Урок "Основні середовища існування та адаптації до них організмів: водне середовище."

УРОК З ВИКОРИСТАННЯМ ІНТЕРАКТИВНИХ ТЕХНОЛОГІЙ. БІОЛОГІЯ 11 КЛАС.

Тема: Основні середовища існування та адаптації до них

організмів: водне середовище.

Цілі уроку:

•                 освітня: сформувати знання про водне середовище існування організмів; з’ясувати особливості пристосування живих організмів до водного середовища
•                 розвивальна: розвивати вміння логічно мислити та знаходити зв’язки між особливостями будови та функціями біологічних структур
•                 виховна: виховувати розуміння єдності всіх біологічних процесів у живих організмах і важливості цих процесів для існування життя

Базові поняття та терміни: середовище існування – водне, правило Бергмана, гідробіонти, планктон, нектон, бентос

Тип уроку: засвоєння нових знань

Обладнання: матеріали набір таблиць тварини, рослини водного середовища, мультимедійне обладнання

Ключові компетентності: основні компетентності у природничих науках, технологіях, екологічна грамотність і здорове життя, вміння вчитися впродовж життя

Хід уроку

І. Організаційний момент

ІІ. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності:

«Мозковий штурм»

1. Що таке середовище існування?
2. Яке середовище називають «колискою життя»?
3. Які екологічні зони виділяють у водному середовищі?
4. Як Ви вважаєте: умови в середовищі будуть однакові чи різні?
5. Від чого вони будуть залежить в першу чергу? (товщина)
6. На вашу думку, які пристосування мають бути у тварин для життя у водоймах?

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

1)Чинники середовища:

• Абіотичні
• Біотичні
• Антропогенні

2)Водне середовище існування

• Загальна характеристика
• Екологічні групи гідробіонтів
• Основні властивості водного середовища
• Адаптації гідробіонтів до пересихання

3)Інформація до теми уроку

Особливості водного середовища є:

• рухливість середовища (припливи та відпливи морів та океанів, рухи хвиль, течії струмків і річок, перемішування води в озерах та ін.);
• менші коливання температури, ніж у наземно-повітряному середовищі (завдяки високій питомій теплоємності та теплопровідності води);
• у холодні періоди на поверхні води утворюється захисний шар криги, однак водойма не промерзає до дна (оскільки найбільшу густину має вода при 4 ⁰С, розширюючись при замерзанні);
• значна густина ( у 800 разів більша за повітряне середовище), внаслідок чого механічні коливання гарно поширюються у воді, в’язкість;
• освітленість зменшується з глибиною, оскільки вода та зважені в ній частинки поглинають світло;
• хімічний склад, кислотність та солоність (від 0,5 г/л у прісних водоймах до 35 г/л у морях та океанах);
• вміст кисню значно менший, ніж у повітрі;
• вміст вуглекислого газу набагато більший, ніж у повітрі.

У водному середовищі мешкає приблизно 150 тис. видів тварин (7% від загальної кількості) та 10 тис. видів рослин (8%). Пристосування до існування у водному середовищі:

• відсутність обов’язкового зв’язку із субстратом;
• можливість спиратися на середовище внаслідок його високої густини та в’язкості;
• наявність придатків, що збільшують плавучість у планктонних та нектонних форм;
• пристосування до донного способу життя у бентосних форм;
• у дрібних тварин, що живуть у товщі води – редукція скелету, утворення порожнин у скелетних утворах та раковинах (радіолярії, ризоподи);
• наявність великого вмісту води у тканинах (медузи);
• накопичення крапельок жиру в тілі (ночесвітка, радіолярії);
• наявність плавального міхура, наповненого газом (у риб);
• спеціальні органи дихання – зябра (риби), дихальні трубки (ранатра), повітрезабірники (водні жуки, клопи), формування міхура, що замінює легеню (жуки-плавунці), а також запасання повітря під водою у вигляді бульбашки (павук-сріблинка);
• наявність у тілі тварин повітровмісних порожнин для збільшення плавучості;
• розташування дихальних отворів на тім’яній частині голови у водних тварин, що дихають атмосферним повітрям (дельфіни, кити);
• використання поверхневого натягу води для руху  (водомірки, жуків-вертячок);
• обтічна форма тіла у рухливих форм;
• активне плавання за допомогою війок (інфузорія-туфелька, інфузорія-трубач) джгутиків (евглена зелена), вигинання тіла (мінога, міксини, вугрі), реактивний спосіб (головоногі молюски, наутілус), переміщення за допомогою несправжніх ніжок (саркодові), спеціалізованих плавальних кінцівок (плавці риб, ласти ссавців);
• слизькі покриви тіла (риби), дуже гладкі тверді покриви (морська черепаха), м’який шар на поверхні твердого корпусу (кит) – для зменшення тертя;
• наявність бічної лінії – органу, спеціалізованого для водного середовища (у риб);
• утворення різних фотосинтезуючих пігментів рослинами – з урахуванням проникнення променів спектру на глибину;
• слабкий розвиток провідної тканини у рослин, оскільки поглинання води та мінеральних речовин відбувається всією поверхнею тіла;
• слабкий розвиток у рослин кореневої системи або її аналогу, яка слугує лише для прикріплення до субстрату;
• слабкий розвиток механічної тканини у рослин через високу густину середовища, що підтримує пагін або талом;
• наявність повітроносної паренхіми, яка збільшує плавучість рослини та запасає гази для дихання та фотосинтезу;
• велика площа листків при малому об’ємі рослини – пристосування для поліпшення газообміну за нестачі кисню;
• пилок, насіння та плоди рослин поширюються течіями, часто мають заповнені повітрям порожнини та вирости, що покращують плавучість;
• інтенсивне розмноження рослин вегетативним способом – через утруднення переносу пилку.

Особливості пристосування до життя у пересихаючих водоймах.

На Землі існує багато тимчасових, неглибоких водойм, що виникають після розливу рік, сильних дощів, танення снігу, тощо. В цих водоймах, не зважаючи на короткочасність їх існування, поселяються різноманітні гідробіонтів. Загальними особливостями мешканців пересихаючих водойм є здатність давати за короткі строки багаточисельне потомство та переносити тривалі періоди без води. Представники багатьох видів при цьому закопуються в мул, переходячи в стан зниженої життєдіяльності. Так поводять себе щитні, гілчастовусі раки, планарії, малощетинкові черви, молюски та навіть риби – в’юн, африканський протоптерус, південноамериканський лепідосирен з дводишних. Багато дрібних видів утворюють цисти, здатні витримувати посуху (інфузорії, корененіжки, низка веслоногих рачків, турбелярій, деякі нематоди, інші переживають несприятливі умови в стадії високо стійких яєць. Нарешті, деяким мешканцям властива унікальна здатність висихати до стану плівки, а при зволоженні відновлювати ріст та розвиток.

Способи орієнтування тварин у водному середовищі.

Життя у постійних сутінках або у темряві сильно обмежує можливості зорового орієнтування гідробіонтів. У зв’язку зі швидким затуханням світлових променів у воді навіть тварини з добре розвиненими органами зору орієнтуються за їх допомогою лише на близькій відстані.

Звук розповсюджується у воді швидше, ніж у повітрі. Орієнтація на звук розвинена в гідробіонтів загалом краще, ніж зорова. Низка видів вловлює навіть коливання дуже низької частоти (інфразвуки), що виникають при зміні ритму хвиль, та завчасно опускаються перед штормом з поверхневих шарів в більш глибокі (медузи). Багато мешканців водойм – ссавці, риби, молюски, ракоподібні – самі видають звуки: ракоподібні – при терті різних частин тіла одна об одну, риби – за допомогою плавального міхура, глоткових зубів, щелеп, променів грудних плавців та іншими способами. Звукова сигналізація слугує переважно для внутрішньовидової взаємодії, наприклад для орієнтування у зграї, привабленні особин протилежної статі і тощо, і особливо розвинена у мешканців мутних водойм та великих глибин, що живуть у темряві.

Низка гідробіонтів відшукує їжу та орієнтується за допомогою ехолокації – сприйняття відбитих звукових хвиль (китоподібні). Багато сприймають відбиті електричні імпульси, утворюючи при плаванні розряди різної частоти. Відомо близько 300 видів риб, здатних генерувати електричні імпульси та використовувати їх для орієнтування та сигналізації. Прісноводна рибка водяний слон посилає до 30 імпульсів в секунду, виявляючи безхребетних, яких вона добуває в рідкому мулі без допомоги зору. Частота розрядів у деяких морських риб сягає до 2000 імпульсів у секунду. Низка риб використовує електричні поля також для захисту й нападу (електричний скат, електричний вугор, тощо).

Для орієнтації на глибині слугує сприйняття тиску. Воно здійснюється за допомогою статоцистів, газових камер та інших органів.

Найбільш давній спосіб орієнтування, властивий всім водним мешканцям, - сприйняття хімічного складу середовища. Хеморецептори багатьох гідробіонтів є надзвичайно чутливими. В тисячокілометрових міграціях, характерних для багатьох видів риб, вони орієнтуються переважно за запахами, з дивовижною точністю знаходячи місця нерестилищ або нагула. Наприклад, експериментально доведено, що лососі, штучно позбавлені нюху, не знаходять гирло своєї річки, повертаючись на нерест, проте ніколи не помиляються, якщо здатні сприймати запахи. Тонкість нюху надзвичайно велика в риб, що здійснюють особливо далекі міграції. Наприклад, вугрі, що годуються в європейських ріках, а нерестяться біля берегів Центральної Америки, реагували в дослідах на етиловий спирт при концентраціях його у воді 1г на 6тис. км³.

Фільтрація як тип живлення.

В деяких гідробіонтів особливий тип живлення – це відціджування і осадження зважених у воді частинок органічного походження численних дрібних організмів. Цей спосіб живлення, що  не вимагає значних затрат енергії на пошук здобичі, властивий для пластинчастозяберних молюсків, сидячих голкошкірих, поліхет, моховинок, асцидій, планктонних рачків, тощо. Тварини-фільтратори виконують найважливішу роль в біологічному очищенні водойм. Літоральна зона океану, особливо багата скупченням фільтруючих організмів, працює, як ефективна очищувальна система.

4)Робота в парах (диференційне завдання зафіксовані на мультимедійній дошці)

1 пара: Як водні організми пристосувалися до тиску води?

2 пара: Як впливає сольовий склад води на живі організми?

3 пара: В чому особливості температурного режиму водойм?

4 пара: Назвіть основні пристосування до існування в водному середовищі.

5 пара: Які організми входять до складу бентоса та які пристосування вони мають?

Працює допомога консультантів

ІV. Узагальнення, систематизація, контроль знань і вмінь учнів

Гра «Ланцюжок»

Всі питання до гри зафіксовані на мультимедійній дошці. Першим починає вчитель. Задає питання будь-якому учню. Учень відповідає і задає наступне питання іншому учневі.

Вчитель: Кліматичне правило Бергмана: у тварин одного виду або групи близьких видів розміри тіла більші у холодніших частинах світу та менші у тепліших (розмір тіла збільшується з географічною широтою. У тварин загальна теплопродукція залежить від об’єму тіла, а швидкість тепловіддачі від площі його поверхні). Запитання 1: яка тварина  важча: білий ведмідь (1000кг), бурий ведмідь (700кг) чи малайський?

Учень відповідає і задає питання іншому учневі.

Питання:

2. Для чого глибоководним організмам потрібні світлові сигнали?
3. Які дві основні життєві форми рослин і тварин від прикріплення виділяють? (Вільно плаваючі та прикріплені).
4. Як називають тварин, що пливуть за течією? (Планктон)
5. А проти течії? (Нектон)
6. Як водні тварини адаптувалися до незначних змін температури? (Шар жиру, стан спокою)
7. Як змінюється обмін речовин вертикально?
8. Які пристосування до існування в товщі води пов’язані з забезпеченням плавучості?

V. Підбиття підсумків уроку

VІ. Домашнє завдання: §7 (І частина), вправа 1,2 с.50. Творче завдання: правило Алена (за бажанням).