План уроку 9

з предмету Екологія

Тема уроку: Поняття „деградація природи”. Основні причини деградації природних компонентів.

Мета уроку: сформувати знання учнів про компоненти природних екосистем, визначити ступінь їх стійкості до антропогенних забруднень, та визначити РНДУ з попередньої теми

Тип уроку: комбінований

Методи та прийоми проведення: розповідь, бесіда, самостійна робота

Комплексно методичне забезпечення уроку: підручники, презентація, мультимедійний комплекс

Хід уроку

1 Організаційна частина (перевірка:наявності учнів, чергових, готовності учнів до уроку)

2 Повторення та узагальнення попередньої теми

Опитування

3 Повідомлення теми, мети і завдань уроку. Мотивація теми.

4 Основна частина.

4.1 Вивчення фактичного матеріалу. Запис теми, плану.

План уроку

1 Деградація природи

2 Причини деградації

1 Процес, в результаті якого знижується здатність екосистем підтримувати сталість якості життя – деградація природи. Екосистема в найзагальніших рисах може бути визначена як взаємодія живих організмів з їхнім оточенням. Результати такої взаємодії на суші - це звичайно стійкі спільноти, тобто сукупності тварин і рослин, пов'язаних один з одним, а також з ресурсами грунту, води і повітря. Галузь науки, що вивчає функціонування екосистем, називається екологією.

Природа екосистемних взаємодій варіює від чисто фізичних, таких, як вплив вітрів і дощів, до біохімічних, до яких можна віднести, наприклад, забезпечення метаболічних потреб різних організмів або розкладання органічних відходів, повертає в середу ті чи інші хімічні елементи у формі, придатній для повторного використання. Якщо під впливом якихось чинників ці взаємодії стають незбалансованими, то змінюються внутрішні зв'язки в екосистемі, і її здатність забезпечувати існування різноманітних організмів може значно зменшитися. Найчастіша причина деградації навколишнього середовища - це діяльність людини, постійно завдає шкоди станом грунтів, води і повітря.

Природні зміни в екосистемах, як правило, відбуваються дуже поступово і є складовою частиною еволюційного процесу. Однак багато зміни викликані такими зовнішніми впливами, до яких система не пристосована. Найчастіше ці дії пов'язані з діяльністю людини, але іноді є результатом природних катастроф. Так, наприклад, виверження в 1980 вулкана Сент-Хеленс в північно-західній частині США призвело до глибоких змін ряду природних екосистем.

2 Стабільність екосистем

Підтримання нормального функціонування наземних екосистем залежить від чотирьох факторів: якості води, якості грунту, якості повітря і збереження біорізноманіття.

1 Якість води. Життя у звичайних її формах залежить насамперед від кисню, що вивільняється при фотосинтезі з молекул води (H2O). Вода, що заповнює океани, озера і річки, покриває більше двох третин земної поверхні. Запаси її містяться також в льодах полярних шапок і льодовиків, у вигляді грунтових вод, а також в атмосфері у вигляді пари і дрібних крапель.

Надлишок біогенних елементів. Про якість води найчастіше судять за двома показниками, а саме за концентраціями в ній розчинених сполук азоту та фосфору. Обидва ці елементи абсолютно необхідні для завершальній стадії процесу фотосинтезу - серії біохімічних реакцій, в ході яких рослини, використовуючи енергію сонячного світла, синтезують різноманітні органічні речовини, що забезпечують їх існування і зростання. У «нормальних» умовах азот і фосфор зустрічаються в низьких концентраціях і можуть майже повністю споживатися рослинами в ході життєдіяльності. Якщо ж у зовнішнє середовище з тих чи інших причин цих елементів починає надходити дуже багато, то їх надлишок вже є забрудненням середовища. Основне джерело додаткової кількості азоту і фосфору в прісних водах - це вимивання (дощем і снігом тане) мінеральних (неорганічних) добрив з оброблюваних земель.

Накопичення в екосистемі надлишку біогенних елементів (насамперед азоту і фосфору) веде до порушення біологічної рівноваги, що проявляється в стрімкому збільшенні чисельності і біомаси якихось окремих компонентів співтовариства. Однак для інших видів того ж співтовариства виник дисбаланс може виявитися згубним. Так, при наявності у воді озера дуже великої кількості біогенних елементів у ньому розростаються водорості, і вони досягають такої високої чисельності, що можуть витратити майже весь міститься у воді вільний кисень і викликати загибель риб (т.зв. «замор»).

Бактерії. У деяких випадках забруднення водойм, використовуваних як місце відпочинку і лову риби, виражається у вигляді значного підвищення концентрації у воді бактерій, зазвичай живуть у кишечнику людини і відомих під назвою «кишкова паличка». Велика кількість цих бактерій - переконливе свідчення того, що в даний водойму потрапляють фекалії. Саме тому в популярних місцях відпочинку зазвичай проводять регулярні аналізи проб води у водоймах на вміст у них кишкової палички; цей зміст не повинен перевищувати якогось допустимої межі (вважається, що певна кількість таких бактерій завжди присутня навіть в чистих водах). Висока концентрація кишкової палички - це показник незадовільного санітарного стану даного водойми. Забруднення кишковими паличками може бути наслідком скидання неочищених стічних вод, надходження у водойму хімічних елементів, службовців їжею для бактерій, а також поверхневого стоку з території, сильно забрудненої послідом тварин.

Кількість води. Крім якості води, оцінюваного хімічними або біологічними методами, для існування всіх наземних екосистем не менш важливо і сама наявність води в достатній кількості. Коли в якомусь регіоні виникає посуха, рівень грунтових вод різко знижується, що завдає істотної шкоди всій екосистемі. Дерева, не здатні досягти своїм корінням грунтових вод, в'януть і гинуть; невеликі річки і дрібні озерця висихають, а вздовж річок, які ще існують і живлять залишилися озера і створені людиною водосховища, відбувається сильна ерозія грунту.

Иссушение тих чи інших місць майже завжди є результат діяльності людини, насамперед - знищення їм природного рослинного покриву. Позбавлена ​​рослинності, відкрита дії сонця і вітру, грунт дуже швидко втрачає міститься в ній вологу. Висихання робить грунт більш вразливою для ерозії, а ерозія, в свою чергу, знижує здатність грунту підтримувати рослинність і таким чином веде до ще більш сильного зневоднення. Інша поширена причина зниження рівня грунтових вод і осушення територій - надмірна експлуатація підземних водних ресурсів (через колодязі та свердловини).

2 Якість грунту. 98% усього продовольства людству дає земля. Безлісним просторів з багатими грунтами належить ключова роль і в поповненні водоносних горизонтів дощовими і талими водами. За деякими оцінками, починаючи з 1945 в усьому світі значної деградації піддалося ок. 17% (більше 1,2 млрд. га) родючих земель, причому з них приблизно 9 млн. га прийшли в повну непридатність.

Погіршення якості грунтів може відбуватися внаслідок різних причин, але основні з них - це урбанізація і ерозія.

Перші центри урбанізації виникали там, де природні умови дозволяли значної частини населення не брати участь безпосередньо у виробництві продуктів харчування. Не дивно, що кожен такий місто було з усіх боків оточений обробляти землю. Однак в 20 в. в міру зростання міст все більшу площу на прилеглих територіях почали займати дороги, смітники, місця захоронення відходів, водосховища, рекреаційні комплекси і, нарешті, самі будинки. Значні площі перетворювалися по суті в непроникні поверхні (наприклад, покриті асфальтом); в результаті дощові і талі води замість того, щоб просочуватися через грунт і поповнювати підземні водоносні шари, відводилися в сторону, де швидко випаровувалися.

В даний час головний і повсюдно діє фактор деградації грунту - ерозія, яка в основному є наслідком помилок, що здійснюються людиною при експлуатації земель. В результаті водної ерозії верхній шар грунту змивається в 25 разів швидше, ніж на незайманих природних ділянках, адже саме в цьому шарі накопичуються органічні речовини, що визначають родючість землі. Ерозія веде не тільки до втрати родючості: віднесені водою дрібні мулисті частинки заповнюють водосховища, річки, озера і бухти, що абсолютно змінює характер середовища існування. Сприяє ерозії і практика нещадящей обробки землі, перевипасання худоби, зведення лісів, засолення і пряме забруднення хімікаліями.

Під нещадящей обробкою землі розуміється занадто часта оранка, обробіток ділянок на крутих схилах без попереднього терасування (формування плоских ділянок - терас, оточених валами), а також оранка великих площ землі, яка залишається відкритою для дії сонця і вітру.

Перевипас худоби і зведення лісів руйнують захищає грунт рослинний покрив, піддаючи її вітрової та водної ерозії. Дослідження, проведені в Африці (в Кот-д'Івуар), показали, що в рік з одного гектара схилу, покритого лісом, зноситься приблизно 30 кг грунту, а з такого ж схилу після зведення на ньому лісу - вже по 138 т. Знищення лісу та руйнування трав'яного покриву також призводить до хімічних зміни її складу.

Засолення - це безпосередній результат зайвого зрошення в регіонах, де дуже висока швидкість випаровування вологи. Солі, завжди присутні у природних водах, у міру випаровування води накопичуються в грунті.

Відходи сучасного технологічно розвиненого суспільства представляють серйозну загрозу для якості грунту. Заповнені сміттям котловани і місця поховання токсичних речовин майже ніколи не бувають повністю ізольовані від навколишнього середовища. Нелегальне викидання сміття на узбіччя доріг і цілком узаконене, але погано організоване захоронення токсичних відходів вже призвело до втрати багатьох тисяч гектарів сільськогосподарських земель. Радіоактивне забруднення, викликане ядерною катастрофою в Чорнобилі, зробило непридатними для використання величезні території на Україну - одному з найбільш родючих сельскозяйственних регіонів Східної Європи.

Заходи, що вживаються для збереження грунтів, часто виявляються недостатніми і запізнілими. Наприклад, в африканській країні Малі втілення в життя програми відновлення лісів через брак коштів не встигає за темпами аридизації (осушення) і опустелювання земель. Навіть у регіонах зі стійким землеробством заходи з охорони грунту і раніше вимагають вкладення значних коштів. Фермери та інші працівники сільського господарства, чиє благополуччя залежить від якості грунту, насправді рідко приділяють охороні земель належну увагу - адже в короткостроковій перспективі вживаються заходи можуть знизити родючість і зменшити доходи.

3 Якість повітря. Атмосфера є джерелом кисню і діоксиду вуглецю, необхідних для життєво важливих біохімічних процесів. Атмосфері належить також роль ковдри, яке підтримує температуру в межах, що допускають життя, і роль щита, який перешкоджає проникненню з космосу випромінювання, згубного для переважної більшості організмів (або, принаймні, значно послаблює його). Щоб ці найважливіші функції атмосфери зберігалися, її склад не повинен піддаватися серйозним змінам.

Земна атмосфера - це єдина система. Методи сучасної метеорології, зокрема спостереження з супутників, переконливо доводять найтісніший взаємозв'язок атмосферних явищ, відповідальних за стан погоди, на великих просторах земної кулі. Ефект від зміни атмосфери в якомусь одному регіоні в кінці кінців поширюється по всій атмосфері.

Зміни в атмосфері, викликані діяльністю людини, завжди пов'язані з викидом тих чи інших речовин, що розноситься далі вітрами. Найчастіше це викиди продуктів спалювання. У великій кількості надходять в атмосферу гази, відходи хімічного виробництва та радіоактивні речовини.

Найбільш очевидне забруднення - викид в атмосферу речовин, що надають прямий отруйний ефект на все живе. Однак деякі забруднюючі речовини виявляють свою дію через тривалий час. Наприклад, надходження в атмосферу хлорфторвуглеців (ХФУ), використовуваних як наповнювачів аерозольних упаковок, охолоджуючих агентів (фреонів) і хімічних розчинників, призводить до руйнування озону - газу, який утворює в стратосфері шар, який поглинає ультрафіолетове випромінювання Сонця. (Під дією ультрафіолетових променів молекули ХФУ розпадаються з вивільненням атомів хлору та оксидів хлору, які й руйнують озоновий шар).

Озонова діра. Власне кажучи, озоновий шар не є шаром в строгому сенсі цього слова: молекули озону присутні скрізь в атмосфері, але на висоті 10-40 км над рівнем моря озон міститься в кількості 1 молекула озону на 100 000 інших молекул, тоді як на меншій висоті його концентрація нижче. Вираз «озонова діра» означає зниження концентрації озону в стратосфері над певними районами земної кулі. Найчастіше під «озонової дірою» розуміють весняне зниження вмісту озону над Антарктидою, але нещодавно виснаження озонового шару виявлено і в Північній півкулі.

Оскільки вчені пов'язують спостерігається в останні роки сезонне зменшення концентрації озону в стратосфері зі зрослим надходженням в атмосферу ХФУ, окремими державами і на міжнародному рівні були зроблені спроби скоротити застосування цих речовин. У США, наприклад, застосування ХФУ в якості наповнювачів аерозольних упаковок не допускається з 1978, а все виробництво ХФУ заборонено починаючи з 1995. У 1987 в Монреалі представникам різних держав вдалося досягти угоди, розпорядчого обов'язкове скорочення використання ХФУ. Ці домовленості були підтверджені в 1990, коли на міжнародному рівні було вирішено повністю припинити застосування ХФУ до 2000.

Деякі вчені заперечували наявність безпосереднього зв'язку між викидами ХФУ і зменшенням вмісту озону в стратосфері на тій підставі, що, по-перше, відносно велика молекулярна маса ХФУ перешкоджає попаданню цих речовин в стратосферу у відчутному кількості, а по-друге, сполуки хлору, що надходять в верхні шари атмосфери з природних джерел, наприклад з морської води або при виверженні вулканів, повинні в значній мірі перекривати ефект, що надається ХФУ. Проте фахівці в цій галузі вказують на те, що рухи великих повітряних мас перемішують важкі і легкі молекули газів в рівній мірі і що хлорсодержащие з'єднання природного походження вимиваються з атмосфери дощами і тільки незначна кількість їх досягає стратосфери; в той же час ХФУ, нерозчинні у воді і хімічно вкрай інертні, зберігаються і в кінцевому результаті потрапляють в стратосферу.

Багато чого залишається неясним. Так, наприклад, не доведено, що інтенсивність ультрафіолетового випромінювання, що досягає поверхні Землі, дійсно зростає. Крім того, ступінь сезонного зменшення вмісту озону коливається, з чого випливає, що на цей процес істотний вплив роблять якісь інші фактори крім концентрації ХФУ; це можуть бути природні зміни в характері атмосферної циркуляції або виділення сірчаної кислоти при виверженні вулканів.

4 Парниковий ефект і глобальне потепління. Зі станом атмосфери пов'язана й інша серйозна проблема, а саме зміни температури в масштабах всієї земної кулі. Внаслідок спалювання викопного палива (нафти, кам'яного вугілля, природного газу) та випалювання лісів в атмосферу викидається щорічно величезна кількість вуглецю. Певна частка його залишається зваженої в повітрі у вигляді дрібних твердих частинок, що перешкоджають проникненню сонячного світла, а отже, і процесам фотосинтезу. Значна частина викинутого в атмосферу вуглецю з'єднується з киснем, утворюючи діоксид вуглецю, що не тільки скорочує запас вільного кисню - потенційного джерела озону, але і сприяє утриманню атмосферою тепла. Зберігається в атмосфері тепло призводить до підвищення температури земної поверхні. Явище це широко відоме як «парниковий ефект».

Парниковий ефект не є, однак, чимось новим для Землі. Ізолюючий покрив атмосфери - природне утворення, що існує вже принаймні більше мільярда років і абсолютно необхідне для збереження життя. Встановлено, що природний парниковий ефект забезпечує в даний час підтримка середньої температури на поверхні Землі на 33 ° C вище тієї, яка спостерігалася б за відсутності атмосферного покриву.

Сучасні щорічні викиди в атмосферу вуглецю за рахунок таких джерел, як промисловість, автомобільний транспорт і спалювання рослинності (лісів і трав'яного покриву з метою розчищення площ для сільськогосподарських культур), оцінюється приблизно в 7 млрд. т. Це набагато більше тієї кількості вуглецю, яке викидалося в атмосферу до настання промислової ери. За даними регулярних вимірювань, за період з 1958 вміст діоксиду вуглецю в атмосфері зросла на 15% (в об'ємних одиницях), що відповідає підвищенню його концентрації з 0,030% до 0,035%.

Існує переконання, що зростання вмісту вуглецю в атмосфері може стати причиною посилення парникового ефекту та глобального потепління з ймовірними руйнівними наслідками. Деякі математичні моделі, що враховують підвищення концентрації СО2 в атмосфері, пророкують порівняно швидке зростання середньої температури на Землі на 5 ° C, що може привести до руйнування багатьох природних середовищ існування і сільськогосподарських угідь, а також до танення полярних шапок і затоплення прибережних міст.

Хоча 7 млрд. т - величезна кількість, це лише мала частка від маси вуглецю, який виділяється в атмосферу природним чином. Дихання рослин, тварин і мікроорганізмів, біологічне розкладання органічних залишків та інші природні процеси в сумі дають щорічне надходження в атмосферу ок. 200 млрд. т вуглецю на рік, що становить ту частину глобального круговороту вуглецю, яка пов'язана з виділенням СО2. Крім того, що міститься в атмосфері вода (пари і краплі) забезпечують підтримку парникового ефекту на 98%.

Загальне (в масштабах земної кулі) зростання температури з 1880 по 1990 склало всього 0,5 ° C, що знаходиться в межах звичайних температурних коливань. Протягом цього часу були періоди як похолодання (1940-і і 1950-і роки), так і відносного потепління (1890-ті, 1920-і і 1980-і роки). Крім того, треба зазначити, що в різних регіонах ситуація складалася по-різному. У США, наприклад, фактичного потепління за останні 100 років не виявлено. Виявилося також, що щорічне збільшення вмісту діоксиду вуглецю в атмосфері становить лише близько половини тієї величини, яку слід було б очікувати при обліку реальних промислових викидів цієї речовини в атмосферу. Причина такої невідповідності - поглинання СО2 океанами і лісами, що функціонують фактично як величезні поглиначі або резервуари. Більше того, загальне підвищення температури на Землі не пропорційно зазначеного вище збільшення вмісту діоксиду вуглецю в атмосфері. Нарешті, невелика глобальне потепління завжди можна пояснити не парниковим ефектом, а іншими причинами, наприклад триваючим відновленням «нормальною» температури після тривалого глобального похолодання, що спостерігалося з 1400-х до 1850-х років.

8 Кислотні дощі. Нейтральний розчин характеризується величиною рН 7,0. Більш низькі значення вказують на кислу реакцію, а вищі - на лужну. «Чистий» дощ зазвичай має злегка кислую реакцію, оскільки міститься в повітрі діоксид вуглецю вступає в хімічну реакцію з дощовою водою, утворюючи слабку вугільну кислоту. Теоретично такий «чистий», слабо-кислотний дощ повинен мати рН 5,6, що відповідає рівновазі між СО2 води і СО2 атмосфери. Однак через постійної присутності в атмосфері різних речовин дощ ніколи не буває абсолютно «чистим», і його рН варіює від 4,9 до 6,5, з середнім значенням ок. 5,0 для зони помірних лісів. «Кислотних» вважають дощ, рН якого нижче 5,0. Забруднення атмосфери великою кількістю оксидів сірки та азоту може збільшити кислотність опадів до pН 4,0, що виходить за межі значень, переносимих більшістю організмів.

Сполуки сірки, що потрапляють в атмосферу, можуть вступати в реакцію з парами води, утворюючи розбавлену сірчану кислоту. Принаймні половина загальної кількості з'єднань сірки в атмосфері має природне походження, оскільки це може бути діоксид сірки, що вивільняється при виверженні вулканів, або діметилсульфід, що виділяється деякими мікроскопічними планктонними водоростями. Останнє ж доводиться на діоксид сірки, що надходить в атмосферу при спалюванні вугілля, використовуваного в промисловості, а також для обігріву будинків і приготування їжі.

У формуванні кислотних дощів беруть участь також оксиди азоту, які утворюються при спалюванні палива, в результаті життєдіяльності деяких грунтових мікробів, а також при грозових розрядах (з міститься в атмосфері вільного азоту). За рахунок електричних розрядів утворюється менше 10% від загальної кількості азотвмісних з'єднань (зв'язаного азоту). Оксиди азоту, подібно оксидам сірки, розчиняються в дощовій воді, утворюючи розбавлену азотну кислоту.

5 Підбиття підсумків, аналіз та оцінка роботи учнів на уроці.

6 Домашнє завдання.