Σενάριο 10: Οργάνωση και λειτουργίες του οικοσυστήματος - Ο ρόλος ενέργειας Φύλλο Εργασίας 1 (Εισαγωγικό) Τίτλος: Οργάνωση και λειτουργίες του οικοσυστήματος Ο ρόλος της ενέργειας Γνωστικό Αντικείμενο: Βιολογία - Οικολογία Διδακτική Ενότητα: Οργάνωση και λειτουργίες του οικοσυστήματος Ο ρόλος της ενέργειας. Δομή του οικοσυστήματος, Είσοδος και αξιοποίηση της ενέργειας (φωτοσύνθεση αναπνοή). Παραγωγοί καταναλωτές. Μεταφορά ενέργειας, Τροφικές αλυσίδες τροφικές πυραμίδες (βιομάζας ενέργειας αριθμού ατόμων). Απώλειες ενέργειας. Αποικοδόμηση. Παράδειγμα αναδραστικού μηχανισμού. Τάξη: Γ Γυμνασίου Διάρκεια: 4 διδακτικές ώρες 1. Ένα οικοσύστημα αποτελείται από: Α. Β. Γ. 2. Να κάνεις την αντιστοίχηση των όρων της αριστερής στήλης με τις έννοιες της δεξιάς: 1 Παραγωγοί Α Αποσύνθεση νεκρής οργανικής ύλης 2 Καταναλωτές Β Παραγωγή οργανικής ύλης 3 Αποικοδομητές Γ Τροφή από φυτά ή άλλα ζώα 3. Να βάλεις τους παρακάτω οργανισμούς σε σειρά, ώστε να αποτελούν τροφική αλυσίδα: Ζωοπλαγκτόν, γαρίδες, φυτοπλαγκτόν, μεγάλα ψάρια, μικρά ψάρια. 4. Αν σε ένα οικοσύστημα οι αφίδες, οι ακρίδες, το ποντίκι, το σαλιγκάρι και ο λαγός είναι φυτοφάγοι οργανισμοί, η παπαδίτσα τρέφεται με αφίδες, η αράχνη με αφίδες και ακρίδες, το πουλί τσίχλα και ο σκαντζόχοιρος με σαλιγκάρια, η αλεπού με λαγούς και σκαντζόχοιρους και η γάτα με τσίχλες και ποντίκια, να προσπαθήσεις να κατασκευάσεις το τροφικό πλέγμα του οικοσυστήματος αυτού. Έργο ΠΛΕΙΑΔΕΣ/ Χρυσαλλίδες, Γ ΚΠΣ Σελίδα 1
5. Πόσες και ποιες τροφικές αλυσίδες υπάρχουν στο ακόλουθο τροφικό πλέγμα: Γεράκια Φίδια Χελιδόνια Βάτραχοι Κοτσύφια Κάμπιες Πεταλούδες Ποντίκια Ακρίδες Ποώδη φυτά Θάμνοι Δέντρα 6. Να συμπληρώσεις τα κενά με το είδος των οργανισμών και τα ποσά ενέργειας στα παρακάτω τροφικά επίπεδα: Καταναλωτές β τάξης 10 8 Kjoules 7. Να χαρακτηρίσεις ως σωστή (Σ) ή λάθος (Λ) κάθε μια από τις παρακάτω προτάσεις: α. Οι ετερότροφοι οργανισμοί περιλαμβάνουν τους καταναλωτές και τους αποικοδομητές. β. Οι παραγωγοί για να επιβιώσουν, καταναλώνουν διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα και οργανικές ενώσεις με το νερό από τις ρίζες τους. Έργο ΠΛΕΙΑΔΕΣ/ Χρυσαλλίδες, Γ ΚΠΣ Σελίδα 2
γ. Οι τροφικές αλυσίδες και οι τροφικές πυραμίδες απεικονίζουν ποιοτικές και ποσοτικές σχέσεις αντίστοιχα, σε ένα οικοσύστημα. δ. Στο παραπάνω τροφικό πλέγμα (5), η μείωση του αριθμού των ποντικιών από μια αρρώστια θα έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση του πληθυσμού των πεταλούδων. ε. Όσα περισσότερα είδη οργανισμών υπάρχουν σε ένα οικοσύστημα (βιοποικιλότητα), τόσο πιο εύθραυστη γίνεται η ισορροπία του. Έργο ΠΛΕΙΑΔΕΣ/ Χρυσαλλίδες, Γ ΚΠΣ Σελίδα 3
Φύλλο Εργασίας 2 Τίτλος: Οργάνωση και λειτουργίες του οικοσυστήματος Ο ρόλος της ενέργειας Γνωστικό Αντικείμενο: Βιολογία - Οικολογία Διδακτική Ενότητα: Οργάνωση και λειτουργίες του οικοσυστήματος Ο ρόλος της ενέργειας. Δομή του οικοσυστήματος, Είσοδος και αξιοποίηση της ενέργειας (φωτοσύνθεση αναπνοή). Παραγωγοί καταναλωτές. Μεταφορά ενέργειας, Τροφικές αλυσίδες τροφικές πυραμίδες (βιομάζας ενέργειας αριθμού ατόμων). Απώλειες ενέργειας. Αποικοδόμηση. Παράδειγμα αναδραστικού μηχανισμού. Τάξη: Γ Γυμνασίου Διάρκεια: 4 διδακτικές ώρες Βήμα 1 ο Ανοίγοντας το αρχείο Τα Έγγραφα μου\σενάριο_10_μαθητής\ρόλος της Ενέργειας Applet\index.html παρατηρούμε την παρακάτω εικόνα, που αποτελεί την τομή του βυθού ενός θαλάσσιου οικοσυστήματος. Εικόνα 10 - Έργο ΠΛΕΙΑΔΕΣ/ Χρυσαλλίδες, Γ ΚΠΣ Σελίδα 4
Πατώντας το βελάκι που βρίσκεται πάνω δεξιά στο πεδίο εργασίας και επιλέγοντας «Ιδιότητες Προσομοίωσης», εμφανίζεται ο πίνακας των ιδιοτήτων. Με βάση τον πίνακα αυτό, να κάνεις την τροφική αλυσίδα του οικοσυστήματος: Παραγωγός για το οικοσύστημα αυτό είναι: Κορυφαίος καταναλωτής για το οικοσύστημα αυτό είναι: Βήμα 2 ο Ενεργοποιούμε το κουμπί «Πλαγκτόν» (από το κέντρο ελέγχου πάνω δεξιά) και στη συνέχεια πατάμε RUN. Η προσομοίωση ξεκινά με ένα συγκεκριμένο αριθμό μικρών ψαριών. Την αφήνουμε να τρέξει για αρκετή ώρα. Αν σε κάποιο σημείο θελήσετε να ξανατρέξετε την προσομοίωση αναιρώντας τις αλλαγές που έχετε κάνει, μπορείτε να πατήσετε το πλήκτρο Reset. Mπορείς να πάρεις τιμές για τα διάφορα μεγέθη κάνοντας δεξί κλικ πάνω στο πεδίο εργασίας. Να χαρακτηρίσεις ως σωστή (Σ) ή λάθος (Λ) κάθε μια από τις παρακάτω προτάσεις: 1. Η ποσότητα του φυτοπλαγκτού είναι ίδια σε όλο το βάθος του οικοσυστήματος. 2. Τα μεγάλα ψάρια εμφανίζονται όταν ο αριθμός των μικρών αυξηθεί σημαντικά. 3. Όσο αυξάνεται η ποσότητα του φυτοπλαγκτού τόσο αυξάνεται και ο αριθμός των μικρών και μεγάλων ψαριών. 4. Η νεκρή οργανική ύλη συσσωρεύεται στο βυθό του οικοσυστήματος. 5. Ο αριθμός των ψαριών (μικρών και μεγάλων) αυξάνεται απεριόριστα. 6. Τα μεγάλα ψάρια είναι φυτοφάγα. Έργο ΠΛΕΙΑΔΕΣ/ Χρυσαλλίδες, Γ ΚΠΣ Σελίδα 5
Βήμα 3ο Πριν την έναρξη λειτουργίας της προσομοίωσης, η ποσότητα της νεκρής οργανικής ύλης στο βυθό του οικοσυστήματος είναι μηδενική. Αρχικοποιούμε την προσομοίωση με RESET, πατάμε RUN για να ξεκινήσει η λειτουργία της, επιλέγοντας «ΟΧΙ» στη στήλη της αποικοδόμησης και παρατηρούμε την εξέλιξη της: Εικόνα 10 - Να απαντήσεις στις ερωτήσεις: 1. Πού οφείλεται η συσσώρευση της νεκρής οργανικής ύλης στο βυθό του οικοσυστήματος; 2. Πώς συνδέεται η συσσώρευση της νεκρής οργανικής ύλης με την περιορισμένη αύξηση του αριθμού των ψαριών; Έργο ΠΛΕΙΑΔΕΣ/ Χρυσαλλίδες, Γ ΚΠΣ Σελίδα 6
3. Τι συμβαίνει στην πραγματικότητα σε ένα οικοσύστημα με τη νεκρή οργανική ύλη; 4. Ποιοι μικροοργανισμοί αποτελούν κυρίως τους αποικοδομητές; 5. Πώς συμβάλλουν οι αποικοδομητές στην ανακύκλωση των θρεπτικών συστατικών; 6. Γιατί δεν ανανεώνεται η ποσότητα του φυτοπλαγκτού όταν συσσωρεύεται η νεκρή οργανική ύλη; Βήμα 4 ο Κάνουμε πάλι RESET και επιλέγουμε «ΝΑΙ» στη στήλη της αποικοδόμησης. 1. Να συμπληρώσετε τα κενά πλαίσια του παρακάτω σχήματος: Α Φυτοπλαγκτόν Β Αποικοδομητές Γαρίδες 1. Τι βιολογικές διαδικασίες δηλώνουν τα βέλη Α κα Β: Α: Έργο ΠΛΕΙΑΔΕΣ/ Χρυσαλλίδες, Γ ΚΠΣ Σελίδα 7
Β: Βήμα 5 ο Κάνουμε πάλι RESET, πατάμε το κουμπί της νύχτας και επιλέγουμε «ΝΑΙ» στη στήλη της αποικοδόμησης. Βλέπουμε την παρακάτω εικόνα: Εικόνα 10 - Τι συμβαίνει με τον πληθυσμό των ψαριών; Δώστε μια εξήγηση; Ποιος παράγοντας δρα περιοριστικά στην αύξησή τους; Έργο ΠΛΕΙΑΔΕΣ/ Χρυσαλλίδες, Γ ΚΠΣ Σελίδα 8
Βήμα 6 ο Κάνοντας δεξί κλικ με το ποντίκι σε διαφορετικά σημεία του βυθού, και για διαφορετικές συνθήκες (αποικοδόμηση ή όχι, μέρα νύχτα), παίρνουμε τις τιμές που τις καταγράφουμε στον παρακάτω πίνακα: ΒΑΘΟΣ ΦΥΤΟΠΛΑΓΚΤΟΝ ΖΩΟΠΛΑΓΚΤΟΝ ΝΕΚΡΗ ΟΡΓ. ΥΛΗ ΓΑΡΙΔΕΣ 1. Πώς συσχετίζεται η τιμή για το φυτοπλαγκτόν με το βάθος του βυθού; Δικαιολόγησε την απάντησή σου: 2. Πώς συσχετίζεται η τιμή για το ζωοπλαγκτόν με την τιμή του φυτοπλαγκτού; Δικαιολόγησε την απάντησή σου: 3. Από πού προέρχεται η ενέργεια που στηρίζει όλους τους οργανισμούς του οικοσυστήματος; 4. Πώς δεσμεύεται και πώς φτάνει μέχρι τα μεγάλα ψάρια; Έργο ΠΛΕΙΑΔΕΣ/ Χρυσαλλίδες, Γ ΚΠΣ Σελίδα 9
Φύλλο Εργασίας 3 (Αξιολογικό) Τίτλος: Οργάνωση και λειτουργίες του οικοσυστήματος Ο ρόλος της ενέργειας Γνωστικό Αντικείμενο: Βιολογία - Οικολογία Διδακτική Ενότητα: Οργάνωση και λειτουργίες του οικοσυστήματος Ο ρόλος της ενέργειας. Δομή του οικοσυστήματος, Είσοδος και αξιοποίηση της ενέργειας (φωτοσύνθεση αναπνοή). Παραγωγοί καταναλωτές. Μεταφορά ενέργειας, Τροφικές αλυσίδες τροφικές πυραμίδες (βιομάζας ενέργειας αριθμού ατόμων). Απώλειες ενέργειας. Αποικοδόμηση. Παράδειγμα αναδραστικού μηχανισμού. Τάξη: Γ Γυμνασίου Διάρκεια: 4 διδακτικές ώρες 1. Να επιλέξεις το σωστό όρο στην παρένθεση, ώστε να είναι επιστημονικά ορθή η πρόταση: α. Η φωτοσύνθεση αποτελεί τη θεμελιώδη βιολογική διαδικασία στον πλανήτη μας για το λόγο ότι (παράγει οργανική ύλη / καθαρίζει την ατμόσφαιρα). β. Οι παραγωγοί ενός οικοσυστήματος ονομάζονται και (ετερότροφοι / αυτότροφοι) οργανισμοί. γ. Οι αποικοδομητές ενός οικοσυστήματος παίζουν σημαντικό ρόλο στην (ανακύκλωση / ανανέωση) των χημικών του συστατικών. δ. Οι φυτοφάγοι οργανισμοί ανήκουν στους καταναλωτές (1 ης / 2 ης ) τάξης και περιλαμβάνονται στο (1 ο / 2 ο ) επίπεδο μιας τροφικής πυραμίδας. ε. Ο αριθμός των καταναλωτών 2 ης τάξης είναι κατά κανόνα (μεγαλύτερος / μικρότερος) από τον αριθμό των καταναλωτών 1 ης τάξης. στ. Τα οικοσυστήματα (έχουν / δεν έχουν) την ικανότητα να επαναφέρουν την ισορροπία τους, όταν προκαλούνται μικρής έντασης μεταβολές. 2. Να επιλέξεις τη σωστή απάντηση: i. Ένα οικοσύστημα περιλαμβάνει: α. όλα τα ζώα και όλα τα φυτά β. τα φυτά, τα ζώα και τα μικρόβια γ. τους βιοτικούς, τους αβιοτικούς παράγοντες και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις δ. τα φυτά, τα ζώα, τα μικρόβια και τον άνθρωπο ii. Κατά τη φωτοσύνθεση: α. παράγεται οργανική ύλη από ανόργανα συστατικά, με τη βοήθεια της ηλιακής ακτινοβολίας Έργο ΠΛΕΙΑΔΕΣ/ Χρυσαλλίδες, Γ ΚΠΣ Σελίδα 10
β. παράγεται ανόργανη ύλη από οργανικά συστατικά, με τη βοήθεια της ηλιακής ακτινοβολίας γ. παράγεται γλυκόζη και διοξείδιο του άνθρακα, με τη βοήθεια της ηλιακής ακτινοβολίας δ. τα φυτά δεσμεύουν νερό και διοξείδιο του άνθρακα και με τη βοήθεια της ηλιακής ακτινοβολίας τα μετατρέπουν σε οργανική ύλη iii. Οι καταναλωτές ενός οικοσυστήματος: α. είναι όλοι φυτοφάγοι β. είναι όλοι σαρκοφάγοι γ. άλλοι είναι φυτοφάγοι και άλλοι σαρκοφάγοι δ. τίποτε από τα παραπάνω iv. Οι αποικοδομητές ενός οικοσυστήματος: α. τρέφονται με τους καταναλωτές του οικοσυστήματος β. τρέφονται με νεκρή οργανική ύλη και απεκκρίσεις γ. τρέφονται με ανόργανα συστατικά του εδάφους δ. τρέφονται με τους παραγωγούς του οικοσυστήματος v. Η συνολική ενέργεια που χρησιμοποιούν οι οργανισμοί ενός οικοσυστήματος προέρχεται: α. από τα φυτά β. από τον ήλιο γ. από τα ζώα δ. από τους αποικοδομητές vi. Τα άτομα διαφορετικών ειδών σε ένα οικοσύστημα συνδέονται μεταξύ τους με: α. αναπαραγωγικές σχέσεις β. σχέσεις αλληλοβοήθειας γ. τροφικές σχέσεις δ. όλες τις παραπάνω σχέσεις vii. Τα άτομα του ίδιου είδους σε ένα οικοσύστημα συνδέονται μεταξύ τους με: α. αναπαραγωγικές σχέσεις β. σχέσεις αλληλοβοήθειας γ. τροφικές σχέσεις δ. καμία από τις παραπάνω σχέσεις 3. Αν ένα οικοσύστημα περιλαμβάνει 4 τροφικά επίπεδα και η βιομάζα των καταναλωτών α τάξης είναι 10 7 Kg, να σχηματίσεις την τροφική πυραμίδα του οικοσυστήματος και να υπολογίσεις τη βιομάζα των άλλων τροφικών επιπέδων. Έργο ΠΛΕΙΑΔΕΣ/ Χρυσαλλίδες, Γ ΚΠΣ Σελίδα 11
Έργο ΠΛΕΙΑΔΕΣ/ Χρυσαλλίδες, Γ ΚΠΣ Σελίδα 12