Урок 3. Методи дослідження кліматичних змін. Письмові свідчення кліматичних змін. Дендрохронологія. Палінологія. Ізотопний аналіз в дослідженні палеотемператур.

Урок 3. Методи дослідження кліматичних змін. Письмові свідчення кліматичних змін. Дендрохронологія. Палінологія. Ізотопний аналіз в дослідженні палеотемператур.

---

За Державним стандартом:

На уроці учні / учениці:

Ключова компетентність уроку: компетентності в галузі природничих наук, техніки й технологій (учнівство зможе застосовувати відповідний комплекс наукових знань і методологій для пояснення світу природи, визначати питання і формулювати висновки на основі отриманої інформації)

---

1. Дендрохронологія — наука, що вивчає річні кільця дерев для визначення їхнього віку та кліматичних умов минулого.
2. Дрохва — великий степовий птах із родини дрохвових, рідкісний вид, занесений до Червоної книги України.
3. Ізотоп — варіант хімічного елемента з однаковою кількістю протонів, але різною кількістю нейтронів у ядрі.
4. Калібровані роки — роки, отримані шляхом корекції радіовуглецевих дат з урахуванням змін вмісту радіовуглецю в атмосфері.
5. Камбій — шар клітин між корою і деревиною в стовбурі дерева, що відповідає за утворення річних кілець.
6. Керн — зразок ґрунту, льоду або гірської породи, взятий у вигляді циліндра для наукових досліджень.
7. Малий Льодовиковий період — період глобального похолодання приблизно з XIV до середини XIX століття.
8. Палінологія — наука, що вивчає пилок і спори, зокрема для реконструкції давніх кліматичних умов
9. Радіовуглецеве датування — метод визначення віку органічних матеріалів за вмістом ізотопу вуглецю-14.
10. Річні кільця — концентричні шари деревини, що утворюються щороку в процесі росту дерева.
11. Хохітва — степовий птах родини дрохвових, помітно менше дрохви. Занесений до Червоної книги України.

---

Ілюстративні матеріали.

Ілюстрації із дизайну уроку.

Відеоматеріали.

Відео про дендрохронологію

Джерела:

Б. Фейген “Велике потепління: Зміна клімату та піднесення й гибель цивілізацій” (2013)

---

Дизайн уроку

Запитання

• Яке значення має дослідження клімату, що був у минулому?

Завдання:

• Поміркуйте і запропонуйте варіанти: що може бути джерелом інформації про клімат минулого?

---

Робота в парах

Завдання 1. Аналіз письмових джерел про клімат минулого.

Джерела
Фрагмент із Літопису руського
“У рік 1144. Було знамення за Дніпром у Київській волості: летів по небі до землі немов круг вогняний, і осталося по сліду його знамення у вигляді змія великого і стояло воно в небі з денну годину, і розійшлося. У той же рік випав сніг великий у Київській стороні, коневі до черева, на Великдень”.

Фрагмент із Літопису Самовидця про 1648 рік “Того ж року саранча дуже велика на всій Україні була и дуже шкоди великої починила, збіжжя поз’їдала і трави, же не було де сіна косити, а зима дуже велика була і не було чим статку кормити. Тая саранча зазимувала на Україні, з якої знову з ікри навесну друга вродилася, і так велику дорожнечу учинила”.

Фрагмент повісті Миколи Гоголя “Вій” (написана у 1835 році)
“Тим часом скрізь пішла чутка, ніби дочка одного з найбагатших сотників, що жив на хуторі за п’ятдесят верстов од Києва, одного дня вернулася з прогулянки додому геть побита, ледве мавши снаги добутися до батькової хати, що вона вже на божій дорозі і перед смертним часом своїм заповіла, щоб відхідну по ній і псалтиря аж три дні по смерті читав такий собі київський семінариста Хома Брут. Про це філозоф почув од самого ректора, що нарочито покликав його до своєї світлиці і наказав йому не баритись і лаштуватися в дорогу, бо значний сотник прислав по нього людей з підводою.
(…)
Село разом зі схилом гори скочувалося до рівнини. Неоглядні луки розгорталися в далеку просторінь; ясна їхня зелень дедалі темнішала, і видно було, як синіли в далечині села, хоч було до них не менше двадцяти верстов. Праворуч від лук тягнулися гори, і ледве помітною здаля смугою горів і темнів Дніпро.
— Гей, та й гарне ж місце! — сказав філозоф. — Отут би жити, ловити рибу в Дніпрі і в ставках та полювати з тенетами чи з рушницею на хохітв чи кроншнепів! Та, мабуть, і дрохв немало серед цих лук”.

Візуалізація даних про перше цвітіння сакури в Японії

Завдання 1. Прочитайте фрагмент із Літопису руського. Дайте відповідь на запитання:

• Яка інформація з літопису може бути використана для дослідження клімату минулого?
• Яку додаткову інформацію потрібно знайти для того, щоб цей фрагмент можна було використати при дослідженні клімату минулого?

 Завдання 2. Прочитайте фрагмент із Літопису Самовидця. Дайте відповідь на запитання:

• Яка інформація з літопису може бути використана для дослідження клімату минулого?
• Що спільного між наведеними фрагментами з двох літописів?
• Який недолік літописів як джерела інформації про клімат минулого?

Завдання 3. Прочитайте фрагмент із повісті “Вій” Миколи Гоголя. Події відбуваються в регіоні, приблизно на 50 кілометрів південніше Києва (50 верст = 53,3 км). Цей фрагмент не містить літературних домислів, а є описом краєвиду, на основі особистих вражень автора.

• У Червоній книзі України знайдіть інформацію про сучасне поширення хохітви та дрохви.
  Сторінка про хохітву: https://redbook-ua.org/item/tetrax-tetrax-linnaeus/
  Сторінка про дрохву: https://redbook-ua.org/item/otis-tarda-linnaeus/ 
• Поміркуйте, яку інформацію дослідник клімату може отримати від згадок хохітви та дрохви у повісті Гоголя?
• Порівнявши інформацію в літописах і повісті, зробіть висновок, якої інформації немає в літописах, але може бути в описах краєвидів у художніх творах?

 Завдання 4. Проаналізуйте дані про дату першого цвітіння сакури в Японії. Їх записували не з метою дослідження клімату, а тому що сакура важлива в культурі Японії. Поміркуйте, чи вказують дані про зміни клімату? Якщо так, то яка тенденція?

Відповіді:

Завдання 1.

• Інформацію про клімат 1144 року містить згадка про сніг на Великдень. Інформація про падіння метеориту не становить цінності в цьому питанні.
• Не вистачає інформації про дату Великодня (в 1144 році – 26 березня за старим стилем, тобто 2 квітня за новим стилем)

Завдання 2. 

• Інформацію про клімат 1648 року містить згадка про дуже холодну зиму. Інформація про сарану не становить цінності в цьому питанні.
• В обох випадках наведено негативні кліматичні події.
• Літописи дають більше інформації про кліматичні події, ніж інші давні письмові джерела, але орієнтовані переважно на негативні події.

Завдання 3. 

• Хохітва і дрохва – птахи степових ділянок. Згадка про них неподалік від Києва вказує на те, що тут були відкриті ландшафти, отже, клімат був сухішим.
• В описі краєвидів у художніх творах можна знайти інформацію про клімат без орієнтації на негативні кліматичні події.

Завдання 4. 

• На графіку помітна тенденція до потепління – дні цвітіння сакури зміщуються на більш ранні.

Методичний коментар: 

Зверніть увагу учнів, що кожна письмова згадка про клімат у минулому становить наукову цінність, але цінність інформації суттєво зростає, коли даних зібрано багато і можна помітити динаміку, а не просто прочитати про певну негативну кліматичну подію.

Висновки про сухий клімат поблизу Києва у ХІХ ст. на основі фрагменту повісті “Вій” можуть бути поспішними, але вони будуть узгоджуватись із висновками, які учні зроблять у наступному завданні.

Завдання 2. Реконструкція клімату за архівними зображеннями.

Завдання:

1. Прогляньте запропоновані фотографії XIX століття, порівняйте із сучасними і поміркуйте: чи вказують вони на зміну клімату? Якщо так, то в якому напрямку?
2. Чи узгоджується висновок про зміни клімату із деякими висновками, які ви отримали, виконуючи завдання 1 (аналіз текстів)?
3. Прогляньте запропоновані зображення XVI та XVII століть, порівняйте із сучасною ситуацією і поміркуйте: чи вказують вони на зміну клімату? Якщо так, то в якому напрямку?
4. Чи однакові висновки щодо клімату для XIX століття та XVI і XVII століть? Якщо відповіді відрізняються, то чи можуть ці характеристики бути одночасно властиві клімату певного регіону?

Методичний коментар: 

Можна запропонувати зацікавленим учням підготувати проєкт із порівнянням давніх фотографій або моди. Наведені зображення XVI-XIX століть охоплюють один кліматичний період – Малий Льодовиковий період.

Відповідь:

1. Так, фотографії XIX століття вказують, що клімат був більш сухим (дерев значно менше).
2. Так, фрагмент із повісті “Вій” також вказує на відкриті сухі ландшафти неподалік Києва.
3. Так, на зображеннях XVI-XVII століть помітно, що клімат був більш холодним.
4. Відрізняються, але не суперечать, клімат може бути одночасно і більш холодним, і більш сухим.

Завдання 3. Тест з основ дендрохронології.

Джерело: навчальне відео про дендрохронологію

Завдання: прогляньте відео і дайте відповіді на запитання в тесті.

1. Річні кільця деревини наростають завдяки діяльності клітин камбію. Укажіть правильне твердження.

• а) клітини камбію розташовані під корою, відповідно наймолодше кільце розташоване на периферії;
• б) клітини камбію розташовані в серцевині, відповідно наймолодше кільце розташоване в центрі.

2. Чому виникають річні кільця?

• а) тому що камбій переміщується відповідно із ростом дерева;
• б) тому що в різні сезони утворюються клітини різних розмірів, різниця між великими і малими клітинами створює візерунок річних кілець;
• в) тому що в деревині чергуються шари живих клітин і відмерлої тканини, що створює візерунок річних кілець.

3. Кільця різних років мають різну товщину. На товщину кільця впливають (можливо декілька варіантів):

• а) температура (temperature);
• б) хмарність (cloud cover);
• в) наявність вологи (moisture availability).

4.  У яких випадках дендрохронологічний аналіз неможливий?

• а) при дослідженні дерев зони мішаних лісів;
• б) при дослідженні дерев зони листяних лісів;
• в) при дослідженні дерев лісостепу;
• г) при дослідженні дерев тропічної смуги.

5. Укажіть, які ще дослідження дають можливість дізнатись про клімат минулого? (правильні декілька варіантів).

• а) дослідження криги (ice cores);
• б) дослідження осадових порід (sedimentary);
• в) дослідження кислотності ґрунту (soil acidity);
• г) дослідження давнього пилку (pollen);
• д) дослідження коралів (corals);
• е) дослідження мармуру (marble).

6. Проаналізуйте зображення і дайте відповідь.

• а) дендрохронологічний аналіз дає змогу реконструювати зміну кліматичних умов;
• б) дендрохронологічний аналіз дає змогу по шматку деревини встановити роки, коли росло дерево;
• в) обидві відповіді правильні.

Методичний коментар: 

Озвучення відео зроблено чіткою вимовою, граматика простого рівня. Можливо учням потрібно буде нагадати термін камбій (твірна тканина дерев, термін відомий із курсу біології) та sedimentary (осадові породи). У випадку, якщо для деяких учнів англійська буде занадто складною для розуміння, допускається допомога із перекладом від інших учнів.

Наприкінці згадано, що дендрохронологію використовують для калібрування радіовуглецевого методу, можливо учні попросять пояснити цю частину. Дендрохронологія дає можливість датувати зразки з точністю до одного року. Радіовуглецевий метод має похибку, зокрема обумовлену різним вмістом ізотопу 14С в атмосфері в різні епохи. Порівнюючи дані радіовуглецевого датування деревини і дендрохронології, можна виявити величину похибки і калібрувати точність радіовуглецевого методу. Після встановлення величини калібрування для певної епохи отримані результати можна екстраполювати на інші зразки, зокрема радіовуглецеве датування кісток, шкіри, текстильних виробів тощо.

Відповідь:

1-а; 2-б; 3-а,б,в; 4-г; 5-а,б,г,е; 6-в.

Завдання 4. Аналіз палінологічної діаграми.

Джерело: палінологічна діаграма зразків ґрунту, відібраних у штаті Іллінойс (США). На діаграмі показано вміст пилку рослин у відкладах різного часу (від 1000 до 14000 років до наших днів). Частка пилку відображає відсоток пилку певного виду рослини від загальної кількості пилку.

Завдання: проаналізуйте діаграму і зробіть висновки про те, які зміни рослинності і, відповідно, клімату.

1. 13500 років до наших днів у регіоні росло багато ___________________________, мало _________________________________________, що вказує на _____________________________ кліматичні умови.
2. 11000-9000 років до наших днів у регіоні росло багато ___________________________, мало _________________________________________, що вказує на зміну клімату на більш _____________________________. 
3. Рослинність упродовж Етапу 2 відрізняється від рослинності впродовж Етапу 3 більшою часткою ___________________ та ____________________ і меншою часткою _____________________ та __________________________. Це вказує, що впродовж Етапу 2 клімат був більш _____________________ (вибрати одне слово: теплий, холодний, вологий, сухий).

Методичний коментар: 

Термін “до наших днів” (ВР – before present) є загальноприйнятим у дослідженні минулого. Точка відліку 1950 рік н.е. У такому датуванні Україна здобула незалежність в 41 році після наших днів. Фіксація точки відліку необхідна, щоб можна було порівнювати дані, отримані в різні часи. Оскільки точне датування археологічних знахідок почалось у середині ХХ століття, було обрано за початкову точку 1950 рік.

Відповідь: 

1. 13500 років до наших днів у регіоні росло багато ялини, мало листяних дерев і трав, що вказує на прохолодні кліматичні умови.
2. 11000-9000 років до наших днів у регіоні росло багато в’язу та дуба, мало ялини, що вказує на зміну клімату на більш теплий. 
3. Рослинність упродовж Етапу 2 відрізняється від рослинності впродовж Етапу 3 більшою часткою в’язу та дуба і меншою часткою злаків та амброзії. Це вказує, що впродовж Етапу 2 клімат був більш вологий.

Групова робота

Завдання 5. Круглий стіл “Ізотопні методи дослідження клімату минулого”.

Джерело: фрагменти з книги Браяна Фейгена “Велике потепління. Зміна клімату та піднесення й гибель цивілізацій” (2013). Ст. 32-33 та 136-137.

Завдання: обговоріть у класі, як ви зрозуміли суть ізотопних методів у дослідженні клімату. 

---

	Так	Частково	Ні
Я можу назвати основні методи реконструкції клімату минулого
Я розумію призначення дендрохронології
Я вмію використвувати письмові джерела для реконструкції клімату
Я розумію, як аналізувати палінологічну дендрограму
Я розумію суть ізотопного методу реконструкції палеотемператур

Урок 3. Методи дослідження кліматичних змін. Письмові свідчення кліматичних змін. Дендрохронологія. Палінологія. Ізотопний аналіз в дослідженні палеотемператур.

Робочий аркуш для учнівства

---

Запитання

• Яке значення має дослідження клімату, що був у минулому?

Завдання

• Поміркуйте і запропонуйте варіанти: що може бути джерелом інформації про клімат минулого?

---

Робота в парах

Завдання 1. Аналіз письмових джерел про клімат минулого.

Джерела
Фрагмент із Літопису руського
“У рік 1144. Було знамення за Дніпром у Київській волості: летів по небі до землі немов круг вогняний, і осталося по сліду його знамення у вигляді змія великого і стояло воно в небі з денну годину, і розійшлося. У той же рік випав сніг великий у Київській стороні, коневі до черева, на Великдень”.

Фрагмент із Літопис Самовидця про 1648 рік “Того ж року саранча дуже велика на всій Україні була и дуже шкоди великої починила, збіжжя поз’їдала і трави, же не було де сіна косити, а зима дуже велика була і не було чим статку кормити. Тая саранча зазимувала на Україні, з якої знову з ікри навесну друга вродилася, і так велику дорожнечу учинила”.

Фрагмент повісті Миколи Гоголя “Вій” (написана у 1835 році)
“Тим часом скрізь пішла чутка, ніби дочка одного з найбагатших сотників, що жив на хуторі за п’ятдесят верстов од Києва, одного дня вернулася з прогулянки додому геть побита, ледве мавши снаги добутися до батькової хати, що вона вже на божій дорозі і перед смертним часом своїм заповіла, щоб відхідну по ній і псалтиря аж три дні по смерті читав такий собі київський семінариста Хома Брут. Про це філозоф почув од самого ректора, що нарочито покликав його до своєї світлиці і наказав йому не баритись і лаштуватися в дорогу, бо значний сотник прислав по нього людей з підводою.
(…)
Село разом зі схилом гори скочувалося до рівнини. Неоглядні луки розгорталися в далеку просторінь; ясна їхня зелень дедалі темнішала, і видно було, як синіли в далечині села, хоч було до них не менше двадцяти верстов. Праворуч від лук тягнулися гори, і ледве помітною здаля смугою горів і темнів Дніпро.
— Гей, та й гарне ж місце! — сказав філозоф. — Отут би жити, ловити рибу в Дніпрі і в ставках та полювати з тенетами чи з рушницею на хохітв чи кроншнепів! Та, мабуть, і дрохв немало серед цих лук”.

Візуалізація даних про перше цвітіння сакури в Японії

Завдання 1. Прочитайте фрагмент із Літопису руського. Дайте відповідь на запитання:

• Яка інформація з літопису може бути використана для дослідження клімату минулого?
• Яку додаткову інформацію потрібно знайти для того, щоб цей фрагмент можна було використати при дослідженні клімату минулого?

 Завдання 2. Прочитайте фрагмент із Літопису Самовидця. Дайте відповідь на запитання:

• Яка інформація з літопису може бути використана для дослідження клімату минулого?
• Що спільного між наведеними фрагментами з двох літописів?
• Який недолік літописів як джерела інформації про клімат минулого?

Завдання 3. Прочитайте фрагмент із повісті “Вій” Миколи Гоголя. Події відбуваються в регіоні, приблизно на 50 кілометрів південніше Києва (50 верст = 53,3 км). Цей фрагмент не містить літературних домислів, а є описом краєвиду, на основі особистих вражень автора.

• У Червоній книзі України знайдіть інформацію про сучасне поширення хохітви та дрохви.
  Сторінка про хохітву: https://redbook-ua.org/item/tetrax-tetrax-linnaeus/
  Сторінка про дрохву: https://redbook-ua.org/item/otis-tarda-linnaeus/ 
• Поміркуйте, яку інформацію дослідник клімату може отримати від згадок хохітви та дрохви у повісті Гоголя?
• Порівнявши інформацію в літописах і повісті, зробіть висновок, якої інформації немає в літописах, але може бути в описах краєвидів у художніх творах?

 Завдання 4. Проаналізуйте дані про дату першого цвітіння сакури в Японії. Їх записували не з метою дослідження клімату, а тому що сакура важлива в культурі Японії. Поміркуйте – чи вказують дані про зміни клімату? Якщо так, то яка тенденція?

Завдання 2. Реконструкція клімату за архівними зображеннями

Завдання:

1. Прогляньте запропоновані фотографії XIX століття, порівняйте із сучасними і поміркуйте: чи вказують вони на зміну клімату? Якщо так, то в якому напрямку?
2. Чи узгоджується висновок про зміни клімату із деякими висновками, які ви отримали, виконуючи завдання 1 (аналіз текстів)?
3. Прогляньте запропоновані зображення XVI та XVII століть, порівняйте із сучасною ситуацією і поміркуйте: чи вказують вони на зміну клімату? Якщо так, то в якому напрямку?
4. Чи однакові висновки щодо клімату для XIX століття та XVI і XVII століть? Якщо відповіді відрізняються, то чи можуть ці характеристики бути одночасно властиві клімату певного регіону?

Завдання 3. Тест з основ дендрохронології.

Джерело: навчальне відео про дендрохронологію.

Завдання: прогляньте відео і дайте відповіді на запитання в тесті

1. Річні кільця деревини наростають завдяки діяльності клітин камбію. Укажіть правильне твердження.

• а) клітини камбію розташовані під корою, відповідно наймолодше кільце розташоване на периферії;
• б) клітини камбію розташовані в серцевині, відповідно наймолодше кільце розташоване в центрі.

2. Чому виникають річні кільця?

• а) тому що камбій переміщується відповідно із ростом дерева;
• б) тому що в різні сезони утворюються клітини різних розмірів, різниця між великими і малими клітинами створює візерунок річних кілець;
• в) тому що в деревині чергуються шари живих клітин і відмерлої тканини, що створює візерунок річних кілець.

3. Кільця різних років мають різну товщину. На товщину кільця впливають (можливо декілька варіантів):

• а) температура (temperature;)
• б) хмарність (cloud cover);
• в) наявність вологи (moisture availability).

4.  У яких випадках дендрохронологічний аналіз неможливий?

• а) при дослідженні дерев зони мішаних лісів;
• б) при дослідженні дерев зони листяних лісів;
• в) при дослідженні дерев лісостепу;
• г) при дослідженні дерев тропічної смуги.

5. Укажіть, які ще дослідження дають можливість дізнатись про клімат минулого? (правильні декілька варіантів

• а) дослідження криги (ice cores);
• б) дослідження осадових порід (sedimentary);
• в) дослідження кислотності ґрунту (soil acidity);
• г) дослідження давнього пилку (pollen);
• д) дослідження коралів (corals);
• е) дослідження мармуру (marble).

6. Проаналізуйте зображення і дайте відповідь.

• а) дендрохронологічний аналіз дає змогу реконструювати зміну кліматичних умов;
• б) дендрохронологічний аналіз дає змогу по шматку деревини встановити роки, коли росло дерево;
• в) обидві відповіді правильні.

Завдання 4. Аналіз палінологічної діаграми .

Джерело: палінологічна діаграма зразків ґрунту, відібраних у штаті Іллінойс (США). На діаграмі показано вміст пилку рослин у відкладах різного часу (від 1000 до 14000 років до наших днів). Частка пилку відображає відсоток пилку певного виду рослини від загальної кількості пилку.

Завдання: проаналізуйте діаграму і зробіть висновки про те як зміни рослинності і, відповідно, клімату.

1. 13500 років до наших днів у регіоні росло багато ___________________________, мало _________________________________________, що вказує на _____________________________ кліматичні умови.
2. 11000-9000 років до наших днів у регіоні росло багато ___________________________, мало _________________________________________, що вказує на зміну клімату на більш _____________________________. 
3. Рослинність упродовж Етапу 2 відрізняється від рослинності впродовж Етапу 3 більшою часткою ___________________ та ____________________ і меншою часткою _____________________ та __________________________. Це вказує, що впродовж Етапу 2 клімат був більш _____________________ (вибрати одне слово: теплий, холодний, вологий, сухий).

Групова робота

Завдання 5. Круглий стіл “Ізотопні методи дослідження клімату минулого”.

Джерело: фрагменти з книги Браяна Фейгена “Велике потепління. Зміна клімату та піднесення й гибель цивілізацій” (2013). С. 32-33 та 136-137.

Завдання: обговоріть у класі, як ви зрозуміли суть ізотопних методів у дослідженні клімату.

---

	Так	Частково	Ні
Я можу назвати основні методи реконструкції клімату минулого
Я розумію призначення дендрохронології
Я вмію використвувати письмові джерела для реконструкції клімату
Я розумію, як аналізувати палінологічну дендрограму
Я розумію суть ізотопного методу реконструкції палеотемператур