп. Растения и некоторые бактерии создают (продуцируют) органическое вещество, которое затем используют другие организмы. Поэтому организмы, способные к фото- или хемосинтезу, называют продуцентами (производителями). Основные продуценты в рассматриваемой экосистеме — это одноклеточные, нитчатые и многоклеточные водоросли (на схеме — микроскопические водоросли), а также сосудистые растения прибрежной зоны.

Организмы, которые потребляют вещество и энергию, запасенную растениями, называют консументами (потребителями). Все растительноядные животные (фитофаги) — это консументы первого порядка. Существа (хищники или паразиты), которые питаются растительноядными животными — консументы второго порядка. Консументы третьего порядка — это хищники, питающиеся хищниками (например, выдра, поймавшая щуку). Кроме консументов в сообществе есть организмы, питающиеся мертвым органическим веществом — сапротрофы.

Наблюдая за обитателями ручья, можно заметить, что По растениям вверх и вниз ползают улитки. Некоторые из них никогда не выбираются на поверхность и дышат кислородом, растворенным в воде (прудовик, катушка). В толще воды активно плавают рыбы, хищные жуки-плавунцы, водяные клопы. По водной глади скользят клопы-водомерки.

Многочисленные микроскопические водоросли служат пищей простейшим животным (на плакате это инфузория-туфелька), которыми, в свою очередь, кормятся более крупные организмы, такие, как коловратки, дафиии, личинки ручейников, подёнок, комаров-звонцов (мотыль). Этих животных поедают жуки-плавунцы, хищные личинки стрекозы, мелкая рыба. Мелкую рыбу поедают более крупные хищные рыбы (на плакате это щука). Кроме того, в водной растительности или в донном иле многие обитатели пруда прячутся от врагов.

Водная экосистема ручья тесно связана с наземной экосистемой благодаря разнообразным экологическим связям, в том числе и пищевым. Предложите учащимся описать пищевые цепочки с участием кровососущих насекомых {комары), хищных насекомых (стрекозы), млекопитающих (выдра), птиц (синицы, чайки).

Помимо описанных цепей питания (пастбищных, или цепей выедания), которые начинаются с фотосинтезирующих организмов, в ручье существуют и цепи разложения (детритные цепи), начинающиеся с мёртвого органического вещества — детрита.

Вопросы и задания для работы с таблицей:

1. Рассмотрите плакат и назовите животных, которых можно встретить у ручья. Каким образом они связаны с водными обитателями?

2. Какие животные обитают в воде у самой поверхности? В толще воды? На дне? Как вы думаете, в какой части водоема живых организмов больше всего?

3. Приведите примеры цепей выедания (пастбищных) и цепей разложения (детритных) с участием видов, изображенных на плакате.

Информационные источники:

Энциклопедия для детей. Т. 19. Экология / Глав. ред. В. Володин. — М.:

http://www.biodat.ru/doc/biodiv/part6b.htm — Экосистемы пресных водоемов // Информационный экологический портал BioDat / Электронный журнал «Природа России» (сайт при участии В.В. Дёжкина).

11. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ Таблица используется при изучении тем, содержание которых предполагает знакомство с требованиями организмов к условиям окружающей среды.

Рассказ учителя с использованием таблицы. При описании условий существования биологических объектов (например, видов) часто используют понятие экологической ниши. Сам термин «ниша» был впервые введен в обиход Р. Джонсоном в 1910 г. и получил широкое распространение в экологической литературе после публикации в 1917г. работы Дж. Гриннела об условиях обитания калифорнийского пересмешника. Тем не менее довольно длительное время разные авторы использовали этот термин по- разному. И лишь во второй половине XX в.

появилось представление об экологической нише как части пространства экологических факторов, ограниченной пределами толерантности. Во второй половине XX в.

появилось представление об экологической нише как части пространства экологических факторов, ограниченной пределами толерантности. Экологическая ниша — совокупность всех факторов и ресурсов среды, в пределах которых может существовать вид в природе. Два вида не могут занимать одну экологическую нишу, один вид вытесняет другой (принцип Гаузе).

Ниша — абстрактное понятие, которое сводит воедино все, в чем нуждается организм. Это — место вида в природе, включающее как положение в пространстве, так и его функциональную роль в сообществе.

У животных экологические ниши различаются четко, т.к. разные виды потребляют разную пищу, разделяют свои охотничьи наделы или местообитания.

Экологические ниши у растений различаются менее четко, т.к. у всех растений органические вещества производятся из неорганических за счет энергии солнечного света. Тем не менее экологические ниши у растений дифференцируются за счет разной ритмики развития, разной глубины проникновения корневых систем, разного отношения к освещенности и т.д.

Дифференциация экологических ниш видов одного трофического уровня никогда не бывает полной, и экологические нищи разных видов перекрываются.

Например, заяц может служить пищей и для лисы, и для волка. Цветение растений одного вида редко резко сменяется. цветением другого вида, обычно второй вид зацветает в то время, когда первый еще продолжает цветение, и т.д.

Различаются два варианта экологических ниш — фундаментальная и реализованная. Фундаментальная экологическая ниша — это ниша, которую вид занимает при отсутствии конкуренции, а реализованная — это та часть фундаментальной экологической ниши, которую вид может отстоять в процессе конкуренции с другими видами.

Знание об экологической нише того или иного вида позволяет ответить на вопрос: как, где, чем питается вид, чьей добычей является, как и где размножается. В природе важное значение имеет дифференциация ниши — процесс разделения популяций и видов, пространства и ресурсов среды, которое ведет к снижению конкуренции.

Если близкородственные виды живут в одном месте, то они, как правило, либо используют разные ресурсы, например, питаются в разных ярусах леса, либо активны в разное время. Схема в левой части таблицы («Ярусы — экологические ниши леса») иллюстрирует вертикальное разделение ресурсов между обитателями различных ярусов леса.

Вопросы и задания для работы с таблицей:

1. Ю. Одум образно назвал экологическую нишу «профессией вида в экосистеме» — т.е. из какого сырья вид «производит» органическое вещество, где он «работает», каков его «рабочий график» и кто «принимает» его продукцию для дальнейшей переработки. Охарактеризуйте экологическую нишу какого-либо из видов животных, обитающих в определенном ярусе леса, используя это образное определение Одума в качестве плана описания.

2. Зеленое растение, принимая участие в сложении биоценоза, обеспечивает целый ряд экологических ниш. Рассмотрите правую часть таблицы. Назовите экологические ниши животных, использующих в качестве ресурса растение астрагал (Astragalus). Назовите животных, входящих в эти ниши.

3. Используя таблицу, проведите аналогию между ярусами леса и экологическими нишами, предоставляемыми одним растением.

Информационные источники:

Степановских А.С. Биологическая экология. Теория и практика: учебник для студентов вузов, обучающихся по экологическим специальностям. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2009.

http://vivovoco.rsl.RU/VV/JOURNAL/NATURE/l 1_02/СНГЬА ROV.HTM — Гиляров A.M. Виды сосуществуют в одной экологической нише. // Природа, 2002. — №11.

12. СТРУКТУРА БИОСФЕРЫ И ЕЕ

ГРАНИЦЫ

Рассказ учителя с использованием таблицы. Термин биосфера (от греч. bios — жизнь и sphaira — шар) предложил австрийский геолог Э. Зюсс в книге «Лик Земли»

(1875).

включает в себя: аэробиосферу — нижнюю часть атмосферы; гидробиосферу — всю гидросферу; литобиосферу — верхние горизонты литосферы (твердой земной оболочки), в которой особо выделяют педосферу — почву, максимально заселенную живыми организмами.

Границы биосферы. Теоретически верхняя граница определяется озоновым слоем (точнее, его нижней границей — ок. 20 000 м над уровнем моря), ослабляющим губительное космическое ультрафиолетовое излучение до приемлемого уровня.

Практически же максимальная высота над уровнем моря, на которой может существовать живой организм, ограничена уровнем, до которого сохраняются положительные температуры и могут жить фотосинтезирующие организмы-продуценты — эта высота составляет примерно 6200 м (в Гималаях).

Выше, до линии снегов (ок. 7 000 м), обитают лишь пауки, ногохвостки и некоторые клещи, питающиеся зернами растительной пыльцы, спорами растений, микроорганизмами и другими органическими частицами, заносимыми ветром. Снеговая линия (граница снегов) — уровень, выше которого в горах снег, превращающийся постепенно в лед.

Еще выше живые организмы могут попадаться лишь случайно. На высотах 7500-8000 м критически низкого для абсолютного большинства организмов значения достигает другой абиотический фактор — абсолютное атмосферное давление.

Наиболее зависимы от величины давления птицы и летающие насекомые, преимущественно занимающие нижнюю зону аэробиосферы (0-1000 м), хотя отдельные виды птиц (орлы, кондоры) могут постоянно жить и на высотах 4000-5000 м.

Высочайшая вершина земного шара — гора Эверест (Джомолунгма, Сагарматха). Первым определил высоту Эвереста индийский математик и топограф Радханат Сикдар. Он сделал это с помощью тригонометрических расчётов, находясь на расстоянии 240 км от Эвереста. В 1998 г. американской экспедицией на Эверест при помощи GPS была определена высота в 8850 м. Спустя 7 лет китайские ученые сообщили новые данные — 8844,43 метра {± 21 см) над уровнем моря. Обратите внимание школьников на то, что, по мнению ученых, уменьшение высоты Эвереста может быть связано с глобальным потеплением, вызывающим таяние горных ледников.

Нижняя граница. Вся толща Мирового океана по современным представлениям полностью занята жизнью. Нижняя граница сун1ествования активной жизни традиционно определяется максимальной глубиной океана — дном Марианской впадины.

По последним данным сё глубина не превышает 10911-10924 м. В 2005 г. в Марианской впадине японские исследователи обнаружили 13 видов одноклеточных организмов. Проведенный генетический анализ дает основание утверждать, что найденные на дне Марианской впадины организмы существуют в неизменном виде уже более 800 млн лет. Судя по всему, это самые древние из всех существующих в настояи1ее время обитателей Земли.

В литосфере жизнь распространена главным образом лишь на несколько метров вглубь, ограничиваясь почвенным слоем (педосфера). Однако по отдельным трещинам и пещерам она распространяется па сотни метров, достигая глубин 3000-4000 м.

Границы биосферы могут оказаться намного шире, чем известно в настоящее время.

Вопросы и задании для работы с таблицей:

1. Используя таблицу, опишите общую структуру биосферы.

2. Покажите на схеме верхнюю и нижнюю границы существования жизни в биосфере. Чем обусловлены эти границы? Как вы считаете, можно ли считать эти границы неизменными? Обоснуйте свою точку зрения.

3. Охарактеризуйте физико-химические условия, определяющие границы биосферы.

Информационные источники:

http://o-biosfere.rii/l — сайт «Биосфера»; рассказывает о биосферах геологического прошлого, о новейших научных открытиях, в частности об удивительных оазисах жизни, обнаруженных в рифтовых зонах Мирового океана на глубине 1000-3000 м. Автор статей — А.В. Лапо.

http://rgo.ru/geography/fiz_geography/obshie_voprosy/ — российское географическое обозрение — межпредметный образовательный портал «География. Планета Земля».

http://www.sbio.info/indcx.php — сайт «Вся биология» (статьи, новости науки, учебные материалы, библиотека, фотогалерея).

13. ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА — СРЕДА

ОБИТАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Рассказ учителя с использованием таблицы. Основной целью урока, проводимого с использованием данного плаката, является формирование представления о симбиотических отношениях организма человека и населяющих его микроорганизмов. Необходимо показать, что поддержание нормальной микрофлоры является одним из важнейших факторов сохранения здоровья. Назовем основные положения, которые учащиеся должны усвоить на уроке.

В настоящее время твердо установлено, что организм человека и населяющие его микроорганизмы — это единая экосистема.

Сформировавшийся микробиоценоз существует как единое целое, как сообщество объединенных пищевыми цепями и связанных микроэкологией видов.

Совокупность микробных биоценозов, встречающихся в организме здоровых людей, составляет нормальную микрофлору человека.

Нарушение иммунитета вследствие неправильного образа жизни, стрессов, вредных привычек и т.п. приводит к изменению нормальной микрофлоры и, как следствие, — к возникновению различных заболеваний.

Нормальная микрофлора сопутствует своему хозяину на протяжении всей его жизни. С современных позиций, нормальную микрофлору человека следует рассматривать как совокупность множества микробиоценозов, характеризующихся определенным видовым составом и занимающих тот или иной биотип в организме.

В норме многие ткани и органы здорового человека свободны от микроорганизмов, т.е. стерильны. К таким органам относятся: головной и спинной мозг; альвеолы легких; внутреннее и среднее ухо; кровь, лимфа, спинномозговая жидкость;

матка, почки, мочеточники и моча в мочевом пузыре.

На всех открытых поверхностях и во всех открытых полостях формируется достаточно стойкая микрофлора, специфичная для данного органа. На плакате вы видите своеобразную «карту» размещения различных микроорганизмов в нашем организме.

Человек и болезнетворные микроорганизмы. Одна из причин возникновения заболеваний — попадание в организм болезнетворных микроорганизмов, то есть заражение. У человека оно может происходить при употреблении некачественной пищи или воды, через грязные руки, при контактах с больными и пр.

Скорость распространения инфекционных заболеваний гораздо выше в местах большого скопления людей. Для того, чтобы болезнь не распространялась, проводят дезинфекцию помещений; облучают помещения кварцевыми лампами, часто проветривают. В целях профилактики опасных инфекционных заболеваний проводят вакцинацию — делают прививки.

Вопросы и задания для работы с таблицей:

1. Можно ли считать организм человека экосистемой? Свой ответ обоснуйте.

2. Какова роль микрофлоры в организме человека? Продолжите предложение: «Если бы организм человека вдруг лишился всех населяющих его микроорганизмов, то...».

3. Могут ли микроорганизмы, входящие в состав естественной микрофлоры человека, стать для него причиной заболеваний?

Информационные источники:

Покровский В.И., Поздеев О.К Медицинская микробиология. 4-е изд. — М.: Гэотар-Медиа, 2008.

http://www.4medic.m/page-id-95.html — Информационный портал для врачей и студентов / Микробиология: Нормальная микрофлора тела человека.

http://www.vokragsveta.ru/vs/article/334 — Никольская Н. Невидимые санитары // Вокруг света, 2004. — № 4.

14. АНТРОПОГЕННОЕ

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА

ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Рассказ учителя с использованием таблицы. В начале урока учитель предлагает школьникам вспомнить рассказ Р. Брэдбери «И грянул гром». В нем писатель-фантаст описывает возможные последствия уничтожения одного единственного живого организма, которые могут повлиять не только на ход эволюции того или иного вида, но и на развитие человеческого общества. В ходе обсуждения необходимо подвести школьников к выводу о том, что природа — сложная система, в которой все взаимосвязано. Все ее элементы — вода, воздух, почва, растения, животные микроорганизмы — одно целое, комплекс приспособленных друг к другу, взаимодействующих и взаимосвязанных существ и явлений. Учащимся предлагается привести примеры воздействия человека на природу. Важно, чтобы были названы не только отрицательные, но и положительные примеры.

Обсуждение приведенных примеров даст основание для выводов и обобщений. Деятельность человека является особой силой, оказывающей на природу как прямое, так и косвенное воздействие. Прямое воздействие — непосредственное уничтожение или же наоборот, размножение и расселение отдельных видов живых организмов; изменение или уничтожение естественных экосистем и создание новых, искусственных биоценозов и ландшафтов. Косвенное воздействие является результатом изменения среды обитания оргат13мов: климата, режима рек, состояния земель и др. С увеличением численности населения на планете и технической вооруженности человечества влияние антропогенных экологических факторов неуклонно возрастает.

Своей деятельностью человек вызывает глубокие изменения в природных экосистемах. Для одних видов создаются благоприятные условия размножения и развития, для других — неблагоприятные. В результате возникают новые соотношения численности видов, перестраиваются пищевые цепи, приспособления, необходимые для существования организмов в измененной среде. Действия человека обогащают или обедняют разнообразие видов растений, животных, микроорганизмов.

На схеме показаны примеры воздействия человека на окружающую среду (промышленность, транспорт, сельское хозяйство, урбанизация, городское хозяйство, а также изменение среды в ходе военных действий, при техногенных катастрофах и др.).

Воздействие человека на природу может быть сознательным и случайным.

Сознательно, с определенной целью, человек выводит высокопродуктивные и устойчивые к заболеваниям сорта сельскохозяйственных растений и породы домашних животных; расселяет одни виды и уничтожает другие; изменяет или создаст новые (искусственные) экосистемы. Подобное воздействие может быть как положительным, так и отрицательным. В некоторых случаях определить, каких последствий больше — положительных или отрицательных, бывает достаточно сложно.

Пример тому — последствия переселения (интродукции) отдельных видов растений или животных в места, где они в естественных условиях не встречались.

К случайным относятся такие воздействия человека на природу или отдельные ее компоненты, которые не были заранее предусмотрены и запланированы. Примеров подобного воздействия немало: случайный завоз различных организмов с грузом, пищевыми продуктами, распространение различных вредителей и паразитов;

непредвиденные последствия сознательных действий в природе, например, нежелательные явления, вызванные осушением болот, созданием водохранилищ, распашкой целины и т.п.

Вопросы и задания для работы с таблицей:

1. Какие факторы называются антропогенными?

2. Используя таблицу, приведите примеры прямого и косвенного воздействия человека на различные компоненты окружающей среды (вода, воздух, почва, растения, животные).

3. Используя таблицу, опишите, каким образом загрязнение окружающей среды промышленными и бытовыми отходами может повлиять на качество потребляемых человеком продуктов питания.

Информационные источники:

Вронский В.А. Экология: Словарь, справочник. — Ростов- на-Дону: Феникс, 1997.

Степановских А.С. Биологическая экология. Теория и практика: учебник для студентов вузов, обучающихся по экологическим специальностям. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2009.

Экологические очерки о природе и человеке / Пер. с нем. Под ред. Б.

Гржимека. — М.: Прогресс, 1988.

http://malchish.org/lib/philosof/Kapitza/Kapitza.htm — Капица С.П. Сколько людей жило, живет и будет жить на Земле. Очерк теории роста человечества. — М., 1999.

15. РОСТ ЧИСЛЕННОСТИ НАСЕЛЕНИЯ

НА ПЛАНЕТЕ

Рассказ учителя с использованием таблицы. Таблица состоит из двух частей:

графика роста численности населения планеты и схемы возникновения глобальных проблем человечества.

Внимание учащихся следует обратить на то, что человечество — единственный вид, численность которого неудержимо растет.

Рост человеческо популяции зависит прежде всего от источников питания.

На рост популяции люден оказывают влияние и социальные факторы. Так, именно в связи с промышленной революцией в Европе и Северной Америке в конце XIX — начале XX вв. произошло резкое увеличение численности населения. В настоящее время она там стабилизировалась. Стремительный рост населения в развивающихся странах Азии, Африки, Южной и Цен- тра1н,ной Америки имеет много причин.

Сохранению высокой рождаемости в развивающихся странах способствует прежде всего, нищета и неграмотность, сохраняющиеся традиции и религиозные установки, дешевизна детского труда, отсутствие пенсионного обеспечения в старости.

В конце XX — начале XXI вв. каждое десятилетие прибавляет к общей численности еще 1 млрд человек. В конце 1992 г. население Земли составляло 5,6 млрд человек, а в 2000 — достигло 6,1 млрд человек. По оценкам ООН, к 2100 г. население Земли составит от 11,2 до 12,6 млрд человек, а затем стабилизируется. Однако это только прогноз.

Достижения науки и технический прогресс облегчали жизнь человека и делали ее более привлекательной, но они в конечном итоге привели ко многим нежелательным последствиям, в том числе к отрицательным воздействиям на окружающую среду. Сегодня это воздействие приобрело глобальный характер, породив целый комплекс глобальных проблем человечества. Становится очевидной необходимость коренных изменений общемирового масштаба. Человечество ищет пути к устойчивому развитию общества в гармонии с природой.

Одним из таких показателей устойчивого развития является экологический след, или футпринт (англ. foot — нога, print — отпечаток) — «след», который оставляет воздействие на окружающую природную среду отдельного человека, страны, человечества в целом. Экологический след учитывает, в какой степени хозяйство конкретного региона соответствует емкости природных экосистем. Познакомьте учащихся с этим понятием и предложите рассчитать каждому собственный «экологический след» (см., например: Ермаков Д.С. Экологический след — показатель устойчивого развития // Биология в школе, 2009. — С. 44-48).

Из таких индивидуальных «экологических следов» складывается общая нагрузка человечества на окружающую среду.

Вопросы и задания для работы с таблицей:

1. Используя график, опишите динамику роста населения на планете. Объясните, какие факторы вызывают возрастание численности населения, а какие — сокращение.

2. Изучите схему возникновения глобальных проблем человечества. Каким образом они связаны с ростом населения на планете?

3. Обсудите с одноклассниками возможные варианты решения глобальных экологических проблем, используя следующий алгоритм:

1) экологическая проблема: сущность, причины и время ее возникновения;

историческое развитие.

2) Актуальность данной проблемы: почему она должна быть решена в ближайшее время; к каким последствиям может привести ее игнорирование?

3) Современное состояние проблемы: анализ известных вам научных исследований и тех1шческих разработок, проводимых в настоящее время в России и других странах с целью решения данной проблемы. Являются ли эти направления перспективными?

4) Ваши предложения для решения данной экологической проблемы. Разрабатывая возможные варианты решения, учитывайте реальность вашего проекта, его стоимость, механизмы и сроки реализации, возможную выгоду от его осуществления.

Информационные источники:

Медоуз Р., Рандерс Й., Медоуз Д. Пределы роста. 30 лет спустя / Пер. с англ. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2007.

http://malchish.org/lib/philosof/Kapitza/Kapitza.htm — Капица С.П.

Сколько людей жило, живет и будет жить на Земле. Очерк теории роста человечества.

— М., 1999.

16. ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ — Таблица используется при изучении тем, содержание которых предполагает знакомство с глобальными экологическими проблемами.

Рассказ учителя с использованием таблицы. На таблице представлена карта изменений температуры поверхности Земли, которые произошли вследствие глобального потепления климата.

Знакомство с проблемой глобального потепления можно начать с краткого экскурса в историю. Первая в истории человечества империя Аккад была основана около 4300 лет назад в Междуречье. Империя процветала, но недолго, не больше века, а затем вдруг прекратила свое существование. До недавнего времени считалось, что причины, которые привели к се гибели, были исключительно политическими.

Однако десять лет назад ученые обнаружили, что гибель Аккада приходится на тот момент, когда в регионе резко сократилось количество осадков. Это открытие легло в основу другой версии: причиной падения Аккада была страшная засуха.

Есть и другие цивилизации, упадок которых сейчас объясняют изменением климата — египетское Древнее царство, исчезнувшее в то же время, что и Аккад;

империя Тиванаку у озера Титикака в Андах, процветавшая более тысячи лет, пока к 1100 году нашей эры не истощились возделываемые там земли; культура майя, прекратившая существование на пике своего расцвета около 800 года нашей эры.

Глобальное потепление — процесс постепенного увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана. Научное мнение заключается в том, что средняя температура на Земле поднялась на 0,7°С по сравнению со временем начала промышленной революции (со второй половины XVIII в.), и что «большая доля потепления, наблюдавшегося в последние 50 лет, вызвана деятельностью человека», в первую очередь выбросом газов, вызывающих парниковый эффект, таких как углекислый газ (СО2) и метан (СН4).

Помимо повышения уровня Мирового океана повышение глобальной температуры также приведёт к изменениям в количестве и распределении атмосферных осадков. В результате могут участиться природные катаклизмы, такие как наводнения, засухи, ураганы и другие, понизится урожай сельскохозяйственных культур и исчезнут многие биологические виды.

Следует познакомить учащихся и с противоположным мнением. Некоторые исследователи считают, что глобальное потепление — это миф, другие отрицают значительность роли человека в этом процессе.

Несмотря на имеющиеся противоречия по взглядах на причины глобального потепления, опасность глобальной катастрофы признали правительства развитых стран мира. В последние годы се вес чаще называют проблемой № 1.

Вопросы и задания для работы с таблицей:

Изучите карту, на которой показано изменение температуры земной поверхности, связанное с глобальным потеплением климата. На каких территориях отмечается максимальное снижение температуры, а на каких - максимальное повышение? Как вы можете объяснить подобные изменения?

Выскажите предположение, как подобные изменения могли сказаться на экологической, экономической, социальной ситуациях в отмеченных вами регионах. Сравните высказанные вами предположения и данные, опубликованные в СМИ.

Подберите в литературе данные о том, как менялся климат на планете за время существования на ней жизни. Были ли в ее истории периоды глобального потепления?

Информационные источники:

http://www.worldwaiTning.info/ — сайт «Мировое (глобальное) потепление на планете Земля».

http://www.poteplenie.ru/ — сайт (междисциплинарная площадка) «Глобальное потепление климата Земли и парниковый эффект».

http://www.biodat.iii/doc/lib/voevodl.htm — Воеводова Е.Н. К вопросу о глобальном потеплении. Планетарный климатический компас. Явление планетарного водно-лесного равновесия аридности. Индексы аридности и опустынивания // Электронный журнал «Природа России».

http://www.national-geographic.ru/ngm/200904/article_280/ — National geographic. — Апрель, 2009. Тема номера — глобальное потепление на планете.

17. ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ — Таблица используется при изучении тем, содержание которых предполагает знакомство с глобальными экологическими проблемами.

использованием таблицы.

Вторая таблица, посвященная проблеме глобального потепления, иллюстрирует прогноз последствий изменения климата, полученных на основе математического моделирования.

Нужно знать, к примеру, как связаны между собой содержание в атмосфере парниковых газов и температура, или как от температуры зависит состояние крупнейших ледников (а они могут не только таять при потеплении, но и нарастать, например, в центральных районах Гренландии и Антарктиды, поскольку там начинает выпадать больше осадков). Состояние ледников, в свою очередь, прямо сказывается на уровне Мирового океана. Чем больше воды на планете связано во льдах, тем ниже уровень океана.

Сопоставить предсказания моделей, предложенных в 1990-е годы, с тем, что действительно произошло за последние 15 лет, решила группа ученых из разных стран. Результаты сопоставления реальности с модельными расчетами приводят к заключению, что к научным прогнозам изменения климата следует отнестись со всей серьезностью. Динамика изменения содержания углекислого газа в атмосфере была предсказана достаточно точно. Что касается повышения уровня Мирового океана, то действительность оказалась еще более угрожающей, чем прогноз.

При работе с таблицей школьникам предлагается изучить динамику последствий глобального потепления. Прослеживаются изменения, происходящие в гидросфере (шкала «Вода») ситуация с продовольствием (шкала «Продовольствие»), изменение здоровья населения планеты (шкала «Здоровье»), а также изменения, происходящие с экосистемами (изменение ареалов растений и животных, обеднение видового многообразия, постепенная гибель коралловых рифов и т.д.).

Вопросы и задания для работы с таблицей:

1. Используя таблицу, опишите происходящие в связи с глобальным потеплением климата изменения: водного баланса на планете (количество осадков, распространение засух и т.д.), ситуации с продовольствием, здоровьем населения планеты, деградацией экосистем. Приведите известные вам примеры.

2. В одном из выступлений министр МЧС России Сергей Шойгу высказал тревогу по поводу увеличения риска возникновения аварий на нефте- и газопроводах, проложенных в районах вечной мерзлоты. Причина этих аварий — глобальное потепление. Объясните, как взаимосвязаны эти два факта.

3. Сюжеты каких художественных фильмов основаны на прогнозах дальнейшего развития глобального потепления? Обсудите с одноклассниками, насколько реально подобное развитие событий, например, в фильме «Послезавтра» {«The Day After Tomorrow» — фильм-катастрофа, режиссёр Роланд Эммерих).

Информационные источники:

http://www.worldwarming.info/ — сайт «Мировое (глобальное) потепление на планете Земля».

http://www.poteplenie.ru/ — сайт (междисциплинарная площадка) «Глобальное потепление климата Земли и парниковый эффект».

http://www.biodat.i-u/doc/lib/voevodl.htm — Воеводова Е.Н. К вопросу о глобальном потеплении. Планетарный климатический компас. Явление планетарного водно-лесного равновесия аридности. Индексы аридности и опустынивания // Электронный журнал «Природа России».

http://articles.excelion.ru/science/gcografy/55448055.html — Глобальное потепление и таяние вечной мерзлоты: оценка рисков для производственных объектов топливно-энергетического комплекса (ТЭК) РФ.

18. ДОСТУПНОСТЬ

ПРЕСНОЙ ВОДЫ

Рассказ учителя с использованием таблицы.

Предложите учащимся назвать физико-химические свойства воды, которые делают ее уникальной средой жизни и незаменимым жизненным ресурсом.

Вода покрывает примерно 71% поверхности земного шара. А каково соотношение? Рассмотрите рисунок на таблице, иллюстрирующий соотношение объемов воды и «земной тверди». Маленький голубой шарик, расположенный в центре Северной Америки — это вся вода океанов, морей, озер, рек, грунтовые воды, и вся вода, содержащаяся в обеих ледяных шапках планеты и в атмосфере. Диаметр этого шара — 1 390 км, а объем — около 1,4 млрд км3. Больше всего воды (97%) содержится в океанах, еще 2% — в ледяных шапках и ледниках, 1% — это подземные воды.

Вода рек и озер составляет всего 0,01% от общих запасов.

Человек до недавнего времени удовлетворял свои потребности в пресной воде и не ощущал в ней недостатка. Сегодня во многих регионах нашей планеты потребность в пресной воде начинает превышать се доступность. В настоящее время один из шести человек, т.е. более миллиарда человек по всей Земле, страдает от недостатка пресной воды. Согласно данным ООН, к 2025 г. более чем половина стран земного шара начнет испытывать проблемы с обеспечением пресной водой, ряд стран войдет в стадию ее острого дефицита. К середине нынешнего века уже до населения Земли столкнется с недостатком пресной воды.

Комментируя карту обеспеченности населения планеты пресной водой, приведите следующие факты. Степень обеспеченности населения пресной водой очень неоднородна. Недостаток воды испытывает "Л населения планеты. Чистая пресная вода становится предметом экспорта. Так, например, Гонконг, население которого составляет 4 млн человек, получает воду по специальному трубопроводу из Китая.

Хронический «водный голод» испытывает Токио. На привозной воде живет Алжир.

Предложите учащимся ответить на вопрос: в чем причина нарастающего дефицита пресной воды? Обобщите и дополните ответы.

Важное место в этом занимает явление сокращения водоносности рек, свойственное большинству рек мира. Связано оно с вырубкой лесов, распашкой лугов, осушением пойменных болот и т.д., что вызывает, с одной стороны — усиление поверхностного стока и увеличение стекающей в море воды, а с другой — сокращение уровня грунтовых вод, питающих реки и поддерживающих их водоносность. Загрязнение водоемов промышленными и бытовыми стоками также сказывается на недостатке пресной воды. Такая вода становится непригодной не только для питья, но и для бытовых и промышленных нужд.

При работе с учащимися 8-9 классов обратите их внимание на следующие данные.

Вопросы и задания для работы с таблицей:

Рассмотрите карту. Покажите территории, имеющие минимально доступные ресурсы пресной воды. Сопоставив эти данные с физико-географическими и социальными особенностями этих территорий, объясните, с чем связана сложившаяся ситуация.

Используя схему, расскажите, к каким социальным и экономическим последствиям приводит дефицит пресной воды.

Проанализируйте диаграмму в левой части таблицы. Как вы считаете, каким образом можно улучшить ситуацию с нарастающим дефицитом пресной воды?

Информационные источники:

http://www.sciam.ru/ — Роджерс П. Перед лицом нехватки пресной воды // В мире науки, 2008. — № 11.

http://www.aquaexpert.m/news/2007/12/09/ecology/ — сайт, посвященный воде как одному из важнейших ресурсов планеты.

http://www.krugosvet.ru/enc/Earth_sciences/gcografiya/ VODNIE_RESURSI.html — Водные ресурсы / Онлайн Энциклопедия «Кругосвет».

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ К ТАБЛИЦАМ

1. ЗАРОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЭКОЛОГИИ

Экология в дословном переводе с греческого языка означает «наука, учение о доме». Понятие «дом» в данном случае трактуется широко — это среда, в которой обитает организм, популяция, сообщество видов и т.д. Экология изучает взаимодействия и взаимосвязи живых организмов, в том числе человека, между собой и с окружающей средой, позволяющие им выживать, развиваться и противостоять изменениям условий. Именно эти взаимосвязи поддерживают общую систему жизни на Земле — образно говоря, поддерживают равновесие и порядок в «доме».

2. Почему нужно изучать экологию?

В центре внимания экологии находятся законы устойчивости живой природы.

Каждый человек в отдельности и общество в целом также подчиняются всем основным законам природы и полностью зависят от состояния жизни на Земле. От понимания и соблюдения этих законов зависит настоящее и будущее человечества и всей нашей планеты.

3. Какие науки можно считать источником («корнями») экологии?

Корни экологии уходят в далёкое прошлое. Так, уже в эпоху античности в трудах по естественной истории Аристотель, Теофраст, Плиний Старший и другие ученые и философы обсуждали значение среды обитания в жизни организмов и приуроченность их к определенным местам обитания.

4. Кратко охарактеризуйте основные этапы развития экологических Первый этап (с момента появления человека до середины XIX в.) — накопление фактического материала и первый опыт его систематизации.

Второй этап (середина XIX в. — начало XX в.) — проведение крупномасштабных географических и ботанических исследований в природе, появление биогеографии; обособление экологии как науки.

Третий этап (начало XX в. — до настоящего времени) — окончательное оформление экологии как самостоятельной науки; постепенное превращение экологии в комплексную междисциплинарную науку. По выражению Н.Ф.Реймерса, из строгой биологической науки экология превращается в «значительный цикл знания, вобрав в себя разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры, экономики...».

5. Как вы думаете, с чем связано появление новых направлений в современной экологии?

Можно назвать следующие причины: интеграция различных областей научных знаний (например, экологическая психология, инженерная экология, медицинская экология) и противоположное явление – дифференциация научного знания, появление большого количества узких, специализированных направлений экологии (например, экология рыб, экология жилища); расширение сферы деятельности человека (например, космическая экология); углубление противоречий в системе «человек-природа-общество» и необходимость оптимизации этих отношений (социальная экология, глобальная экология, экология экстремальных ситуаций).

2. ОБЪЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ ЭКОЛОГИИ

Аутэкология (изучение взаимоотношений организма (вида) с окружающей средой); популяционная экология (внутрипопуляционные связи и связи популяции со средой); экология сообществ (взаимоотношения организмов, представленных в экосистеме надвидовыми объединениями – сообществами); экосистемная экология или экология экосистем (интегрированный анализ живых (биотических) и неживых (абиотических) элементов экосистем и их взаимодействий в пределах структуры экосистемы), глобальная экология (особенности функционирования биосферы как экосистемы глобального уровня).

2. Приведите примеры объектов изучения соответствующих направлений экологии, представленных на схеме.

Аутэкология (примеры объектов изучения): прыткая ящерица, степная агама, береза бородавчатая, клевер розовый. Экология популяций: популяция северного оленя, популяция бурого медведя, популяция дальневосточного леопарда, популяция березы бородавчатой. Экология сообществ: сообщество смешанного леса, сообщество кораллового рифа, речное сообщество. Экосистемная экология: экология океана, экология оз. Байкал, экология тропического леса. Глобальная экология (экология биосферы): биосфера как глобальная экосистема.

3. Какие направления экологии приобретают особую актуальность в настоящее время?

Это те направления экологии, в рамках которых решаются проблемы, связанные с изменением состояния окружающей среды и влиянием этих изменений на человека: экология человека, социальная экология, глобальная экология.

3. ЭКОЛОГИЯ — МЕЖДИСЦИПЛИНАРНАЯ НАУКА

Наиболее тесно экология связана с такими естественными науками, как физика, химия, астрономия, математика и информатика. Это находит отражение в содержании и методах, которые использует экология. Приведем примеры.

Физика: энергия, превращение энергии, поток энергии; физические факторы среды; физические свойства различных сред жизни; физические методы изучения и контроля состояния окружающей среды; физическое загрязнение окружающей среды (тепловое, шумовое, радиоактивное, электромагнитное, световое).

Химия: вещество, превращение вещества, круговорот веществ; химические факторы среды; химические свойства различных сред жизни; химические методы изучения и контроля состояния окружающей среды; химическое загрязнение окружающей среды (химические вещества, аэрозоли, тяжелые металлы, пестициды и др.).

Физическая география: зависимость различных природных сообществ от климатических условий; закономерности распространения живых организмов на нашей планете.

Астрономия: космическое воздействие на биосферу (Солнце, Луна); суточные, сезонные и иные ритмы.

2. Каким образом экология связана с математикой и информатикой?

Взаимосвязь экологии, математики и информатики отражена в развитии таких направлений, как, например, изучение математических закономерностей в строении живых организмов; математическое моделирование экологических систем и процессов; изучение информационного обмена живых систем различного уровня и окружающей среды.

3. Какое взаимное влияние оказывают экология и технические науки?

Технические науки — комплекс наук, исследующих явления, важные для развития техники, либо саму технику. К ним относятся: радиоэлектроника (обширный комплекс областей науки и техники), электротехника, робототехника, космонавтика, и целый ряд других наук. Достижения в области этих наук позволяют проводить экологические исследования с использованием новейших приборов; разрабатывать экологически безопасные технологии в производстве; создавать новые безопасные для человека и окружающей среды материалы; рационально использовать природные ресурсы и т.д.

4. ЭКОСИСТЕМА: ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

биоценоз, биотоп, экосистема.

Биоценоз – совокупность живых организмов, населяющих участок суши или водоема, связанных определенными отношениями как между собой, так и с абиотическими компонентами среды.

Биотоп – участок земной поверхности с однотипными абиотическими условиями среды (рельеф, почва, климат и т.п.), занимаемый определенным биоценозом.

Экосистема — система, образованная биоценозом и занимаемым им биотопом; природный комплекс, образованный живыми организмами и абиотической средой, которые связаны между собой обменом веществом, энергией и информацией.

2. Назовите три группы организмов, образующих биоценоз и дайте их краткую характеристику.

По участию в биогенном круговороте веществ в биоценозе различают три группы организмов: продуценты, консументы и редуценты. Продуценты — автотрофные организмы, создающие в процессе фото- или хемосинтеза органические вещества из неорганических. Основные продуценты в наземных и водных биоценозах — зелёные растения. Консументы — организмы, являющиеся в трофической цепи потребителями органического вещества, которое производят автотрофы. Все консументы — гетеротрофы. Редуценты — организмы, питающиеся мёртвым органическим веществом и подвергающие его минерализации (деструкции), т.е. разрушению до более или менее простых неорганических соединений, которые затем используются продуцентами.

3. Каким образом связаны биотические и абиотические компоненты Биотическая и абиотическая части экосистемы связаны благодаря наличию относительно замкнутых, стабильных в пространстве и времени потоков вещества и энергии. При этом основой существования практически любой экосистемы является поток энергии солнечного света.

5.СРЕДЫ ЖИЗНИ НА ПЛАНЕТЕ

Существующее разнообразие живых организмов связано с разнообразием природных условий на планете. В процессе приспособления к тем или иным условиям среды обитания формировались различные виды живых организмов.

2. В какой среде — водной или наземно-воздушной — условия жизни отличаются меньшим контрастом?

Менее контрастны условия в водной среде. Это связано с физическими свойствами воды: она обладает меньшими колебаниями суточных и сезонных температур.

Водные организмы не испытывают на себе действие многих неблагоприятных факторов, которым могут подвергаться наземные обитатели, например, действие ветра, чрезмерного солнечного освещения и др.