Thursday, July 4, 2024

მარჯნის რიფის კრიზისი – ინტეგრირებული ქეისი

https://mastsavlebeli.ge/



მაგალითებზე დაფუძნებული სწავლების უპირატესობაზე კოლეჯებისა და უნივერსიტეტების სტუდენტებიც საუბრობენ.  დავალება განკუთვნილია მეცხრე კლასელი მოსწავლეებისთვის. ქიმიაში ფარავს ცნება ნივთიერებას და ფიზიკურ და ქიმიურ პროცესებს, ბიოლოგიაში სტრუქტურასა და ფუნქციას, ბიომრავალფეროვნებას და სასიცოცხლო თვისებებს. ქეისში მოსწავლეები ახსნიან მარჯნის რიფის გაუფერულების ქიმიურ მიზეზს.

აქტივობა 1: ქეისის შინაარსის გაცნობა. მოსწავლეები წაიკითხავენ დამატებით ინფორმაციას. კლასის საჭიროების მიხედვით ჯგუფებში ინგლისურის მასწავლებლის ჩართულობით კარგი იქნება თუ დაამუშავებენ გამოყენებულ ლიტერატურაში მითითებულ წყაროებს:

დამატებითი ინფორმაცია: ნებისმიერ ადამიანს, ვისაც მარილიანი წყლის აკვარიუმში თვალისმომჭრელი ფერები უნახავს, შეუძლებელია არ მოხიბლულიყო წყლის სამყაროს მრავალფეროვნებით. ისე მკაფიოდ არსად ჩანს ორგანიზმების ურთიერთობების მრავალი ფორმა, როგორც მარჯნის რიფში. მარჯნის რიფის ბიომები წარმოადგენს ზღვის ეკოსისტემების 1%-ს, თუმცა მასში ოკეანის თევზების ¼ ცხოვრობს.  ზღვების შემსწავლელმა მეცნიერებმა იციან, რომ მარჯნის რიფების ჯანმრთელობა კარგი ინდიკატორია ოკეანისა და ზოგადად პლანეტის ჯანმრთელობისა. ცოტა ხნის წინ მარჯნის რიფებზე გამოვლინდა დაზიანებები, რაც გამაფრთხილებელი ნიშანია. დაზიანების მიზეზების დადგენა მნიშვნელოვნად შეუწყობს ხელს მისი ,,მკურნალობის“ და გამოჯანმრთელების პროცესს.

ჯანმრთელი მარჯნის პოლიპები იზრდებიან გამოყოფილ კალციუმის კარბონატზე CaCO3. გათეთრებული რიფი მიანიშნებს მხოლოდ CaCO3-ზე ჯანმრთელი პოლიპების გარეშე.

მარჯანი ხორცისმჭამელი უხერხემლო ცხოველია, ის ნაწლავღრუიანებს მიეკუთვნება,მას ნაზი და  რბილი ორგანიზმი აქვს. მარჯნის პოლიპები მტაცებლები არიან. სიმბიოზური ურთიერთობა აქვთ წყალმცენარეებთან, რომლებიც მათ სიახლოვეში ცხოვრობენ. წყალმცენარე ფოტოსინთეზის გზით წარმოქმნის საკვებს, რომლითაც წვრილი ორგანიზმები იკვებებიან, წყალმცენარესთან მოსული ორგანიზმი პოლიპის მსხვერპლი ხდება. ამავე დროს მარჯნის მიერ წარმოებული კირქვა წყალმცენარისთვის  საიმედო საყრდენია. რიფი ფართოვდება, ფარავს წყლის დიდ ნაწილს, ბოლოს ბიომად გადაიქცევა.

წყალმცენარეები, რომლებიც ცხოვრობენ პოლიპების ქსოვილში, განსაზღვრავენ რიფის შეფერილობას. როცა მარჯანი განიცდის გარემოს ზემოქმედებას, სტრესს, ის განდევნის წყალმცენარეებს, შედეგად კარგავს ფერს. ამ პროცესს მარჯნის რიფის გაუფერულება ეწოდება. ფერი თეთრია, რისი მიზეზიც კალციუმის კარბონატი CaCO3 და ჯანმრთელი პოლიპების არ არსებობაა. ორი ძირითადი სტრესორი, რომელიც გავლენას ახდენს მარჯნის შეფერილობაზე არის წყლის ტემპერატურა და ოკეანის წყლის pH-ის ცვლილება.

ჯანმრთელი მარჯანი რიფის სიცოცხლის და მასთან დაკავშირებული ორგანიზმების სიჯანსაღის საფუძველია. მარჯნის რიფი ნელა იზრდება, ზოგიერთი მათგანი 50 მლნ წლისაა. გაუფერულება მეცნიერებს აშფოთებთ, რადგან რიფების განახლება ძალიან ნელა ხდება და სტრესის გადალახვაც ძალიან რთულად შეუძლიათ. მარჯნების უმრავლესობა წელიწადში მხოლოდ ერთხელ მრავლდება.

1998 წლამდე გაუფერულების მოვლენა 6 წელიწადში ერთხელ ხდებოდა. მასიური გაუფერულება 2014-2017 წლებში მოხდა 36 თვის განმავლობაში. ავსტრალიის დიდმა ბარიერულმა რიფმა 2016 წელს მარჯნების 30% დაკარგა. მეცნიერების ვარაუდით, ხელსაყრელი გარემო პირობების შემთხვევაში მის აღდგენას დაახოლებით 10 წელი დასჭირდება.

აქტივობა 2: პრობლემის გამომწვევი მიზეზების გაცნობა და მსჯელობა; (მოსწავლეები ქიმიის გაკვეთილზე გაიხსენებენ ნივთიერებების წყალში ხსნადობის სხვადასხვა ფაქტორზე დამოკიდებულებას. ასევე წყალბადიონთა კონცენტრაციაზე.

            ინდუსტრიული რევოლუციის დაწყებამდე CO2-ის რაოდენობა ატმოსფეროში სტაბილურად უმნიშვნელოდ იზრდებოდა, თუმცა ისეთი დონისთვის არასდროს მიუღწევია, როგორიც დღეს არის. ადამიანების უმრავლესობა ნახშირორჟანგს მხოლოდ სათბურის ეფექტისა და გლობალური დათბობის მიზეზად განიხილავს, თუმცა CO2 სხვა მნიშვნელოვან გავლენასაც ახდენს გარემოზე. ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის რაოდენობის ზრდის გამო მისი გარკვეული ნაწილი იხსნება ოკეანის წყალში. სადაც გარდაიქმნება ნახშირმჟავად. რაც იწვევს წყლის გამჟავებას. დაბალი pH მარჯნის პოლიპისთვის სერიოზული სტრესორია. 1800 წლიდან წყლის pH 0.1-ით შემცირდა. ეს რიცხვი ძალიან პატარაა, თუმცა ზღვის  წყალში მჟავას რაოდენობის 10-ჯერ გაზრდას გამოხატავს.

ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის გაზრდის მიზეზი საწვავზე და ენერგიაზე ადამიანის მოთხოვნილების ზრდაა. შეშის, ქვანახშირისა და ნავთობის წვისას უზარმაზარი რაოდენობის  CO2 გამოიყოფა.

განვიხილოთ ოქტანის წვა C8H18.

C8H18(თხl) + O2(ა) à CO2(ა)+ H2O(ა)

  1. შეარჩიე კოეფიციენტები;

 

  1. ბენზინის სიმკვრივეა 7489 გ/მლ. გამოთვალე 3785 მლ ბენზინის მასა;

 

  1. გამოთვალე წვის შედეგად გამოყოფილიCO2-ის მასა, რომელსაც ზემოთ მოცემული მასის ოქტანი გამოყოფს;

 

  1. საშუალოდ აშშ-ში დღეში ერთ ადამიანზე მოდის 3180 ლიტრი ბენზინი. თუ ეს ბენზინი მთლიანად დაიწვება, რა რაოდენობის ნახშირორჟანგი CO2 გამოიყოფა დღეში?

 

  1. ამერიკის მოსახლეობა დაახლოებით 327 მილიონია. ამ მონაცემებზე დაყრდნობით ივარაუდე დაახლოებით რას უდრის გამოთავისუფლებული ნახშიროჟანგის რაოდენობა დღეში;

 

  1. რა მოცულობის ნახშირორჟანგი გამოიყოფა წელიწადში?

 

  1. ადამიანის პოპულაცია მსოფლიოში 7.7 მილიარდია 2019 წლის 12 დეკემბრის მონაცემებით. ყველა მოქალაქეს იმდენი საწვავი რომ გამოეყენებინა, რასაც აშშ-ს მოქალაქე, სულ რა რაოდენობის ნახშირორჟანგი CO2 წარმოიქმნებიდა?

 

  1. მსგავსი ამოცანა შეადგინე შენთვის სასურველ ქვეყანაზე, ამისთვის გეოგრაფიიდან მოსახლეობის რაოდენობის მოძიება გახდება საჭირო.

 

აქტივობა 3: მოსწავლეები გაეცნობიან  CO2 –ის სხვა ეფექტს

როცა ატმოსფეროში იზრდება CO2–-ის კონცენტრაცია, უფრო მეტი გაზი იხსნება წყალში. ოკეანეებში თანდათან სტაბილურად იმატებს კარბონატის იონის კონცენტრაცია.  გახსნილი  CO2 რეაქციაში შედის წყალთან და მიიღება ნახშირმჟავა (H2CO3), რომელიც რეაგირებს წყალთან და მიიღება ჰიდროქსონიუმის იონი H3O+.   ჰიდრონიუმი ყველაზე ძლიერო მჟავაა, წყალში არსებულ მჟავებს შორის.

CO2 (ა) + H2O (თხ) → H2CO3 (წყ.ხს.)

H2CO3 (წყ.ხს.) + H2O (თხ)  ↔  H3O+ (წყ.ხს.) + HCO3– (წყ.ხს.)

pH სკალა ზომავს წყლის ნიმუშის მჟავიანობას. ნებისმიერი ხსნარის pH განისაზღვრება H3O+ იონის კონცენტრაციით.

pH = – log [H3O+]

რადგან pH გამოსახავს უარყოფით ლოგარითმს, ამიტომ ჰიდროქსონიუმის იონის H3O+  კონცენტრაციის გაზრდით მისი მნიშვნელობა მცირდება.

აქტივობა 4: დამატებითი დავალებები.

მონაცემების ანალიზი:  (გრაფიკები აგებულია ცხრილის მონაცემების მიხედვით).

  1. გრაფიკი 1-ის მიხედვით დაწერე გრაფიკის მოკლე შინაარსი. რა დასკვნის გაკეთება შეიძლება ამ მონაცემებით?

გრაფიკი 1. ატმოსფეროში CO2 -ის კონცენტრაციის დროზე დამოკიდებულების გრაფიკი.

 

  1. აღწერე დამოკიდებულება ატმოსფერული CO2-ს, მტკნარ წყალში არსებულ CO2 –-სა და ოკეანის pH-ს შორის.

გრაფიკი 2: ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის დონე, ოკეანეში გახსნილი ნახშირირჟანგის რაოდენობა და წყლის pH.

  1. [CO2]-ის კონცენტრაციის დროზე დამოკიდებულების გრაფიკის მიხედვით 1955-დან   2015 წლამდე,  სად არის დამოკიდებულება წრფივი? ივარაუდე რა იქნება ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია 2100 წლისთვის.

 

  1. ცხრილ 1-ის მონაცემების მიხედვით ააგე ნახშირორჟანგის კონცენტრაციის [CO2] pH-ზე დამოკიდებულების გრაფიკი და შეადგინე წრფივი დამოკიდებულების გამომსახველი ფუნქცია. ივარაუდე 2100 წლისთვის pH-ის დონე და  CO2 -ის კონცენტრაცია.

 

  1. რა გავლენას ახდენს ოკეანის მთლიან ეკოსისტემაზე მარჯნების სიკვდილი და თევზების ჰაბიტატის განადგურება?
  2. მარჯნის რიფები ოკეანის სანაპირო ზოლს იცავს ეროზიისგან. რა გავლენას მოახდენს რიფის დაკარგვა პლაჟზე ქარიშხლისა და შტორმის დროს?
  3. იმსჯელე მარჯნის გაუფერულების პროცესის ქიმიურ საფუძველზე და შეაფასე მისი როლი ეკოსისტემისთვის, ასევე დასახეთ გზები მისი გადარჩენისთვის.

 

გამოყენებული ლიტერატურა

  1. https://www.nationalgeographic.com/environment/2019/04/great-barrier-reef-coral-not-recovering-climate-change/
  2. https://www.nationalgeographic.com/environment/article/crown-of-thorns-sea-stars-coral-reefs
  3. https://www.nationalgeographic.com/magazine/article/philippines-reefs-are-some-of-the-most-vibrant-but-in-peril-feature
  4. https://www.nationalgeographic.com/environment/article/climate-resilient-coral-species-offer-hope-for-world-reefs
  5. https://news.nationalgeographic.com/news/2015/01/151015/coral-reef-death-climate-change-science-animals.html
  6. https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/unprecedented-3-years-global-coral-bleaching-2014%E2%80%932017
  7. https:/www.britannica.com/science/coral-bleaching, February 6, 2019.
  8. https://www.iucn.org/resources/issues-briefs/ocean-warming
  9. https://www.epa.gov/climate-indicators/climate-change-indicators-sea-surface-temperature
  10. Middlecamp, C., 2015, Chemistry in Context. A Project of the American Chemical Society, Eighth Edition, New York, McGraw-Hill Education, pages 254-256.
  11. https://netgazeti.ge/art/21589/ მარჯნის რიფები საფრთხეშია;
  12. https://nationalgeographic.ge/story/rifebis-gadarchena/ მარჯნის რიფები საფრთხეშია, მაისი 2021 წელი.

 

ცხრილი 1 (დანართი 1) .  დედამიწის კლიმატის  შემსწავლელი მეცნიერების მიერ შეგროვებული მონაცემები 

წელიატმოსფეროში    [CO2]

(ppm)

თარიღიატმოსფერული წნევა CO2
(μ atm)		ოკეანის
pH
1800280.838-იან-89324.38.1113
1810281.655-იან-90310.88.1183
1820282.353-თებ-91317.48.1006
1830282.825-იან-92324.18.1063
1840283.3820-იან-93309.68.1071
1850284.3220-იან-94298.38.1173
1860285.746-თებ-95326.98.0858
1870287.3517-იან-96331.88.1042
1880289.478-იან-97330.48.0878
1890292.4611-იან-98332.58.0877
1900295.6713-იან-99352.78.0669
1910299.383-თებ-00346.38.0667
1920304.2517-იან-01348.18.0843
1930306.6216-იან-023478.0768
1940311.3617-იან-03340.68.0832
1950312.8222-იან-04344.78.0837
1960316.622-თებ-05343.58.0825
1970324.7825-იან-06330.38.0921
1980338.707-თებ-073388.0868
1990354.0730-იან-08347.48.0675
2000369.1221-იან-09344.18.0761
2010388.7210-მარ-10347.48.0734
2020410.0029-იან-11355.48.07
19-იან-12356.38.0673
13-იან-13362.78.0547
16-იან-14363.48.0695
25-თებ-15365.48.0636
13-იან-16358.88.0817
24-იან-17371.88.0498
2-იან-18361.38.0673


Posted by at

No comments:

Post a Comment

Subscribe to: Post Comments (Atom)