Программа курса по выбору На перекрёстках естественнонаучных дисциплин (9 класс)
Администрация Красногорского района
МБОУ «Красногорская СОШ»
«РАССМОТРЕНО»
на заседании школьного методического объединения
Протокол № 1
от 28.08. 2016г
«СОГЛАСОВАНО»
на заседании Методического совета школы
Протокол № 1
от 30. 08. 2016 г
«ПРИНЯТО»
на заседании Педагогического совета школы
Протокол № 1
от 30.08. 2016г
«УТВЕРЖДЕНО»
Приказ МБОУ «Красногорская СОШ»
№ 40/1 от 31.08.2016
Рабочая программа основного общего образования курса по выбору
по химии «На перекрёстках естественнонаучных дисциплин»
9 класс
Авторы: Афонина Раиса Фёдоровна, учитель
химии и биологии,
Богданова Светлана Анатольевна,
учитель физики
2016г.
Пояснительная записка
Программа разработана в соответствии с концепцией профильного образования и предназначена для предпрофильной подготовки учащихся 9 класса с ориентацией на получение естественнонаучного образования в рамках профильного обучения в 10 – 11 классах.
Таблица 1
Курс по выбору «На перекрёстках естественнонаучных дисциплин»
9 класс
Название курса
На перекрёстках естественнонаучных дисциплин
Характер курса
(межпредметный)
Предпрофильное обучение 9 класс
Профильное обучение
10 класс
Профильное обучение
11 класс
Содержательная основа
Молекулярно – кинетическая теория – фундаментальная научная теория естествознания
Законы сохранения, периодичности – фундаментальные законы природы.
Эволюция научной картины мира
Основной принцип формирования курса по выбору - соответствие
методологическим принципам современного познания, на основе которого у школьников должна предположительно сформироваться целостная научная картина мира. Курс актуален, так как общие законы, изучаемые различными науками естественнонаучного цикла составляют знания, необходимые любому образованному человеку на общекультурном уровне. Это позволяет обеспечить:
создание образовательной среды, необходимой для формирования у школьников отношения к
естественнонаучным дисциплинам, как возможной области будущей практической деятельности;
интеграцию знаний, полученных на уроках физики, химии, биологии, географии вокруг
основополагающих законов этих наук, которые входят в «золотой» фонд естественнонаучного образования;
формирование абстрактно-логического мышления через развитие познавательных интересов и
способностей самостоятельно добывать знания;
развитие умения более глубокого и детального изучения основных фактов, законов, теорий и
методов естествознания, обобщения широкого круга явлений природы на основе МКТ;
реализацию учащимися естественнонаучных способностей.
Программа включает теоретический материал, практические занятия, перечень демонстраций, лабораторных работ, лабораторный практикум, межпредметные связи, тематическое планирование, средства реализации программы, ожидаемые результаты и методы проверки их достижимости через формы отчётности (см.приложение 2).
При организации занятий по программе данного курса целесообразно создавать ситуации, в которых каждый ученик с разным уровнем обучаемости мог бы выполнять индивидуальную работу и принимать участие в работе группы.
ЦЕЛИ
Создание образовательной среды, необходимой для формирования у школьников отношения к естественнонаучным дисциплинам как возможной области будущей практической деятельности.
Интеграция знаний, полученных на уроках физики, химии, биологии, географии вокруг основополагающих законов этих наук, которые входят в «золотой» фонд естественнонаучного образования.
Расширение содержания основного курса естествознания.
ЗАДАЧИ
Способствовать формированию:
абстрактно-логического мышления через развитие познавательных интересов и способностей
самостоятельно добывать знания;
умения более глубокого и детального изучения основных фактов, законов, теорий и методов
естествознания, обобщения широкого круга явлений природы на основе МКТ.
Предоставить учащимся возможность реализации естественнонаучных способностей.
Научить комплексному подходу в изучении основных законов природы.
Предпочтительными являются следующие виды работы:
самостоятельная работа учащихся над теоретическим материалом темы курса;
консультации с учителем;
защита творческих работ, публичное представление полученных в ходе самостоятельной работы результатов, их аргументированное обоснование;
работа в малых группах.
В качестве основных методов обучения используются исследовательский и эвристический. По итогам курса учащиеся представляют творческие работы: проекты, материал к выставке, презентация моделей и сборников авторских задач на законы природы.
Формы контроля достижений учащихся соответствуют компонентам содержания программы, особенностям предъявляемых требований к усвоению знаний и овладению конкретными умениями.
Работа каждого учащегося в рамках курса оценивается комплексно по следующим компонентам:
включенность ученика в учебную деятельность и личностный рост ученика в ходе учебной деятельности;
оценка учащимися друг друга при коллективно-распределительной деятельности в группах;
содержание и форма представленной творческой работы;
уровень публичной защиты творческой работы.
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
9 класс
(всего 17 часов, из них 5 ч. – лабораторный практикум)
Введение (1 ч)
Ознакомление с программой курса. Основные законы природы как основная часть
естественнонаучных дисциплин.
Молекулярно-кинетическая теория ( МКТ ) – одна из фундаментальных научных теорий естествознания. ( 9 ч)
Дискретность. Значение дискретности для объяснения явлений природы в естествознании. Физико-химические процессы в природе: диффузия, осмос, тургор, броуновское движение, диссоциация, реакции ионного обмена, гидролиз, равновесие, избирательная проницаемость веществ.
Вода – это жизнь. Растворы. Растворение – физико-химический процесс; его значение в живой и неживой природе. Влажность воздуха. Методы очистки воды: естественные, искусственные.
Решение познавательных задач с помощью законов естественнонаучных дисциплин.
Итоговые занятия: защита лабораторного практикума, творческая мастерская. (2 ч)
Демонстрации
Модели кристаллические решётки, схемы «Строение вещества»;
Механическая модель «Броуновское движение»,
Видеофильм Вещества в биосфере. Глобальные проблемы человечества»;
Магнитная схема «Оболочки Земли»;
Карта « Природные зоны Земли»;
Опыты «Диффузия в живой и неживой природе», «Растворение – физико – химический процесс»
Динамическое пособие «Экологические системы», «Движение воздушных масс»;
Таблицы: «Строение растительного организма», «Строение животного организма», «Диффузия в живой природе», таблица «Газообмен в лёгких»; мини-таблицы «Общий план строения организма человека», модели-аппликации «Типичные биоценозы».
Лабораторные работы
Работа с моделью-аппликацией « Типичные биоценозы », «Строение атома»
Составление схемы-аппликации « Круговорот веществ в природе».
Пищеварение – физико-химический процесс. Факторы, влияющие на пищеварение.
Плазмолиз, деплазмолиз в клетках эпидермиса лука.
Межпредметный практикум
( 5 часов)
Наблюдение броуновского движения.(1ч)
Изучение свойств жидких, твердых и газообразных веществ.(1ч)
Измерение относительной влажности воздуха (1 ч)
ПДК вредных веществ в атмосфере, воде, пищевых продуктах. (2ч)
Межпредметные связи
(5 – 9 классы)
ГЕОГРАФИЯ – земные оболочки; природный комплекс; население земли; свойства океанической воды; воды суши; загрязнения гидросферы; ветер; организмы в Мировом океане; главные особенности рельефа России; почвы и почвенные ресурсы; природные зоны.
ФИЗИКА – тело; вещество; атомы; молекулы; молекулярное строение твердых, жидких и газообразных тел; физические и химические явления; физические явления в живом организме; диффузия.
ХИМИЯ – основные положения атомно-молекулярного учения; строение вещества; периодическая система в свете строения атома; диссоциация; растворы и растворимость; реакции ионного обмена; химические явления в живом организме.
БИОЛОГИЯ – состав; строение живого организма; физиологические процессы (дыхание, обмен веществ)
Ожидаемые результаты обучения
1.Владеть основными понятиями
Давать определения
дискретности;
диффузии;
броуновского движения;
тургор, тургорного давления;
осмос, осмотического давления;
«сосущей силы» клетки;
избирательной проницаемости веществ;
физических, химических явлений;
диссоциации;
реакции ионного обмена;
реакции ионного разложения (гидролиз);
равновесия;
растворов.
Описывать физические и химические явления в живой и неживой природе на основе МКТ: диффузия, осмос, тургор, броуновское движение, диссоциация, реакции ионного обмена, гидролиз, равновесие, избирательная проницаемость веществ.
Вычислять:
относительную влажность воздуха;
массовую долю растворимого вещества;
ПДК веществ
2.Владеть методами научного познания
2.1.Собирать приборы для проведения лабораторного эксперимента по описанию, рисунку, схеме и проводить наблюдения изучаемых явлений в природе:
дискретности;
диффузии;
поступления веществ в биологическую систему;
растворения веществ – физико-химический процесс;
броуновского движения;
влажности воздуха.
2.2.Объяснять результаты наблюдений и экспериментов:
факторы, влияющие на пищеварение как физико-химический процесс;
причины поступления веществ в биологическую систему;
анализ вредных веществ в атмосфере, воде, пищевых продуктах.
Предоставлять результаты исследовательского эксперимента в виде таблиц, схем, диаграмм, письменных отчетов.
Прогнозировать тенденции изменения в живой и неживой природе в результате деятельности человека.
Воспринимать, перерабатывать и предъявлять учебную информацию в различных формах
( словесной, образной, символической )
Называть основные положения МКТ
Приводить примеры:
дискретности;
опытов, подтверждающих основные положения МКТ;
экологических последствий деятельности человека.
Структурировать прочитанный текст:
делить текст на смысловые части;
выделять главную мысль в каждой части;
составлять план изложения материала.
Изготавливать, составлять и демонстрировать модели, стенды, проекты
Библиография
Для учителя
Астафуров В. И., Бусев А. И. Строение вещества- М.: Просвещение, 1984
Ахиезер А. И. , Рекало М. П. Современная физическая картина мира - М.: Знание, 1980
Буров В. А. , Зворыкин Б, С. Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах средней школы - М.: Просвещение, 1971
Васильев Е.В. Ботаника - М.: Просвещение, 1978
Волькенштейн М. В. Перекрестки науки - М.: Наука,1972
Гальперин М.В. Экологические основы природопользования – М.: Форум, 2003
Голованов Л. В. Созвучье полное в природе - М.: Мысль, 1997
Горбунова Н.П. Практикум по ботанике- М.: Высшая школа, 1976
Глинка Н.Н. Общая химия - Ленинград, Химия,1988
Данилова В.С., Кожевников Н.Н.. Основные концепции современного естествознания (учебное пособие для вузов) – М.: Аспект пресс, 2000
Фиалков Ю.Я. Не только вода - М.: Химия, 1976
Марков А.А. О природе материи - М.: Наука, 1976
Майоров А. Н, Физика для любознательных или о чем не узнаешь на уроке- М.: Академия науки,1999.
Медников. Б. Аксиомы биологии - М.: Знание, 1982
Перышкин А.В. ,Каменецкий С.Е. Факультативный курс физики, 9 класс- М.: Просвещение,1976
Преподавание физики, развивающее ученика. Кн.2. Развитие мышления:общие представления, обучение мыслительным операциям – Сост. и под ред. Э.М.Браверман.-М.: Ассоциация учителей физики, 2005
Раковская Э. М. , Давыдова М.И. Физическая география России - М., Владос, 2001
Для учащихся
Енохович А.С, Кабардин О.Ф. Хрестоматия по физике: Учебное пособие для уч-ся - М.: Просвещение, 1982
Ергомышева - Алексеева М.Н. Физика юным - М.: Просвещение,1969
Энциклопедический словарь юного химика - М.: Педагогика, 1989
Ильченко В. Р. Перекрестки, физики, химии и биологии- М.: Просвещение,1986
Крицман В. А. Книга для чтения по неорганической химии - М.: Просвещение, 1983
Перельман Я. И. Занимательная физика - М.: АСТ, 2004
Пивоварова Г.П. За страницами учебника географии 6 класс - М.: Просвещение, 1997
Энциклопедия для детей Т.3 География / Гл. ред. М. Д. Аксенова - М.: Аванта +, 2003
Интернет- ресурсы
1. Опорные конспекты по химии. Поурочные конспекты для учащихся 8 – 11-го классов.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
2. Химия для всех. Электронный справочник за полный курс химии.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
3. Школьная химия – справочник.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
4. Мир химии.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
5. Репетитор по химии.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
6. Шапошникова И.А. Металлы в живых организмах. 10-11 классы. Метапредметный лабораторный практикум (химия, биология, экология, география) / Под общей редакцией к.п.н. Габриеляна О.С.-М.: Издательство Бином, 2013.
7. ЦОР: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
ТЕМА: « Молекулярно-кинетическая теория – одна из фундаментальных научных теорий естествознания»
Тема
Количество
часов
Форма организации учебной деятельности
Средства
обучения
Контроль
1. Введение. Основные законы природы
1
Лекция-беседа
Обобщающая схема-таблица
Исходный контроль-тестирование «Основные законы природы»
2. Дискретность. Значение дискретности для объяснения законов природы
1
Групповая работа
Лабораторные работы № 1,2
Модели-аппликации «Типичные биоценозы»; набор моделей атомов со стержнями для составления моделей молекул, набор трафаретов модели атома; раздаточный материал: мини- таблицы « Земные оболочки», «Природные зоны», «Общий план строения организма человека», карта «Природные зоны России», динамическое пособие «Экологические системы», «Движение воздушных масс»
Инструктивные карты (к л/р. №1,2)
Подведение итогов лабораторных работ.
3-4. Физико-химические процессы в природе: диффузия, осмос, тургор, броуновское движение, диссоциация, реакции ионного обмена, избирательная проницаемость веществ, гидролиз, равновесие.
2
лекция- гипертекст.
Текст.
Индивидуальные проверочные задания, составление вопросов, схем, заполнение таблиц.
лабораторная работа №3
Инструктивная карта (к л/р №3)
Подведение итогов лабораторной работы.
Оформление материала к творческой мастерской.
5. Вода – это жизнь, составная часть внутренней среды животного организма, растительных соков. Свойства воды, обуславливающие её биологическую роль.
1
Лабораторная работа № 4
Инструктивная карта (к л/р №4)
Подведение итогов лабораторной работы.
Оформление материала к творческой мастерской.
6-7. Растворение –физико-химический процесс, его значение в живой и неживой природе. Влажность воздуха – фактор, определяющий условия выживания. Методы очистки воды: естественные, искусственные.
2
Эвристическая беседа с демонстрацией опытов (опыты «Диффузия в живой и неживой природе»)
Графопроектор, чашки Петри, вода, перманганат калия, модель броуновского движения, таблица «Газообмен в легких»
ЦОР. Тепловые явления при растворении
Подведение итогов исследовательской работы. Составление модели или проекта.
Оформление материала к творческой мастерской.
8. Глобальные проблемы человечества. Решение их в Красногорском районе.
1
Иллюстративно-поисковая
Видеофильм
Круглый стол.
Оформление материала к творческой мастерской.
9-10. Решение познавательных задач с помощью законов естествознания.
2
Поисково - исследовательская
Тексты задач
Оформление материала к творческой мастерской.
11-15. Лабораторный практикум
5
Поисково - исследовательская
Инструктивные карты
Оформление материала к творческой мастерской.
16-17. Итоговые занятия
2
Творческая мастерская
Творческая мастерская
( форма отчетности)
Творческая мастерская
Защита проекта
Выставка
« Сведение множества к единому - в этом первооснова красоты»
Пифагор
Стенды выставки
Презентация моделей
Конкурс познавательных задач на законы естественнонаучных дисциплин
1. Диффузия в живой и неживой природе.
1. Дискретность в живой и неживой природе.
1. Модель - гигрометра.
Презентация сборника авторских задач на законы природы
2. Вода – это жизнь.
2. Методы очистки воды: естественные, искусственные в Красногорском районе.
2. Модель « Поступление веществ в растительный организм»
3. Направленность процессов в окружающем мире
3.Диффузия в физиологических процессах живой природы.
3. Модель « Газообмен в процессе дыхания»
4.Живой организм – водный раствор.
4. Диффузия в твоём доме.
4. Модель
« Избирательная проницаемость клетки»
5. Калейдоскоп профессий.
Лабораторные работы
Лабораторная работа №1.
Тема. Природные биоценозы.
Цель: выявить, в чем заключается дискретный характер природных биоценозов. Сформировать знания о взаимосвязях составных компонентов биоценоза.
Оборудование: раздаточный материал «Набор аппликаций наземного биоценоза, биоценоза водоёма.
Ход работы.
Работа в группах. Используя аппликации, составьте модели наземного или водного биоценозов.
Выявите:
основные компоненты биоценоза;
состав фитоценоза – виды растений;
состав зооценоза – виды животных;
микробоценоз – совокупность микроорганизмов.
Назовите компоненты трофической структуры биоценоза: продуценты, консументы, редуценты. Выявите их роль в сообществе. Приведите примеры компонентов, участвующих в:
обеспечении пищей;
изменении среды обитания;
расселении видов в пространстве.
Ответьте на вопросы:
в чем заключается дискретный характер биоценоза?
в чем заключаются взаимосвязи компонентов биоценоза, их единства?
Возможные выводы учащихся.
Биоценозы состоят из различных компонентов фитоценоза, зооценоза, микробоценоза. По выполняемым функциям компоненты делятся на продуценты, консументы, редуценты. Это говорит о дискретном характере биоценоза. Все компоненты связаны между собой, участвуя в обеспечении пищей, изменении среды, расселении видов, представляют собой единое целое.
Лабораторная работа №2а.
Тема. Круговорот веществ в природе.
Цель: с помощью круговорота веществ сформировать представления о циклических процессах в природе, механизмах их протекания и значимости для существования жизни на Земле; показать на примере круговорота веществ в природе дискретность, отражающую природную закономерность распределения и превращения веществ в биосфере.
Оборудование: раздаточный материал – аппликации отдельных фрагментов круговорота веществ в природе.
Ход работы.
Работа в группах.
Пользуясь аппликациями, составьте 3-5 вариантов круговоротов веществ в природе с разной степенью полноты.
Составьте схему (или разработайте динамическую таблицу) взаимодействия 2-3 круговоротов веществ. Проследите по ней, как нарушение одного из них повлияет на стабильность других.
Составьте программу мероприятий, направленных на стабилизацию процессов в каком-либо круговороте веществ.
Контролирующие задания:
В каких «точках» может прерываться круговорот углерода, и этот элемент будет выходить из цикла на длительное время? Назовите естественные и антропогенные причины.
Покажите дискретный характер изменений в круговороте веществ.
Предложите пути возвращения элементов в круговорот веществ.
Лабораторная работа №2б.
Тема. Строение атома.
Цель: выявить, в чем заключается дискретный характер атома.
Оборудование: раздаточный материал «Трафареты строения атома».
Ход работы.
Работа в группах. Используя трафареты строения, составьте модели атома хрома, серы.
Выясните:
основные структурные компоненты атома;
валентные возможности данных элементов в нормальном и возбужденном состоянии.
Ответьте на вопросы:
в чем заключается дискретный характер атома?
какова взаимосвязь компонентов в атоме?
Подготовьте материал к компьютерной презентации «Дискретный характер атома».
Лабораторная работа №3
Тема. Анализ пищеварения в ротовой полости. Факторы, влияющие на пищеварение.
Цель: выявить, к каким процессам относится пищеварение в ротовой полости.
Оборудование:
Реактивы: растворы сульфата меди, щелочи, универсальная индикаторная бумажка, дистиллированная вода;
Штатив с пробирками, спиртовки, спички, держатель для пробирок;
Таблица «Качественные реакции на органические вещества»
Ход работы:
ВНИМАНИЕ! Работа выполняется в перчатках.
Справка.
Слюна – это сложная биологическая жидкость, состоящая из секретов всех слюнных желез, микрофлоры, содержимого десневых карманов, десневой жидкости, лейкоцитов, остатков пищевых продуктов, белков (амилаза, лизоцим, альбумин, глобулин, муцин.)
Опыт 1. Определение pН слюны:
Налейте в пробирку 1 мл дистиллированной воды и добавьте1 мл слюны. С помощью универсальной индикаторной бумажки определите pН слюны
Опыт 2 Расщепление углеводов в ротовой полости.
Хорошо разжуйте кусочек черного хлеба. Смоченный слюной хлеб поместите в пробирку, прибавьте туда несколько капель раствора сульфата меди и раствора щелочи, чтобы получился осадок гидроксида меди. Нагрейте смесь. Что наблюдаете? Объясните наблюдения, используя таблицу «Качественные реакции на органические вещества»
На основе интеграции своих знаний из курсов химии, физики, биологии ответьте на вопросы: а) к каким процессам относится пищеварение в ротовой полости? б) какие факторы на ваш взгляд будут влиять на протекание этих процессов?
Заполните таблицу, исходя из наблюдений:
Таблица: Пищеварение в ротовой полости. Факторы, влияющие на пищеварение.
Процессы
Факторы
Физические
Химические
1.
2.
3.
Лабораторная работа №4
Тема. Плазмолиз и деплазмолиз в клетках кожицы лука.
Цель: сформировать умение проводить опыт по получению плазмолиза, закрепить умение работать с микроскопом, проводить наблюдения и объяснять полученные результаты.
Оборудование: микроскопы, предметные и покровные стёкла, стеклянные палочки, стаканы с водой, фильтровальная бумага, раствор поваренной соли, репчатый лук.
Ход работы
Приготовьте препарат кожицы лука, рассмотрите клетки под микроскопом. Обратите внимание на расположение цитоплазмы относительно клеточной оболочки.
Удалите с микропрепарата воду, приложив фильтровальную бумагу к краю покровного стекла. Нанесите на предметное стекло каплю раствора поваренной соли. Наблюдайте за изменением положения цитоплазмы.
Фильтровальной бумагой удалите раствор поваренной соли. Капните на предметное стекло 2-3 капли воды. Наблюдайте за стоянием цитоплазмы.
Объясните наблюдаемое явление. Ответьте на вопросы: куда двигалась вода (в клетки или из них) при помещении ткани в раствор соли? Чем можно объяснить такое направление движения воды? Куда двигалась вода при помещении ткани в воду? Чем это объясняется? Как вы думаете, что могло произойти в клетках, если бы их оставили в растворе соли на длительное время? Можно ли использовать раствор для уничтожения сорняков?
Используя результаты лабораторной работы, дайте определение понятиям «плазмолиз», «деплазмолиз».
Межпредметный практикум
Практические работы
Работа № 1
ПОДГОТОВКА ПРЕПАРАТА И НАБЛЮДЕНИЕ БРОУНОВСКОГО ДВИЖЕНИЯ.
Броуновское движение в жидкости можно наблюдать с помощью
микроскопа, дающего увеличение в 600 раз. Для этого пользуются биологическим микроскопом с окуляром 15- кратного увеличения и объективом 40-кратного увеличения.
Для грубой наводки такой микроскоп снабжён кремальерным винтом, а для точной фокусировки - микрометрическим винтом.
Цель: познакомить учащихся с методикой приготовления препарата для наблюдения броуновского движения.
ПОЛЬЗУЮТСЯ МИКРОСКОПОМ ТАК:
после установки препарата на предметный столик опускают объектив кремальерным винтом на расстояние приблизительно 0,5 мм от покровного стекла. При этом следят за нижним краем объектива сбоку. Затем микрометрическим винтом добиваются точной фокусировки. Освещают препарат снизу при помощи отражающего вогнутого зеркала.
Оборудование: микроскоп, акварельные краски, тушь, 10 – 15 мл молока, предметные и покровные стекла ( по 4 шт) ,кристаллизатор с водой, акварельная кисточка.
Выполнение работы
Приготовьте препарат для наблюдения броуновского движения в жидкости. Для этого нанесите на предметное стекло акварельной кисточкой 2-3 капли воды. Затем коснитесь этой кисточкой несколько раз поверхности краски и введите ее в приготовленные краски. Из этого слабого раствора краски возьмите маленькую капельку, перенесите на другое, предварительно протертое предметное стекло и накройте покровным стеклом.
Поместите приготовленный препарат на предметный столик микроскопа под объектив и закрепите препарат при помощи пластинчатых прижимов. Проверьте освещение препарата, поворачивая слегка отражающее зеркало. Осторожно опустите объектив кремальерным винтом на расстояние до 0,5 мм от покровного стекла, наблюдая за нижнем краем объектива сбоку. Затем, смотря одним глазом в окуляр микроскопа, медленно подводите объектив микрометрическим винтом к препарату до появления отчетливого изображения движущихся частиц краски. Наблюдаемую картинку покажите учителю.
Приготовьте препараты из молока и туши и повторите наблюдения.
Контрольные вопросы
Какой из препаратов дает лучшую картинку броуновского движения?
Что является частицами для наблюдения броуновского движения в препарате с молоком?
Какие частицы совершают более интенсивное движение: крупные или мелкие?
Работа 2.
Свойства жидких, твердых и газообразных тел.
Цель работы: выявление зависимости электрической проводимости вещества от его строения.
Оборудование: прибор для испытания электрической проводимости, химические стаканы емкостью 50 мл, штапель, стеклянная палочка, стакан с водой для споласкивания электродов, емкость для сбора обработанных растворов, фильтровальная бумага, вещества – 1%-е растворы соляной кислоты, гидроксида натрия, сульфата натрия; кристаллический хлорид натрия, этанол, раствор сахарозы, дистиллированная вода.
Задания.
Проверьте электропроводимость кристаллического хлорида натрия,
дистиллированной воды и раствора, образованного этими веществами.
Исследуйте электропроводность растворов солей, щелочей, кислот.
Проверьте электропроводность этанола, раствора сахара.
Запомните правила пользования прибором. После испытания раствора на электропроводность, следует отключить прибор от сети, сполоснуть электроды в воде, просушить их с помощью фильтровальной бумаги. Только после этого можно приступить к испытанию следующего раствора (исследуемого вещества).
Выполнение работы.
Подготовьте бланк отчета
Исследуемое
вещество
Агрегатное состояние
Кристаллическая решетка
Лампа
Вывод
Причина электропроводности или отсутствия
кристаллический хлорид натрия
раствор соли
раствор щелочи
раствор кислоты
гидроксид натрия (кристаллический)
сахар ( кристаллический)
кислород ( воздух)
Сначала исследуйте электропроводность кристаллического хлорида натрия, для чего сухие электроды прибора поднесите к сухой соли. Сделайте вывод.
Выполните исследование с кристаллическим сахаром и сформулируйте вывод.
Исследуйте электропроводность кислорода ( воздуха). Что вы наблюдаете?
Налейте в стакан 2 мл дистиллированной воды, испытайте ее электрическую проницаемость.
Внесите с помощью штапеля в дистиллированную воду немного кристаллического хлорида натрия, хорошо размешайте стеклянной палочкой и испытайте полученный раствор на электрическую проницаемость. Что вы наблюдаете?
Налейте в три стакана растворы соли, щелочи и кислоты (по высоте не более 1 см), испытайте их электрическую проницаемость. Сделайте вывод относительно электропроводимости растворов этих веществ.
Оформите результаты в виде таблицы.
Контрольные вопросы.
Почему кристаллический хлорид натрия не проводит тока, а раствор его является электролитом?
Почему при нагревании газов наблюдается ионизация газов, то есть наблюдается электропроводимость?
Работа 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА.
Относительной влажностью воздуха r называют отношение давления p
водяного пара, содержащегося в воздухе приданной температуре, к давлению р насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах:
r = ( р / р ) 100%.
Существует несколько методов определения относительной влажности воздуха.
В данной работе её определяют при помощи психрометра, конденсационного и волосного гигрометров.
Психрометром - по разности температур сухого (левого) и влажного (правого) термометров специальной таблице.
Конденсационным гигрометром - путём нахождения точки росы, т.е. температуры, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным, и с помощью таблицы зависимости давления насыщающих паров от температуры. Чтобы легче было заметить появление росы на поверхности охлаждаемой камеры , она окружена металлическим кольцом с теплоизолирующей прокладкой. Наблюдение за появлением налёта росы проводят путём сравнения поверхности охлажденной камерой с блестящей поверхностью кольца, которая во время опыта остаётся без изменений.
Показания волосного гигрометра дают непосредственно относительную влажность воздуха в процентах. Проверку и установку волосного гигрометра производят на основании определения относительной влажности воздуха при помощи психрометра. Для установки стрелки гигрометра на соответствующее деление шкалы служит регулировочный винт.
Цель: познакомить учащихся с методикой определения относительной влажности воздуха.
Оборудование: психрометр, школьный гигрометр, волосной гигрометр, спирт медицинский в склянке с пробкой, термометр, воронка, психрометрическая таблица, таблица давления насыщенных паров.
Выполнение работы
Ознакомьтесь с устройством психрометра, определите показания сухого и влажного термометров и вычислите разность температур. По психрометрической таблице определите относительную влажность воздуха.
Ознакомьтесь с устройством школьного гигрометра: протрите мягкой тканью полированную стенку и кольцо гигрометра до полного блеска; определите температуру воздуха в комнате.
3. Налейте в гигрометра ( наполовину) серного эфира , вставьте в нее термометр и присоедините резиновую грушу.
Предупреждение. Пары спирта огнеопасны, поэтому не допускайте вблизи прибора открытого пламени.
4. Установите прибор так, чтобы зеркальная поверхность его была расположена под углом 30 - 400 к направлению луча зрения. Продувайте воздух через спирт и внимательно следите за полированной поверхностью стенки камеры , сравнивая ее с поверхностью кольца .
5. В момент появления росы заметьте показание термометра, прекратите продувание воздуха и продолжайте наблюдения, чтобы заметить показание термометра в момент полного исчезновения росы.
6. Наблюдение повторите несколько раз, стараясь возможно точнее определить температуру появления и исчезновения росы. По окончании наблюдений оставшийся в гигрометре спирт слейте в склянку и плотно закройте её. Результаты опыта запишите в таблицу:
Температура окружающего воздуха, градусов Цельсия
Температура появления росы, градусов Цельсия
Температура исчезновения росы, градусов Цельсия
7. Примите среднее значение наблюдаемых температур за достоверную точку росы и, зная температур окружающего воздуха, вычислите относительную влажность, воспользовавшись таблицей давления насыщающих паров воды в зависимости от температуры.
8. Ознакомьтесь с устройством и принципом действия волосного гигрометра. Сравните его показание с результатами предыдущих опытов.
9. Подышите на волос гигрометра и понаблюдайте за поведением стрелки
Контрольные вопросы
1. Когда разность показаний сухого и смоченного термометров больше: когда воздух в комнате более сухой или более влажный?
2. Как скажется на результатах близость нахождения экспериментатора к гигрометру вол время опыта? Что целесообразно сделать для устранения этого влияния?
Работа 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ НИТРАТОВ В РАСТЕНИЯХ.
Цель работы. Определить наличие нитратов в сырых овощах и предложить меры по предотвращению отравления нитратами.
Материал и оборудование:
растительные образцы (клубни картофеля, корнеплоды моркови, кочан капусты, плоды яблони ), раствор дифениламина в концентрированной H2SO4 (1г дифениламина на 100мл H2SO4 ); пробирки с этикетками стандартных растворов нитрата калия: картофель-250мг\кг, морковь-250мг\кг, капуста-500мг\кг, яблоки-60мг\кг, согласно значением ПДК нитрат – ионов в сырых овощах; скальпель; пипетка; ступка с пестиком; чашки Петри.
Ход работы.
Обратите внимание на советы:
реактивом на нитрат – ион служит раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте, дающий синее окрашивание резкой интенсивности;
после взятия каждой пробы все инструменты необходимо тщательно вымыть и протереть.
1.Разрежьте чистый клубень картофеля, отделите от него небольшой кусочек с кожицей, разотрите его в ступке и часть образовавшейся кашицы перенесите в чашку Петри.
Проведите те же операции с кусочком картофеля, взятым из середины клубня.
2.Нанесите несколько капель сернистого дифениламина на каждый образец.
3.Сравните окраску образцов со стандартным раствором для данного продукта.
4. По интенсивности синего окрашивания сделайте вывод о содержании нитратов в полученных образцах – сильном, среднем, слабом. Неисчезающее в течение более трех минут сине – черное окрашивание указывает на высокое содержание нитратов в данном образце.
5.Используя описанную выше методику, проведите анализ на содержание нитратов в других овощах и фруктах.
6.Сделайте вывод по работе.
7.Объясните, к нарушению, каких процессов в природе может привести внесение в почву избыточного количества удобрений и какие отрицательные последствия можно ожидать. Объясните, какие процессы способствуют накоплению нитратов.
8.Ваши рекомендации по предотвращению отравления нитратами.
Возможные ответы учащихся:
а) варка овощей;
б) очистка от кожицы;
в) удаление участков наибольшего скопления нитратов;
г) вымачивание.
Работа 4а.
Тема. Мониторинг воздушной среды на территории Красногорской школы.
Объект исследования. Воздушная среда на территории школы.
Цель исследования: выявление загрязненности воздушной среды на территории Красногорской школы техногенными выбросами.
Оборудование:
таблицы:
«Статистический анализ заболеваний учащихся школы за 2014 - 2016 год».
«Качественные реакции на неорганические и органические вещества».
«Данные ПДК».
весы, разновесы, прибор для фильтрования.
реактивы: раствор нитрата бария, концентрированные азотная, серная кислоты, медь, дистиллированная вода, снеговая вода.
Ход работы.
Работа в группах – лабораториях.
Лаборатория математического мониторинга.
Задачи
1.Рассчитать количество выбрасываемых загрязнителей воздушной среды котельной на территории школы, исходя из условия задачи:
количество сожженного угля за отопительный сезон 4825 кг;
при сгорании 1 т угля образуется механические загрязнители ( пыль, сажа, зола) 0,32 т, соединения серы 0,0108 т, соединения углерода 0,0 51 т, оксида азота 0,0057 т
газоочистительные циклоны улавливают 85 % твердых частиц, а 15% - выбрасываются в атмосферу.
2.Проанализировать, влияют ли техногенные продукты сгорания угля на повышение заболеваний органов дыхания (за период отопительного сезона, можно за месяц).
3.Сделайте вывод о степени загрязненности воздушной среды в сравнении с ПДК.
Успехов в работе Вам.
Лаборатория химического анализа.
Задачи.
1гр. Используя выданное оборудование, определить загрязненность воздуха механическими примесями по снегу, как индикатору загрязненности воздушной среды.
2 гр. Определить наличие в снеговой воде соединений серы.
3 гр. Определить наличие в снеговой воде соединений азота.
Внесите результаты химического анализа в сводную таблицу №1.
Творческих успехов Вам.
Лаборатория химического прогнозирования.
Задачи.
Теоретически обоснуйте, какие физические и химические процессы протекают с оксидами серы, азота, механическими примесями, попавшими в атмосферу. Сделайте краткую запись ответа.
Выясните объекты поражения на территории школы техногенными продуктами сгорания угля в котельной. Сделайте краткую запись ответа.
Сводная таблица результатов опытов и наблюдений №1
Территория школы
Начальная школа
Средняя школа
Исследуемый образец (наличие анионов)
механическими примесями
реактивы
механическими примесями
реактивы
нитрат бария
азотная кислота, серная кислота
нитрат бария
азотная кислота, серная кислота
1. дистиллированная вода
2.снеговая вода
примеси
сульфат- ион
нитрат- ион
Успешной работы Вам.
Сформулируйте свои предложения по улучшению экологической обстановки воздушной среды школы.
Практические задания
Прочитайте отрывок из стихотворения П. Дудника:
Говорят,
Что на восемьдесят процентов
Из воды состоит человек.
Из воды – добавлю - родных его рек.
Из воды – добавлю - дождей, что его напоили.
Из воды – добавлю - из древней воды родников,
Из которых его и деды, и прадеды пили.
Как вы понимаете этот текст с точки зрения своих знаний о составе живого вещества и о роли воды в живой природе?
Почему альпийские растения низкорослы? Почему во всех частях этих растений сахара накапливается больше, чем у таких же растений, находящихся не в альпийской зоне?
В низовьях Днепра и Дуная живет умбра, или рыба евдошка. Дышит она не так, как другие рыбы. Плавательный пузырь у нее связан с глоткой широким протоком. Высунувшись из воды, рыба набирает воздух в пузырь, который густо оплетен кровеносными сосудами. Из пузыря кислород проникает в кровь. Воздух насыщенный углекислым газом, рыба выталкивает чрез рот. Чем объяснить такие изменения в органах дыхания этой рыбы?
В теле взрослого человека имеется до 160 млрд. капилляров. Благодаря этому каждая клетка через тканевую жидкость снабжается необходимыми питательными веществами и кислородом. Смачивает ли кровь стенки капилляров?
Какие физические процессы играют роль при приживании привоя к дикому дереву?
Почему перед заморозком рассаду помидоров, огурцов следует обильно поливать?
Большой сосуд с водой, помещенный в погреб, предохраняет овощи от замерзания. Почему?
Какая почва прогревается солнцем быстрее: влажная или сухая?
В ясный весенний день температура воздуха 10 С0, относительная влажность 80%.Будет ли ночью заморозок?
Почему в лиственных лесах прохладно даже в жару?
Почему в резиновой одежде трудно переносить жару?
Почему сильная жара труднее переносится в болотистых местностях, чем в сухих?
Какова роль сахара и соли при консервировании продуктов? Почему при этом необходимо соблюдать определенную норму?
Если растереть в ступке таблетку фенолфталеина и добавить несколько гранул щелочи, то между этими веществами реакция не наблюдается. Что надо сделать, чтобы реакция происходила?
Молекулярно-кинетическая теория– одна из фундаментальных научных теорий естествознания (теоретический материал)
Молекулярно-кинетическая теория – одна из фундаментальных научных теорий, утверждающая древнейшую научную идею – идею о дискретности вещества. Она служит основой для объяснения многих физических, химических, биологических явлений, без нее не может обойтись ни одна из естественных наук.
Уже в 7 классе при объяснении большинства физических явлений вы обращались к основным положениям МКТ. В 8-м классе на уроке химии вы применяли положения МКТ к объяснению химических явлений.
А какую роль играет МКТ при объяснении биологических явлений?
Давайте с вами обратимся к научно-популярной книге Веры Романовны Ильченко «Перекрестки физики, химии и биологии» и немного поразмышляем об этом, например, у озера.
Пройдем через заросли конского щавеля дербенника, осоки к самой воде, постоим, наслаждаясь запахом цветов и трав. Мы не будем останавливаться на том, что запах от кувшинок, прибрежных цветов распространяется, благодаря диффузии, обусловленному непрерывном хаотическим движением частиц- молекул окружающего нас воздуха. Подобный пример в подтверждение существование хаотического движения молекул в газах на уроке физики в 7 классе. Посмотрим на озеро.
Вот у самого берега возле стебля тростника повис вниз голо вой жук-плавунец. Что он высматривает на дне? Возле него расположились какие-то личинки также вниз головой, вы ставив над водой свои «хвостики».
Кто как дышит? (О роли диффузии в процессах дыхания.) Конечно, ни жук, ни личинки ничего не рассматривают на дне, они запасаются кислородом. Жук высовывает из воды конец брюш ка и, приподняв надкрылья, набирает воздух в дыхальца-отвер стия в брюшке (у личинок они находятся в «хвостиках»), от них отходят трахеи трубочки к каждому органу жука. Благодаря диффузии кислород воздуха из трахей проникает в каждую клетку организма жука, а углекислый газ также благодаря диффузии из клеток проникает в трахеи и выводится наружу.
Совсем близко к берегу подплыла рыбка, вы видите ее темную спинку и замечаете, как периодически движутся у нее жаберные крышки так она прогоняет через жаберные щели воду, которая омывает жаберные лепестки, пронизанные капиллярами (тончай шими сосудами). Через их стенки кислород из воды диффун дирует в кровь, а из крови в воду диффундирует углекислый газ.
Возле листьев кувшинки раздался слабый всплеск, над водой появилась голова лягушки. Лягушка пялит на вас глаза, будто, в самом деле, пытается разглядеть. Присмотритесь и вы к ней. Это очень интересное животное. Хотя бы потому, что живет в воде и не пьет ее, на суше дышит легкими и влажной кожей, а в воде через кожу. Основа этого процесса та же диффузия.
А как кислород попадает в организм человека? Через легкие. Проникновение кислорода из воздуха через мембраны легочных пузырьков в кровь, а углекислого газа из крови в воз дух происходит также благодаря диффузии. Альвеолы мельчайшие ячейки легких оплетены густой сетью капилляров тон чайших кровеносных сосудов. Стенки тех и других очень тонкие, что способствует проникновению через них молекул газа в кровь и обратно. Скорость газообмена зависит от площади поверхности, через которую происходит диффузия газов, и разности парциаль ных давлений диффундирующих газов (парциальным называется часть общего давления, которая приходится на долю данного газа в газовой смеси).
Если газы растворены в жидкости, то термину «парциальное давление» соответствует используемый в биологии термин «напря жение». Парциальное давление кислорода в воздухе легочных пузырьков 1011 кПа, а напряжение кислорода в притекающей к легким крови около 6 кПа, поэтому кислород интенсивно диффун дирует из легких в кровь. Напряжение углекислого газа в венозной крови на 700 Па больше, чем его парциальное давление в воздухе, находящемся в легких, углекислый газ диффундирует из крови в легкие.
Множество легочных пузырьков и их ячеистое строение обеспе чивают большую поверхность, через которую происходит газооб мен между воздухом и кровью.
Как растения пьют воду? (Об осмосе и тургоре.) Берег озера зарос цветущими травами, колышущейся под ветром лозой. К каждому побегу, к каждому листу растений через корневые волоски из почвы проникают питательные растворы, основу кото рых составляет вода. Происходит это благодаря диффу зии хаотическому движению частиц вещества. Оно же обуслов ливает поступление воды в растения.
Наверное, вы помните опыт, который вам показывали на уроке природы в 5-ом классе или который вы наблюдали на уроке физики в 7 классе. К раствору медного купороса приливали воду и наблюдали выравнивание концентрации раствора по всему объему, происходящее вследствие диффузии. Но чтобы понять, как вода проникает в корневые волоски и создает внутриклеточное давление, опыт следует несколько усложнить. Для этого потре буется мешочек из животного пузыря или из пленки, прилегающей к скорлупе яйца. Чтобы получить эту пленку, куриное яйцо опуска ют в концентрированный раствор уксусной кислоты на 56 сут, при этом скорлупа растворяется (с уксусной кислотой иметь дело опасно, поэтому надо обратиться за помощью к учителю химии или родителям). После того как мешочек из животного пузыря или пленки яйца готов, в него наливают концентрированный раствор сахара, и края мешочка плотно привязывают к стеклян ной трубке, затем опускают его в стакан с водой, лучше дистил лированной. Через несколько минут можно наблюдать, что уровень жидкости в трубке начинает подниматься. Чтобы ускорить этот процесс, нужно мешочек опустить в подогретую воду. Как вам известно, скорость теплового движения частиц вещества зависит от температуры. Чем больше скорость молекул воды, тем она быстрее проникает в раствор, который находится в мешочке. Попробуем объяснить это явление. Если бы мешочка, разделяющего раствор и воду, не было, произошло бы постепенное выравнивание концентраций сахара по всему объему жидкости вследствие диффузии. Но в данном случае воду от раствора сахара отделяет полунепро ницаемая перегородка (мембрана), способная пропускать только молекулы воды и не пропускающая молекулы сахара. Поэтому и происходит движение воды через перегородку в одном направ лении. Конечно, молекулы воды переходят и из мешочка в окру жающую его жидкость, но их число зависит от концентрации сахара в мешочке: чем концентрация сахара больше, тем меньше молекул воды выходит из мешочка по сравнению с тем числом молекул воды, которые проникают в него из стакана за то же самое время. Вода будет наполнять мешочек до тех пор, пока существует различие концентрации раствора в нем и вне его. Если бы концен трация раствора в мешочке была меньше, чем в окружающей его жидкости, то вода из мешочка поступала бы в эту жидкость. Направленное движение низкомолекулярных соединений через полунепроницаемую перегородку называют осмосом. Чем выше концентрация раствора, отделенного перегородкой, тем интенсив нее в него приток воды, тем большее возникает в нем давление, называемое осмотическим. В нашем опыте именно оно заставляет подниматься жидкость по стеклянной трубке.
Обратимся теперь к растительной клетке. В молодом возрасте большую ее часть занимает цитоплазма. По мере роста клетки в цитоплазме накапливается клеточный сок, его окружает цитоплазматическая пленка, образуя вакуоли различной формы и размеров. В старых клетках вакуоли обычно сливаются в одну. Клеточный сок представляет собой водный раствор солей. Сахаров и других органических соединений, которые необходимы для жизненных процессов в клетке. Цитоплазматический слой, окружающий вакуоли, является полунепроницаемой мембраной воду он пропускает значительно лучше, чем высокомолекулярные соединения. Если концентрация веществ в клеточном соке выше, чем в окружающей клетку жидкости, как это обычно и бывает, то вода вследствие осмоса переходит в вакуолю, растягивает ее и прижимает цитоплазму к клеточной оболочке, которая под дей ствием внутреннего давления растягивается и приходит в напря женное состояние. При определенной порции воды в клетке дости гается равновесие: давление максимально растянутой оболочки клетки уравновешивается давлением клеточного сока, клетка на ходится в состоянии тургора (тургором называют давление прото пластасодержимого клеткина клеточную оболочку). Про никновение воды в клетку зависит не только от осмотического давления, но и от тургорного давления в клетке. В чистой воде тургорное давление в клетке возрастает, в концентри рованном растворе соли давление внутри клетки уменьшается. При равенстве осмотического и тургорного давления вода из внешней среды не поступает в клетку, какой бы высокой ни была концентрация клеточного сока по сравнению с концен трацией почвенного раствора. Такое состояние можно наблюдать у растений, если долго идут дожди.
Осмотическое давление играет огромную роль в поглощении воды клетками растений, но это не значит, что только благодаря нему вода поступает в клетки. В этом процессе участвует все содержимое клетки. Мы же рассматривали физические основы этого процесса и поэтому остановились на осмосе, чтобы подчерк нуть роль одного из положений молекулярно-кинетической теории в его объяснении.
Всасываемая корнем вода движется по живым клеткам корня благодаря осмотическому давлению. Далее она попадает в сосуды, расположенные в стебле растения. У большинства древесных пород эти сосуды представляют собой трубки длиной около 10 см и диа метром 0,2 мм, цитоплазма в них отсутствует они мертвые. В таких сосудах водный раствор движется гораздо быстрее, чем в живых клетках. Здесь главную роль играет не явление осмоса, которое протекает сравнительно медленно, а явление капилляр ности. От стебля и ветвей к листьям водный раствор движется по живым клеткам. Этому движению способствует также испарение воды с поверхности листьев и тела всего растения. При испа рении уменьшается тургорное давление, вследствие чего увеличивается «сосущая сила» клетки (разность между осмотическим и тургорным давлением) и вода интенсивнее поступает от корневой системы к наземной части растения. Поэтому, например, ско рость движения водного раствора по сосудам деревьев лиственных пород приблизительно в 4 раза больше, чем по сосудам деревьев хвойных пород.
Из почвенного раствора в корневую систему поступают также неорганические вещества, и в этом процессе диффузия играет боль шую роль, но не единственную. Советский физиолог Д. А. Сабинин процесс вбирания неорганических веществ растениями разделя ет на несколько этапов. Первым этапом он считает процесс обменной адсорбции, который состоит в том, что в корнях, погру женных в почвенный раствор, одни ионы обмениваются на другие. Например, в процессе дыхания растения выделяется угольная кислота, которая в воде диссоциирует на ионы Н+ и НСОз-. Они меняются местами с соответствующими им по знаку и по значению заряда ионами почвенного раствора К+, NO3-, PO43- и др. Второй этап проникновение поглощенных ионов в клетку, где органиче ские вещества передают их от одной молекулы к другой. Далее неорганические вещества попадают в вакуолю, здесь они сохра няются и по мере необходимости расходуются клеткой. Мы не вникаем в этот механизм, нам только важно понять, что он был бы невозможен без движения частиц вещества, без взаимодействия этих частиц: невозможны были бы ни растворение неорганических веществ, ни процессы адсорбции, ни перенос неорганических веществ молекулами, ни проникновение их в вакуоли, ни биохими ческие реакции в клетке.
О растворах и химических реакциях в них. Можно с уверен ностью сказать, что жизненные процессы в клетке происходят в растворах. Почему природа выбрала именно это состояние веще ства для осуществления биохимических реакций? Со времен алхи миков известно утверждение: «Нежидкое не реагирует». Его можно уточнить: нежидкое реагирует не так, как это необходимо для под держания процессов жизнедеятельности в клетке. Твердофазные реакции протекают в тысячи и миллионы раз медленнее, чем жидкофазные, их скорость ограничена медленным процессом диффузии продуктов реакции от поверхности раздела фаз в глубь вещества. Скорость реакций в газовой фазе по сравнению с жид кой также меньше, хотя на первый взгляд это может показаться невероятным. Ведь известно, что скорость химической реакции пропорциональна числу активных соударений молекул реагирую щих веществ. В газовой фазе при равной температуре с жидкой фазой число соударений молекул в единицу времени должно быть больше хотя бы потому, что в растворе соударениям молекул реагирующих веществ будут мешать молекулы растворителя. Раз личие скоростей протекания реакций в газовой и жидкой фазе можно объяснить, если учесть характер движения молекул в газах и жидкостях. В газах расстояния между молекулами во много раз больше размеров самих молекул, которые движутся с огромными скоростями, изредка сталкиваясь. В жидкостях молекулы располо жены почти вплотную друг к другу; каждая молекула находится в тесном окружении других молекул, она не может свободно перемещаться, как молекула газа. Она колеблется около поло жения равновесия, сталкиваясь с другими, и совершает перескоки из одного положения в другое, попадая из окружения одних моле кул в окружение других, как бы вырываясь из одной клетки и по падая в другую. Вырваться из «клетки» молекула может, только затратив некоторую энергию, поэтому время пребывания молекул реагирующих веществ друг около друга в растворах больше, чем в газах, значит, больше вероятность их взаимодействия, а значит, и скорость реакций.
Каким же должен быть «жизненный» растворитель? Любую разновидность химических взаимодействий в растворах можно све сти к кислотно-основным взаимодействиям. В сильнокислых или сильноосновных растворителях не может быть того разнообра зия химических процессов, которые приводят к образованию живо го вещества. Например, писатели-фантасты часто пишут о том, что на других планетах в реках течет аммиак или плавиковая кисло та. Если бы растворителем были эти вещества, то ни о каком разно образии химических реакций в таких растворах не могло быть и речи: в плавиковой кислоте все вещества вели бы себя как основа ния, а в аммиаке как кислоты. В «жизненном» растворителе число кислот должно соответствовать числу оснований, т. е. раст воритель должен быть амфотерным. Этому условию хорошо удов летворяет вода. У воды имеется еще одно свойство, которым дол жен обладать «жизненный» растворитель, большая диэлектри ческая проницаемость (е=81), благодаря чему она является идеальным растворителем.
Каждый живой организм может рассматриваться как водный раствор, вода поистине живая. Не захотелось ли вам после на ших рассуждений попить воды? Зачерпните воды из озера... Только прежде, чем пить ее, вспомните андерсеновскую «Каплю воды»: «Если через увеличительное стекло посмотреть на каплю воды, взятой из пруда, то увидишь тысячи диковинных зверьков, которых вообще никогда не видно в воде, хотя они, без всякого сомнения, там есть». Невидимые нами существа без голов, без глаз, без ртов. Как они едят, пьют?
Диффузия в процессах питания. Питательные вещества, как и вода, в одноклеточные организмы поступают через всю поверх ность их тела благодаря явлению диффузии. Без диффузии не обходятся процессы питания и во всех других организмах. Рас смотрим, например, схему всасывания питательных веществ в кишечнике млекопитающих. Не трудно прийти к выводу, что без диффузии было бы невозможно проникновение частиц питательных веществ из кишечника в кровь. Без диффузии... Каким вообще был бы мир без диффузии? Прекратись тепловое движение частиц и вокруг все станет мертвым. Превратятся в безжизненные, оледеневшие фигуры растения, жи вотные. Не станет вокруг Земли атмосферы с прекращением теплового движения молекулы воздуха притянутся к Земле. Вок руг ни звука, ни ветра... На черном небе еще несколько минут будет видно Солнце столько, сколько времени будут идти от него последние лучи... Какая страшная сказка! Хорошо, что она невоз можна даже в мыслях, потому что мы знаем тепловое движение частиц в окружающем мире вечно.
Как видим, законы физики действуют и в живой природе. Од нако нужно помнить, что биологический объект не только физи ческое тело, но и часть живой природы; он находится на более высоком уровне организации материи. При помощи только физических законов нам никогда не объяс нить, например, явление всасывания питательных веществ в кишечнике, потому что в этом процессе главную роль играет не явле ние диффузии, а деятельность клеток эпителия, обладающего избирательной проницаемостью для различных веществ. С по мощью метода меченых атомов удалось выяснить, что вода из ки шечника всасывается в 100 раз быстрее, чем это следует из законов осмоса и диффузии.
Физико-химические процессы в биологических структурах приводят к результатам, которые нельзя полностью объяснить только на основе физических и химических законов.
Воздушный замок (о гидрофильных и гидрофобных связях). Пока мы размышляли, паук-серебрянка построил себе дом. Как красив этот воздушный замок настоящий водолазный колокол. В нем паук сможет спокойно провести зиму: кислород, который всегда есть в воде, вследствие диффузии будет проникать через пленку колокола, и таким же путем будет выходить углекислый газ... Ради любопытства не нужно разрушать дом паука более двух часов он трудился только над тем, чтобы сплести паутину, натянуть ее между стеблями трав. Потом много раз поднимался на поверхность, нырял под воду с пузырьками воздуха между волосков на теле и под паутиной снимал их с себя. Вот они собра лись под паутиной в один большой пузырь, благодаря выталки вающей силе паутина прогнулась, поэтому форма дома получилась в виде колокола. Наверное, дом показался пауку тесным, и он сно ва поднялся на поверхность за новой порцией воздуха. Посмотри те, вот паук нырнул под воду, окруженный как бы целлофано вым блестящим мешочком... А что, если бы ему действительно приходилось воздух «упаковывать»? Из какого вещества он мог бы образовывать пленку? Об этом стоит подумать.
Видели ли вы когда-нибудь растекающуюся по поверхности воды камфору или олеиновую кислоту? Эти вещества принад лежат к поверхностно-активным веществам (ПАВ), они способны образовывать пленки на поверхности воды. Молекулы таких ве ществ состоят из двух частей: неполярной (например, состоя щей из углеводородных радикалов (CH2 СНз)) и полярной (например, состоящий из группОН, СООН и др.). «От ношения» полярных и неполярных групп с молекулами воды складываются по-разному, что обусловлено строением моле кул воды.
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного ато ма кислорода. Электронные облака атомов водорода в ней смеще ны к атому кислорода, вследствие чего молекула воды представляет собой систему двух одинаковых по значению и раз личных по знаку электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга,диполь. Поэто му молекулы воды охотно вступают во взаимодействия с полярными молекулами или полярными группами молекул. Вещества, в кото рых они преобладают, гидрофильны «любят воду» («гидро» вода, «филео»любить). С неполярными молекулами или непо лярными группами молекул молекулы воды контактируют неохот но: молекулы воды сильнее притягиваются друг к другу, чем к неполярным молекулам или группам молекул, последние как бы отталкиваются от молекул воды «боятся» ее. Такие вещества, состоящие из неполярных молекул или молекул, в которых преоб ладают неполярные группы, гидрофобны («гидро» вода, «фо-бос»страх), вода плохо смачивает их и слабо растворяет.
У поверхностно-активных веществ молекулы состоят из двух частей гидрофобной и гидрофильной. Гидрофильная часть этих молекул обусловливает распределение веществ по поверхности воды полярные части молекул вступают в электростатические взаимодействия с молекулами воды, они как бы «купаются» в воде. Гидрофобная часть молекул, «отталкиваясь» от молекул воды, выносит вещество на поверхность эти части молекул как бы «торчат» над водой. Между частями молекул ПАВ должно быть определенное соот ношение, т. е. гидрофобно-гидрофильный баланс. Если гидрофиль ная часть слабее гидрофобной, то молекулы вещества не будут образовывать на поверхности воды пленки, а соберутся в капли, подобные каплям жира на поверхности бульона. Если же гидро фильная часть молекулы гораздо сильнее гидрофобной, то вещест во будет растворяться в воде, не будет выталкиваться водой на поверхность, т. е. не будет обладать поверхностной актив ностью.
Многие обитатели озер приспособлены к использованию гидрофобности или гидрофильности веществ. Утка, сколько бы ни ныряла за кормом, остается сухой она регулярно смазывает перья гидрофобным веществом жиром. Шустрые водомерки и береговые пауки обуты в гидрофобные «башмачки» их ноги не прокалывают воду, а только прогибают ее. Как привольно обитателям озера летом! А что будет с ними зимой, когда вместо цветочной пыльцы над озером будут летать снежинки? Многие из них спрячутся на дне и впадут в зим нюю спячку. Хорошо еще, что озеро покроется льдом. А если бы вода, как большинство тел, при охлаждении сжималась, и лед не плавал?
Почему лед плавает? (О водородных связях, о тепловых свой ствах воды.) Как будто бы детский вопрос, а ответить на него не так просто. Можно сказать, что плотность льда меньше, чем воды. Но почему? Выясним, как расположены молекулы воды и льда. Со строением молекул воды мы уже знакомились. Обратим внима ние на то, что связи НО в молекуле воды поляризованы и что угол между ними около 105°, так что молекулу воды можно представить в виде треугольника. Вследствие того, что электронные облака атомов водорода в молекуле воды оттяну ты к атому кислорода, ядра атомов водорода способны взаимо действовать с неподеленными парами электронов атомов кислоро да соседних молекул воды между молекулами воды образуются водородные связи. Каждая молекула воды имеет два атома во дорода и две неподеленные пары электронов, значит, она может образовывать водородные связи с четырьмя соседними молекулами воды. Именно такова структура воды в состоянии льда. Из-за относительной длины связей НО структура льда неплот ная, в ней имеются пустоты, соизмеримые с размерами молекул воды. При плавлении льда его кристаллическая решетка раз рушается не до отдельных молекул, образуются их ассоциаты. Это явление состоит в том, что молекулы вещества соединяются в удвоенные, утроенные и т. д. ассоциированные молекулы. При этом конечно, могут быть и отдельные молекулы. Они заполняют пустоты, которые имелись в кристаллической структуре льда, поэтому плотность воды при повышении температуры от 0 до 4 °С увеличивается. Дальнейшее повышение температуры приводит к увеличению расстояния между молекулами и ассоциатами, а также размеров молекул вследствие увеличения интенсив ности колебаний атомов в молекулах плотность воды умень шается.
Как мы уже говорили, в жидком состоянии вода состоит из отдельных молекул и ассоциатов типа (НзО). При повышении температуры водородные связи в них разрываются, на что затрачивается значительная энергия. Поэтому вода среди самых распрост раненных в природе жидкостей имеет наибольшую удельную теплоемкость. Это свойство и обусловливает ее большую роль в природе. Так, благодаря большой теплоемкости Мирового океана сглаживается резкость температурных переходов от зимы к лету и наоборот, что позволяет живым организмам постепенно приспо сабливаться к новым сезонным условиям. Вода стоит на первом месте среди веществ, которые входят в состав клетки (ее масса составляет почти 80% массы клетки), что способствует поддержа нию стабильности температуры тела организмов. Наверное, вы слышали, как о ком-нибудь говорят: «Да он же золотой человек!» А если бы человек на самом деле был бы из «золота», в част ности, если бы удельная теплоемкость его тела была такой же, как у золота? Такое даже вообразить страшно: от стакана горячего чая его температура повышалась бы на 810 °С, а ведь мы чувст вуем себя больными при повышении температуры нашего тела даже на доли градуса.
Особенностью строения молекул воды, их способностью образо вывать водородные связи объясняются и другие удивительные свойства воды, которые делают ее жидкостью, незаменимой в жи вой природе. Например, в живой природе большое значение имеет тот факт, что вода обладает большой удельной теплотой парообразования (обусловлено это тем, что перед переходом воды из жидкого состояния в газообразное необходимо разрушать во дородные связи в ассоциатах воды, на что затрачивается гораздо большая энергия, чем на разрыв межмолекулярных связей, напри мер, эфира или спирта). Благодаря испарению воды с поверхности организмов регулируется их температура. Даже в жару листья растений кажутся прохладными с них все время испаряется вода, а как вы знаете, при испарении воды массой 1 г тело теря ет 2430 Дж энергии. Например, одно растение кукурузы или подсолнечника испаряет за время своего существования око ло 200 кг воды.
Представьте теперь, что у воды такая же удельная теплота па рообразования, как у эфира (для воды она равна 2,26 М Дж/кг, для эфира3,5 105 Дж/кг). «Эфироподобной» воды испарялось бы почти в 6 раз больше. Что за туман стоял бы над кукурузным полем или в березовой роще! Даже на размерах живых организ мов отразилось бы изменение этого свойства воды.
Известно, что за целый день тяжелой физической работы (на пример, при колке дров) человек теряет до 10 л пота. Удельная теплота парообразования пота несколько больше, чем воды (2,436 . 106 Дж/кг).
Если бы пот во время работы не выделялся и не испарялся, то тело не охлаждалось бы, и человек мог бы перегреться. Не сложные расчеты показывают, что за день такой работы человек «нагрелся бы» до 100°С. Основой пота является вода, именно она обусловливает большую удельную теплоту парообразования пота.
А если бы основой пота была «эфироподобная» вода? В та ком случае при тяжелой работе в организме человека должно было бы выделиться в 6 раз больше пота, человеку пришлось бы во столько же раз больше выпить жидкости. А так как вода к каждой клетке приносится с кровью, то сердцу за это же вре мя пришлось бы перекачать в 6 раз больше крови. Представьте, как должны были бы измениться размеры сердца человека, да и не только сердца всех органов. И у всех животных... Изменись хоть одна характеристика воды, и мир станет другим. Скажем, если бы удельная теплота плавления льда стала такой же, как, например, удельная теплота плавления свинца. Тогда затрачива лось бы в несколько раз меньшее количество теплоты, чтобы расплавить весной снег и лед, быстрое таяние снегов и льдов вызывало бы большие наводнения, талая вода сбегала бы с полей, лесов и лугов, не успев напоить молодые растения, вёсны стали бы совершенно другими...
Можно долго фантазировать на эту тему. Но вода самая удивительная жидкость на Земле по своим свойствам пре восходит всякую фантазию. Благодаря им вода является осно вой крови, лимфы, слюны, желчи, желудочного сока, расти тельных соков.
В каждой капле воды множество жизней. Здесь обитают представители всех типов низших растений, большинства типов безпозвоночных животных и почти всех классов позвоночных. В во де животные и растения прошли долгий путь развития, а уже по том, когда появились высокоорганизованные формы, некоторые из них вышли на сушу. Мелкие микроскопические организмы, находящиеся во взвешенном состоянии в толще воды, составляют планк тон основной трансформатор солнечной энергии в водной среде. В этом смысле вода живая. «Вода!.. Ты не просто необходима . для жизни, ты и есть сама жизнь!..» писал Антуан де Сент-Экзюпери. Чтобы на Земле продолжалась жизнь, необходимо беречь природные водоемы. Ведь их обитатели очень чувствительны ко всему чужеродному. Например, караси ощущают растворенные в воде вещества в концентрации 104 г/см3.
Если в воду попадут инородные, отравляющие вещества, то экологическая система, которая слагалась и поддерживалась на протяжении тысячелетий, будет нарушена. Бездушность или бездумность людей за короткое время может уничтожить то, что создавалось в природе веками. Каждый из живущих на Земле должен беречь жизнь рек и озер. Ведь это и твоя жизнь, и жизнь тех, кто будет после тебя.
Дискретность. Само слово дискретность произошло от латинского слова discretum, что означает прерывистый, разделённый. Дискретность – всеобщее свойство материи. Так из курса физики и химии известно, что каждый атом состоит из элементарных частиц, что атомы образуют молекулу. Простые молекулы входят в состав сложных соединений или кристаллов и т. д.
Жизнь на Земле также проявляется в виде дискретных форм. Это означает, что отдельный организм или иная биологическая система (вид, биоценоз и др.) состоит из отдельных изолированных, т. е. обособленных или ограниченных в пространстве, но, тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Например, любой вид организмов включает отдельные особи. Энергетический аппарат клетки представлен отдельными митохондриями, аппарат синтеза белка – рибосомами и т. д. вплоть до макромолекул, каждая из которых может выполнять свою функцию, лишь, будучи пространственно изолированной, от других.
Дискретность строения организма - основа его структурной упорядоченности. Она создаёт возможность постоянного самообновления его путём замены «износившихся» структурных элементов (молекул, ферментов, органоидов клетки, целых клеток) без прекращения выполняемой функции. Дискретность вида предопределяет возможность его эволюции путём гибели или устранение от неприспособленных особей и сохранения индивидов с полезными для выживания признаками.
Из географии известно, что планета Земля состоит из оболочек - что говорит о дискретном характере её строения.
Планета Земля
Внешние оболочки Внутренние оболочки
Атмосфера Земная кора
Литосфера Мантия
Гидросфера Ядро
Биосфера
Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов.
В.И. Вернадский
Вода – самое распространенное вещество на Земле, изначально существовавшее на нашей планете.
Молекулы воды могут существовать в самых разных условиях – в космосе, на поверхности Земли и в её мантии.
Вода – одна из наиболее важных жизнеобеспечивающих природных сред, образовавшихся в результате эволюции Земли. Она составная часть биосферы, обладает аномальными свойствами, определяемых структурой её молекул и влияющих на протекающие в экосистемах физико-химические и биологические процессы.
В ходе эволюции именно водная среда могла обеспечить все требования к возникновению и развитию жизни. 3,5 млрд. лет назад пи специфических внешних условиях зародилась жизнь на Земле.
Вода обеспечивает существование жизни на нашей планете: биохимические реакции в клетках животных и растительных организмов могут протекать только при наличии воды.
Именно с водой к клеткам животных и растений поступают необходимые для жизнедеятельности вещества, продукты жизнедеятельности удаляются из клеток тоже с водой.
Вода участвует в явлениях осмоса, играющего важную роль в поддержании постоянного химического состава клетки. Осмос – это проникание молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор какого-либо вещества. Вода поступает в клетку именно путем осмоса. Давление, которое нужно приложить к раствору, чтобы прекратить этот процесс, называют осмотическим, оно возрастет с увеличением концентрации раствора. Осмотическое давление жидкостей организма человека соответствует давлению 0,86 %-ного раствора хлорида натрия. Более концентрированные растворы принято называть гипертоническими, менее концентрированные – гипотоническими. Направление диффузии воды – в клетку или из неё – обусловлено значением осмотического давления окружающего клетку раствора. Если какие-либо клетки поместить в гипотонический раствор, вода будет поступать в них, и давление её на наружную клеточную мембрану будет возрастать до тех пор, пока клеточная оболочка не лопнет. Напротив, в гипертоническом растворе вода стремиться наружу, и клетки обезвоживаются.
На явлениях осмоса основано движение воды по проводящей системе зеленых растений от корней к листьям. Вода, всасываемая корневыми волосками, содержит мало растворенных веществ. Проникая в клетки через мембраны и создавая в них повышенное давление, вода придает упругость листьям, лепесткам цветков, стеблям трав.
Вода поддерживает кислотно-основное равновесие организма – это чисто химическая роль воды. Под действием специальных ферментов она вступает в реакции гидролиза, при которых образуются вещества, необходимые для жизни клетки.
Вода – самое распространенное неорганическое соединение в живых организмах нашей планеты. Например, в клетках эмали зубов её около 10%, а в теле медузы – до 98%. В среднем в многоклеточном организме вода составляет около 80% общей массы тела.
Количество воды в организме зависит от возраста. Эмбрион человека на 97% состоит из воды, а у новорожденных её количество составляет 77% массы. К 50 годам человек немного «усыхает» и вода составляет только 60% от его массы.
Основная масса воды – 70% - сосредоточена внутри клеток, а 30% - вне клеток.
Вода в организме постоянно обновляется. В кактусах полное обновление воды происходит в течение 28 лет, у черепах – за 1 год, у верблюдов – за 3 месяца, у человека – за 1 месяц. Без воды человек может прожить только 3 дня, в то время как без пищи – 30-50 дней.
Живые организмы чутко реагируют на потерю воды. Человек, например, тяжело переносит потерю даже 0,68% воды. При этом у него повышается температура, краснеет кожа, учащается сердцебиение, начинается головная боль. Потеря 10% воды может принести к необратимым изменениям в организме, потеря 15-20% воды при 30 оС (25% при 20 оС) смертельна.
Обезвоживание организма происходит на клеточном уровне. Растворы солей или сахаров высокой концентрации, находящиеся вокруг клетки, вытягивают из неё воду. При этом цитоплазма отходит от стенок клетки. Это явление получило название плазмолиз.
Фотосинтез – это важнейший биохимический процесс на Земле. Доказано, что источником кислорода при фотосинтезе служит вода.
Кислород, образующийся как побочный продукт фотосинтеза, под действием мощного ультрафиолетового солнечного излучения образовал в стратосфере озоновый слой, защищающий белковые соединения от жесткой радиации, что позволило живым организмам выйти из Мирового океана на сушу.
В настоящее время проблема охраны и сохранения чистоты пресных вод планеты особенно актуально из-за возрастающего дефицита пресной воды в связи с ростом населения планеты, огромными расходами на нужды промышленности и сельского хозяйства.
Природная вода обладает способностью к самоочищению, но при сильном загрязнении оно не происходит из-за нарушения внутриводных биологических процессов. Необходимо применять специальные меры по очистке сточных вод.
Методы очистки сточных вод можно подразделить на механические, биологические, физико-химические.
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ
ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Механический Химический
метод метод
решетки нейтрализация
фильтры окисление
отстойники
Биологический Физико- химический
метод метод
аэробное коагуляция
окисление сорбционное
анаэробное поглощение
восстановление флотация
ионный обмен
Механическую очистку применяют для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Для этого используют различные решетки, песчаные и другие фильтры, отстойники.
Основные способы химической очистки – нейтрализация и окисление. Нейтрализацию проводят с целью снижения значений pH кислых стоков до близких к нейтральным, пропуская воду через слои известняка, мела или доломита. Протекают следующие реакции:
2HNO3+CaCO3=Ca(NO3)2 +H2O+CO2;
2HNO3+Mg CO3= Mg(NO3)2 +H2O+CO2.
Окисление применяют для обезвреживания сточных вод, содержащих токсичные примеси. В качестве окислителей используют хлор, хлорную известь, озон. Наряду с хлорированием и озонированием сточных вод применяют электрохимическое окисление (электролиз сточной воды).
Биологическая очистка осуществляется сообществом микроорганизмов (водоросли, бактерии). Её применяют для очистки сточных вод от органических загрязнителей, используемых микроорганизмами в качестве пищи.
Физико-химические методы очистки используют в сочетании с другими методами. Добавляя в сточную воду специальные коагулянты (соли алюминия, железа, магния, известь), можно получить крупные частицы вредных веществ, которые оседают на дно. Специальные сорбенты (искусственные и природные пористые материалы) поглощают растворенные в воде органические вещества. Флотация – способ отделения твердых частиц или капель жидкости от сточной воды, основанной на различной смачиваемости (вредные примеси собираются в пенном слое и удаляются). Ионными методами очистки можно извлекать из сточных вод ценные примеси, а также радиоактивные вещества.
Экологические проблемы биосферы. За последние 100 лет под влиянием человека произошли важные сдвиги в биосфере, что привело к увеличению численности населения Земли и возрастанию промышленного и сельскохозяйственного производства. Эти причины воздействовали на функционирование биосферы и вызвали ряд экологических проблем:
- кислотные дожди (кислотные осадки – серная и азотная кислоты, образующиеся при растворении в воде диоксидов серы и азота и выпадающие на поверхность Земли вместе с дождем, снегом или пылью. Попадая в озера, кислотные осадки могут вызвать гибель всего живого. Они также вызывают повреждения листвы, ускоряют коррозию металлов и разрушение зданий.)
- смог (результат сложных химических реакций смеси газов (главным образом окислов азота и углеводородов, содержащихся в выхлопных газах автомобилей), протекающих в нижних слоях атмосферы под действием солнечного света. В результате образуются различные вещества, снижающие видимость и крайне вредные для живых организмов. Один из основных вредных компонентов смога – озон. При образовании смога в крупных городах его естественная концентрация повышается в 10 раз и более. При этом озон начинает оказывать вредное воздействие на легкие и слизистые оболочки человека и на растительность.)
- разрушение озонового слоя (с антропогенными изменениями состава атмосферы связано разрушение озонового слоя. Озон играет главную роль в поглощении губительного для живых организмов коротковолнового ультрафиолетового излучения. Главные «виновники» разрушения озонового экрана – хлорфторуглероды, используемые в холодильной промышленности и при производстве аэрозолей. Они разлагаются в стратосфере с выделением атомов хлора, которые катализируют превращение озона в кислород.)
- парниковый эффект (очень быстрыми темпами растет содержание в атмосфере метана и углекислого газа. Эти газы обусловливают так называемый «парниковый эффект». Они пропускают солнечный свет, но частично задерживают тепловое излучение, испускаемое поверхностью Земли. За последние 100 лет концентрация в атмосфере углекислого газа выросла на 25%, а метана – на 100%. Это сопровождалось глобальным повышением температуры примерно на 0,50 С. Большинство ученых считают, что из-за парникового эффекта в ближайшие 50 лет средняя температура на Земле может вырасти на 2 - 50С. Это потепление может привести к повышению на 0,5 - 1,5 м уровня мирового океана, причем окажутся затопленными многие густонаселенные прибрежные районы. Общее количество осадков увеличится, однако в центральных районах материков климат может стать более засушливым.)
- производство энергии (потребность в энергии – одна из основных жизненных потребностей человека. Энергия нужна не только для нормальной деятельности современного человеческого общества, но и для простого физического существования каждого человеческого организма. В настоящее время в основном электроэнергию получают на гидроэлектростанциях, тепловых и атомных станциях. ГЭС на первый взгляд являются экологически чистыми предприятиями, не наносящими вреда природе, но строительство плотин на больших реках приводит к затоплению огромных территорий, созданию непреодолимых препятствий на путях миграций проходных и полупроходных рыб, приводит к подтоплению ,заболачиванию, к эрозии берегов и оползням и т.д. Хотя АЭС экологически более чистые, но они таят в себе большую потенциальную опасность в случае серьезных аварий реактора. Ученые разрабатывают новые безопасные реакторы с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии Солнца и ветра, тепла земных недр, тепловой и механической энергии океана.)
- массовое сведение лесов (одна из наиболее важных глобальных экологических проблем современности. Лесные сообщества играют важнейшую роль в нормальном функционировании природных экосистем. Они поглощают атмосферные загрязнения антропогенного происхождения, защищают почву от эрозии, регулируют нормальный сток поверхностных вод, препятствуют снижению уровня грунтовых вод и заиливанию рек, каналов и водохранилищ. Уменьшение площади лесов нарушает процесс круговорота кислорода и углерода в природе. Сведение лесов влечет за собой гибель их богатейших флоры и фауны. Человек обедняет облик своей планеты.)
- истощение и загрязнение почвы (основная причина сокращения площади плодородных почв – несовершенство сельского хозяйства. Распаханный плодородный слой часто смывается осадками или реками /водная эрозия/ или развеивается ветром /ветровая эрозия/. Избыточное орошение, особенно в условиях жаркого климата, может вызвать засоление почв. В основном на почвы воздействует опасное радиоактивное загрязнение. Радиоактивные элементы сохраняются в экосистемах сотни лет, накапливаясь в организмах животных и растений и вызывая различные заболевания.)
- загрязнение природных вод (в настоящее время водным ресурсам грозят истощение и порча. Потребление воды постоянно растет, и одна из опасностей - исчерпание ее запасов. Не менее грозное явление – загрязнение пресных водоемов. Ядовитые загрязнители нередко вызывают гибель водных организмов и делают воду опасной для здоровья людей. Среди опасных загрязнителей пресных водоемов – соли тяжелых металлов/ртути, свинца, цинка, меди и др. Подвергаются загрязнению и морские воды, и грунтовые воды.)
Сокращение природного разнообразия (чрезмерная эксплуатация, загрязнение, а иногда и просто варварское уничтожение природных сообществ приводит к резкому снижению разнообразия живого. В нарушенных, обедненных из-за воздействия человека сообществах, на наших глазах уже возникают новые виды с непредсказуемыми свойствами, и этот процесс будет лавинообразно нарастать. При внедрении этих видов в «старые» сообщества может произойти их разрушение – экологический кризис.)
Характеристика экологических проблем Красногорского района.
Красногорский район расположен на юго-востоке Алтайского края в предгорье Алтайских гор. Общая площадь района 3,1 тыс.кв.км. Плотность населения 6,3 человека на 1кмІ. На территории района 35 населенных пунктов численностью населения 18.900 человек. Район находится в междуречье рек Бии и Катуни в бассейне реки Оби, имеет многочисленные мелкие реки. Район богат биоразнообразием, изобилием разнотравья, древесно-кустарниковой флоры, животного мира. Основной вид деятельности: сельскохозяйственное производство (животноводство, полеводство, пчеловодство), лесозаготовки, деревообработка.
В экологическом отношении район считается благополучным. Однако природные факторы, а также деятельность человека становится причинами экологических проблем.
Рельеф, гидрография, климат с резким перепадом температур, обильные снегопады и заносы зимой, разливы рек, подтопления жилищ приводят к загрязнению среды и увеличению инфекционных заболеваний в весенне-осенний период. Например, в 2003 году в районе была вспышка лептоспироза.
Экологической проблемой является загрязнение природных вод, ее вызывают: поения крупного рогатого скота вблизи населенных пунктов, в местах купания людей, несанкционированные свалки мусора, помывка техники, захламление прибрежной зоны туристами.
Загрязнение атмосферного воздуха связано с функционированием 11 крупных и большого числа мелких котельных (только 6 из которых имеют устройства пылегазоочистки), с работой в районе населенного пункта асфальтного завода, с работой 10 тысяч автомобилей, выделяющих выхлопные газы в окружающую среду и использующих на 1 литр 16 кг воздуха.
Снижение биологического разнообразия в районе связано с деятельностью предприятия «Алтайфлора», заготавливающего большое количество лекарственного сырья, причем из-за финансовых возможностей население использует растения, произрастающие вблизи населенных пунктов, что приводит к истреблению редких растений, занесенных в Красную книгу. Снижение биоразнообразия связано с заготовкой папоротника-орляка в количествах превышающих лимиты.
Проблемой является уменьшение площади лесов, занимающих 1/3 территории района. Большой урон лесным угодьям наносят весенние и осенние палы, по большей части страдают березовые колки, расположенные в районе сельскохозяйственных угодий. Урон лесам наносят вырубки дорог при вывозе древесины, увеличивающиеся популяции бобров, лосей, нашествие непарного шелкопряда, буреломы, несакционнированнные вырубки.
13PAGE 15
13PAGE 142815
Заголовок 1 Заголовок 215