Διάλεξη 3: Οικολογία και Ζωή Διάλεξη 3: Οικολογία και Ζωή

Ενότητα: Οικολογία και Ζωή Τάξη: Γ Δημοτικού Μαθήματα (4Χ80΄): Ανάγκες των ζωντανών οργανισμών Βασικές ανάγκες των ζωντανών οργανισμών (τροφή, νερό, καταφύγιο) και συνέπειες απουσίας αυτών των αναγκών Αλυσίδες και πλέγματα τροφής Η αλληλεξάρτηση που υπάρχει μεταξύ των οργανισμών όσον αφορά την τροφή τους δημιουργεί αλυσίδες και πλέγματα τροφής Πυραμίδες τροφή Σχηματισμός πυραμίδων τροφής με διάφορους αλληλοεξαρτώμενους οργανισμούς Ρύπανση και προστασία του περιβάλλοντος Εντοπισμός πηγών ρύπανσης στο αέρα, στο έδαφος, στο νερό και προσωπική ευθύνη για την προστασία του περιβάλλοντος

Θεωρητικό Υπόβαθρο Οικολογία και Ζωή Θεωρητικό Υπόβαθρο Οικολογία και Ζωή

Τροφικές σχέσεις Κάθε οικοσύστημα διαθέτει μία τροφική δομή. Οι τροφικές σχέσεις (τροφικές αλυσίδες) δημιουργούνται από την ανάγκη των οργανισμών να εξασφαλίσουν τις οργανικές τους ουσίες (μεταφορά ενέργειας από ένα οργανισμό στον άλλο μέσο του οικοσυστήματος). Μια τροφική αλυσίδα μπορεί να μας αναπαραστήσει τι τρώει ο κάθε οργανισμός στο περιβάλλον που ζει και από ποιους οργανισμούς μπορεί να φαγωθεί ο ίδιος. Οι περισσότερες τροφικές αλυσίδες ξεκινούν με ένα παραγωγό. Σε όλα τα οικοσυστήματα θα βρούμε ζωντανούς οργανισμούς τους οποίους κατατάσσουμε σε τρεις κατηγορίες, ανάλογα με τη θέση τους στη τροφική πυραμίδα: παραγωγούς (φυτά και κάποια βακτήρια), καταναλωτές (φυτοφάγα/σαρκοφάγα) και αποικοδομητές (βακτήρια και μύκητες).

Τροφικές σχέσεις Τα φυτά χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια (φωτοσύνθεση) για τις δικές τους ανάγκες (αυτότροφοι οργανισμοί). Τα φυτά όμως καταναλώνονται από οργανισμούς τους οποίους ονομάζουμε φυτοφάγους. Με τον ίδιο τρόπο, οι φυτοφάγοι οργανισμοί μπορεί να καταναλωθούν από άλλους οργανισμό τους οποίους ονομάζουμε σαρκοφάγος. Ένας φυτοφάγος και ταυτόχρονα σαρκοφάγος οργανισμός ονομάζεται παμφάγος. Την τροφική αλυσίδα συμπληρώνουν οι αποικοδομητές (κυρίως μύκητες) που τρέφονται με τη νεκρή οργανική ύλη (φύλλα, καρπούς, σώματα νεκρών οργανισμών, κτλ).

Τροφικές σχέσεις - Ενέργεια Ροή Ενέργειας στα Οικοσυστήματα Ο άνθρωπος αλλά και όλα τα έμβια όντα δεν μπορούν να διατηρηθούν στη ζωή χωρίς ενέργεια (υδατάνθρακες) γιατί χρειάζονται ενέργεια για να αναπτυχθούν, να κινηθούν και να αναπαραχθούν. Τα φυτά, για τη φωτοσύνθεση, χρειάζονται ηλιακό φως. Τα φυτοφάγα ζώα τρέφονται με φυτά και τα σαρκοφάγα με φυτοφάγα. Άρα όλα εξαρτώνται από τον ήλιο. Κατά τη μεταφορά της ενέργειας από το ένα τροφικό επίπεδο στο άλλο (φυτά – φυτοφάγα - σαρκοφάγα) και τη μετατροπή της από μια μορφή σε άλλη, μόνο το 10% αξιοποιείται.

Τροφικές σχέσεις - Ενέργεια Λόγο της απώλειες ενέργειας μεταξύ των τροφικών επιπέδων εύκολα κατανοεί κανείς γιατί: Οι θηρευτές πρέπει να είναι λιγότεροι από τα θηράματά τους. Όσο πιο κοντά στη βάση της τροφικής πυραμίδας είναι η θέση κάποιου οργανισμού, τόσο περισσότερη είναι για αυτόν η διαθέσιμη ενέργεια. Τα μεγαλύτερα ζώα στη γη είναι αναγκαστικά φυτοφάγα.

Ροή ενέργειας στον Ωκεανό

Τροφικά επίπεδα - Παραγωγοί Παραγωγοί είναι οι οργανισμοί που μετατρέπουν τα ανόργανα υλικά σε οργανικές ενώσεις τις οποίες μπορούν να χρησιμοποιήσουν τόσο οι ίδιοι όσο και οι υπόλοιποι ζωντανοί οργανισμοί για τις διάφορες βιολογικές τους λειτουργίες. Οι οργανισμοί αυτοί επομένως μπορούν να «κατασκευάσουν» μόνοι τους τη τροφή τους, γι΄ αυτό ονομάζονται παραγωγοί ή αυτότροφοι οργανισμοί. Η ικανότητα μετατροπής των ανόργανων στοιχείων σε οργανικές ουσίες ανήκει στους οργανισμούς που μπορούν να φωτοσυνθέτουν (δηλ. σε όλα τα φυτά), και προϋποθέτει τη χρήση της ενέργειας του ήλιου. Στην κατηγορία των παραγωγών ανήκει επίσης και μια μικρή ομάδα οργανισμών (κυρίως βακτηρίων), οι οποίοι χημειοσυνθέτουν, παράγουν δηλαδή την τροφή τους χρησιμοποιώντας την ενέργεια που παράγουν κάποιες χημικές ενώσεις και όχι την ενέργεια του ήλιου.

Τροφικά επίπεδα - Καταναλωτές Καταναλωτές θεωρούνται όλοι οι άλλοι οργανισμοί, οι οποίοι δεν έχουν τη δυνατότητα να συνθέσουν από μόνοι τους τις οργανικές ουσίες και αναγκάζονται να τις παίρνουν έτοιμες είτε Άμεσα, όπως τα φυτοφάγα ζώα, είτε έμμεσα, όπως τα σαρκοφάγα τρώγοντας άλλα ζώα. Υπάρχουν τρεις τάξεις καταναλωτών: πρωτογενείς καταναλωτές ή καταναλωτές 1ης τάξης δευτερογενείς καταναλωτές ή καταναλωτές 2ης τάξης τριτογενείς καταναλωτές ή καταναλωτές 3ης τάξης

Τροφικά επίπεδα - Καταναλωτές Οι καταναλωτές που παίρνουν τις οργανικές ουσίες άμεσα από τους παραγωγούς ονομάζονται πρωτογενείς καταναλωτές ή καταναλωτές 1ης τάξης. Οι καταναλωτές που παίρνουν τις οργανικές ουσίες τρώγοντας καταναλωτές 1ης τάξης είναι σαρκοφάγα ζώα και ονομάζονται δευτερογενείς καταναλωτές ή καταναλωτές 2ης τάξης. Οι καταναλωτές που παίρνουν τις οργανικές ουσίες τρώγοντας καταναλωτές 2ης τάξης, είναι μεγάλα σαρκοφάγα ζώα και ονομάζονται τριτογενείς καταναλωτές ή καταναλωτές 3ης τάξης.

Τροφικά επίπεδα - Αποικοδομητές Οι αποικοδομητές είναι οργανισμοί οι οποίοι επιτελούν την ακριβώς αντίθετη διαδικασία από τα φυτά: μετατρέπουν την νεκρή οργανική ύλη σε ανόργανες ενώσεις. Η διαδικασία αυτή λέγεται ανοργανοποίηση. Οι καταναλωτές και οι αποικοδομητές αποκαλούνται επίσης και ετερότροφοι οργανισμοί, επειδή παίρνουν έτοιμες τις οργανικές ενώσεις από άλλους οργανισμούς και δεν τις κατασκευάζουν μόνοι τους, όπως τα φυτά.

Ο ρόλος του κάκτου Saguaro Διάρκεια ζωής: ~ 200 χρόνια Βάρος: μέχρι και 8 τόνους Πρώτη ανθοφορία: ~ 60 χρονών Δευτερογενής ανάπτυξη (χέρια): ~ 80 χρονών Ύψος: μέχρι και 15 μέτρα

Ο ρόλος του κάκτου Saguaro Πόσο σημαντικός μπορεί να είναι ο ρόλος του Saguaro στην έρημο της Sonora (Sonoran Dessert);

Ο ρόλος του κάκτου Saguaro Φωλιές για τα πουλιά (Saguaro Hotel) Ο Gila Woodpecker και το Saguaro boot

Ο ρόλος του κάκτου Saguaro Νέκταρ από τα λουλούδια Για πουλιά, μέλισσες και νυχτερίδες Πηγή ζωής κατά την μετανάστευση

Ο ρόλος του κάκτου Saguaro Καρποφορία Κατά την διάρκεια της ξηρασίας (πριν τους μουσώνες) Τροφή για πολλά πουλιά και ζώα (χελώνες, λαγούς, αγριογούρουνα)

Ο ρόλος του κάκτου Saguaro Καταφύγιο για πολλά είδη ζωής ακόμα και όταν βρίσκεται νεκρό στο έδαφος.

Ο ρόλος του κάκτου Saguaro Σημαντικό μέρος της ζωής τον ιθαγενών Στην διατροφή τους Σαν πρώτη υλη

Ο ρόλος του κάκτου Saguaro Ποιες θα είναι οι οικολογικές συνέπειες αν αφαιρέσουμε το Saguaro από την έρημο της Sonora;

Τροφικές Σχέσεις: Ο Ρόλος του Ανθρώπου Τροφικές Σχέσεις: Ο Ρόλος του Ανθρώπου Ποιος ο ρόλος του ανθρώπου (μέσα) στην οικόσφαιρα;

Διαταραχές στις Τροφικές Αλυσίδες Αλλαγή της χρήσης γης Επέκταση και ανάπτυξη γεωργικών καλλιεργειών (μονοκαλλιέργειες) Η ανάπτυξη των υποδομών (διαχωρισμός οικότοπων) Αποψίλωση των δασών Ρύπανση Η ατμοσφαιρική ρύπανση (τοξικά αέρια – όξινη βροχή) Η ρύπανση των υδάτων (πετρελαιοκηλίδες/χημικά απόβλητα) Η ρύπανση του εδάφους (υπερλίπανσης/έντομο-ζιζανιοκτόνα)

Διαταραχές στις Τροφικές Αλυσίδες Μη αειφόρική χρήση των φυσικών πόρων Υπέραλιεία Εξόρυξη/μετάλλευση (πχ. Πάνω Αμίαντος) Εμπορική υλοτομία (ελαχίστη αναδάσωσης) Αλλαγή του κλίματος (φαινόμενο του θερμοκηπίου) Η απότομη αλλαγή θερμοκρασίας δεν αφήνει πολλά περιθώρια προσαρμογής στους διάφορους τους οργανισμούς Χωροκατακτητικά ξένα είδη (εξωτικά/ξενικά) Ανταγωνισμός με ιθαγενή είδη

Βιοσυσσώρευσης και Βιομεγένθυνσης Βιοσυσσώρευση είναι το φαινόμενο κατά το οποίο σε μια τροφική αλυσίδα τα ζώα θηρευτές, εμφανίζουν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις  τοξικών ουσιών στον οργανισμό τους από αυτές των θηραμάτων τους. Οι διεργασίες βιοσυσσώρευσης και βιομεγένθυνσης προσδιορίζουν τις συγκεντρώσεις των χημικών ρύπων στα έμβια όντα και τα διάφορα όργανά τους και κατά συνέπεια τις τοξικολογικές επιδράσεις στα βιολογικά συστήματα.

Βιοσυσσώρευσης και Βιομεγένθυνσης Bald Eagle (Haliaeetus leucocephalus) 1782 περίπου 100,000 ζεύγη 1963 είχαν απομείνει περίπου 487 ζεύγη 1972 Το DDT απαγορεύτηκε (Endangered Species Act 1973) Σήμερα υπάρχουν περίπου 9,789 ζεύγη

Επιλογή και σχεδιασμός μαθήματος Ενότητα: Οικολογία και Ζωή Μάθημα: Αλυσίδες και πλέγματα τροφής

Ενότητα: Οικολογία και Ζωή Αλυσίδες και πλέγματα τροφής: Υφιστάμενες Δραστηριότητες Αφόρμηση: Ο δάσκαλος σχεδιάζει στον πίνακα την πιο κάτω αλυσίδα και την παρουσιάζει στα παιδιά. Χόρτα Σκουλήκι Κότα

Ενότητα: Οικολογία και Ζωή Δραστηριότητα 1: Δίνεται το φύλλο εργασίας 4. Ο εκπαιδευτικός καλεί τους μαθητές να δουν προσεκτικά την εικόνα με τους διάφορους οργανισμούς και στη συνέχεια να δημιουργήσουν 4 αλυσίδες τροφής με αυτούς τους οργανισμούς. Στο τέλος της δραστηριότητας διατυπώνεται το ερώτημα: Οι αλυσίδες τροφής είναι πάντοτε απλές;

Ενότητα: Οικολογία και Ζωή Δραστηριότητα 2: Όλες οι ομάδες καλούνται να σχηματίσουν αλυσίδες τροφής με ένα συγκεκριμένο οργανισμό π.χ. την κότα. Κάμπια Κότα Άνθρωπος Φυτά Κότα Αλεπού Σκουλήκι Κότα Αετός Καταλήγουν στο συμπέρασμα: Η εξάρτηση των οργανισμών από πολλούς άλλους οργανισμούς δημιούργει τις πολύπλοκες αλυσίδες, τα πλέγματα τροφής.

Ενότητα: Οικολογία και Ζωή Δραστηριότητα 3: Δίνεται το φύλλο εργασίας 5 και τα παιδιά σχηματίζουν αλυσίδες που εμπλέκονται μεταξύ τους. Τα παιδιά παρουσιάζουν τις εργασίες τους και ακολουθεί συζήτηση για τους κινδύνους που μπορεί να διατρέχουν οι διάφοροι οργανισμοί του πλέγματος.

Ενότητα: Οικολογία και Ζωή Αλυσίδες και πλέγματα τροφής: Προτεινόμενες / Συμπληρωματικές Δραστηριότητες Λόγοι αναδόμησης προτεινόμενης αλληλουχίας δραστηριοτήτων: Είναι σημαντικό να αξιοποιηθεί το φυσικό περιβάλλον / αυλή του σχολείου ως μέσο μάθησης πέραν των ορίων της τάξης Έρευνες έχουν δείξει ότι η μελέτη των αλυσίδων τροφής δημιουργεί παρανοήσεις, είναι προτιμότερο να ασχοληθούν οι μαθητές εξ΄αρχής με τα πλέγματα τροφής Ανάγκη ενσωμάτωσης δραστηριοτήτων με πιο βιωματική κατεύθυνση (hands-on) Η μελέτη του τροφικού πλέγματος είναι σημαντικό να μεταβεί από αφηρημένη έννοια σε πιο συγκεκριμένη

Τροφικές Αλυσίδες Παράδειγμα: Φύλακες της Γης Επιθεωρητής Συνδέσεων (Connector Inspector)