Изучение круговорота веществ в школьном курсе химии

Круговорот серы представляет большой интерес для изучения, так как он дает ключ к пониманию общего процесса образования и разложения биомассы. Круговорот серы регулирует круговорот фосфора: когда в среде образуются сульфид-ионы, фосфор из нерастворимой формы переходит в растворимую и становится доступным для организмов:

FeHPO4 + S2"* FeS J, + НРО4"

В круговороте серы участвуют все три природных компонента: воздух, вода и почва, а также специализированные микроорганизмы, между которыми существует "разделение труда": каждый вид отвечает за определенную реакцию окисления или восстановления.

Процессы превращения серы в ее биогеохимическом цикле можно представить в виде схемы 2.

Схема 2

Из схемы 2 видно, что основная доступная форма серы, которая восстанавливается автотрофами и включается в белки, - это сульфат-ион, образующийся в почве в результате деятельности микроорганизмов.

В анаэробных условиях некоторые виды серобактерий используют нитрат-ионы в качестве окислителя и таким образом осуществляют денитрификацию. В этом проявляется взаимосвязь круговоротов серы и азота.

Круговорот серы связан и с круговоротом углерода, поскольку фотосинтезирующие серобактерии способны использовать в качестве источника углерода углекислый газ:

Ни 2H2S + CO2> [СН2О] + 2S + Н2О.

Серьезную опасность для круговорота серы представляет токсичный оксид серы (IV). Сжигание ископаемого топлива и переработка сульфидных руд привели к существенному увеличению его содержание в воздухе. В большой концентрации от становится опасным для биотических компонентов экосистем: снижается биологическая продуктивность из-за угнетения процессов фотосинтеза и закисления среды. При загрязнении атмосферного воздуха оксидамр азота и углеводородами и при наличие ультрафиолетового излучения оксид серы (IV) превращается в оксид серы (II), образующий с парами воды аэрозоль серной кислоты, которая также снижает продуктивность зеленых растений. Снижение продуктивности наземной и водной растительности приводит к нарушению в общей цепи круговорота серы.

Производственная деятельность человека вносит в круговороты веществ дополнительные потоки токсичных элементов. Миграция этих элементов в почву и реки повышает вероятность их контакта с живыми организмами. Так, во многих круговоротах участвуют микроорганизмы. В одних случаях они превращают нерастворимые химические соединения в растворимые, многие из которых ядовиты. В других их деятельность подавляется (иногда полностью) из-за загрязнения природной среды. И то и другое нарушает стабильность биогеохимических циклов.

Изложенный материал можно представить в виде схемы 3, отражающей основные взаимосвязи круговоротов биогенных элементов как в естественных условиях, так и в условиях антропогенного воздействия.

Химический эксперимент, иллюстрирующий круговорот веществ в природе, учитель может смоделировать по своему усмотрению в зависимости от оснащенности химического кабинета.

Схема 3 - Взаимосвязь круговоротов биогенных элементов

Задания для самостоятельной работы учащихся

1. Составьте план проведения химического эксперимента, иллюстрирующего круговорот какого-либо биогенного элемента.

2. Составьте схему (или разработайте динамическую таблицу) взаимодействия 2-3 круговоротов веществ. Проследите по ней, как нарушение одного из них повлияет на стабильность других.

3. Составьте программу мероприятий, направленных на стабилизацию процессов в каком-либо круговороте веществ.

Контролирующие задания

1.Назовите возможные антропогенные источники биогенного элемента в водоеме. Оцените возможные экологические последствия. Предложите пути возвращения элемента в круговорот и сохранения водной экосистемы.

2.Какие процессы могут привести к снижению доступности для растений следующих ионов: РО|43-, СОз2-, SO|42-, NO3-, NH4+?

Прочее о педагогике:

Развития тoлерaнтнocти
Cлoвoм, речь не идёт o пoлучении дoпoлнительных знaний. Cкoрее — o вocпитaнии тoлерaнтнocти пo oтнoшению друг к другу. Нo кaк этo реaлизуетcя нa деле? Кoгдa, нaпример, веcь клacc выберет к изучению прaвocлaвие, a oдин шкoльник — иcлaм? Не дacт ли этo пoвoд для ущемления или негaтивa пo oтнoшению к ...

Особенности аналитики сложных социокультурных объектов
В ряде социально-гуманитарных наук, в экономической географии и экологии ставится вопрос о разработке нового понятия о “регионе” и “региональном развитии”, отличном от привычных понятий об экономическом районе, территории, зоне влияния, экономической интеграции и политической общности стран. Склады ...

Методики обучения школьников младших классов по языковой теме "Звуки и буквы" на примере изучения различия звонких и глухих согласных звуков
Исследования В.И. Бельтюкова и Л.В. Неймана показали, что эти оппозиционные звуки характеризуются значительной акустической близостью и потому особенно сложны для дифференциации. Это обстоятельство тем более должно, приниматься во внимание в методике обучения умственно отсталых детей с их неполноце ...