Урок № 27. Энергетика экосистемы

Методическое пособие уроков с видеоматериалами

Тип урока - комбинированный

Методы: частично-поисковый, проблемного изложения, репродуктивный, объяснительно-иллюстративный.

Цель:

- осознание учащимися значимости всех обсуждаемых вопросов, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;

Задачи:

Образовательные: показать множественность факторов, действующих на организмы в природе, относительность понятия «вредные и полезные факторы», многообразие жизни на планете Земля и варианты адаптаций живых существ ко всему спектру условий среды обитания.

Развивающие: развивать коммуникативные навыки, умения самостоятельно добывать знания и стимулировать свою познавательную активность; умения анализировать информацию, выделять главное в изучаемом материале.

Воспитательные:

Воспитывать культуру поведения в природе, качества толерантной личности, прививать интерес и любовь к живой природе, формировать устойчивое положительное отношение к каждому живому организму на Земле, формировать умение видеть прекрасное.

УУД

Личностные: познавательный интерес к экологии.. Понимание необходимости получения знаний о многообразии биотических связей в природных сообществах для сохранения естественных биоценозов. Способность выбирать целевые и смысловые установки в своих действиях и поступках по отношению к живой природе. Потребность в справедливом оценивании своей работы и работы одноклассников

Познавательные: умение работать с различными источниками информации, преобразовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.

Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.

Коммуникативные: участвовать в диалоге на уроке; отвечать на вопросы учителя, товарищей по классу, выступать перед аудиторией, используя мультимедийное оборудование или другие средства демонстрации

Планируемые результаты

Предметные: знать - понятия «среда обитания», «экология», «экологические факторы» их влияние на живые организмы, «связи живого и неживого»;. Уметь - определять понятие «биотические факторы»; характеризовать биотические факторы, приводить примеры.

Личностные: высказывать суждения, осуществлять поиск и отбор информации; анализировать связи, сопоставлять, находить ответ на проблемный вопрос

Метапредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география. Планировать действия с поставленной целью; находить необходимую информацию в учебнике и справочной литературе; осуществлять анализ объектов природы; делать выводы; сформулировать собственное мнение.

Форма организации учебной деятельности – индивидуальная, групповая

Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и учебником, с ЦОР.

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

Изучение нового материала

Энергетика экосистемы

Вспомним из курса физики некоторые энергетические характеристики.

Энергия - общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи, благодаря чему все явления природы связаны воедино. Изменение энергии в системе происходит при совершении работы.

Первый закон термодинамики - закон сохранения энергии - гласит, что энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает, она только переходит из одной формы в другую. Количество энергии при этом остается постоянным. Этому закону подчиняются все известные процессы в природе.

Второй закон термодинамики может быть сформулирован так: процессы, связанные с превращениями энергии, могут происходить самопроизвольно только при условии, что энергия переходит из концентрированной в рассеянную (например, тепло горячего предмета самопроизвольно рассеивается в более холодной среде). Поскольку некоторая часть энергии всегда рассеивается в виде недоступной для использования энергии, эффективность самопроизвольного превращения энергии всегда меньше 100%.

Важнейшей термодинамической характеристикой живых систем (организма, экосистемы и биосферы в целом) является их способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, которая характеризуется энтропией (от - поворот, превращение) и обозначается буквой 3. Системы, обладающие высокой внутренней упорядоченностью и организацией, имеют низкую энтропию, и наоборот, равновесные системы характеризуются высоким значением энтропии. Таким образом, энтропия как мера изменения упорядоченности системы, происходящего при рассеивании энергии, связана с организацией (структурой) самой системы. Ранее мы уже говорили, что информация системы определяется ее уровнем организации. Следовательно, энтропия и информация - характеристики системы, внутренне связанные между собой.

Итак, с термодинамической точки зрения, экосистемы представляют собой открытые неравновесные системы, постоянно обменивающиеся с окружающей средой энергией, веществом и информацией, уменьшая этим энтропию внутри себя, но увеличивая энтропию вовне.

Еще в 1935 г. младший современник Вернадского, известный биолог Эрвин Бауэр писал: «Живые системы никогда не бывают в равновесии и за счет своей свободной энергии постоянно исполняют работу против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях... Мы обо значим этот принцип как принцип устойчивого неравновесия *живых систем».

Этот принцип показывает, что живые организмы представляют собой открытые неравновесные системы, которые отличаются от неживых тем, что эволюциониру)'4: (развиваются) в сторону понижения энтропии (31).

Вопросы и задания

1.Сформулируйте первый и второй законы термодинамики. Как вы их понимаете?

2.Каков термодинамический смысл понятия «энтропия»? Попытайтесь найти внутреннюю взаимосвязь энтропии и организации (информации) экосистемы.

3.Дайте объяснение принципу устойчивого неравновесия живых систем.

Понятие продуктивности экосистем