Абиотические факторы среды и организмы. Адаптация организмов к абиотическим факторам

• Образовательная: углубить и систематизировать знания учащихся об экологических факторах среды и их действии на организмы.
• Развивающая: развивать у учащихся системного мышления, умения синтезировать и анализировать полученные знания, развивать речь и память.
• Воспитывающая: воспитывать у учащихся экологическую культуру.

Задачи занятия:

• рассмотреть классификацию факторов среды;
• расширить знания учащихся о влиянии абиотического факторах на живые организмы;
• углубить и расширить знания об экологических группах организмов по отношениям к абиотическим факторам;
• продолжить формирование умений и навыков работы в группе.

Тип занятия: комбинированный;

Методы: словесный, беседа, практический,

Форма бучения; групповая, фронтальная;

Оборудование: презентация занятия, 2 горшка комнатных растений, экологическое лото (каточки, бочонки с номерами), гербарии растений, видеоролики “Растения Анд”, “Значение воды в жизни организмов”.

• Взаимные приветствия педагога и учащихся;
• Проверка отсутствующих;
• Проверка подготовленности учащихся к занятию;
• Организация внимания и внутренней готовности учащихся;

Проверка знаний производится по теме: “Общие законы зависимости организмов от факторов среды” в форме игры “Экологическое лото”. Учащиеся делятся на 3 команды, раздаются игровые поля. Определяется ведущий из учащихся методом вопрос-ответ. Ведущий вынимает из мешочка бочонок с номером, у кого совпадает номер бочонка, с номером на карточке, отвечает на вопрос педагога. За правильный ответ 1 балл, в конце подводятся итоги. (Приложение 1).

Педагог. Ребята, посмотрите на экран, прочитайте определения, закончите его и объедините их в один термин. (Презентация.).

Учащиеся. Биотический, антропогенный и абиотический факторы. Все это экологические факторы.

Педагог. Правильно, молодцы.

Любые свойства и компоненты внешней среды оказывающее влияние на организмы, называют экологическими факторами. На сегодняшнем занятии мы с вами подробнее разберем и рассмотрим абиотический фактор. Важнейшие абиотические факторы для любого организма – свет, тепло и влага. С детства знакомо: “Солнце, воздух и вода – наши лучшие друзья!”. Можно сюда добавить концентрация солей, давление, осадки, рельеф, движение воздушных масс, кислород – для животного мира, и углекислый газ – для растений. Каково же влияние каждого из них на живые организмы?

Беседа с учащимися о секторах света и значении различных типов излучений.

Педагог. Давайте с вами вместе вспомним физику. До 19% рассеивается в атмосфере (парами и пылью, молекулами газов), около 34% отражается от атмосферы (от облаков) в космическое пространство и только 47% солнечной энергии достигает биосферы.

Ионизирующее излучение почти полностью задерживается верхними слоями атмосферы. Доля ультрафиолетовых лучей составляет около 1%. Остальное количество поступающей на землю лучистой энергии распределяется практически поровну на видимую и инфракрасную части спектра. Экологическое значение невидимых лучей изучено еще слабо. Известно, что воздействие ионизирующего излучения связано с радиоактивностью; особенно выражено в последние десятилетия в связи с техногенными загрязнениями и катастрофами и проявляется на клеточном уровне (мутагенный эффект), влияет на обмен веществ.

Ультрафиолетовые лучи в умеренных дозах стимулируют рост и размножение клеток, способствуют синтезу биологически активных веществ, витаминов, антибиотиков и тем самым повышают устойчивость к болезням УФ с длиной волн 300-320 нм выработке витамина D, регулирующего обмен витаминами С и Р. Этим обеспечивается нормальное развитие скелета. Наиболее велико влияние этих витаминов на растущее поколение. Многие звери по утрам выносят из нор своих детенышей на солнце (барсуки, лисы, волки). У птиц – “солнечное купание”. Передозировка УФ вредна, особенно для деления клеток, поэтому используют УФ для дезинфекции помещений. Как защита от излишних доз УФ, при длине волны 320–330 нм в коже человека и других млекопитающих образуется пигмент меланин (загар). Экранирование поверхности организма свойственно многим рыбам, икре лягушек, грызунам в степях.

Инфракрасное излучение (ИК) воспринимается всеми организмами как тепло. Воздействуя на тепловые центры нервной системы животных, эти лучи регулируют окислительные процессы и двигательные реакции в отношении источников тепла.

Как вы думаете, ребята, оказывают ли эти лучи какое ли бы влияние на растения?

Учащиеся. Только на свету идет процесс фотосинтеза растений.

Педагог. Верно. Фотосинтез растений, обеспечивающий планету главным биологическим ресурсом – органическим веществом. Давайте вспомним, как и где происходит фотосинтез у растений.

Учащиеся. На свету у растений происходит образование хлорофилла и уже с его участием осуществляется фотосинтез.

Педагог. Вспомним формулу фотосинтеза. В процессе сложнейших фотохимических реакций молекулы воды (или другие молекулы с элементами, заменяющими O2) расщепляются с выделением газообразного кислорода, а углекислый газ превращается в углеводы:

6CO₂ + 12 H₂O +2816 кДЖ хлорофилл С₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂0
или другие пигменты

Педагог. По отношению к свету существуют различные растения и животные, давайте вспомним, какие же живые организмы к ним относятся.

Задание. Группа делится на 2 подгруппы. Каждой подгруппе задание. На экране вы видите животные и растения. Назовите растение и животное, к какой экологической группе они относятся, определите характерные признаки организмов (Презентация).

Подгруппы работают в течение 8–10 мин, зачитывают результат работы (Приложение 2).

Педагог. Молодцы ребята. Сделаем выводы о проделанной работе. По отношению к свету существуют следующие организмы:

Учащиеся перечисляют экологические группы по отношению к свету (Презентация).

Педагог. А сейчас мы с вами вспомним небольшой опыт “Влияние освещенности на развитие растений”.

В 2-х горшках растут комнатные растения “Хлорофитум хохолковый”.

Одно растение держали в обычных условиях кабинета, второй в шкафу в темном месте, где недостаток освещенности. Растения держали не менее 10 дней при таком режиме. Растения отличаются интенсивностью окраски.

Чем они отличаются? Что может быть причиной?

Выводы (записываем).

Педагог. Ребята, объясните, почему в холодных частях ареала чаще можно встретить темноокрашенных рептилий, в отличие от теплых регионов. Например, обитающие за полярным кругом гадюки преимущественно черные (меланисты), а на юге – светлоокрашенные.

Учащиеся. Черный цвет поглощает тепло, а гадюки нагревают тело на солнце, поэтому за полярным кругом гадюки темноокрашенные.

Педагог. Верно ребята. Вы знаете, что рептилии холоднокровные и темноокрашенные быстро нагреваются и становятся более активными. Главным источником тепла на Земле является солнечное излучение, поэтому свет и тепло выступают сопряжено. Тепло один из наиболее важных факторов, определяющих существование развитие и распространение организмов по Земному шару. При этом важно не только количество тепла, но и распределение его в течение суток, вегетационного сезона, года. Приход тепла к разным участкам планеты, естественно, неодинаков, с удалением от экватора не только снижается поступление его, но и увеличивается амплитуда сезонных и суточных колебаний.

Температурные пределы, в которых может протекать жизнь, составляет всего 300°, от -200°С до +100°С, но для большинства организмов и физиологических процессов этот диапазон еще уже – от 39° в море (-3,3 – +35,6°С) до 125° на суше (-70 – +55°С). Нормальное строение и работа белка осуществляются при 0-+50°С. Значение температуры заключается в том, что она изменяет скорость протекания физико-химических реакций в клетках, а это отражается на росте, развитии, размножении, поведении и во многом определяет географическое распространение растений и животных.

По отношению к температуре все организмы делятся на криофилы (холодолюбивые) и термофилы (теплолюбивые).

• Криофилы не выносят высоких температур и могут сохранять активность клеток при -8-10°С (бактерии, грибы, моллюски, членистоногие, черви и др.). Они населяют холодные и умеренные зоны земных полушарий. ПРИМЕР. В условиях Крайнего Севера, в Якутии деревья и кустарники не вымерзают при – 70°С. “Рекордсмен” – лиственница даурская. За полярным кругом при такой же температуре выживают лишайники, некоторые виды водорослей, ногохвостки, в Антарктиде – пингвины. Семена и споры многих растений, нематоды, коловратки переносят замораживание до температуры близкой к абсолютному нулю (271°С). Животные больших глубин переносят температуры около 0°С.
• Термофилы приспособились к условиям высоких температур, обитают преимущественно в тропических районах Земли. Среди них также преобладают беспозвоночные (моллюски, членистоногие, черви и др.), многие из которых живут только в тропиках. ПРИМЕР. Пресмыкающиеся, некоторые виды жуков, бабочек выдерживают температуру до 45–50°С. В пустыне Палестины максимальная активность у кузнечиков наблюдается при 40-градусной жаре. В горячих источниках Калифорнии при температуре 52°С обитает рыба – пятнистый ципринодон, а на Камчатке при 75–80°С живут сине-зеленые водоросли. Верблюжья колючка, кактусы переносят нагревание воздуха до 70°С. (Презентация).

Как же происходит адаптация растений к различным неблагоприятным температурам?

Они приспосабливаются с помощью анатомо-морфологических и физиологических механизмов. К анатомо-морфологическим адаптациям растений к холоду относится:

• маленький рост при сохранении больших размеров репродуктивных органов. Приведите примеры.

Ученики. Ива полярная, березка арктическая, многочисленные арктические растения.

Педагог. Хорошо. Формирование укороченных побегов. У каких растений формируются укороченные побеги при адаптации к холоду?

Ученики. У лиственницы, ивы.

Педагог. А ива чукотская и дуб монгольский адаптируются при помощи неопадение отмерших листьев с крон. Береза шерстистая, лапчатка земляниколистная, прострелы, лиственница курильская опушают побеги и листья.

При высоких температурах растения утолщают покровную ткань, и образует восковой налет на листьях при это уменьшает интенсивность испарение воды, образует толстый слой кутикулы, имеют толстый слой пробкового слоя для изоляции камбия от перегрева, листья принимают вертикальную ориентацию и имеют войлочное опушение. В холодных районах растут, в основном многолетники, в жарких – много однолетников.

И наконец, физиологические (биохимические) адаптации к ним относится:

• снижение интенсивности транспирации, уменьшающее теплоотдачу;
• накопление в клетках сахаров и других веществ, увеличивающих концентрацию клеточного сока;
• накопление в клетках антоцианов, обеспечивающих в холодное время сезона красный цвет и оттенки фотосинтезирующего аппарата (побеги шиповника и чозении, листья копытня, джефферсонии, адониса, ветрениц и тополя; цветки у ивы Крылова);
• выделение веществ, зачерняющих поверхность вокруг стволов (чозения);

Педагог. Молодцы ребята, а сейчас вспомним, какие существуют растения по отношению к температуре (Приложение 3).

Задание. Вставьте в текст пропущенные слова.

Отношение к низким температурам характеризуются: ……………….. – длительно переносят низкие положительные температуры – от +1 до +10°С. Они выходцы из тропиков – хлопчатник, рис, баклажаны. …………………… – не гибнут при температуре от -1 до -7°С, хорошо переносят низкие температуры ниже 25°С. Все древесно-кустарниковые виды умеренных зон. ……………………. – переносят кратковременное образование льда между клетках, после оттаивания продолжают жить.

Отношение к высоким температурам характеризуется: ……………………………….. – растения солнечных сухих местообитаний, способные переносить кратковременное (до получаса) повышение температуры до +60°С без повреждения тканей. Самые выносливые – лишайники. ……………………… – низшие растения, живущие в термальных источниках (сине-зеленые водоросли, бактерии) стой до +90°С.

У животных реакции на разный тепловой режим жизнеобеспечения не менее разнообразны, чем у растений. И все они направлены на регулирование уровня теплопередачи. В отличие от растений для животных характерны два типа теплообмена: ………………………….. (разнообразный) и …………………… (одинаковый). К ……………………..(эктотермным, устаревшее – холоднокровным) относятся все ……………,…………,……………,……….. Они лишены способности поддерживать постоянную температуру тела. Для этих организмов типична низкая интенсивность обмена веществ и почти полное отсутствие механизмов теплорегуляции. В тропических странах они встречаются чаще, чем в других. ……………… (эндотермные, теплокровные) – животные с высоким уровнем обменных процессов – ……… и ……………….., обеспечивающими поддержание постоянной температуры тела даже при значительных колебаниях температуры внешней среды.

Промежуточное положение между …………………. и ……………….. организмами занимают ………………….(………………., ежи, ………………., ……………). В активном состоянии, у этих животных поддерживается постоянная относительно высокая температура тела. В зимнее время они впадают в спячку или глубокий сон, и температура тела у них в это время мало отличается от внешней. Уровень обмена веществ снижается (Когда спишь – есть не хочется!).

Педагог. Молодцы ребята. А теперь давайте посмотрим небольшой видеоролик “Растения в Андах”, как растения и животные приспособляются к низким температурам. (Видеоролик “Растения в Андах” 2мин.20 сек.)

Педагог. И нам осталось рассмотреть, какую роль играет вода в жизни живых организмов. Для этого посмотрим небольшой видеоролик о значении воды для живых организмов. (Видеоролик “Значение воды в жизни организмов” 1мин.).

Педагог. В видеоролике вы увидели, какое значение вода играет в жизни живых организмов. Вода – основа клеток, тканей, растительных и животных соков. Только при наличии воды в организме протекают процессы фотосинтеза, терморегуляции, обменных процессов. Наиболее высоко содержание воды в периоды активной жизнедеятельности и в молодом возрасте.

Но и в состоянии покоя растения не теряют влагу полностью. В сухих лишайниках содержится до 5–7% воды, в зерновках злаков – 12–14%. Независимо от климата и почвенных условий в течение года всегда можно выделить такие периоды в развитии растений, за исключение растений влажных тропиков, когда они испытывают дефицит влаги. При остальных благоприятных условиях он сильно сказывается на росте и развитии растений, обусловливает их низкорослость и бесплодие.

В процессе эволюции у растений и животных выработался многочисленные сложные приспособления, позволяющие поддерживать водный баланс и обеспечивать экономное расходование воды. Растения пустынь и степей приспособились к острому дефициту влаги, болотные и влажно-тропические растения – к избытку, а лесным видам необходима высокая влажность воздуха и умеренная влажность почв. Как и в отношении остальных факторов, эти приспособления-адаптации группируются в анатомо-морфологические, физиологические и поведенческие. Источниками влаги для растений служат запасы ее в почве и атмосфере (осадки, туманы, конденсаты), для наземных животных – вода в водоемах, водяные пары в атмосфере и сочная пища. Влажный воздух обладает хорошей теплопроводностью. При высокой влажности в холодном воздухе у гомотермных животных усиливаются процессы метаболизма, а у пойкилотермных животных и растений они замедляются. В сухом воздухе при низкой температуре охлаждение происходит медленнее, а в сухом и жарком воздухе активизируются процессы терморегуляции, усиливается испарение с поверхности. Во влажном и жарком воздухе испарения с поверхности резко падает и высока вероятность нагрева организма до температуры воздуха (перегрев). Наиболее благоприятные условия складываются в диапазоне температур 17–23°С и в диапазоне относительной влажности воздуха 85–100%.

Педагог. Давайте ребята вспомним, какие существуют экологические группы растений и животных по отношению к водному режиму (Приложение 4, Приложение 5.).

Задание. Расположите растения по своим экологическим группам: папоротник, кислица, осина, ива, кактус, алоэ, ковыль, незабудка, тюльпан, типчак, кукуруза, одуванчик, баобаб, мох, багульник болотный, лишайники, брусника (Презентация).

Педагог. Молодцы ребята, с растениями мы с вами разобрались, а теперь вспомним животных. Среди животных тоже можно выделить три экологических группы, но из-за подвижного образа жизни они выражены неявно.

Учащиеся делятся на группы. Раздаются гербарии растений, они должны определить, к какой экологической группе относятся эти растения.

Педагог. Ребята что вы узнали нового на сегодня на занятии?

Учащиеся. Узнали, как живые организмы адаптируются к различным условиям окружающей среды. Повторили экологические группы по отношению к свету, температуре и влаге. Узнали, что существуют кроме гигрофитов, мезофитов и ксерофитов и другие группы по отношению к влаге.

Педагог. Правильно ребята. На следующем занятии мы проведем практическую работу, где рассмотрим, как условия жизни растений влияет на внутреннее строение растений. Выполним практическую работу “Сравнение анатомических особенностей растений из разных мест обитаний”.

Список литературы:

1. Москалюк Т.А. Курс лекций по биогеоценологии.
2. Жигарева И.А. Пономарева О.Н. Основы экологии. Сборник задач, упражнений и практических работ.
3. Видеофильмы скачены с сайта http://tana.ucoz.ru/