Свет в жизни живых организмов

Свет в жизни живых организмов.

Цель урока: углубление и систематизация знаний о значении

света в жизни живых организмов.

Задачи:

личностные: сформировать у учащихся понятия о значении света в жизни живых организмов.

познавательные: развивать умение извлекать информацию из текста и иллюстраций. Выполнять анализ и сравнение. Формировать навык самостоятельной работы с текстом учебника

регулятивные: способствовать воспитанию любознательности, формированию познавательного интереса к изучаемой теме и предмету в целом, осуществлять экологическое воспитание, развивать коммуникативные качества, продемонстрировать возможность практического применения знаний для сохранения здоровья людей.

Тип урока: метапредметный интегрированный (биология + физика).

Продолжительность: 45 мин.

Оборудование: учебник «Биология 6 класс»/И. М Пономарева, Т. С. Сухова, В. И. Строганов. – М.: «Вентана - Граф» 2014г.; компьютер, мультимедийный проектор, экран (или интерактивная доска); презентация к уроку; видео с сайта zaption

Структура урока:

Организационный момент – 1 мин.

Актуализация прежних знаний – 15 мин.

Изучение нового материала (с поэтапным закреплением) – 20 мин (+ 5 мин).

Домашнее задание – 2 мин.

Итог урока – 2 мин.

Ход урока

I. Организационный момент

Приветствие, проверка готовности к уроку, позитивный настрой на работу.

II. Актуализация прежних знаний

1. Что является основным источником света на Земле?

2.Какие организмы способны улавливать солнечные лучи и использовать для своей жизнедеятельности?

3. Для чего свет необходим животным?

(Выслушиваются ответы учащихся)

Учитель. Посмотрите на рисунок, каким образом мы можем разложить свет на составляющие его цвета?

К О Ж З Г С Ф

III.Актуализация знаний и постановка проблемы.

Учитель. Оказывается, ребята, растения для фотосинтеза используют, в основном, красные, синие и фиолетовые лучи. Когда много красных лучей, в растениях образуется больше сахаров, поэтому южные плоды такие сладкие (виноград, персики, абрикосы, арбузы, дыни и др.)

Учитель. Сегодня, ребята, у нас необычный урок. Мы будем с вами исследователями. Ответьте на вопрос: «Какова роль света в жизни растений»

Заполните 1 колонку данной таблицы.

Учащиеся заполняют 1 колонку таблицы, зачитывают, обсуждают ответы

(работа по презентации «Роль света в жизни растений)

Учитель. Ребята, у вас на парте лежит текст, прочтите его и заполните 2 колонку таблицы.

Текст.

Роль света в жизни растений.

Биологическое действие солнечного света зависит от его спектрального состава, продолжительности, интенсивности, суточной и сезонной периодичности.

В экологическом отношении наибольшую значимость представляет видимая область спектра (390—710 нм), или фотосинтетически активная радиация (ФАР), которая поглощается пигментами хлоропластов и тем самым имеет решающее значение в жизни растений. Видимый свет нужен зеленым растениям для образования хлорофилла, формирования структуры хлоропластов; он регулирует работу устьичного аппарата, влияет на газообмен и транспирацию, стимулирует биосинтез белков и нуклеиновых кислот, повышает активность ряда светочувствительных ферментов. Свет влияет также на деление и растяжение клеток, ростовые процессы и на развитие растений, определяет сроки цветения и плодоношения, оказывает формообразующее воздействие.

(Учащиеся работают с текстом, заполняют таблицу, отмечают, что нового они узнали, а что им уже было известно)

Учитель. А какую же роль играет свет в жизни животных.

Просмотр видео с сайта, обсуждение увиденного, ответы на вопросы.

http://zapt.io/tmbgh6z5

Учитель. Мы живём в мире света и красок и с помощью глаз получаем основную информацию из окружающей среды. Поэтому не удивительно, что, когда говорят: свет помогает и другим живым организмам ориентироваться в окружающей среде в первую очередь на память приходят примеры животных, имеющие глаза.

Посмотрите слайд-шоу «Строение глаза» разных животных и сделайте вывод, для чего нужны глаза животным? Чем отличаются глаза разных животных?

Глаз лягушки Глаз улитки

Глаз лошади Глаз птицы

Глаз змеи

Глаз человека

Глаза мухи

http://ekabu.ru/uploads/posts/2009-03/1236858249_110693p1.jpg - глаза мухи

http://nevmenoz.ru/pic/animal_eyes/animal_eye_macro_9.jpg - глаз лягушки

http://nevmenoz.ru/pic/animal_eyes/animal_eye_macro_22.jpg - глаз черепахи

http://nevmenoz.ru/pic/animal_eyes/animal_eye_macro_0.jpg - глаз собаки

http://nevmenoz.ru/pic/animal_eyes/animal_eye_macro_4.jpg - глаз змеи

http://nevmenoz.ru/pic/animal_eyes/animal_eye_macro_7.jpg - глаз птицы

http://nevmenoz.ru/pic/animal_eyes/animal_eye_macro_10.jpg - глаз лошади

http://nevmenoz.ru/pic/animal_eyes/animal_eye_macro_15.jpg - глаз козы

http://nevmenoz.ru/pic/animal_eyes/animal_eye_macro_16.jpg - глаз человека

Учитель. У большинства животных есть глаза. Они очень разные по размеру, строению. Способности различать предметы на разном расстоянии, видеть днём или ночью. Но все эти органы зрения воспринимают свет, а следовательно, помогают им увидеть врага или добычу, водопой или убежище, защитить потомство или отыскать цветок с нектаром.

Учитель. Рассмотрите и проанализируйте рисунки.

http://animalworld.com.ua/images/2009/October_09/Animal/Sphenodon_punctatus/Sphenodon_punctatus_7.jpg - ящерица туатара

Новозеландская ящерица туатара, которую считают современницей динозавров, так и называется - «трехглазая». Третий глаз ее находится во лбу!

http://www.diveplanet.ru/upload/iblock/dfa/img_9961%20copy_preview.jpg – глаз кальмара

Гигантский кальмар обладает глазами диаметром до 25 см, в каждом из них имеется до 1 миллиарда фоторецепторов.

http://copypast.ru/foto5/0050/eye/macro_002.jpg - глаза стрекозы

http://ekabu.ru/uploads/posts/2009-03/1236858249_110693p1.jpg - глаза мухи

У пчел около 5,5 тыс. крошечных линз в каждом глазу, а у мух - около 3000.

Глаз из пробирки (слева) диаметром 2 мм в стадии роста. Фото BBC.

Японским ученым впервые удалось вырастить искусственные глаза и пересадить их головастикам. Глаза головастиков были выращены из стволовых клеток (литература: журналы "Знание - сила", №1, 2002 и "Здоровье")

Обсуждение ответов учащихся.

Учитель. Глаза - органы зрения. Зрение помогает животным ориентироваться в окружающей среде. А как ориентируются животные в окружающей среде у которых нет глаз? Оказывается и такие чудеса природы существуют. Например, у дождевых червей нет глаз, но если дождевого червя поместить поверх влажной земли, то, очутившись в освещённом месте, он отрицательно реагирует на свет, стараясь укрыться от него. По всей поверхности тела дождевого червя расположены чувствительные к свету клетки. И он способен отличать свет от темноты. Рассмотреть и проанализировать рисунок

(Реакция дождевого червя на свет).

просмотр видеосюжета

http://zapt.io/t3bn4d69

Обсуждение ответов учащихся

Закрепление пройденного материала.

Учитель. Молодцы, ребята! Вы хорошо справились с новым материалом. А теперь задайте друг другу вопросы для повторения изученного материала, которые начинались бы со слов: Как вы думаете…., Как вы считаете…, верно ли что….

Фронтальный опрос.

1. Для чего растениям нужен свет?

2. Какие части спектра используются растениями для фотосинтеза?

3. Для чего животным нужны глаза?

4. Как животные, не имеющие, глаз могут ориентироваться в окружающей среде?

5. Какова функция органа зрения?

Подведение итога урока

Учитель. Что нового вы сегодня узнали?

Что вызвало наибольшее затруднение?

Какая работа на уроке понравилась больше всего?

Выставление оценок, домашнее задание.

Написать эссе о роли света в жизни живых организмов.

Приложение.

Материал для учителя

Характеристика света как экологического фактора. Живая природа не может существовать без света, так как солнечная радиация, достигающая поверхности Земли, является практически единственным источником энергии для поддержания теплового баланса планеты, создания органических веществ фототрофными организмами биосферы, что в итоге обеспечивает формирование среды, способной удовлетворить жизненные потребности всех живых существ.

Биологическое действие солнечного света зависит от его спектрального состава, продолжительности, интенсивности, суточной и сезонной периодичности.

Солнечная радиация представляет собой электромагнитное излучение в широком диапазоне волн, составляющих непрерывный спектр от 290 до 3 000 нм. Ультрафиолетовые лучи (УФЛ) короче 290 им, губительные для живых организмов, поглощаются слоем озона и до Земли не доходят. Земли достигают главным образом инфракрасные (около 50% суммарной радиации) и видимые (45%) лучи спектра. На долю УФЛ, имеющих длину волны 290—380 нм, приходится 5% лучистой энергии. Длинноволновые УФЛ, обладающие большой энергией фотонов, отличаются высокой химической активностью. В небольших дозах они оказывают мощное бактерицидное действие, способствуют синтезу у растений некоторых витаминов, пигментов, а у животных и человека — витамина D; кроме того, у человека они вызывают загар, который является защитной реакцией кожи. Инфракрасные лучи длиной волны более 710 нм оказывают тепловое действие.

В экологическом отношении наибольшую значимость представляет видимая область спектра (390—710 нм), или фотосинтетически активная радиация (ФАР), которая поглощается пигментами хлоропластов и тем самым имеет решающее значение в жизни растений. Видимый свет нужен зеленым растениям для образования хлорофилла, формирования структуры хлоропластов; он регулирует работу устьичного аппарата, влияет на газообмен и транспирацию, стимулирует биосинтез белков и нуклеиновых кислот, повышает активность ряда светочувствительных ферментов. Свет влияет также на деление и растяжение клеток, ростовые процессы и на развитие растений, определяет сроки цветения и плодоношения, оказывает формообразующее воздействие.

Световой режим любого местообитания зависит от его географической широты, высоты над уровнем моря, состояния атмосферы, растительности, сезона и времени суток, солнечной активности и т. д. Поэтому разнообразие световых условий на нашей планете чрезвычайно велико: от таких сильно освещенных территорий, как высокогорья, пустыни, степи, до сумеречного освещения в водных глубинах и пещерах. В разных местообитаниях различаются не только интенсивность света, но и его спектральный состав, продолжительность освещения, пространственное и временное распределение света разной интенсивности и т. д. Соответственно, разнообразны и приспособления растений к жизни при том или ином световом режиме.

Экологические группы растений по отношению к свету. По отношению к количеству света, необходимого. для нормального развития, растения подразделяют на три экологические группы.

Светолюбивые, или гелиофиты, с оптимумом развития при полном освещении; сильное затенение действует на них угнетающе. Это растения открытых, хорошо освещенных местообитаний: степные и луговые травы, прибрежные и водные растения (с плавающими листьями), большинство культурных растений открытого грунта, сорняки и др.

Тенелюбивые, или теневые, с оптимальным развитием в пределах 1/10—1/3 от полного освещения, т. е. для них приемлемы области слабой освещенности. К тенелюбам относятся растения нижних затененных ярусов сложных растительных сообществ — темнохвойных и широколиственных лесов, а также водных глубин, расщелин скал, пещер и т. д. Тенелюбами являются и многие комнатные и оранжерейные растения. В лесах Беларуси и России типичными теневыми растениями являются копытень европейский, ветреница дубравная, сныть обыкновенная, чистотел большой, кислица обыкновенная, майник двулистный и др.

Теневыносливые растения имеют широкую экологическую амплитуду выносливости по отношению к свету. Они лучше растут и развиваются при полной освещенности, но хорошо адаптируются и к слабому свету. К ним относится большинство видов зоны смешанных лесов: ель, пихта, граб, бук, лещина, бузина, брусника, ландыш майский и др.

Адаптация растений и животных к световому режиму. Под влиянием различных условий светового режима у растений выработались соответствующие приспособительные качества. Прежде всего это касается величины листовых пластинок: у гелиофитов по сравнению с теплолюбивыми они обычно более мелкие. Ориентация листьев у светолюбов вертикальная или имеет разный угол по отношению к солнечным лучам, чтобы избежать избыточного света и перегрева. Листья теневыносливых растений, напротив, ориентированы к свету всей поверхностью листовой пластинки и расположены так, чтобы не затенять соседние листья (листовая мозаика).

У многих гелиофитов поверхность листовой пластинки блестящая, покрыта светлым восковым налетом, густо опушена, что способствует отражению палящих солнечных лучей или ослаблению их действия.

Световые и теневые растения имеют четкие различия и по анатомическому строению. Так, у гелиофитов хорошо развиты осевые органы с оптимальным соотношением ксилемы и механических тканей, менее сложные по форме листья с характерной дифференцировкой мезофилла на столбчатый и губчатый, высокой степенью жилкования, большим числом устьиц на единицу поверхности листа. У светолюбивых растений количество хлоропластов, приходящихся на единицу площади листовой пластинки, в несколько раз больше, чем у тенелюбивых. Сами хлоропласты у гелиофитов более мелкие и светлые (с малым содержанием хлорофилла), способные к изменению ориентировки и перемещениям в клетке: на сильном свету они занимают постепенное положение и становятся «ребром» к направлению лучей, что защищает хлорофилл от разрушения.

Теневыносливые растения встречаются в местообитаниях с различным световым режимом благодаря увеличению ассимилирующей поверхности, снижению интенсивности дыхания и уменьшению относительной массы нефотосинтезирующих тканей, увеличению размеров хлоропластов и концентрации хлорофилла. Кроме того, в листьях наблюдается слабая дифференцировка на столбчатый и губчатый мезофилл или таковая совсем отсутствует, отмечается сравнительно малое количество устьиц й т. д.

Фотопериодизм. Огромное влияние на жизнедеятельность растений и животных оказывает соотношение светлого (длина дня) и темного (длина ночи) периодов суток в течение года. Реакция организмов на суточный ритм освещения, выражающаяся в изменении процессов их роста и развития, называется фотопериодизмом. Регулярность и неизменная повторяемость из года в год данного явления позволила организмам в ходе эволюции согласовывать свои важнейшие жизненные процессы с ритмом этих временных интервалов. Под фотопериодическим контролем находятся практически все метаболические процессы, связанные с ростом, развитием, жизнедеятельностью и размножением растений и животных.

По типу фотопериодической реакции (ФПР) различают следующие основные группы растений :

1. растения короткого дня, которым для перехода к цветению требуется 12 ч светлого времени и менее в сутки (конопля, капуста, хризантемы, табак, рис);

2. растения длинного дня; для цветения и дальнейшего развития им нужна продолжительность беспрерывного светового периода более 12 ч в сутки (пшеница, лен, лук, картофель, овес, морковь);

3. фотопериодически нейтральные; для них длина фотопериода безразлична и цветение наступает при любой длине дня, кроме очень короткой (виноград, томаты, одуванчики, гречиха, флоксы и др.).

Растения длинного дня произрастают преимущественно в северных широтах, растения короткого дня — в южных.

Фотопериодическая реакция свойственна как растениям, так и животным. Например, цветковые растения переходят от вегетативного к генеративному размножению (цветение и плодоношение) только в том случае, если фотопериод их развития имеет определенную критическую величину. При этом каждому виду свойственен свой критический фотопериод. Оказалось, что растения и животные способны «измерять» его продолжительность с довольно большой точностью. Так, для белены при 22,5 °С критическая длина дня, обеспечивающая цветение, составляет 10 ч 20 мин, но уже при 10-часовом фотопериоде при этой же температуре растение цвести не будет. У сорняка дурнишника пенсильванского необходимая длина дня лежит между 15чи 15 ч 30 мин. Важно подчеркнуть, что на ФПР заметное влияние оказывают условия среды. Например, при 28,5°С для цветения белены требуется не менее 11,5ч света, в то время как при 15,5°С —лишь 8,5 ч.

Сезонная ритмика у животных наиболее ярко проявляется в смене оперения у птиц и шерсти у млекопитающих, периодичности размножения и миграции, зимних спячках некоторых животных и т. д.

Известно, что наиболее благоприятное время для появления потомства у животных — это время года, когда вокруг достаточное количество корма. Так, яичники и семенники голубя вяхиря начинают созревать, когда продолжительность дня превышает 12 ч, т. е. способности размножаться он, таким образом, достигает к маю. Сизому же голубю для созревания половых желез требуется 9-часовой световой день, поэтому эта птица готова к спариванию 2-3 раза в год. Различие в сроках размножения объясняется тем, что вяхирь питается главным образом зерном поздно созревающих злаков, а сизый голубь —- имеющимися повсюду в изобилии семенами сорняков. В то же время городской голубь обильную пищу находит в уличных отбросах практически в любую пору года, поэтому у него нет предпочтительного времени размножения. Аналогичная ситуация встречается и у других одомашненных животных.

Подобная фотопери одическая регуляция времени появления на свет нового потомства характерна и для большей части млекопитающих. Кроме животных с длиннодневным типом ФПР (наиболее распространенных), встречаются и животные с короткодневным типом ФПР. При этом преимущество имеют те, у которых беременность продолжается длительное время, а потомство рождается от весеннего спаривания задолго до наступления осенних холодов. Например, у коз и овец плод развивается 5—6 месяцев, а у оленей и косуль — около 9 месяцев и спаривание происходит в конце лета или осенью. Увеличение размеров половых желез и их полное созревание у них начинаются с наступлением коротких дней. Так, спаривание у косуль происходит в июле-августе, но оплодотворенная яйцеклетка не внедряется в слизистую оболочку матки и не развивается. То и другое совершается лишь во второй половине декабря, и потомство появляется на свет в мае, когда вокруг изобилие свежих зеленых растений. Замедленное внедрение оплодотворенной яйцеклетки наблюдается также у тюленей, медведей, барсука и некоторых сумчатых.

Биологические ритмы характерны и для человека. Суточные ритмы выражаются в чередовании сна и бодрствования, колебаниях температуры тела в пределах 0,7—0,8°С (на рассвете она понижается, к полудню повышается, вечером достигает максимума, а затем снова понижается, особенно быстро после того, как человек заснет), циклах деятельности сердца и почек и т. д.

Таким образом, способность воспринимать длину дня и реагировать на нее, широко распространена в мире живых существ. Это означает, что живые организмы способны ориентироваться во времени, т. е. они обладают биологическими часами. Другими словами, для многих организмов характерна способность ощущать суточные, приливные, лунные и годичные циклы, что позволяет им заранее готовиться к предстоящим изменениям среды.

Правильно подобрав режимы освещения, температуры и другие факторы, наиболее соответствующие биоритмам, можно заметно повысить жизнедеятельность и продуктивность разводимых животных и растений, причем без каких-либо дополнительных затрат. Например, благодаря увеличению в теплицах, оранжереях и парниках светового дня до 12—15 ч зимой выращивают овощные культуры и декоративные растения, ускоряют рост и развитие рассады. Продлив за счет искусственного освещения световой период зимой, можно увеличить яйценоскость кур, уток, гусей, регулировать размножение пушных зверей на зверофермах.