Мастер - класс по биологии "Адаптация живых организмов к жизни в водной среде"

Мастер – класс по ботанике и зоологии

Адаптация живых организмов к жизни в водной среде

Варзиев Артур Борисович, педагог дополнительного образования МАУ ДО Центра «Интеллект

Обучающиеся образовательных организаций: 6- 7 класс

Цель: раскрыть особенности абиотических факторов среды и рассмотреть их влияние на живые   организмы.

Задачи:

образовательная: познакомить обучающихся с экологическими факторами среды; раскрыть особенности абиотических факторов, рассмотреть влияние температуры, света и увлажнения на живые организмы; выделить различные группы живых организмов в зависимости от влияния на них разных абиотического фактора;

развивающая: развивать умение строить логическое рассуждение, включающее установление причинно-следственных связей, умение самостоятельно организовывать учебное взаимодействие при работе в группе (определять общие цели, распределять роли, договариваться друг с другом и т.д.);

воспитательная: способствовать воспитанию культуры общения, эстетических взглядов и вкусов, чувства ответственности за результаты своего труда; продолжить формирование познавательного интереса к предмету.

Методы и приемы обучения: постановка проблемных вопросов, групповое взаимодействие, частично - поисковый.

Оборудование: компьютерная презентация, задания по группам с картинками растений и животных.

Ход мастер – класса

1. Организационный момент

Приветствие участников мастер – класса.

1. Актуализация знаний.

• Ответьте на вопросы:

• Какие признаки присущи всем живым организмам?

• Какими особенностями обладают растительные организмы?

• Какими особенностями обладают животные организмы?

• В чём заключаются основные признаки отличия животных от растений?

Постановка проблемы.

Обучающимся предлагается ответить на вопрос:

• Где же на Земле обитают живые организмы?

Возникает разброс мнений, так как обучающиеся называют разные среды обитания живых организмов. (Возникновение проблемной ситуации).

Побуждающий от проблемной ситуации диалог:

• Итак, сколько же разных мнений у нас в группе? (Побуждение к осознанию противоречия.)

• Значит, какой вопрос возникает? (Побуждение к формулированию проблемы).

Обучающиеся формулируют вопрос и тему мастер - класса «Где же обитают живые организмы? И почему они там обитают?»

Побуждающий к плану мастер - класса диалог:

• Итак, тему мастер - класса мы определили, а теперь давайте наметим план действий, на какие вопросы мы сегодня должны ответить на уроке?

• Что про место обитания живых организмов, в частности животных, мы должны узнать?

• Давайте сформулируем вопросы, которые нас интересуют научным языком в виде плана:

1. Какие места обитания занимают живые организмов и в частности животные в природе?

2. Каковы основные особенности каждой среды обитания и их привлекательность для животных?

3. Как влияет среда обитания на живые организмы?

1. Новая тема

•        Молодцы, тема и план мастер - класса вами уже намечены, а теперь давайте рассмотрим первый пункт плана и попытаемся ответить на поставленный вопрос.

Поиск решения через подводящий без проблемы диалог.

Обучающимся представляются на экране слайды с различными животными разных сред обитания, посмотрев на которые они без проблем определяют четыре основные среды жизни: водную, почвенную, наземно-воздушную, организменную.

• Ребята, посмотрите на слайды и определите, какие среды обитания занимают эти животные.

• А как вы думаете, какую среду обитания занимают блохи, вши, глисты?

• Какая среда обитания была на ваш взгляд самой первой?

• Какие свойства среды влияют на живые организмы?

Все живые организмы, населяющие Землю, живут не обособленно, они постоянно испытывают влияние экологических факторов среды. На уроке мы рассмотрим, какие экологические факторы можно выделить и как они влияют на живые организмы.

Экологические факторы – это отдельные свойства или элементы среды, воздействующие прямо или косвенно на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из стадий индивидуального развития. Экологические факторы многообразны. Существует несколько квалификаций, в зависимости от подхода. Это по влиянию на жизнедеятельность организмов, по степени изменчивости во времени, по длительности действия. Рассмотрим классификацию экологических факторов, основанную на их происхождении. (Смотрим на экран, на котором демонстрируется схема экологических факторов).

 Мы рассмотрим влияние первых трех абиотических факторов среды, так как их влияние более значительно – это температура, свет и влажность.  

Например, у майского жука личиночная стадия проходит в почве. На него влияют абиотические факторы среды: почва, воздух, косвенно влажность, химический состав почвы – совсем не влияет свет.

   Например, бактерии способны выжить в самых экстремальных условиях – их находят в гейзерах, сероводородных источниках, очень соленой воде, на глубине Мирового океана, очень глубоко в почве, во льдах Антарктиды, на самых высоких вершинах (даже Эвересте 8848 м), в телах живых организмов.

Температура

Большинство видов растений и животных приспособлены к довольно узкому диапазону температур. Некоторые организмы, особенно в состоянии покоя или анабиоза способны выдерживать довольно низкие температуры. 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. (Смотрим на экран с презентацией, где показаны разные группы животных).

Различают животные организмы:

• с постоянной температурой тела (теплокровные);

• с непостоянной температурой тела (хладнокровные). 

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

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.

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) У этих организмов произошли изменения во внутреннем строении органов, что способствовало их приспособленности к постоянной температуре тела.

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.

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.

Свет

Свет обеспечивает все жизненные процессы, протекающие на Земле. Для организмов важна длина волны воспринимаемого излучения, его продолжительность и интенсивность воздействия. Например, у растений уменьшение длины светового дня и интенсивность освещения приводит к осеннему листопаду. (Смотрим на мультимедийный экран, на котором демонстрируется схема составляющей света)

 По отношению к свету растения делят на: 

светолюбивые – имеют мелкие листья, сильно ветвящиеся побеги, много пигмента – хлебные злаки. Но увеличение интенсивности освещения сверх оптимального подавляет фотосинтез, поэтому в тропиках трудно получать хорошие урожаи; тенелюбивые – имеют тонкие листья, крупные, расположены горизонтально, с меньшим количеством устьиц; теневыносливые – растения способные обитать в условиях хорошего освещения, так и в условиях затенения.

Свет для животных, в том числе и для человека, имеет в первую очередь информационное значение. Он необходим им для ориентации в пространстве. Уже у простейших организмов имеются в клетках чувствительные к свету органеллы. Пчелы своим танцем показывают собратьям путь полета к источнику пищи. Установлено, что фигуры танца (восьмерки) совпадают с определенным направлением по отношению к Солнцу. Доказана врожденная навигационная ориентация птиц, выработанная в процессе естественного отбора в течение длительной эволюции. При весенне-осенних перелетах птицы ориентируются по звездам и Солнцу. В водной среде широко распространена биолюминесценция – способность особей (рыбы, головоногие моллюски) светиться для привлечения добычи, особей противоположного пола, отпугивания врагов и т.д. У животных и одноклеточных организмов наблюдается перемещение в сторону наибольшей (положительный) или наименьшей (отрицательный) освещенности для достижения наиболее подходящего местообитания. Например, ночные бабочки летят на свет в поисках партнера.

Кроме сезонных, есть еще и суточные изменения режима освещенности, смена дня и ночи определяет суточный ритм физиологической активности организмов. Важное приспособление, которое обеспечивает выживание особи – это своего рода «биологические часы», способность ощущать время.

    Животные, активность которых зависит от времени суток, бывают -  с дневным, ночным и сумеречным образом жизни.

Влажность

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.

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. 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.

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.  (Смотрим на экран с презентацией, где показаны разные группы растений и животных)

По отношению к воде растения делят на: водные растения повышенной влажности, околоводные растения, наземно-водные, наземные растения сухих и очень сухих мест, обитают в местах с недостаточным увлажнениям, могут переносить непродолжительную засуху суккуленты – сочные, накапливают воду в тканях своего тела.

По отношению к воде животных делят: влаголюбивые животные; промежуточная группа; сухолюбивые животные

Растения и животные выработали приспособленности к колебаниям температуры, влажности и света.  Виды приспособленностей:

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.

Многие мелкие растения переносят низкие зимние температуры, зимуя под снегом, не имея никаких адаптивных черт в виде изменения органов или клеток. Пример – перезимовка мелких растений под слоем опада и снега, полегание с наступлением морозом ветвей кедрового стланика на поверхность, принимая горизонтальное положение, ложится на землю. Весной происходит обратный процесс, но более быстрый. Извилистость стволов каменных берез некоторыми исследователями тоже трактуется, как адаптация вида к холоду. «Извиваясь», ствол дерева еще какое-то время задерживается в более теплом приземном слое. Это имеет место, как на европейском Севере, так и на Севере Дальнего Востока.

У животных тоже несколько состояний покоя. Спячка – летняя – из-за высоких температур и дефицита воды, зимняя – из-за холода. Не всегда у млекопитающих во время зимнего сна замедляются обменные процессы – у бурых и белых медведей зимой рождаются детеныши. Анабиоз – состояние организма, при котором жизненные процессы настолько замирают, что признаки жизни отсутствуют. Организм обезвоживается и потому может переносить очень низкие температуры.  Анабиоз характерен для спор, семян, высохших лишайников, муравьев, простейших одноклеточных.

Все животные активно перемещаются в места с более благоприятными температурами (в жару – в тень, в холодные дни – на солнце), скучиваются или рассредоточиваются, во время спячки скручиваются клубком, выбирают или создают убежища с определенным климатом, проявляют активность в определенное время суток.

Исторически приспосабливаясь к абиотическим факторам среды, вступая во взаимоотношения, друг с другом, растения, животные и микроорганизмы распределяются в пространстве по различным средам, формируя самые разнообразные экосистемы (биогеоценозы), в конечном итоге объединяющиеся в биосферу Земли.

1. Закрепление полученных знаний

• Чтобы закрепить полученные на уроке знания проведем практическую работу по группам. Группа делится на 3 - 6 групп.  Каждая группа получает лист с заданием.

Практическое задания по группам:

1. Задание: Из перечисленных животных назовите хладнокровных (т.е. с непостоянной температурой тела).                  Крокодил, кобра, ящерица, черепаха, сазан, мышь, кошка, степная пустельга.

2. Задание: Из перечисленных животных назовите теплокровных (т.е. с постоянной температурой тела).                   Крокодил, кобра, ящерица, черепаха, сазан, мышь, кошка, степная пустельга, белый медведь.

3. Задание: Выберите из предложенных растений те, которые являются светолюбивыми, тенелюбивыми и теневыносливыми.             Ромашка, ель, одуванчик лекарственный, василек, шалфей луговой, ковыль степной, папоротник орляк. светолюбивые – имеют мелкие листья, сильно ветвящиеся побеги, много пигмента – хлебные злаки; тенелюбивые – имеют тонкие листья, крупные, расположены горизонтально, с меньшим количеством устьиц; теневыносливые – растения способные обитать в условиях хорошего освещения, так и в условиях затенения

4. Задание: Выберите животных, ведущих дневной, ночной и сумеречный образ жизни. Сова, ящерица, леопард, окапи, белый медведь, летучая мышь, бабочка.

5. Задание: Выберите растения, относящиеся к разным группам по отношению к воде.        По отношению к воде растения делят: водные растения повышенной влажности, околоводные растения, наземно-водные
   наземные растения
   сухих и очень сухих мест, обитают в местах с недостаточным увлажнениям, могут переносить непродолжительную засуху суккуленты – сочные, накапливают воду в тканях своего тела. Одуванчик лекарственный, лютик едкий, росянка, василек, кактус, кувшинка, толстянка.

6. Задание: Выберите животных, относящихся к разным группам по отношению к воде. По отношению к воде животных делят: влаголюбивые животные
   промежуточная группа (водно-наземная группа) сухолюбивые животные Варан, тюлень, верблюд, пингвины, жирафы, водосвинка, белка, рыба-клоун, бобр.

Через 3 – 4 минуты подготовки, каждая группа ребят дает устный ответ на свои задание.

Далее внимание обучающихся обращается на схему в презентации, даётся задание найти ошибки в схеме и исправить их самостоятельно.

Подводятся итоги самостоятельной работы обучающихся, обращая внимание на термины.

• Ребята, какие факторы среды называются биотическими? Почему они так называются? Приведите примеры.

• А какие факторы среды называются абиотическими? Почему? Приведите примеры.

• Ну и какие факторы среды называются антропогенными? Приведите примеры.

Обучающиеся составляют и записывают в тетради кластер экологических факторов среды.

• Рассмотрим второй пункт плана: «Основные особенности каждой среды обитания и их привлекательность для животных».

• Ребята, рассмотрите таблицу на тематической карте. Вы видите, что она заполнена не полностью. Используя текстовый материал, внесите примеры обитателей сред в колонку 2 и подчеркните в третьей колонке факторы, которые на ваш взгляд, имеют первостепенное значение.

Работа в группах. Каждая группа работает со своей средой обитания

Характеристика сред обитания

Выступление представителей групп. Каждая группа вывешивает свою таблицу на магнитную доску.

• Рассмотрим третий пункт плана «Как влияет среда обитания на живые организмы.»

• Ребята, так какая же среда самая лучшая, самая удобная?

• Почему для рыб более удобна водная среда, а для кошек наземно-воздушная?

Определение термина адаптация.

• Какие признаки позволяют рыбам жить в водной среде?

• А какие признаки позволяют червям острицам жить в теле животных?

Работа в группах с текстовым материалом о приспособленности живых организмов к своей среде обитания. Каждая группа, работая с текстом, выписывает признаки приспособленности к той или иной среде и рассказывает о них классу.

1. Подведением итогов

• Вы удовлетворены полученными знаниями?

• Что нового вы для себя открыли?

• Что больше всего вам понравилось на мастер - классе?

• Сделаем вывод, на все живые организмы, т.е. на растения и животные действуют абиотические факторы среды (факторы неживой природы), особенно температура, свет и увлажненность. В зависимости от влияния факторов неживой природы, растения и животных делят на различные группы и у них появляются приспособленности к влиянию этих абиотических факторов.

• На этом мастер – класс завершен. Спасибо за активную работу!

1. Список использованной литературы:

1. Каменский А.А. Криксунов Е.А. Пасечник В.В. Биология. Введение в общую биологию и экологию. – М., Дрофа, 2015 г.

2. Федорос Е.И. Нечаева Г.А. Экология в экспериментах: учебное пособие для учащихся 8 – 11 классов общеобразовательных учреждений, - М., Вентана-Граф, 2014 г.

3. Федорос Е.И. Нечаева Г.А. Экология в экспериментах: практикум для учащихся 8 – 11 классов общеобразовательных учреждений, - М., Вентана-Граф, 2012 г.