1. Η ενέργεια στα οικοσυστήματα

 

H έννοια «οικοσύστημα»

H έννοια ”οικοσύστημα”  περικλείει το θαυμαστό τρόπο με τον οποίο αναπτύσσεται και διατηρείται η ζωή στον πλανήτη μας. Eίναι φυσικά πολυσύνθετη και τα εννοιολογικά ζητήματα που εμπλέκονται πάρα πολλά. Δεν είναι δυνατόν να επιχειρούμε οικοδόμηση της έννοιας “οικοσύστημα” τη στιγμή που οι μαθητές έχουν την αντίληψη ότι τα φυτά δεν είναι ζωντανοί οργανισμοί ή ότι απορροφούν το διοξείδιο του άνθρακα από τη ρίζα τους. Oι έννοιες “ζωή”, “τροφή”, “ενέργεια” και “φωτοσύνθεση” είναι κομβικές στην πορεία οικοδόμησης της έννοιας του οικοσυστήματος. H γνώση των παρανοήσεων για τις έννοιες αυτές, δε γνωρίζουμε κατά πόσο θα συνεισφέρει στην προσπάθεια κατάκτησης των στόχων της ενότητας, σίγουρα όμως αποκαλύπτει στο δάσκαλο τις πραγματικές διαστάσεις του προβλήματος.

 

Kι όμως, η ελληνική γλώσσα συμμετέχει στο πρόβλημα

Σε έρευνα που πραγματοποιήθηκε στο Ισραήλ διαπιστώθηκε πως το 20% των παιδιών ηλικίας 12-15 ετών θεώρησαν ότι ορισμένα φυτά δεν είναι ζωντανά. Οι μαθητές αυτοί αναγνώρισαν την ανάπτυξη των φυτών, χωρίς όμως να τη θεωρήσουν ως προαπαιτούμενο για τη ζωή. Οι ερευνητές απέδωσαν τα αποτελέσματα της έρευνας εν μέρει στην εβραϊκή γλώσσα, στην οποία η λέξη “ζωή” είναι παρόμοια με αυτή για το “ζώο”, όχι όμως με αυτή που αναφέρεται στο “φυτό”. Ακόμα και οι λέξεις για την “ανάπτυξη” και το “θάνατο” των ζώων είναι διαφορετικές από τις αντίστοιχες που αναφέρονται στα φυτά (Stavy & Wax, 1989).

 

Στο σημείο αυτό θα μπορούσαμε να παρατηρήσουμε πως και η ελληνική γλώσσα εμφανίζει παρόμοιες διαφοροποιήσεις. Η λέξη “ζωή” και η λέξη “ζώο” ή “ζωντανό” έχουν ακριβώς το ίδιο θέμα. Γλωσσικά λοιπόν και χωρίς ιδιαίτερη προσπάθεια οι μαθητές κάθε ηλικίας σχηματίζουν την αντίληψη πως όλα τα ζώα έχουν ζωή. Η λέξη “φυτό”, αντίθετα, ανήκει σε άλλη θεματική οικογένεια και η αναγνώριση των φυτών ως ζωντανών οργανισμών προϋποθέτει τη χρήση λογικών ή επιστημονικών κριτηρίων. Η ελληνική γλώσσα διαθέτει και άλλες ιδιαιτερότητες οι οποίες δυσκολεύουν την κατάκτηση της πεποίθησης πως όλα τα φυτά είναι ζωντανοί οργανισμοί. Χρησιμοποιούμε για παράδειγμα την έκφραση “το φυτό ξεράθηκε” ή «το λουλούδι μαράθηκε”, αλλά ποτέ την έκφραση “το φυτό πέθανε”.

 

H «Oδύσσεια» της φωτοσύνθεσης

H πραγματική (απλοποιημένη) ιστορία είναι γραμμένη με έντονα γράμματα, τα υπόλοιπα αποτελούν προαπαιτούμενες γνώσεις:

O άνθρακας είναι ένα στοιχείο (ένα στερεό στοιχείο από το οποίο αποτελούνται το κάρβουνο, το διαμάντι και η μύτη του μολυβιού) που υπάρχει στο αέριο διοξείδιο του άνθρακα (ένα άχρωμο αέριο που περιέχεται στον ατμοσφαιρικό αέρα και αποτελεί το βασικό προϊόν των καύσεων όλων των οργανικών ενώσεων όπως είναι η βενζίνα, το πετρέλαιο, το ξύλο, τα πλαστικά κ.ά. και  το οποίο δημιουργείται επίσης σαν αέριο στην εκπνοή των ζώων). Tο αέριο αυτό δεσμεύεται από ένα πράσινο φυτό, το οποίο χρησιμοποιώντας την ηλιακή ενέργεια, συνδέει τον άνθρακα που περιέχεται στο διοξείδιο με δύο άλλα στοιχεία, το υδρογόνο και το οξυγόνο (στοιχεία που περιέχονται στο νερό), και έτσι σχηματίζει μια ένωση που ονομάζεται γλυκόζη (ένα στερεό το οποίο όμως είναι διαλυμένο σε νερό) και με τον τρόπο αυτό μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε χημική (η ενέργεια ούτε δημιουργείται ούτε καταστρέφεται. Tο μόνο που μπορεί να συμβεί είναι να αλλάξει μορφή. Π.χ .από ηλιακή να γίνει χημική, από χημική να γίνει ηλεκτρική, θερμική κλπ)

(Tο κείμενο αποτελεί διασκευή του κειμένου των Arnold και Simpson (Arnold & Simpson, 1980).

 

Oι Barker και Carr (1989) σχολιάζουν εύστοχα «το πόσο ασυνήθιστη και μη διαισθητική είναι η έννοια της φωτοσύνθεσης». H αλληλουχία των γεγονότων έχει τα «στοιχεία ενός παραμυθιού».

Όπως διαφαίνεται μέσα από την παραπάνω προσπάθεια «αφήγησης» της ιστορίας της φωτοσύνθεσης, υπάρχουν αρκετές προαπαιτούμενες έννοιες, απαραίτητες για την κατανόηση της διαδικασίας.

Oι κυριότερες από τις έννοιες αυτές είναι -κατά την άποψη των συγγραφέων του προγράμματος- οι εξής:

1. ζωντανός οργανισμός

2. τροφή

3. διατροφή φυτών

4. ατμοσφαιρικός αέρας

5. αέριο

6. χημικό στοιχείο

7. χημική αντίδραση

8. ενέργεια

9. ηλιακή ενέργεια

10. μετατροπή ενέργειας

11. διατήρηση ενέργειας

12. οργανικές ενώσεις

13. παραγωγοί – καταναλωτές

14. τροφικές αλυσίδες.

 

H κατάκτηση των εννοιών αυτών αποτελεί προϋπόθεση για την πλήρη και συνολική οικοδόμηση της έννοιας «φωτοσύνθεση» και της σημασίας της για τη ζωή στον πλανήτη μας. Δε χρειάζεται βεβαίως να επιχειρηματολογήσουμε για το πόσο δύσκολο διδακτικά είναι το εγχείρημα αυτό. H συνείδηση της δυσκολίας αυτής οδήγησε τους Barker και Carr στο σχόλιο «πόσο περισσότερο ευλογοφανής είναι (για τους μαθητές) η πιθανότητα τα φυτά να απορροφούν τροφή από το έδαφος».

Tο πεδίο «φωτοσύνθεση» είναι, όπως αναμένεται, γεμάτο παρανοήσεις οι οποίες παρουσιάζονται σε συντομία:

 


Οι εναλλακτικές ιδέες των παιδιών

Τα παιδιά συχνά θεωρούν ότι :

O ήλιος είναι ένας πολύ cool τύπος!

·        Θεωρούν ότι «ο ήλιος λάμπει με σκοπό να μας ζεσταίνει» (Carey, 1985) (ανιμισμός κατά τον Piajet).

 

Άλλο “Ζωή” και άλλο “Ζωντανό”

·        Οι λέξεις “ζωή” και “ζωντανό” μπορεί να αναφέρονται σε διαφορετικές έννοιες (Looft & Bartz, 1969).

 

Aναπνέει. Λες να είναι  και ζωντανό;

·        Τα εφτάχρονα παιδιά δε θεωρούν τη λειτουργία της αναπνοής και της αναπαραγωγής σαν θεμελιακά χαρακτηριστικά των ζωντανών οργανισμών (Looft, 1974).

 

H τροφή μπαίνει από τη ρίζα

·        Tα φυτά παίρνουν την τροφή τους από το περιβάλλον και ειδικότερα από το έδαφος, ενώ οι ρίζες είναι όργανα θρέψης (Simpson & Arnold, 1982), (Roth κ.ά., 1983), (Driver κ.ά., 1984).

·        Το χώμα ενός δοχείου στο οποίο είναι φυτεμένο ένα φυτό, χάνει βάρος επειδή αυτό παρέχει την τροφή για την ανάπτυξη του φυτού (Wandersee, 1983).

 

Tο φυτό τρώει όπως και το προβατάκι

·        Τα φυτά τρέφονται κατά ένα τρόπο όμοιο με αυτόν των ζώων (Simpson & Arnold, 1982), (Roth κ.ά., 1983).

·        Τα φυτά απορροφούν οργανικές ουσίες των τροφών (άμυλο, ζάχαρη ή πρωτεΐνη) από το έδαφος (Wandersee, 1983), (Barker & Carr 1989).

 

H έννοια του παραγωγού – Ξεχάστε την

·        Δεν έχουν τη γνώση ότι ένα δέντρο δημιουργεί τα δικά του υλικά από τα συστατικά που παίρνει από το περιβάλλον (Driver κ.ά., 1984), (Bell &Brook, 1984).

 

Tροφή είναι ότι απορροφά το φυτό

         H αντίληψη πως τροφή είναι κάθε υλικό που απορροφάται από το φυτό (π.χ. νερό, ηλιακή ενέργεια) είναι πολύ δύσκολο να εκλείψει, ακόμα και μετά τη διδασκαλία. Tα παιδιά ασπάζονται την επιστημονική εκδοχή, αλλά διατηρούν παράλληλα και την αντίληψη αυτή (Barker, 1985).

 

Xρειάζεται ενέργεια. Aς το ποτίσουμε

·        H παρανόηση αυτή είναι ευρέως διαδεδομένη. Tα φυτά απορροφούν νερό, διοξείδιο του άνθρακα και μεταλλικά στοιχεία και έτσι αναπτύσσονται (σωστά μέχρι εδώ). Άρα αυτά αποτελούν και την τροφή τους (εδώ υπάρχει παρανόηση). H τροφή όμως,  όπως όλοι ξέρουν, δίνει ενέργεια σε όλους τους οργανισμούς (κι αυτό σωστό) και επομένως το νερό δίνει ενέργεια στα φυτά (Barker, 1985), (Bell & Brook, 1984).

 

Διοξείδιο. Βεβαίως, αλλά… από τη ρίζα!

         Πιστεύουν ότι τα φυτά απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα από τις ρίζες (Simpson & Arnold, 1982)

 

Tα φύλλα που … πίνουν νερό

·        Το νερό απορροφάται μέσω των φύλλων (Barker & Carr 1989).

 

Φωτοσύνθεση. Όπως λέμε …χλωρίνη

·        Θεωρούν τη φωτοσύνθεση σαν μια OYΣIA παρά σαν μια διαδικασία (Tamir,1998).

 

Kανείς δεν «παχαίνει» τρώγοντας ένα αέριο

·        Δυσπιστία για την αύξηση της ύλης του φυτού, εξαιτίας της ενσωμάτωσης ύλης από ένα αέριο (Stavy κ.ά.,1987).

 

Tα φυτά που μας…αγαπάνε

·        Η φωτοσύνθεση θεωρείται όχι ως κάτι σημαντικό για τα ίδια τα φυτά, αλλά ως κάτι που τα φυτά κάνουν για το καλό των ανθρώπων και των ζώων, κυρίως δε σε σχέση με την ανταλλαγή των αερίων (Roth & Anderson, 1985).

 

 

O ήλιος είναι σαν… τη σόμπα

         Ταυτίζουν τους όρους «θερμότητα» και «φως» και έτσι σχηματίζουν την αντίληψη ότι τα φυτά χρησιμοποιούν τη θερμότητα από τον ήλιο σαν πηγή ενέργειας για τη φωτοσύνθεση (Barker & Carr 1989).

 

Κύριες μορφές ενέργειας

Οι μαθητές επιδιώκεται να:

·          Αναγνωρίζουν την τροφή ως πηγή ενέργειας για τους οργανισμούς.

·          Συσχετίζουν τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης με τις ενεργειακές ανάγκες των φυτών και να αναγνωρίζουν το ρόλο του ήλιου στη διαδικασία αυτή.

·          Περιγράφουν συνοπτικά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης.

·         Γνωρίζουν ότι μέρος της ηλιακής ενέργειας μετατρέπεται σε χημική μέσω της φωτοσύνθεσης.

·          Κατανοούν ότι μέσω της τροφής γίνεται μεταφορά ενέργειας.

·         Κατανοούν ότι κατά τη μεταφορά ενέργειας από το ένα τροφικό επίπεδο στο άλλο, ένα μεγάλο μέρος μετατρέπεται σε θερμότητα μη αξιοποιήσιμη.

 

Μορφές ενέργειας

: Η εικόνα του ήλιου, ενός αλόγου που καλπάζει κι ενός πουλιού πάνω σε κλαδί. Όλοι οι οργανισμοί χρησιμοποιούν ενέργεια. Από πού προέρχεται όλη αυτή η ενέργεια; Η ερώτηση της κουκουβάγιας αποτελεί εισαγωγή στη φωτοσύνθεση.

 

Εισαγωγικό ερώτημα με στόχο τον προβληματισμό των μαθητών για την πηγή ενέργειας όλων των οικοσυστημάτων και εισαγωγικό ερώτημα με στόχο να τους εισάγει στη σημασία της φωτοσύνθεσης.

·          Ερώτηση: Τι νομίζετε ότι θα συμβεί αν το άλογο και το πουλί πάψουν να τρέφονται;

·          Ερώτηση: Για ποιο λόγο το πουλί και το άλογο πρέπει να τρέφονται; Τι είναι αυτό που προσφέρει η τροφή;

 

Ο δάσκαλος αποκαλύπτει το μυστικό ότι μέσω της τροφής οι οργανισμοί «προμηθεύονται» ΕΝΕΡΓΕΙΑ. Το ερώτημα όμως του αρχικού προμηθευτή της ενέργειας παραμένει και φυσικά θα απαντηθεί σταδιακά με περιήγηση στην ενότητα του προγράμματος.

 

Το εύρος του θέματος «ενέργεια» είναι τεράστιο και ο παραπέρα χειρισμός και ανάπτυξή του εξαρτώνται από τους ειδικότερους διδακτικούς στόχους του δασκάλου.

Για παράδειγμα, θα μπορούσε να εξηγηθεί με αφορμή το ερέθισμα της εικόνας, πως ακόμη και το ακίνητο πουλί και το δέντρο ακόμα, κάνουν συνεχώς χρήση  ενέργειας για να διατηρηθούν στη ζωή.

 

Επίσης, διατυπώνοντας υποθέσεις του τύπου «αν το πουλί ήταν στο έδαφος, θα κατανάλωνε (έκανε χρήση) περισσότερη ενέργεια;» μπορεί ο δάσκαλος να εισάγει έναν πρώτο προβληματισμό και μια πρώτη, διαισθητική καθαρά, προσέγγιση της ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ, την παραπάνω δηλαδή ενέργεια που έχει το πουλί που βρίσκεται σε μεγαλύτερο ύψος.

Ερώτηση: Εκτός από τη δυναμική ενέργεια, ποιες άλλες μορφές ενέργειας γνωρίζετε; (θερμική, ηλεκτρική, ηλιακή, χημική, αιολική, ατομική και πυρηνική).

 

Ηλιακή ενέργεια

: Εμφανίζεται η εικόνα μιας λεμονιάς που φυτρώνει, αναπτύσσεται και ανθίζει. Ο πράσινος σύνδεσμος «φωτοσύνθεση» αποκαλύπτει τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης.

 

Ο δάσκαλος τονίζει τη σημασία της φωτοσύνθεσης, μέσω της οποίας το νερό και ανόργανα συστατικά από το έδαφος ή από τη θάλασσα και το διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα, μετατρέπονται μέσω της ηλιακής ενέργειας σε σύνθετες οργανικές ουσίες. Δηλαδή, απλά η ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται από τα φυτά σε χημική.

 

Χημική ενέργεια

: Εμφανίζεται ένα πρόβατο που τρώει χόρτα και ένα πιάτο γεμάτο με διάφορα είδη τροφών (γλυκά φρούτα, ψωμί, γαλακτοκομικά).

 

Ο δάσκαλος, εκμεταλλευόμενος το ερέθισμα των εικόνων που εμφανίζονται, μπορεί να βοηθήσει τους μαθητές ώστε να οδηγηθούν στη αντίληψη πως η χημική ενέργεια που παίρνουμε μέσω της τροφής, μετατρέπεται σε πολλές άλλες μορφές ενέργειας (θερμική ενέργεια, κινητική ενέργεια, ηλεκτρική π.χ. νευρικά σήματα κτλ.)

·          Σε τι μετατρέπεται η χημική ενέργεια που υπάρχει στα καύσιμα (βενζίνη, πετρέλαιο);

 

Θερμική ενέργεια

: Ο ήλιος πάνω από τα φυτά, το πρόβατο και ο λύκος που είναι τοποθετημένα στην «πυραμίδα» της διαθέσιμης ενέργειας.

 

Στο σημείο αυτό συναντάμε διάφορες παρανοήσεις, ακόμα και από ενήλικες. Δεν αποτελεί δυστυχώς κοινή γνώση ότι μόνο το 10% της διαθέσιμης ενέργειας των φυτών μεταφέρεται στο τροφικό επίπεδο των φυτοφάγων οργανισμών.

Στο σημείο αυτό είναι σκόπιμο να διευκρινιστεί, μέσω ερωτήσεων αρχικά, ότι η Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΟΥΤΕ ΚΑΤΑΣΤΡΕΦΕΤΑΙ, ΟΥΤΕ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΠΑΡΑΧΘΕΙ. Κάθε οργανισμός, κάθε οικοσύστημα και κάθε μηχανή, το μόνο που κάνουν είναι να ΜΕΤΑΤΡΕΠΟΥΝ τη μία μορφή ενέργειας σε άλλη.

 

·          Στη βάση κάθε τροφικής πυραμίδας υπάρχουν οι οργανισμοί που φωτοσυνθέτουν. Αυτοί τροφοδοτούν με ενέργεια τα παραπάνω επίπεδα (φυτοφάγα – σαρκοφάγα). Γιατί όμως, ανεβαίνοντας σε υψηλότερο επίπεδο, ελαττώνεται η διαθέσιμη ενέργεια;

·          Κάθε μεταφορά και ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ από τους οργανισμούς, συνοδεύεται από ΑΠΩΛΕΙΕΣ με τη μορφή ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ, με τελικό αποτέλεσμα τη ΜΕΙΩΣΗ της «χρήσιμης» ή «διαθέσιμης» ενέργειας.

·          Κανένας όμως οργανισμός δε διαθέτει μηχανισμό για την αποθήκευση και εκμετάλλευση της θερμικής ενέργειας.

·          Ανάλογα με το χρόνο που διαθέτει ο δάσκαλος, εξηγεί ότι οι όροι «καταναλωτής» και «κατανάλωση ενέργειας» δεν είναι ακριβείς. Είμαστε ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ.

·          Η διατροφική πυραμίδα, λοιπόν, αποτελεί μια θαυμάσια ευκαιρία για να περάσει το παραπάνω μήνυμα.

 

Eνέργεια και οργανισμοί

Οι μαθητές επιδιώκεται:

·          Να διακρίνουν τους οργανισμούς σε αυτότροφους, ετερότροφους και αποσυνθετικούς.

·          Να κατανοούν τη σημασία των αυτότροφων οργανισμών.

·          Να αιτιολογούν γιατί οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί αποτελούν τη βάση όλων των τροφικών αλυσίδων.

·          Να κατανοούν τον όρο «ετερότροφοι οργανισμοί».

·          Να κατανοούν την σημασία των αποικοδομητών στην ανακύκλωση ύλης και ενέργειας.

 

Αυτότροφοι

·          Από πού αντλούν την ενέργεια τα φυτά;

·          Με ποια υλικά κατασκευάζουν τα φυτά τα φύλλα, τις ρίζες, τον κορμό κτλ.;  (διοξείδιο του άνθρακα του αέρα + νερό +  άλατα του εδάφους+ ηλιακή ενέργεια)

·          Ο δάσκαλος μπορεί να εξηγήσει ότι οι ουσίες που παράγονται με αυτόν τον τρόπο (φύλλα, ρίζες, λουλούδια, κορμοί κτλ.) ονομάζονται ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ. Τα άλατα, το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό ονομάζονται ΑΝΟΡΓΑΝΕΣ ΟΥΣΙΕΣ.

 

Ετερότροφοι

Μετά από παρατήρηση της εικόνας ακολουθεί ελεύθερος διάλογος με στόχο την υπενθύμιση ότι η τροφή αποτελεί το όχημα μεταφοράς ενέργειας από τους αυτότροφους στους ετερότροφους κτλ.

 

Αποσυνθετικοί

·          Ερώτηση: Με τι τρέφονται τα σκουλήκια; Χρειάζονται κάπου στις τροφικές αλυσίδες;

·          Ερώτηση: Αν αύριο όλα τα σκουλήκια και όλοι οι μικροοργανισμοί πεθάνουν, θα ζούμε σε έναν πιο όμορφο και πιο καθαρό κόσμο

;

Η ερώτηση έχει στόχο να ανασκευάσει τη λανθασμένη αντίληψη των παιδιών ότι δεν είναι απαραίτητοι όλοι οι οργανισμοί για τη λειτουργία των οικοσυστημάτων. Το καινούργιο στοιχείο της προσέγγισης αφορά στον ενεργειακό τους ρόλο.

 

Οι μαθητές πρέπει να αντιληφθούν ότι και οι ίδιοι αποτελούν μέρος του οικοσυστήματος και να συνειδητοποιήσουν ότι τελικά, για τη διατήρηση της ισορροπίας στη φύση, όλοι οι οργανισμοί είναι εξίσου απαραίτητοι. Αν το ανθρώπινο είδος εξαφανιστεί, πιθανόν να μη διαταραχθεί κανένα οικοσύστημα. Αν εκλείψουν, όμως, κάποιοι μικροοργανισμοί, πιθανόν ο πλανήτης μας να γίνει ακατοίκητος.

 

Τα οικοσυστήματα

Οι μαθητές επιδιώκεται:

·          Να ορίζουν τι είναι οικοσύστημα.

·          Να κατανοούν την αλληλεξάρτηση των οικοσυστημάτων.

·          Να αναφέρουν μερικούς τύπους χερσαίων οικοσυστημάτων και να προσδιορίζουν τον τύπο των οικοσυστημάτων της πατρίδας μας.

·          Να αναφέρουν τις κατηγορίες υδάτινων οικοσυστημάτων.

 

Οικοσυστήματα

Ο δάσκαλος διευκρινίζει ότι το οικοσύστημα δεν αποτελείται μόνο από ζώα, ψάρια, πτηνά, δέντρα, ποτάμια, λίμνες αλλά και από μικρότερους σε μέγεθος οργανισμούς και από μικροοργανισμούς οι οποίοι αποτελούν και τη βάση του οικοσυστήματος. Έτσι, θα μπορέσει να εξηγήσει στους μαθητές το φαινόμενο της χημικής ρύπανσης που προκαλείται από τα απόβλητα της χημικής βιομηχανίας και από τη χρήση φυτοφαρμάκων.

Εξηγεί επίσης ότι στο οικοσύστημα πρωταγωνιστικό ρόλο έχουν το είδος του εδάφους, οι συνθήκες που επικρατούν κτλ., και ότι αυτοί οι παράγοντες είναι αναπόσπαστοι από αυτό που ορίζουμε ως οικοσύστημα.

Ο δάσκαλος πρέπει επίσης να τονίσει την αλληλεξάρτηση των οικοσυστημάτων, για να περάσει το μήνυμα πως κάθε φαινομενικά περιορισμένη και «τοπική» παρέμβαση σε οικοσύστημα, καταλήγει τελικά στο να επιφέρει παγκόσμιες αλλοιώσεις.

Σύνδεσμος: οικοσυστήματα του πλανήτη μας>χάρτης ελληνικών οικοσυστημάτων

 

Χερσαία

: Εικόνα φρυγανικού οικοσυστήματος

Η λέξη φρυγανικό προέρχεται από τα φρύγανα= χαμηλοί θάμνοι με μικρά φύλλα όπως το θυμάρι, η ασφάκα, το θρούμπι, η γαλατσίδα, φυτά που συναντάμε σε αφθονία στα οικοσυστήματα της χώρας μας.

Υδάτινα

Ο δάσκαλος εξηγεί ότι οργανισμοί που αναπτύχθηκαν και ζουν σε θαλασσινό νερό δεν μπορούν να επιβιώσουν σε γλυκό νερό και αντίστροφα, και ότι αυτό αφορά τόσο στα ψάρια όσο και στα φυτά. Μπορεί μάλιστα να κάνει και την ερώτηση: Τι θα συμβεί αν ποτίσετε την τριανταφυλλιά σας με αλατόνερο;

 

Ροή ενέργειας στα οικοσυστήματα

Οι μαθητές επιδιώκεται:

·          Να αναγνωρίζουν ότι τα οικοσυστήματα χαρακτηρίζονται από την είσοδο και ροή ενέργειας.

·          Να γνωρίζουν ότι η ενέργεια εισέρχεται στα οικοσυστήματα μέσω της φωτοσύνθεσης.

·          Να προσδιορίσουν τις τροφικές σχέσεις ανάμεσα στους οργανισμούς ενός οικοσυστήματος και να κατανοούν την έννοια του τροφικού πλέγματος.

·          Να γνωρίζουν ότι μέσω της τροφής των φυτοφάγων και σαρκοφάγων μεταφέρεται ενέργεια.

·          Να γνωρίζουν ότι οι αποσυνθετικοί οργανισμοί έχουν σημαντικό ρόλο στην ανακύκλωση ενέργειας και ύλης.

 

Είσοδος ενέργειας

: Παράσταση που παρουσιάζει την είσοδο ενέργειας στο οικοσύστημα από τον ήλιο, την αύξηση των φυτών και αποσυνθετικούς οργανισμούς μέσα στο έδαφος.

 

 

Η ενέργεια στο πρόβατο

: Παράσταση που εμφανίζει το πρόβατο να τρέφεται και την επακόλουθη μείωση της διαθέσιμης τροφής.

 

·          ο δάσκαλος υπενθυμίζει το ζήτημα της ελάττωσης της «χρήσιμης ενέργειας».

·          ο δάσκαλος ρωτά τους λόγους για τους οποίους δεν μπορούμε να αξιοποιήσουμε διατροφικά το χορτάρι, όπως το πρόβατο της εικόνας, και προκαλεί συζήτηση. Στην πορεία μπορεί να αποκαλύψει την ύπαρξη ενζύμων που διασπούν την κυτταρίνη και λείπουν από το ανθρώπινο πεπτικό σύστημα.

 

Η ενέργεια στο λύκο

: Παράσταση που δείχνει υπαινικτικά το πώς η ενέργεια μεταφέρθηκε από το πρόβατο στο λύκο.

 

·          Ο δάσκαλος εκμεταλλεύεται τη συναισθηματική φόρτιση των παιδιών από το θάνατο του «συμπαθούς» λύκου και τα αποφορτίζει μέσω του βιολογικού κύκλου: Λύκος®Οργανικά συστατικά®Αποσυνθετικοί οργανισμοί®Χρήσιμα υλικά®Νέο χορτάρι ®Τροφή για το πρόβατο και επομένως τροφή για έναν καινούργιο μικρό λύκο.

·          Ερώτηση: Υπάρχει πιθανότητα, κάποια από τα μόρια του σώματος του λύκου που πέθανε και στη συνέχεια πέρασαν μέσω των μικροοργανισμών στο χορτάρι και από εκεί στο πρόβατο, να βρεθούν στον οργανισμό ενός άλλου νεότερου λύκου; (Όχι μόνο υπάρχει ως πιθανότητα, αλλά είναι και αρκετά μεγάλη. Το μυστικό βρίσκεται στον εξαιρετικά μεγάλο αριθμό των μορίων από τα οποία αποτελείται το σώμα του λύκου. Για παράδειγμα 4,4 γραμμάρια διοξειδίου του άνθρακα περιέχουν 60.230.000.000.000.000.000.000 μόρια!).

 

Τι συμβαίνει μετά;

: Παράσταση που δείχνει το θάνατο του λύκου, τη δράση των αποσυνθετικών μικροοργανισμών και τον εμπλουτισμό του εδάφους.

Παράσταση που δείχνει το θάνατο του ψαριού, τη δράση των αποσυνθετικών μικροοργανισμών και τον κύκλο της διατροφικής και ενεργειακής αλυσίδας σε θαλάσσιο οικοσύστημα.

 

Η ζωή και ο θάνατος δεν αποτελούν τίποτα άλλο παρά τους ενδιάμεσους σταθμούς μεταφοράς ύλης και ενέργειας μεταξύ των οργανισμών ενός οικοσυστήματος.

 

Ας παίξουμε - Πρόβατα και χορτάρι

: Σας δίνεται ένα κτήμα με χορτάρι και εσείς αποφασίζετε τον αριθμό των προβάτων που θα βάλετε μέσα. Όσο περισσότερα είναι τα αρχικά πρόβατα, τόσο περισσότερα πρόβατα γεννιούνται αλλά και τόσο περισσότερο μειώνεται το χορτάρι του κτήματος. Πρόβατα γεννιούνται, πεθαίνουν και το χορτάρι αυξομειώνεται.

 

Καθώς οι ημέρες και οι μήνες περνούν, ο πληθυσμός των προβάτων μεταβάλλεται. Tο ημερολόγιο του παιχνιδιού καταγράφει τα πάντα. Ποιος θα είναι ο τελικός αριθμός των προβάτων; Πώς επηρεάζεται από τον αρχικό αριθμό; Tο μόνο που χρειάζεται για να βρεθούν οι απαντήσεις, είναι δοκιμές και…υπομονή!

 

Διδακτικοί στόχοι:

Ένας πολύ έξυπνος αλγόριθμος που οδηγεί στην …πεζή διαπίστωση ότι:

·             όσα πρόβατα κι αν χρησιμοποιηθούν αρχικά (στο συγκεκριμένο κτήμα), ο τελικός αριθμός θα είναι πάντα ο ίδιος. Όταν η φύση λειτουργεί χωρίς την ανθρώπινη παρέμβαση, είναι βέβαιο πως αναζητά και τελικά αποκαθιστά την απόλυτη ισορροπία στα οικοσυστήματά της. Tο μήνυμα του παιχνιδιού είναι αρκετά ισχυρό για όλους μας.

 

Tο παιχνίδι προσφέρεται για συνεργατικές δραστηριότητες των μαθητών. Oι ήχοι των νεογέννητων προβάτων και η περιέργεια των μαθητών για το τι τελικά θα συμβεί, το κάνουν ιδιαίτερα ελκυστικό.

 

Πρόσθετο υλικό

Ας παίξουμε

·          Πρόβατα και χορτάρι

Βιβλιογραφία

Φύλλα εργασίας

Κριτήρια αξιολόγησης

Σχετικές συνδέσεις

Βίντεο

·          Χταπόδι στο φυσικό του περιβάλλον

·          Ηλιακή ενέργεια