Урок по теме: Температура и влажность как экологические факторы

№ п/п

Этап урока

Содержание этапа

Методы и методические приемы

1

2

3

4

1

Орг.

момент

Приветствие учащихся, проверка отсутствующих, проверка готовности к уроку, организация внимания учащихся объяснение хода урока, определение групп.

2

Поста-новка целей и задач урока

Принято выделять среди абиотических факторов среды следующие группы факторов…(продолжите)…

• климатические (температурный режим, влажность, давление);

• эдафогенные (механический состав, плотность, воздухопроницаемость почвы);

• орографические (рельеф, высота над уровнем моря);

• химические (газовый состав воздуха, солевой состав воды, кислотность).

Все химические процессы, протекающие в организме, зависят от температуры. Изменения тепловых условий, часто наблюдаемые в природе, глубоко отражаются на росте, развитии и других проявлениях жизнедеятельности животных и растений. Не менее важно для живых организмов содержание воды, т.е влажность.

Цель: раскрыть особенности  абиотических факторов среды (температуры и влажности) и рассмотреть их влияние на живые  организмы.

Постановка целей и задач урока

Выступление ученика, работа с биологическим словариком: влажность, температура, экологический фактор

3

Актуализа-ция ранее пройден-ного материала

Все живые организмы, населяющие Землю,  испытывают влияние экологических факторов среды.

- Что такое экологический фактор среды?

Экологические факторы – это отдельные свойства или элементы среды, воздействующие прямо или косвенно на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из стадий индивидуального развития.

- На какие группы делятся экологические факторы?

Экологические факторы многообразны. Существует несколько квалификаций, в зависимости от подхода. Это по влиянию на жизнедеятельность организмов,  по степени изменчивости во времени, по длительности действия.

- Вспомните классификацию экологических факторов, основанную на их происхождении.

- Всегда ли на живой организм действуют все эти факторы? Поясните на примерах.

Большинство видов растений и животных приспособлены к довольно узкому диапазону температур. Некоторые организмы, особенно в состоянии покоя или анабиоза способны выдерживать довольно низкие температуры. Колебание температуры в воде обычно меньше, чем на суше, поэтому пределы устойчивости к температуре у водных организмов хуже, чем у наземных. От температуры зависит интенсивность обмена веществ. В основном организмы живут при температуре от 0 до +50 на поверхности песка в пустыни и до – 70 в некоторых областях Восточной Сибири. Средний диапазон температур находится в пределах от  +50 до –50 в наземных местообитаниях и от +2 до +27 – в Мировом океане. Например, микроорганизмы выдерживают охлаждение до –200, отдельные виды бактерий и водорослей могут жить и размножаться в горячих источниках при температуре + 80, +88.

Актуализация ранее пройденного материала

(работа в группах)

Работа со схемой на доске

Сообщение учащихся

4

Изучение нового материала

- Внешним источником тепла для живых организмов является солнечный свет (экзогенный), а что, на ваш взгляд, выступает в качестве внутреннего источника (эндогенный источник)? (энергия выделяющаяся при расщеплении органических в-в, т.е в процессе метаболизма)

В настоящее время различают группы животных:

1. с постоянной температурой тела (теплокровные, эндотермные или гомойотермные);

2. с непостоянной температурой тела (хладнокровные, эктотермные или пойкилотермные).

Организмы с непостоянной температурой тела (рыбы, земноводные, пресмыкающиеся)

В природе температура не постоянна. Организмы, которые живут в умеренных широтах и подвергаются колебанию температур, хуже переносят постоянную температуру. Резкие колебания – зной, морозы – неблагоприятны для организмов. Животные выработали приспособления для борьбы с  охлаждением и перегревом.

- Приведите примеры приспособлений для борьбы с переохлаждением.

Например, с наступлением зимы растения и животные с непостоянной температурой тела впадают в состояние зимнего покоя. Интенсивность обмена веществ  у них резко снижается. При подготовке к зиме в тканях животных запасается много жира, углеводов, количество воды в клетчатке уменьшается, накапливаются сахара, глицерин, препятствующий замерзанию. Так морозостойкость зимующих организмов увеличивается.

- Приведите примеры приспособлений для борьбы с перегревом

В жаркое время года наоборот, включаются физиологические механизмы, защищающие от перегрева.  У растений усиливается испарение влаги через устьица, что приводит к снижению температуры  листьев. У животных усиливается испарение воды через дыхательную систему и кожу.

Организмы с постоянной температурой тела (птицы, млекопитающие)

- Подумайте, какие изменения произошли у них во внутреннем строении, что способствовало бы их приспособленности?

У этих организмов произошли изменения во внутреннем строении органов, что способствовало их приспособленности к постоянной температуре тела. Это, например – 4-х камерное сердце и наличие одной дуги аорты, обеспечивающие полное разделение артериального и венозного кровотока, интенсивный обмен веществ благодаря снабжению тканей артериальной кровью, насыщенной кислородом, перьевой или волосяной покров тела, способствующий сохранению тепла, хорошо развитая нервная деятельность). Все это позволило представителям птиц и млекопитающим сохранять активность при резких перепадах температур и освоить все места обитания.

В природных условиях температура очень редко держится на уровне благоприятности для жизни. Поэтому у растений и животных возникает специальные приспособления, которые ослабляют резкие колебания температуры.

- Приведите примеры таких приспособлений

У животных, например слонов большая ушная раковина, по сравнению с его предком  мамонтом,  живущем в холодном климате. Ушная раковина кроме органа слуха выполняет функцию  терморегулятора. У растений для защиты от перегрева появляется восковой налет, плотная кутикула.

ВЛАЖНОСТЬ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР

Вода – это необходимый компонент клетки, поэтому ее количество в тех или иных местах обитания является ограничивающим фактором для растений и животных и определяет характер флоры и фауны данной местности.

- Какие же свойства воды объясняют её огромное значение в жизни живых организмов?

Вода обладает рядом необычных особенностей:

• При таянии льда его плотность увеличивается (с 0,9 до 1 г/см³). Почти у всех остальных веществ при плавлении плотность уменьшается.

• При нагревании от 0 °C до 4 °C (точнее, 3,98 °C) вода сжимается. Благодаря этому могут жить рыбы в замерзающих водоёмах: когда температура падает ниже 4 °C, более холодная вода как менее плотная остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.

• Высокая температура и удельная теплота плавления (0 °C и 333,55 кДж/кг), температура кипения (100 °C) и удельная теплота парообразования (2250 КДж/кг ^[1]), по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом.

• Высокая теплоёмкость жидкой воды.

• Высокая вязкость.

• Высокое поверхностное натяжение.

• Отрицательный электрический потенциал поверхности воды.

- С чем связаны все эти особенности?

Все эти особенности связаны с наличием водородных связей. Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По причине этого, а также того, что ион водорода (протон) не имеет внутренних электронных слоев и обладает малыми размерами, он может проникать в электронную оболочку отрицательно поляризованного атома соседней молекулы. Благодаря этому, каждый атом кислорода притягивается к атомам водорода других молекул и наоборот. Определенную роль играет протонное обменное взаимодействие между молекулами и внутри молекул воды. Каждая молекула воды может участвовать максимум в четырёх водородных связях: 2 атома водорода — каждый в одной, а атом кислорода — в двух; в таком состоянии молекулы находятся в кристалле льда. При таянии льда часть связей рвётся, что позволяет уложить молекулы воды плотнее; при нагревании воды связи продолжают рваться, и плотность её растёт, но при температуре выше 4 °С этот эффект становится слабее, чем тепловое расширение. При испарении рвутся все оставшиеся связи. Разрыв связей требует много энергии, отсюда высокая температура и удельная теплота плавления и кипения и высокая теплоёмкость. Вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями

По сходным причинам вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные — атомы водорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды могут окружить каждую молекулу растворяемого вещества.

Это свойство воды используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде.^[2] Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле.

Чистая (не содержащая примесей) вода — хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована и концентрация протонов (точнее, ионов гидроксония H₃O⁺) и гидроксильных ионов HO⁻ составляет 0,1 мкмоль/л. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту.

Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60 % парникового эффекта.

По состоянию различают:

• Твёрдое — лёд

• Жидкое — вода

• Газообразное — водяной пар

- Как же сказывается на состоянии среды избыток влаги?

Избыток влаги в почве приводит к заболачиванию почвы и появлению болотной растительности. В зависимости от влажности почвы (количество осадков) видовой состав растительности меняется. Широколиственные леса сменяются мелколиственными, затем лесостепной растительностью. Далее низкотравье,  и при 250 мл в год – пустыня. Осадки в течение года могут выпадать не равномерно, живым организмам приходится переносить длительные засухи. Например, растения и животные саванн, где интенсивность растительного покрова, а так же и интенсивное питание копытных животных зависит от сезона дождей.

- Кроме сезонных колебаний влажности происходят и суточные колебания.

В природе происходят и суточные колебания влажности воздуха, которые влияют на активность организмов. Между влажностью и температурой есть тесная связь.

- Температура сильнее влияет на организм, если влажность высокая или низкая? У растений и животных появились приспособления к разной влажности. Например, у растений – развита мощная корневая система, утолщена кутикула листа, листовая пластинка уменьшена или превращена в иголки и колючки. У саксаула фотосинтез идет зеленой частью стебля. Рост в период засухи у растений прекращается. Кактусы запасают влагу в расширенной части стебля, иголки вместо листьев уменьшают испарение.

У животных тоже появились приспособленности, позволяющих переносить недостаток влаги. Мелкие животные – грызуны, змеи, черепахи, членистоногие – добывают влагу из пищи. Источником воды может стать жироподобное вещество например у верблюда. В жаркое время некоторые животные – грызуны, черепахи впадают в спячку, продолжавшуюся несколько месяцев. Растения – эфемеры к началу лета, после кратковременного цветения,  могут сбрасывать листья, отмирать наземные части и так переживать период засухи. При этом до следующего сезона сохраняются луковицы, корневища. 

По отношению к воде растения делят:

1. водные растения повышенной влажности;

2. околоводные растения,  наземно-водные;

3.  наземные растения;

4.  растения сухих и очень сухих мест, обитают в местах с недостаточным увлажнением, могут переносить непродолжительную засуху;

5. суккуленты – сочные, накапливают воду в тканях своего тела.

По отношению к воде животных делят:

1.  влаголюбивые животные;

2. промежуточная группа;

3. сухолюбивые животные.

Виды приспособленностей организмов к колебаниям температуры, влажности и света:

1. теплокровность – поддержание организмом постоянной температуры тела;

2. зимняя спячка – продолжительный сон животных в зимнее время года;

3. анабиоз – временное состояние организма, при котором жизненные процессы замедленны до минимума и отсутствуют все видимые признаки жизни (наблюдается у холоднокровных и у животных зимой и в жаркий период времени);

4. морозостойкость – способность организмов переносить отрицательные температуры;

5. состояние покоя – приспособительное свойство многолетнего  растения, для которого характерно прекращение видимого роста и жизнедеятельности, отмирание наземных побегов у травянистых форм растений и опадение листьев у древесных форм;

6. летний покой – приспособительное свойство раннецветущих растений (тюльпан, шафран) тропических районов, пустынь, полупустынь.

Лекция с элементами постановки проблемных вопросов

5

Закрепле-ние материала

Практические задания по группам:

1. ЗАДАНИЕ:  Из перечисленных животных назовите хладнокровных (т.е. с непостоянной температурой  тела).

2. ЗАДАНИЕ:  Из перечисленных животных назовите теплокровных (т.е. с постоянной температурой  тела).

3. ЗАДАНИЕ: выберите из предложенных растений те, которые являются светолюбивыми, тенелюбивыми и теневыносливыми и запишите в таблицу.

4. ЗАДАНИЕ: выберите животных, ведущих дневной, ночной и сумеречный образ жизни.

5. ЗАДАНИЕ: выберите растения, относящиеся к разным группам по отношению к воде.

6. ЗАДАНИЕ: выберите животных, относящихся к разным группам по отношению к воде.

Фронтальная беседа + работа в группах

6.

Д/з

§

Запись в дневниках и на доске