Панагушина Елена Аркадьевна

Урок экологии: Проблема «парникового эффекта»

Материал опубликован 16 January 2018 в группе

Учебный фильм - окружающий мир, естествознание, краеведение

1056

4465

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

Проблема «парникового эффекта»

Состав атмосферы, как и расстояние от Земли до Солнца, определяет «бюджет» энергии атмосферы, который, в свою очередь, обусловливает все - от температуры у поверхности Земли до характера атмосферной циркуляции, перераспределяющей солнечную энергию над поверхностью.

Поток солнечного излучения содержит лучи инфракрасной (ИК), видимой и ультрафиолетовой (УФ) частей спектра, но мак симум приходится на видимое излучение. Атмосфера относительно прозрачна для видимых лучей. Земля и атмосфера поглощают примерно 67% солнечного излучения. Около 33% излучения атмосфера и поверхность Земли отражают обратно.

Лучше всего отражают облака, атмосферная пыль, молекулы атмосферных газов, снег и земля, лишенная растительности. Доля падающего излучения, которое отражается обратно в космос (альбедо планеты), может существенно колебаться при изменении климата, росте концентрации пыли во время извержения вулканов, вырубке леса на больших территориях. Уменьшение или рост альбедо приведут к нагреванию или охлаждению Земли.

В среднем поверхность Земли передает атмосфере количество энергии, равное тому, которое она поглощает. Средняя глобальная температура у поверхности Земли составляет около 15°С. Именно такая температура необходима для поддержания на Земле теплового равновесия. Средние колебания температуры не превышают 10°С за 10 лет, 1°С за 10 лет и составляют десятые доли градуса Цельсия за последние 100 лет.

Земля освобождается от поглощенной энергии, испуская тепловое инфракрасное излучение. В равновесном состоянии, когда температура Земли не меняется, энергия солнечного излучения, падающего на Землю, совпадает с энергией теплового излучения Земли. С учетом разницы температур поверхности Солнца (Тс = 6000К) и Земли (Тз = 300К) можно заключить, что каждый фотон солнечного излучения распадается в среднем на Тс/Тз = 20 фотонов теплового излучения Земли.

По закону сохранения энергии в отсутствие атмосферы тепловой поток от Земли должен был бы совпадать с потоком солнечной энергии, поглощенной поверхностью Земли. Расчеты показывают, что при этом температура поверхности Земли составляла бы 5°С. Тот факт, что реальная температура земной поверхности на 10°С выше, связан с наличием атмосферы, играющей роль фильтра с односторонним пропусканием, за счет чего создается так называемый «парниковый» (оранжерейный, тепличный) эффект.

Механизм «парникового эффекта»

Углекислый газ является одним из главных виновников «парникового эффекта», потому что другие известные «парниковые газы» (а их около сорока) определяют лишь примерно половину глобального потепления. Подобно тому, как в парнике стеклянная крыша и стены пропускают солнечную радиацию, но не дают уходить теплу, так и углекислый газ вместе с другими «парниковыми газами» практически прозрачны для солнечных лучей, но задерживают длинноволновое тепловое излучение Земли, не дают ему уходить в космос. При этом часть его уходит в космическое пространство, а часть возвращается обратно на поверхность Земли и оттуда вновь поступает в атмосферу. В результате температура приземного слоя воздуха повышается.

Ежегодно на Земле сжигается около 2 млрд. т ископаемого топлива, что означает поступление в атмосферу почти 5,5 млрд. т углекислого газа. Еще приблизительно 1,7 млрд. т СОг поступает туда же за счет сведения и выжигания тропических лесов и окисления органического вещества почвы (гумуса).

Имеются расчеты, проведенные Г. А. Заварзиным и У. Кларком (СШл), которые показали, что в основном источником парниковых газов могут быть антропогенные нарушения работы микробных сообществ почв Сибири и части Северной Америки.

Значительно усугубляют проблему «парникового эффекта» некоторые другие газы, выбрасываемые человеком в атмосферу, особенно метан, хлорфторуглеводороды (фреоны) и оксиды азота.

Регулярные наблюдения за климатом ведутся уже около ста лет. Шесть самых жарких лет за это время пришлись на последнее десятилетие: 1980, 1981, 1983, 1986 и 1988 гг. Эти и другие данные позволили известному климатологу Джеймсу Хансену из Института космических исследований при НАСА (Национальном управлении по аэронавтике и исследованию космического пространства США) заявить в 1988 г., что «парниковый эффект» уже ощутим.

Установлено, что содержание углекислого газа в атмосфере за последние 100 лет увеличилось на 25%. За этот период глобальная температура увеличилась примерно на 0,5°С. Прогностические оценки показывают, что к 2000 г. температура повысится в целом на 1,2-1,3°С, а к 2030-2040 гг. (при удвоении содержания углекислого газа) - на 3-4°С (примерно на 0,2-0,5°С за десятилетие). Примечательно, что шведский физико-химик, лауреат Нобелевской премии Сванте Аррениус еще в 1908 г. в своей книге «Образование миров» писал: «Если бы содержание угольной кислоты в воздухе удвоилось, то температура земной поверхности повысилась бы на 4°С». Удивительная прозорливость!

Предстоящее увеличение средней глобальной температуры воздуха должно неминуемо привести к еще более значительному уменьшению континентальных ледников. Расчеты и измерения показали, что за последние 100 лет объем высокогорного оледенения сократился приблизительно на 2000 км3, ежегодное сокращение составило в среднем'0,06% от всей массы высокогорного льда.

Потепление климата ведет к таянию полярных льдов и повышению уровня Мирового океана. За последние 20 лет скорость его повышения увеличилась вдвое и достигла 2,5 см/год. По прогнозам ученых, к 2050 г. возможное повышение уровня океана составит 150 см, и тогда обширные области океанских и морских побережий, где сейчас проживает множество людей, окажутся под водой.

Оценки, основанные на возможном росте температуры в течение ближайших нескольких десятилетий, показывают, что некоторые регионы с неустойчивым увлажнением станут более сухими, в результате чего не исключены еще большая деградация земель и потери урожаев. Влажные области будут еще в большей степени насыщены влагой, увеличится частота и интенсивность тропических штормов. В высоких широтах зимы будут более короткими, влажными и теплыми, а лето более длительным, жарким и засушливым.

Глобальное потепление может вызвать смещение основных зон земледелия до нескольких сот километров на каждый градус изменения температуры. Кроме того, возможно изменение частоты и характера экстремальных воздействий на сельское хозяйство, обусловленных большими наводнениями, устойчивыми засухами, лесными пожарами и вредителями сельскохозяйственных культур.

Вслед за предстоящими изменениями климата неизбежно наступят изменения положения природных зон. Процесс глобального потепления будет сопровождаться, видимо, заметным увеличением годового стока в высоких широтах и существенным изменением режима влагосодержания деятельного слоя почвы значительной части континентов.

Существует, однако, и другое мнение относительно потепления климата. Группа ученых под руководством М. И. Будыко выяснила, что скорость образования карбонатных отложений в первом приближении пропорциональна количеству СОг в атмосфере. Приняв за основу это предположение, они рассчитали изменения концентрации СОг в атмосфере в фанерозое, т. е. в последние 570 млн. лет.

Изменения концентрации углекислого газа в фанерозое

Из рисунка видно, что ранее атмосферного углекислого газа бьшо, как правило, значительно больше, чем сейчас, что являлось причиной более теплых, по сравнению с нашим временем, климатических условий. В последние 100 млн. лет произошло заметное понижение концентрации СО2.

Это означает, по данным М. И. Будыко, возврат к климатическим условиям конца третичного периода, т. е. на несколько миллионов лет назад. В то время климат был более теплым и влажным, растительности было больше, как из-за благоприятного климата, так и из-за повышенного содержания СО2 в атмосфере. Таким образом, М. И. Будыко видит определенные положительные стороны глобального потепления климата.

Некоторые ученые доказывают, что повышение температуры на определенном этапе приведет к усилению испарения, увеличению облачности и другим процессам, а следовательно, к уменьшению поступления солнечной радиации на поверхность Земли. При этом температура приземного слоя воздуха будет понижаться

Известный американский физик С. Шнейдер, автор фундаментальной работы по климатологии «Глобальное потепление: наступает век парникового эффекта» отмечает, что с увеличением содержания углекислого газа в атмосфере может возрасти и скорость потребления этого газа растениями и океаном, что приведет к его уменьшению, и тогда возможные последствия «парникового эффекта» будут сильно смягчены. Однако, как подчеркивает сам ученый, «нельзя допустить, чтобы из-за неопределенной ситуации... мы отказались от стратегического планирования». В настоящее время варианты такого планирования уже появились. На международной встрече в Торонто (Канада) в 1988 г. ученые и политики предложили в качестве ближайшей цели сокращение выбросов углерода на 20% к 2025 г. Вице-президент США А. Гор считает необходимым принять международную конвенцию по климатическим изменениям с тем, чтобы уже к 2000 г. выбросы СО2 не превышали уровня 1990 г.

Для этого прежде всего необходимы крупные изменения в мировой энергетике:

сокращение потребления угля, замена его природным газом;

развитие атомной энергетики;

развитие альтернативных видов энергетики (ветровой, солнечной, геотермальной);

всемирная экономия энергии.

На конференции в Рио-де-Жанейро в 1992 г. принята Конвенция ООН об изменении климата, основным положением которой являются международная координация и объединение усилий в борьбе с изменением климата и его неблагоприятными последствиями для планеты.

Вопросы и задания

1.В чем заключается механизм возникновения «парникового эффекта»?

2.Назовите основные источники возникновения «парникового эффекта».

3.Какой из прогнозов возможных последствий «парникового эффекта» для планеты кажется вам наиболее вероятным? Почему?

Что такое парниковый эффект?