Принцип на енергийна грамотност 3

Преподаването на енергия в биологичните процеси се подкрепя от 6 ключови концепции:

3.1 Слънцето е основният източник на енергия за организмите и екосистемите, от които те са част. Производители като растения, водорасли и цианобактерии използват енергията от слънчевата светлина, за да направят органични вещества от въглероден диоксид и вода. Това установява началото на енергийния поток през почти всички хранителни мрежи.

3.3 Енергията, която е на разположение за извършване на полезна работа, намалява, когато се прехвърля от организъм в организъм. Химичните елементи, които изграждат молекулите на живите същества, се предават през хранителните вериги и се комбинират и рекомбинират по различни начини. На всяко ниво в хранителната верига част от енергията се съхранява в новоизградени химически структури, но по-голямата част се разсейва в околната среда. Непрекъснатото въвеждане на енергия, най-вече от слънчева светлина, поддържа процеса.

3.4 Енергията преминава през хранителни мрежи в една посока, от производители до потребители и разлагачи. Организмът, който се храни по-ниско в хранителната верига, е по-енергийно ефективен от този, който се храни по-високо в хранителната верига. Производителите на храна са най-ниското и следователно най-енергийно ефективното ниво, на което едно животно може да се храни.

3.5 Екосистемите са засегнати от промени в наличността на енергия и материя. Количеството и видът на наличната енергия и материя ограничават разпределението и изобилието на организмите в една екосистема и способността на екосистемата да рециклира материали.

3.6 Хората са част от екосистемите на Земята и влияят на енергийния поток през тези системи. Хората променят енергийния баланс на земните екосистеми с нарастваща скорост. Промените се случват например в резултат на промени в селскостопанската и хранително-вкусовата технология, потребителските навици и числеността на човешкото население.

Енергията от Слънцето подхранва живота на Земята

Непрекъснатото постъпване на енергия, предимно от слънчева светлина, поддържа процеса на живот. Слънчевата светлина позволява на растенията, водораслите и цианобактериите да използват фотосинтеза, за да превърнат въглеродния диоксид и водата в органични съединения като въглехидрати. Този процес е основният източник на органичен материал в биосферата. Има няколко изключения от това, като екосистеми, живеещи около хидротермални отвори на океанското дъно, които черпят енергия от химичните съединения като метан и сероводород. И в двата случая общата производителност на една екосистема се контролира от общата налична енергия.

Енергията протича през целия живот на Земята

процеси

Това посочва критичен фактор за разпределението на енергията и в човешките храни. Яденето на производители (растения) в дъното на хранителната верига е най-ефективният начин за хората да придобият енергия за живот. Това има последици за хората, тъй като ние се стремим да поддържаме нарастващото човешко население адекватно подхранвано.

Тези идеи също така въвеждат произхода на органичните вещества, които по-късно могат да станат изкопаеми горива. Оригиналният източник на енергия във фосилните горива е слънчевата светлина, която подхранва фотосинтезата. Нефтът и природният газ идват от фотосинтетичния планктон, който е запазен в седименти на океанското дъно, нагрят се и химически се превръща във въглеводороди. Въглищата идват от растения, които са били заровени в утайки, уплътнени и консервирани. Тези идеи са разгледани допълнително в Енергиен принцип 4. (Научете повече за това откъде идва нефта.)

Помагане на учениците да разберат тези идеи

Докато много ученици могат лесно да се отнасят към идеята за наземната хранителна мрежа, морската хранителна мрежа може да им е по-малко позната. Учениците могат да бъдат изненадани да научат, че около половината от основната производителност на органичен материал на Земята идва от океаните.

Други теми, които се обвързват с тази тема, са:

  • изследване на методи за измерване на първичната производителност в различни екосистеми,
  • картографиране на разпределението на първичната производителност през океаните и на сушата,
  • изчисляване на наличната енергия в различни трофични нива,
  • изчисляване на въплътената енергия в различни храни,
  • като се има предвид науката, технологията, икономиката или етиката на земеделието и животновъдството,
  • изследване на различни въздействия върху енергийния баланс на екосистемите, като пожари, болести, динамика на популацията и промени в земеползването.


Въвеждане на тези идеи във вашата класна стая

Количествен подход може да се използва за изследване на енергията, въплътена в различни видове храни. Ето няколко примера за дейности, които правят това.

Колко енергия има в чинията ми? води учениците през поредица от учебни стъпки, които подчертават вградената енергия, необходима за производството на различни видове храни. води учениците през поредица от дейности, които подчертават въплътената енергия, необходима за производството на различни видове храни (гимназия или колеж на начално ниво).

Проектът Lifestyle предизвиква учениците да намалят драстично енергията си, а приемането на вегетарианска диета е един от пътищата, по които учениците могат да изберат да поемат. Този проект може да се използва със средно училище чрез колежска аудитория.

Свързани учебни материали

Практическият начин за преподаване на тези теми е от гледна точка на хранене или градина в общността. Всички концепции, съдържащи се в този принцип, могат да бъдат илюстрирани в градина, която произвежда храна.

Учебни материали от колекцията CLEAN


Средно училище

  • Да смело вървим. е уеб-базирана дейност, занимаваща се с общите причини за предприемане на проучвания на океана - изучаване на взаимосвързаните проблеми на изменението на климата, здравето на океана, енергията и човешкото здраве. Студентите изследват видовете технологии, които океанските учени използват за събиране на важни данни.
  • Видеото The Ocean's Green Machines допълнително изследва мрежата от морски храни, като изследва фитопланктона. Тези организми формират основата на морската хранителна мрежа, са източникът на половината кислород на Земята и са важно средство за отстраняване на CO2 от атмосферата. Това видео е подходящо за аудитория от средно или гимназиално училище.
  • Вътрешни риби и затоплящи се води е дейност, която свързва температурата на водата със здравето на риболова във вътрешността на водосборите с вътрешни сладки води.
  • Светът на промяната: Обезлесяването на Амазонка е поредица от сателитни снимки на НАСА, направени за 10-годишен период, 2000-2010 г., показващи степента на обезлесяване в Западна Бразилия.


Гимназия

  • Стресирана! е дейност, при която учениците изследват различни теми за здравето на океана, като прекомерен риболов, унищожаване на местообитания, инвазивни видове, изменение на климата, замърсяване и подкисляване на океана. Една незадължителна разширена дейност съдържа инструкции за създаване на водна биосфера в бутилка и след това манипулиране на променливи.
  • Хранителните мрежи обикновено се преподават с концептуални карти, като например Oceanic Food Web. Подобните на концепцията връзки на тази визуализация насърчават учениците да свързват абиотичните и биотичните взаимодействия в океанската хранителна мрежа. Това е подходящо и за начални студенти.
  • Ферментацията в торбичка и биопроучването на разграждащи целулозата микроби са две практически дейности, които изследват производството на целулозен етанол.


Колеж

  • Колко енергия е в чинията ми? води учениците през поредица от учебни стъпки, които подчертават вградената енергия, необходима за производството на различни видове храна. Студентите започват, като размишляват върху компонентите на основно хранене и по-късно се приканват да прегледат необходимата енергия за производството на различни видове протеини. Тази дейност може да бъде съчетана с проекта „Начин на живот“.
  • Ефектите на El Niño/La Niña върху фитопланктона и рибите видео илюстрира ефектите от климатичните цикли с популациите на фитопланктона. Фитопланктонът формира основата на хранителната мрежа и доставя половината от целия кислород, който дишаме.

Намерете дейности и визуални ефекти за преподаване на тази тема

Препратки

Икономика на енергията в екосистемите Какво стимулира живота? В повечето екосистеми слънчевата светлина се абсорбира и превръща в използваеми форми на енергия чрез фотосинтеза. Тези използваеми форми на енергия са базирани на въглерод.

Океанска производителност Целта на този уебсайт е да предостави на науката и по-широките общности глобални, актуализирани оценки на производителността на океана.

Земеделски производители в кампуса Сайтът предлага богата информация и връзки към ресурси за стартиране на ферма в кампуса, управление на финансите на фермите и оставане в бизнеса.