Методика изучения природных сообществ в курсе естествознания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИРОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

КАФЕДРА ФИЗИКИ

 

«МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДНЫХ СООБЩЕСТВ В КУРСЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ »

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

БАКАЛАВРА

по направлению «Педагогическое образование»

профиль «Естествознание, физика»

 

Выполнила студентка

4 курса, 1 группы

 физико-математического

факультета

Василец Юлия Андреевна

 

Научный руководитель:

Гольдфарб Михаил Владимирович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Воронеж - 2016 г.

 

Содержание

Введение

Глава 1 Методика изучения природных сообществ в курсе естествознания

Понятие природного сообщества

Человек и природное сообщество

Главная цель уроков

План изучения природного сообщества

План-конспект урока на тему: «Природные сообщества»

Заключение

Литература

 

 

 

 

Введение

При изучении природных сообществ у учащихся формируются фактические знания о видовом многообразии организмов, существующих между ними связях и взаимозависимостях, вводится соответствующий термин. Мы ограничиваемся разъяснением, что организмы, составляющие сообщество, живут совместно «сообща» тесно связаны между собой, и подтверждаем это целым рядом конкретных фактов. В сообществе встречается большое количество различных видов организмов, и каждый из этих видов может жить только потому, что многие другие виды, обитающие вместе с ним, создают необходимые для него условия существования.

Целью данной курсовой работы является формирование представления о природном сообществе и изучение основных методов обучения. Ключевыми понятиями, необходимыми для раскрытия главной цели, являются: биологический вид, условия существования, среда обитания, межвидовые связи, пищевые цепи, природное равновесие, охрана природы.

В силу того, что для успешной работы по этим темам крайне важно опираться на достаточно обширные базовые знания, ранее, во 2-м классе, в учебных курсах проводятся уроки ʼʼЧто где растет, кто где живетʼʼ, на которых учащиеся учатся распределять растения и животных своего края по их местообитаниям. В результате у школьников начинают оформляться представления о том, что каждое живое существо строго приурочено к определенным условиям жизни. Знакомство с разнообразием растительного и животного мира природных сообществ должно вызвать у детей чувство любви к природе и ответственности за её сохранность. Учащиеся должны понимать, что сохранение природы тесно связано с деятельностью человека. 
Методика изучения природных сообществ в курсе естествознания

Понятие природного сообщества

Как говорит автор в одной из своих интересных статей: в природе все организмы взаимодействуют между собой, образуя различные сообщества. Природное сообщество – это совокупность растений, животных, микроорганизмов, приспособленных к условиям жизни на определенной территории, влияющих друг на друга и на окружающую среду. В нем осуществляется и поддерживается круговорот веществ. Можно выделить разномасштабные природные сообщества, например материки, океаны, лес, луг, тайгу, степь, пустыню, пруд, озеро. Более мелкие природные сообщества входят в состав более крупных. Человек создает искусственные сообщества, например поля, сады, аквариумы, космические корабли.[1, стр.5-15]

Каждому природному сообществу свойственны разнообразные взаимосвязи - пищевые, по месту обитания и др. Основная форма связей организмов в природном сообществе - это пищевые связи. Начальным, основным звеном в любом природном сообществе, создающим в нем запас энергии, являются растения. Лишь растения, используя солнечную энергию, могут из находящихся в почве или воде минеральных веществ и углекислого газа создавать органические вещества. Растениями питаются растительноядные беспозвоночные и позвоночные животные. Ими, в свою очередь, питаются плотоядные животные - хищники. Так в природных сообществах возникают пищевые связи, цепь питания: растения - растительноядные животные — плотоядные животные, хищники. Иногда эта цепь усложняется: первыми хищниками могут питаться другие, а ими, в свою очередь, — третьи. Например, гусеницы поедают растения, а гусениц поедают хищные насекомые, которые, в свою очередь, служат пищей насекомоядным птицам, а теми питаются хищные птицы.

Наконец, в состав природного сообщества входят еще различные организмы, которые питаются отходами: отмершими растениями или их частями (ветками, листьями), а также трупами погибших животных или их экскрементами. Ими могут быть некоторые животные - жуки-могильщики, дождевые черви. Но основную роль в процессе разложения органических веществ играют плесневые грибы и бактерии. Именно они доводят разложение органических веществ до минеральных, которые опять могут быть использованы растениями. В общей сложности в природных сообществах происходит круговорот веществ.[1,стр. 40]

Смена природных сообществ может проходить под влиянием биотических, абиотических факторов и человека. Смена сообществ под влиянием жизнедеятельности организмов длится сотни и тысячи лет. Главную роль в этих процессах играют растения. Примером смены сообщества под влиянием жизнедеятельности организмов может служить процесс зарастания водоемов. Большинство озер постепенно мелеет и уменьшается в размерах. На дне водоема со временем накапливаются остатки водных и прибрежных растений и животных, частички почвы, смываемые со склонов. Постепенно на дне образуется толстый слой ила. По мере того, как озеро мелеет, его берега зарастают камышом и тростником, затем осоками. Органические остатки накапливаются еще быстрее, образуют торфянистые отложения. Многие растения и животные замещаются видами, чьи представители более приспособлены для жизни в новых условиях. Со временем на месте озера образуется иное сообщество - болото. Но на этом смена сообществ не прекращается. На болоте могут появляться неприхотливые к почве кустарники и деревья, а в конечном итоге болото может смениться лесом. Таким образом, смена сообществ происходит потому, что в результате изменения видового состава сообществ растений, животных, грибов, микроорганизмов постепенно изменяется среда обитания и создаются условия, благоприятные для обитания других видов.

Смена сообществ под влиянием деятельности человека. Если смена сообществ под влиянием жизнедеятельности самих организмов - постепенный и длительный процесс, охватывающий период в десятки, сотни и даже тысячи лет, то смена сообществ, вызванная деятельностью человека, происходит быстро, в течение нескольких лет. Так если в водоемы попадают сточные воды, удобрения с полей, бытовые отходы, то кислород, растворенный в воде, тратится на их окисление. В результате снижается видовое разнообразие, различные водные растения (сальвиния плавающая, горец земноводный) заменяются ряской, водоросли - синезелеными, возникает "цветение воды". Ценные промысловые рыбы сменяются малоценными, исчезают моллюски, многие виды насекомых. Богатая водная экосистема превращается в экосистему загнивающего водоема.[2,стр. 6-8]

Если воздействие человека, вызвавшее смену сообществ, прекращается, то, как правило, начинается естественный процесс самовосстановления. Ведущую роль в нём продолжают играть растения. Так, на пастбищах после прекращения выпаса появляются высокорослые травы, в лесу - типичные лесные растения, озеро очищается от влияния одноклеточных водорослей и сине-зеленых, в нем вновь появляются рыбы, моллюски, ракообразные. Если же видовая и трофическая структуры упрощены настолько, что процесс самовосстановления уже не может происходить, то человек вновь вынужден вмешиваться в это природное сообщество, но теперь с благими целями: на пастбищах высевают травы, в лесу сажают новые деревья, водоемы очищают и запускают туда молодь рыб.

Сообщество способно к самовосстановлению лишь при частичных нарушениях. Поэтому влияние хозяйственной деятельности человека не должно превышать того порога, после которого не может осуществляться процессы саморегулировки.[2, стр. 50]

Смена сообществ под влиянием абиотических факторов. На развитие и смену сообществ большое влияние оказывали и оказывают резкие изменения климата, колебания солнечной активности, горообразовательные процессы, извержения вулканов. Эти факторы называют абиотическими - факторами неживой природы. Они нарушают стабильность среды обитания живых организмов.

К сожалению, способности природных сообществ к самовосстановлению не безграничны: если внешнее воздействие превысит определённый предел, то экосистема разрушится, а территория, где она находилась, сама станет источником экологического дисбаланса. Даже если восстановление экосистемы будет возможно, то обойдётся оно гораздо дороже своевременных мер по её сохранению. Способность природных сообществ к саморегулировке достигается благодаря естественному разнообразию живых существ, приспособившихся друг к другу в результате длительной совместной эволюции. При снижении численности одного из видов его частично освободившуюся экологическую нишу временно занимает экологически близкий к нему вид того же сообщества, не позволяя развиться тем или иным дестабилизирующим процессам.

Совсем по-другому обстоит дело, если какой-либо вид выпал из сообщества. В этом случае система "взаимной подстраховки" экологически близких видов нарушается, и часть потребляемых ими ресурсов не используется, то есть возникает экологический дисбаланс.[2, стр. 80-90]

По мере дальнейшего обеднения естественного видового состава сообщества создаются условия для чрезмерного накопления органики, вспышек численности насекомых, вселения чужеродных видов и т. п.  
Обычно первыми выпадают из природного сообщества так называемые редкие виды, поскольку их редкость обусловлена тем, что они наиболее требовательны к условиям обитания и чувствительны к их изменению. В стабильном сообществе редкие виды должны быть среди всех групп живых организмов. Поэтому присутствие разнообразных редких видов служит показателем сохранности природного разнообразия в целом и, таким образом, экологической полноценности природного сообщества.

Как известно, биотический круговорот веществ обеспечивают виды, занимающие различные трофические уровни:

• продуценты, производящие органическое вещество из неорганического - это, прежде всего, зелёные растения;  
• организмы первого порядка, потребляющие фитомассу - это травоядные животные, как позвоночные, так и беспозвоночные;  
• организмами второго и высших порядков, питающиеся другими организмами, например, хищные насекомые и пауки, хищные рыбы, земноводные и пресмыкающиеся, насекомоядные и хищные птицы и млекопитающие;  
•потребители, разлагающие отмершую органику - этот процесс обеспечивают, прежде всего, разнообразные микроорганизмы, грибы, а также дождевые кольчатые черви и некоторые другие почвенные беспозвоночные.

Изучение полноценных природных сообществ показывает, что редкие виды присутствуют в них на всех трофических уровнях. Наиболее показательно наличие в сообществе жизнеспособных популяций потребителей высших порядков: они находятся на вершине трофической пирамиды и, таким образом, их состояние в наибольшей степени зависит от состояния трофической пирамиды в целом. Важной характеристикой любого вида служит размер территории, минимально необходимой для существования его жизнеспособной популяции. Для природоохранных целей можно выделить несколько размерных классов территорий, необходимых для существования жизнеспособной популяции вида.[3, стр. 45-50]

В размерном интервале от отдельной растительной ассоциации до биогеоценоза включительно целесообразно выделить участки следующих размерных классов:

1 - микробиотопы, отдельные участки растительных ассоциаций, необходимые, например, для грибов, многих растений и беспозвоночных животных;  
2 - сочетание определённых микробиотопов и растительных ассоциаций, необходимое, например, для некоторых растений, для земноводных, пресмыкающихся, стрекоз, многих бабочек;  
3 - биогеоценоз в целом, необходимый для мелких птиц и млекопитающих, наиболее крупных и подвижных насекомых, а из растений - для лесообразующих видов деревьев.

Для существования популяций средних и крупных птиц и млекопитающих обычно необходимы территории, существенно превышающие площадь, занимаемую одним биогеоценозом. Для таких территорий мы выделяем следующие размерные классы:

4 - группа сходных биоценозов  или их сочетаний;  
5 - природные массивы, состоящие из разнообразных биотопов;  
6 - природные массивы и их комплексы регионального уровня.

В условиях преобразования природных территорий наиболее уязвимы виды, которым необходимы территории высших (IV-VI) размерных классов, тем более что большинство этих видов относится к организмам высших порядков.

Таким образом, показателем качественной полноценности экосистемы служит всех наличие трофических уровней, причём в пределах каждого трофического уровня присутствуют виды, популяции которых занимают существенно различные экологические ниши и территории различных размерных классов. Условием сохранения средообразующих функций природных сообществ являются межэкосистемные связи, делающие возможным естественное восстановление нарушенных участков за счёт миграции живых организмов с соседних участков, сохранившихся лучше. Тогда они подстраховывают друг друга так же, как и популяции сходных видов в пределах одного сообщества. Будучи функционально взаимосвязанными в пределах региона, природные сообщества образуют природный каркас, на котором держится региональная экологическая стабильность. Поэтому сохранение системы взаимосвязанных природных сообществ, способной к самовосстановлению - это единственный реальный способ поддержания среды обитания людей.[4, стр.3-20]

 

 

Человек и природное сообщество.

Со времени появления общества на Земле происходит три рода процессов: собственно природные, специфически общественные и как бы сплавленные, которые сочетают в себе и те и другие.

Диалектика взаимодействия природы и общества такова, что по мере развития общества его непосредственная зависимость от природы уменьшается, а опосредованная - усиливается. Это и понятно: познавая все в большей степени законы природы и на их основе преобразуя ее, человек увеличивает свою власть над ней; вместе с тем общество в ходе своего развития вступает во все более широкий и глубокий контакт с природой. Человек и исторически, постоянно, изо дня в день общается с окружающей природной средой. Невозможно анализировать общество, не принимая в соображение его взаимодействие с природой, поскольку оно живет в природе. Воздействие общества на природу обусловливается развитием материального производства, науки и техники, общественных потребностей, а также характером общественных отношений. При этом в силу нарастания степени такого воздействия происходит расширение рамок географической среды обитания и ускорение некоторых природных процессов: накапливаются новые свойства, все более отдаляющие ее от девственного состояния. Если лишить современную географическую среду ее свойств, созданных трудом многих поколений, и поставить современное общество в исходные природные условия, то оно не сможет существовать: человек преобразовал, переделал мир, и этот процесс уже необратим. Но и географическая среда оказывает немаловажное влияние на развитие общества. Человеческая история - наглядный пример того, как условия среды и очертания поверхности планеты способствовали или, напротив, препятствовали развитию человечества. Если на Крайнем Севере, в этой оледеневшей стихии, человек вырвал у негостеприимной, суровой природы средства существования ценой мучительных усилий, то в тропиках, в царстве ярких благоухающих цветов, вечной зелени и сочных плодов, необузданная пышность расточительной природы ведет человека, как ребенка, на помочах. Географическая среда как условие хозяйственной деятельности общества может оказывать определенное влияние на хозяйственную специализацию стран и районов.[7, стр. 50-80]