Проведение имитационной игры

Играют одновременно 2-4 человека. Они получают игровое поле и фишки в качестве атомов С. Исходное положение всех фишек в атмосфере. Ходы делаются по очереди. Для определения пути передвижения своего «атома» используйте подбрасывание 1 или 2 монет: орел монеты означает «+»; решка означает «-». «Атомы» разных игроков могут занимать одну позицию одновременно. Когда ваш «атом» возвратится обратно в атмосферу – один цикл углерода завершен.

1 Исходное положение: АТОМ УГЛЕРОДА В АТМОСФЕРЕ ВХОДИТ В СОСТАВ МОЛЕКУЛЫ СО₂ (подбрасываете 2 монеты):

++ атом углерода не поглощается растением и остается в атмосфере до следующего хода

+- или - - атом углерода поглощается листом растения. – Переход на поз. 2.

2 МОЛЕКУЛА СО₂С ВАШИМ УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ НАХОДИТСЯ В ЛИСТЕ РАСТЕНИЯ (подбрасываете 2 монеты)

++ отсутствие света, фотосинтез не происходит. Ваш атом остается на месте до следующего хода

+ - или - - при свете проходит фотосинтез. Ваш углеродный атом включается в молекулу сахара. – Переход на поз. 3.

3АТОМ УГЛЕРОДА ВКЛЮЧЕН В МОЛЕКУЛУ САХАРА В РАСТЕНИИ (подбрасываете 2 монеты)

++ Молекула сахара с вашим атомом углерода окисляется в процессе клеточного дыхания, обеспечивающего растение энергией. Углеродный атом возвращается в составе молекулы СО₂ в атмосферу на поз. 1.

+ - или - - Молекула сахара с Вашим углеродным атомом превращается в молекулу, входящую в состав ткани растения. - Переход на поз.4.

4АТОМ УГЛЕРОДА ВКЛЮЧЕН В МОЛЕКУЛУ, ВХОДЯЩУЮ В СОСТАВ РАСТИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ (подбрасываете 2 монеты)

++ Растение съедено животным. – Перейдите на поз. 5. и определите какое это животное.

+ - или - - Часть растения отмирает; образуется мертвое органическое вещество – детрит. – Переход на поз. 6.

5ТКАНЬ РАСТЕНИЯ С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕДЕНА ПЕРВИЧНЫМ КОНСУМЕНТОМ (подбрасываете 2 монеты)

++ Травоядное млекопитающее. – Переход на поз. 8а;

+ - Птица. – Переход на поз. 8б;

- + Насекомое. – Переход на поз 8в;

- - Человек. – Переход на поз. 9.

6АТОМ УГЛЕРОДА НАХОДИТСЯ В МОЛЕКУЛЕ МЕРТВОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА (ДЕТРИТ) (подбрасываете 2 монеты)

++ или + - Детрит съеден детритофагом или редуцентом.– Переход на поз. 10.

- - Пожар – Переход на поз. 7.

7МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ ОКИСЛЯЕТСЯ (СГОРАЕТ). И ТОТ ВЫСВОБОЖДАЕТСЯ В АТМОСФЕРУ В СОСТАВЕ МОЛЕКУЛЫ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА - Возврат на поз. 1.

8 а, б, в. МОЛЕКУЛА ИЗ РАСТЕНИЯ, СОДЕРЖАЩАЯ УГЛЕРОД, УЧАСТВУЕТ В МЕТАБОЛИЗМЕ ПЕРВИЧНОГО КОНСУМЕНТА (подбрасываете 2 монеты)

++ Молекула с углеродным атомом метаболизировалась, и он вошел в состав соединения, образующего ткань тела консумента. – Переход на поз. 11б.

+ - Клеточное дыхание. – Переход на поз.12.

- - Молекула с углеродным атомом не переварена. Пройдя через желудочно-кишечный тракт, она вышла наружу вместе с фекалиями. – Переход на поз. 6.

9ТКАНЬ РАСТЕНИЯ С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕЛ ЧЕЛОВЕК (подбрасываете 2 монеты)

++ Молекула с углеродным атомом метаболизировалась, и он вошел в состав соединения, образующего ткань человека. – переход на поз. 11а.

+ - Клеточное дыхание. – Переход на поз. 12.

10МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕДЕНА ПЕРВИЧНЫМ ДЕТРИТОФАГОМ ИЛИ РЕДУЦЕНТОМ (подбрасываете 2 монеты)

++ Земляной червь. – Переход на поз. 15 б;

+ - Гриб. – Переход на поз. 15 в;

- + Бактерия. – Переход на поз. 15 а;

- - Насекомое. – Переход на поз. 15 г.

11 а) АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ СОЕДИНЕНИЯ ОБРАЗУЮЩЕГО ТКАНЬ ЧЕЛОВЕКА (подбрасываете 1 монету)

+ Соединение подверглось расщеплению, а затем метаболиму в процессе клеточного дыхания. – Переход на поз. 12.

- Человек умирает и его тело кремируют. – Переход на поз. 7.

б) АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ СОЕДИНЕНИЯ, ОБРАЗУЮЩЕГО ТКАНЬ ПЕРВИЧНОГО КОНСУМЕНТА ИЛИ ФИТОФАГА. (подбрасываете 2 монеты)

++ Соединение подверглось расщеплению и метаболизированию в процессе клеточного дыхания.–Переход на поз.12.

+ - Первичный консумент съеден вторичным консументом. – Переход на поз. 13.

- - Первичный консумент погиб от ранения или болезни.– Переход на поз. 6.

в) АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ СОЕДИНЕНИЯ, ОБРАЗУЮЩЕГО ТКАНЬ ВТОРИЧНОГО КОНСУМЕНТА (ПЛОТОЯДНОГО ЖИВОТНОГО) (подбрасываете 2 монеты)

++ Соединение подверглось расщеплению и метаболизированию в процессе клеточного дыхания.–Переход на поз.12.

+ - Вторичный консумент съеден консументом третьего порядка. – Переход на поз. 14.

- - Вторичный консумент погиб от ранения или болезни.– Переход на поз. 6.

г) АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ СОЕДИНЕНИЯ, ОБРАЗУЮЩЕГО ТКАНЬ КОНСУМЕНТА ТРЕТЬЕГО ПОРЯДКА (ПЛОТОЯДНОГО ЖИВОТНОГО) (подбрасываете 2 монеты)

++ Соединение подверглось расщеплению и метаболизировано в процессе клеточного дыхания. – Переход на поз. 12.

+ - Консумент третьего порядка съеден консументом четвертого порядка. – Переход на поз. 14.

- - Консумент третьего порядка погиб от ранения или болезни.– Переход на поз. 6.

12. МОЛЕКУЛА, СОДЕРЖАЩАЯ АТОМ УГЛЕРОДА, РАСЩЕПЛЯЕТСЯ В ПРОЦЕССЕ КЛЕТОЧНОГО ДЫХАНИЯ С ВЫСВОБОЖДЕНИЕМ ЭНЕРГИИ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОНСУМЕНТА. ПРИ ЭТОМ УГЛЕРОДНЫЙ АТОМ СОЕДИНЯЕТСЯ С АТОМАМИ КИСЛОРОДА И ВЫСВОБОЖДАЕТСЯ В АТМОСФЕРУ В ВИДЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА. Возвращайтесь на поз. 1.

13МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕДЕНА ВТОРИЧНЫМ КОНСУМЕНТОМ. (подбрасываете 2 монеты)

++ Молекула с углеродным атомом метаболизирована с образованием соединения, входящего в состав ткани консумента. – переход на поз.11 в.

+ - Клеточное дыхание. – Переход на поз. 12.

- - Молекула с углеродным атомом не переварена, пройдя через желудочно-кишечный тракт, она вышла наружу вместе с фекалиями. – Переход на поз. 6.

14МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕДЕНА КОНСУМЕНТОМ ТРЕТЬЕГО ИЛИ ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА (подбрасываете 2 монеты)

++ Молекула с углеродным атомом метаболизирована с образованием соединения, входящего в состав ткани консумента. – переход на поз. 11 г.

+ - Клеточное дыхание. – Переход на поз. 12.

15 а) МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ ПОГЛОЩЕНА БАКТЕРИЕЙ. (подбрасываете 1 монету)

+ Молекула включена в состав бактериальной клетки. – Переход на поз. 16.

- Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания. – Переход на поз. 12.

б) МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕДЕНА ЗЕМЛЯНЫМ ЧЕРВЕМ. (подбрасываете 2 монеты)

+ + Молекула включена в состав тела червя. – Переход на поз. 17.

+ - Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания. – Переход на поз. 12.

в) МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ ПОГЛОЩЕНА ГРИБОМ. (подбрасываете 1 монету)

+ Молекула включена в состав гриба. – Переход на поз. 18.

- Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания. – Переход на поз. 12.

г) МОЛЕКУЛА С УГЛЕРОДНЫМ АТОМОМ СЪЕДЕНА ЛИЧИНКОЙ НАСЕКОМОГО. (подбрасываете 2 монеты)

++ Молекула включена в состав тела насекомого. – Переход на поз. 19.

+ - Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания. – Переход на поз. 12.

16АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКИ (подбрасываете 2 монеты)

+ + Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания. – Переход на поз. 12.

+ - Бактерия съедена земляным червем. Переход на поз. 15 б.

- - Бактерия погибла. – Переход на поз. 6.

17 АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ ТЕЛА ЗЕМЛЯНОГО ЧЕРВЯ (подбрасываете 2 монеты)

+ + Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания. – Переход на поз. 12.

+ - Земляной червь съеден птицей. - Переход на поз. 8 б.

- - Земляной червь погиб от ранения или болезни. – Переход на поз. 6.

18 АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ ГРИБА (подбрасываете 2 монеты)

+ + Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания. – Переход на поз. 12.

+ - Гриб съеден насекомым. - Переход на поз. 15.

- - Гриб отмер. – Переход на поз. 6.

19 АТОМ УГЛЕРОДА ВХОДИТ В СОСТАВ ТЕЛА НАСЕКОМОГО (подбрасываете 2 монеты)

+ + Молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания. – Переход на поз. 12.

+ - Насекомое съедено млекопитающим. - Переход на поз. 14.

- - Насекомое погибло от ранения или болезни. – Переход на поз. 6.

Задание

Запишите путь своего «атома» углерода от СО₂атмосферы до СО₂атмосферы. Пройдите по 2 цикла и сравните их между собой. В заключении перерисуйте схемы круговоротов углерода, кислорода, азота и фосфора в биосфере. Дополните их антропогенными нарушениями.

Контрольные вопросы

1) Какие важные пути движения атомов углерода в биосфере не учтены в игровой модели?

2) Как попадают атомы углерода к водорослям? Как происходит круговорот углерода в водной среде? В чем его особенности?

3) Какие экосистемы Земли наиболее продуктивны? В каких районах земли идет наиболее интенсивное поглощение СО₂? Какие антропогенные нарушения здесь происходят? Каковы последствия этих нарушений?

4) Весь ли углерод после гибели животных быстро возвращается в воздух или воду? Какие части моллюсков «уходят в геологию» и что это значит?

5) Гумус представляет собой органическое вещество почвы. Из чего он образуется? Есть ли в нем углерод? Поглощают ли его растения? Каково его место в круговороте углерода? В наше время во многих местах происходит уменьшение количества гумуса в почве. Как это влияет на круговорот углерода?

6) Из чего образовались каменный уголь, нефть, природный газ? Содержат ли они углерод? Могут ли эти вещества вовлекаться в круговорот углерода? Каковы последствия широкого использования ископаемого топлива в течение последних столетий? Какой, по Вашему мнению, станет атмосфера Земли после сжигания всего ископаемого топлива?

7) Какие глобальные экологические проблемы связаны с круговоротами углерода, кислорода, азота, фосфора?

8) Почему фосфор является лимитирующим фактором во многих водных экосистемах? Каковы антропогенные пути поступления в них фосфора? Как это связано с эвтрофикацией?

Практическое занятие 8

ОХРАНА ПРИРОДЫ

Цель:Ознакомление с основными уровнями и методами охраны природы, Красной книгой РБ, важнейшими охраняемыми видами, причинами снижения их численности и мерами охраны.

Теоретическое введение

Воздействие человека на биосферу привело к тому, что около 10% видов растений и животных или уже исчезло, или находится на грани исчезновения. О млекопитающих и птицах, которых легче учитывать, точно известно, что с 1600 г. человеком истреблено 262 вида (туры - предки домашних коров, дикие лошади тарпаны, Стеллерова или морская корова, странствующий голубь и др.), и еще 600 видов находится под угрозой (азиатский лев и др.). Своевременно принятые меры охраны позволили сохранить зубра, сайгака и ряд других видов. Уничтожаются не только отдельные виды, но и целые экосистемы: степи заменяются полями, дюны на берегах морей – пляжами, болота осушаются. Вместе с разрушением среды обитания гибнут и обитавшие там виды. Изменение численности одного вида может повлечь за собой изменение других. К снижению численности может привести вселение завезенного вида-конкурента (американская норка вытесняет в наших водоемах европейскую), исчезновение специализированных опылителей (на лугах вслед за исчезновением шмелей исчезают некоторые бобовые травы). Для улучшения ситуации необходима охрана природы (таблица 9).

Таблица 9 Уровни охраны живой природы

Популяционно-видовой

Экосистемный

1. Выявление исчезающих видов и составление Красных книг. 2. Запрет на использование популяций исчезающих видов в любых местообитаниях. 3.Экологическое нормирование при использовании хозяйственно ценных, лекарственных и промысловых видов. 4. Искусственные методы сохранения видов в зоопарках, ботанических садах, генных банках (семена растений, замороженная сперма животных, культуры тканей).

Создание особо охраняемых природных территорий (ООПТ) – экосистем, где, либо полностью прекращено хозяйственное использование, либо оно жестко нормировано, чтобы гарантировать сохранение экологического равновесия.

Красные книги – это издания, содержащие списки и характеристики видов живых организмов, которым угрожает исчезновение на определенной территории. Первая Красная книга издана в 1966 году для всего мира, Красная книга СССР - в 1975 году. Ее выход стимулировал составление ряда региональных Красных книг. Первая республиканская Красная книга издана в 1984 году. Сейчас (2001-2004 гг.) она переиздана в 3-х томах.

Запреты на использование исчезающих видов не всегда эффективны, искусственные методы дороги и не могут охватить все виды. Как видно из таблицы 9, охрана популяций и видов должна сочетаться с охраной тех экосистем, в которых они обитают, т.е. с созданием сети особо охраняемых природных территорий (ООПТ). Они подразделяются по режиму охраны и своим целям.

Виды особо охраняемых природных территорий:

Заповедники – территории с естественными экосистемами, где полностью и навсегда прекращена хозяйственная деятельность. Их цель – сохранение и изучение отдельных видов и сообществ, как уникальных, так и типичных для данной природно-климатической зоны, генофонда растительного и животного мира, естественного хода природных процессов. В России – 90 заповедников, в РБ три (Башкирский, Шульган-Таш, Южно-Уральский).

Национальные и природные парки – территории, имеющие экологическую, историческую и эстетическую ценность, где охрана природы сочетается с рекреационным использованием. Национальные парки имеют федеральное, а природные – региональное подчинение. На территории таких парков существуют заповедные зоны и зоны ограниченного хозяйственного использования. Система национальных парков в нашей стране начала формироваться с 1983 года. В РБ есть национальный парк Башкирия и три природных парка (Аслы-Куль, Кандры-Куль и Мурадымовское ущелье).

Заказники – временные ООПТ, которые создаются для сохранения или восстановления популяций одних видов растений, животных или природных комплексов в сочетании с ограниченным использованием других. Там постоянно или временно запрещается или ограничивается любая деятельность, противоречащая их целям.

Памятники природы – это уникальные, невосполнимые, ценные в экологическом, культурном и эстетическом отношении природные объекты естественного и искусственного происхождения, т.е. небольшие «музеи природы» местного или федерального значения. Режим охраны устанавливается индивидуально, чтобы обеспечить сохранность объекта.

Дендрологические парки и ботанические сады – территории, где созданы коллекции растений с целью сохранения разнообразия и обогащения растительного мира. Они должны заниматься только научной, учебной и просветительной деятельностью. Единственный ботанический сад в РБ расположен в Уфе. Существовавшие многие годы дендропарки в пос. Шингакуль, где изучалось степное лесоразведение, и Непейцевский (г.Уфа) сейчас заброшены.

Лечебно-оздоровительные местности и курорты – территории, пригодные для организации отдыха населения, лечения и профилактики заболеваний, и обладающие лечебно-профилактическими ресурсами (минеральные воды, грязи и т.д.). В их границах запрещается или ограничивается деятельность, которая может провести к ухудшению их свойств. Охраняются в режиме национальных парков.

Зеленые зоны городов – территории вокруг городов и поселков, выполняющие средозащитные и рекреационные функции.

Водоохранные зоны – территории вокруг рек и других водоемов Их использование имеет ряд ограничений. Например, в лесах, расположенных в этой зоне запрещены сплошные рубки, а в полях – применение ядохимикатов.

Задания

Задание 1Разберите таблицу 9 и перепишите ее в тетрадь.

Задание 2Рассмотрите структуру Красной книги РБ (2001-04 г.) и, опираясь на предложенный раздаточный материал, составьте схему описания вида.

Задание 3Составьте таблицу: «Категории статуса вида в Красной книге» (таблица 10) и внесите примеры из раздаточного материала для каждой категории.

Таблица 10 Категории статуса вида в Красной книге

Категория	Определение категории	Примеры
	По-видимому, исчезнувшие виды – виды, не встречаемые в природе в течение ряда лет, но возможно, уцелевшие в отдельных местах
I	Находящиеся под угрозой исчезновения – виды, дальнейшее существование которых невозможно без специальных мер охраны
II	Уязвимые виды, которым грозит переход в категорию I (E), если на них будут продолжать действовать факторы, вызвавшие сокращение их численности
III	Редкие виды – исходно представлены небольшими популяциями, которые в настоящее время не находятся под угрозой исчезновения, но рискуют оказаться таковыми из-за своей малочисленности
IV	Виды с неопределенным статусом – достаточных сведений об их состоянии в настоящее время нет.
V	Виды, восстанавливающие свою численность

Задание 4Заполните таблицу основных причин снижения численности и исчезновения видов (таблица 11)

Таблица 11 Причины снижения численности и исчезновения видов

Лимитирующий фактор	Примеры исчезающих видов
Чрезмерное добывание
Разрушение местообитаний	распашка степей, перевыпас
рекреация
вырубка лесов
осушение болот
Вселение новых видов
Загрязнение среды

Подберите примеры к разделам из раздаточного материала, используя раздел «Лимитирующие факторы» в описаниях видов.

Задание 5Выпишите из теоретической части определения всех видов особо охраняемых природных территорий. Используя раздаточный материал, дополните их примерами заказников, памятников природы лечебно-оздоровительных местностей нашей республики, например, из Вашего района, и укажите для заповедников и заказников важнейшие охраняемые виды.

Контрольные вопросы

1) Почему снижение биоразнообразия является глобальной экологической проблемой?

2) Какие меры принимаются, чтобы сохранить разнообразие живого на планете? Какие меры в этом направлении приняты в РБ?

3) Что такое Красные книги и для чего они создаются?

4) В чем особенности особо охраняемых природных территорий и какими они бывают?

Практическое занятие 9