Тип урока: урок применения знаний и умений.

Цели урока (познавательные и воспитательные):

Формирование надпредметного  умения обобщать путем сравнения.

Формирование личностной  эколого-мировоззренческой позиции, биосферного мышления.

Обучение простейшим методам ведения самостоятельной исследовательской работы.

Приобретение опыта ценностных ориентаций и оценочных суждений.

Оборудование (ТСО): компьютер, проектор, весы, линейка, ножницы, бумага, web-сайт проекта «Эффективность высадки газонов», презентация проекта.

Этапы урока (по минутам и время с начала урока):

1. Актуализация темы – 2 мин.
2. Лабораторная работа – 10 мин. (12 мин)
3. Итоги лабораторной работы – 3 мин. (15 мин.)
4. Анализ итогов исследования, формулировка выводов – 10 мин. (25 мин.)
5. Практическое значение исследования – 2 мин. (27 мин.)
6. Усвоение связей и отношений между фактами и процессами  (изучение статьи из газеты «Класс») – 3 мин. (30 мин.)
7. Составление письма-ответа в редакцию – 5 мин. (35 мин)
8. Сравнение ответа учителя и ответов учеников – 2 мин.  (37 мин)
9. Домашнее задание.  Заполнить таблицу «Сопоставление фотосинтеза и дыхания эукариот» – 1 мин. (38 мин.)
10. Итоги урока, комментарии, оценки – 2 мин. (40 мин).

ХОД УРОКА

I. Актуализация темы (2 мин.)

Всё живое на Земле зависит от фотосинтеза – либо непосредственно, либо, как в случае животных, косвенно. Фотосинтез делает энергию и углерод доступными для живых организмов и обеспечивает выделение кислорода в атмосферу, что необходимо для всех аэробных форм жизни.

Жизнедеятельность живых организмов поддерживается современным соотношением в атмосфере кислорода и углекислого газа. Естественные процессы потребления углекислого газа и кислорода сбалансированы. С развитием промышленности и транспорта кислород стали использовать на процессы горения. Так, на сжигание разных видов топлива сейчас требуется от 10 до 25% кислорода, производимыми зелеными растениями. Уменьшается поступление кислорода в атмосферу из-за сокращения площадей лесов, степей. Сокращается число продуцентов кислорода в водных экосистемах из-за загрязнения рек, озер, морей и океанов.

Увеличение потребления кислорода происходит одновременно с увеличением выделения в атмосферу углекислого газа, что приводит к явлению парникового эффекта.
В настоящее время в Москве остро стоит проблема чистоты воздуха, которая полностью зависит от состояния зеленых насаждений. Общее состояние зеленых насаждений в Москве в последние годы заметно ухудшается. Главный виновник – ядовитый воздух, отравленный автотранспортом. В связи с массовым строительством и реконструкцией в центре города погибло много зеленых насаждений. Кроме того, из-за активного использования коммунальными службами для борьбы со льдом солевых растворов, погибло более 200 тыс. деревьев.

Два года назад мои ученики и я попытались найти пути решения этих проблем. Для работы над проектом была создана группа из четырех учащихся 9 и 10 классов. Цель нашего исследования:  выявить есть ли различия в интенсивности фотосинтеза у растений различных жизненных форм (деревьев и трав). Так как существует прямая зависимость эффективности фотосинтеза от площади листьев, мы решили научиться определять площадь листьев и определить, что лучше использовать в городском озеленении деревья или газон.

Я предлагаю вам повторить опыты и исследования авторов проекта.

II. Лабораторная работа (10 мин.)

Класс делится на четыре группы. Каждой группе предлагается описание опыта и соответствующее оборудование.

Определение поверхности листьев

Цель  работы: определить площадь листьев, взятых в опыт.

Ход работы. Интенсивность ассимиляции СО₂, а также интенсивность транспирации рассчитывается на единицу площади листа, например на 100 см² или на 1 м². Для этого нужно знать площадь опытных листьев.
Определение площади листьев может быть произведено несколькими способами.

Опыт 1

Материалы и оборудование: 1-й способ: 1) простая писчая бумага; 2) ножницы; 3) линейка; 4) аптекарские весы.

Берут простую писчую бумагу, лучше в клеточку, вырезают квадрат площадью   100  см² и  взвешивают  его.  Затем срезают лист с растения, кладут на бумажный квадрат и аккуратно обрисовывают его контур тонко отточенным карандашом. Затем вырезают контур листа и взвешивают. Зная массу известной (S = 100 см²) бумажной площади (m) и массу неизвестной площади (m1), находят эту площадь S1.

 S/S1 = m/m1                    S1 = m1S/m

Опыт 2

Материалы и оборудование: миллиметровая бумага.

Срезанный с растения лист кладут на миллиметровую бумагу. Обводят на ней контур листа карандашом. Считают количество квадратных миллиметров, пришедшихся на площадь листа. По краю листа за целый миллиметр принимают больше 1/2 мм², а меньше 1/2 мм² в расчет не принимается.

Опыт 3

На основании применения интегрального исчисления студентом Ф. Кутузовым вычислена простая формула для определения площади линейных листьев: 

S = 2/3 ab,

где S – площадь листа;
a – ширина листа;
b – длина листа.

Этот способ удобен тем, что не требует срезания листьев с растения для определения их площади. Измерения длины и ширины листа вполне возможны на живом растении и, если нужно, могут быть неоднократно повторены на одном и том же объекте в течение вегетационного периода.

Опыт 4

Цель: измерить ассимиляционную площадь дерева березы и газона, образованного травой овсяницей красной.

Расстояние между деревьями определяются биологическими особенностями породы. Для светолюбивых пород (береза, ясень, сосна) – 5-7 м; для теневыносливых (клен, липа) – 1-3 м. Для ели или пихты – 3-5 м. Кустарники в группах сажают на расстоянии 0,5-3 м друг от друга. Это зависит от их размеров. Крупные (боярышник, сирень) на расстоянии 1-3 м., средние (розы, снежноягодник) – 0,8-1,5 м., мелкие (барбарис Тумберга, спирен) – 0,1-0,7 м.
Для исследования понадобились: дерево береза и газон, образованный травой овсяницей красной.
В результате полевых работ нами установлено, что на 10 кв. м газона произрастает 10 тыс. дерновых растений (в нашем случае овсяница красная).

Дерево: Береза
Возраст: 15 лет
Площадь, занятая деревом: 36 м²
Площадь листа березы: 9 кв.см
Количество листьев на дереве: 45690
Общая площадь всех листьев на дереве:
Трава (газон): овсяница красная
Площадь газона: 36 кв.м
Площадь одного листа: 0,00026 кв.м (см. опыт 3)
Площадь листьев одного растения(в среднем 5  листьев на  растении): 0,00026 х 5 = 0, 0013 кв. м
Общая ассимиляционная площадь газона

III. Итоги лабораторной работы (3 мин.)

После окончания работы один из учащихся из каждой группы докладывает свои результаты.  На экране появляется описание работы и результаты этих опытов в исследовательской работе. Учащиеся имеют возможность проверить свои результаты.

IV. Анализ итогов исследования, формулировка выводов (10 мин.)

Работа с текстами (проводится устно с комментариями ответов).
Группам учащихся выдаются материалы с итогами исследования без выводов. Перед ними ставится задача: сформулировать вывод. 

Итоги исследования и рекомендации

В ходе данной работы мы попытались сравнить эффективность высадки в городах деревьев и газона. 
Нами было установлено:

1. У всех растений только в начале жизненного цикла, когда формируется фотосинтетический аппарат, интенсивность фотосинтеза увеличивается. Максимальная фотосинтетическая активность листа совпадает с завершением периода его формирования. После этого начинается процесс старения листа, что находит свое выражение в уменьшении интенсивности фотосинтеза.

Вывод:

2. По данным Всероссийского НИИ охраны природы в 2005 году в Москве произошла массовая гибель деревьев и кустарников из-за критического засоления. В 2005 году только по официальным данным в Москве засохло 135 тыс. деревьев, а взамен посадили лишь 27 тыс. 
На вырубку засохших деревьев требуется более 130 млрд. рублей. Мероприятия по оздоровлению почв в столице не проводятся. А это значит что концентрация солей в почве весной 2007 г. значительно возрастет.«Зеленые легкие» города станут совсем слабыми. Москва может потерять еще около 200 тыс. деревьев. Наиболее уязвимыми к солевой токсикации являются ель, береза, липа.

Вывод:

3. Зависимость фотосинтеза от генетических различий растений. Интенсивность фотосинтеза различна у разных жизненных форм растений.

Объект                                     Средняя интенсивность фотосинтеза,

Покрытосемянные                                                 мг СО₂/кв.дм ч
Травы                                                                             4 – 50
Кустарники                                                                   4 – 20

Деревья
Листопадные                                                                5 – 25
Вечнозеленые                                                               3 – 20
Голосеменные (хвойные)                                            4 – 15
Папоротники, мхи, лишайники                                  0.5 – 5

Вывод:

4. Затенение одних листьев другими.

5. Поскольку дышат все живые клетки, а фотосинтез идет только в зеленых, и время, в течение которого идет фотосинтез всегда меньше времени дыхания,  то для накопления органического вещества интенсивность фотосинтеза должна быть примерно в 10 раз больше интенсивности дыхания.
Время дыхания определяется временем жизни органов и всего растения. Для повышения урожая важно соотношение автотрофных (листья) и гетеротрофных (стебли, корни) органов. Деревья, как правило, имеют большую корневую систему по сравнению с надземными органами, поэтому тратят много органического вещества на дыхание. Из-за этого они очень медленно растут.

Вывод:

V. Практическое значение исследования (2 мин.)

На доске по выводам учащихся заполняется сводная таблица.

Общий вывод исследований:  в городе более эффективна высадка газона.

С 1м² газона испаряется до 200 г. воды, что действительно увлажняет воздух. В жаркие летние дни на дорожке и газона температура воздуха на высоте роста человека на 2,5^оС ниже, чем на асфальтированной мостовой. Газон задерживает заносимую ветром пыль и обладает фитонцидным действием. Вблизи «зеленого ковра» легче дышится. Не случайно в последнее время в практике озеленения все чаще отдается предпочтение ландшафтному или свободному стилю проектирования, при котором 60% благоустраиваемой территории отводится под газон.

Вопросы для обсуждения:

1. Может быть вырубить все деревья в городе? Какая от них польза?
2. Почему в Москве почти не стало кустарников?

VI.

Составление письма – ответа в редакцию (5 мин.)

Отработка понимания сущности понятий «фотосинтез» и «дыхание».

VII.  Сравнение ответа учителя и ответов учеников (2 мин.)

Зачитываем ответы нескольких учащихся. Затем учитель сообщает свой ответ. 

VIII. Домашнее задание (1 мин.)

Заполнить таблицу «Сопоставление фотосинтеза и дыхания эукариот».

IX. Итоги урока, комментарии, оценки (2 мин.)