Урок "Способи терморегуляції організмів"

План-конспект уроку з біології у 11 класі                        Дата:

Вчитель:   Попеску С.В.

Тема уроку: Способи терморегуляції організмів

Мета уроку:

Освітня: ознайомити учнів із способами терморегуляції організмів, поглибити їхні знання про пристосування живих організмів до наземно-повітряного середовища;

Розвиваюча: розвивати пам’ять, увагу, спостережливість, уміння порівнювати біологічні об’єкти між собою,  аналізувати та робити відповідні висновки та узагальнення,

Виховна: виховувати розуміння єдності біологічних систем та значення процесів адаптації для існування живих організмів.

Основні поняття:   терморегуляція, пойкілотермія, гомойотермія.

Тип уроку: засвоєння нових знань

Література:

1. https://ru.osvita.ua/vnz/reports/biolog/26050/

2. https://ecologyknu.wixsite.com/ecologymanual/4-1-2

3. https://osvita.ukr-lit.com/gomojotermni-tvarini/

4. https://geoknigi.com/book_view.php?id=362

5. http://yrok.pp.ua/serednya-osvta/11309-gomoyotermnye-organzmi-teplokrovn-tvarini-poykilotermnye-organzmi.html

Структура уроку:

Хід уроку:

Епіграф до уроку:

У цьому світі можливо майже все, але не тільки все одночасно. Прагнучи до одного, доведеться відмовитись від іншого. (Дмитро Леонтьєв)

І. Організаційний момент

ІІ. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Термінологічний диктант.   (Правильна відповідь – 1 бал)

1. Видимі промені беруть участь  у … (Фотосинтезі)

2. Організми, що живуть у без кисневому середовищі … (Анаероби)

3. Інфрачервоні промені є … (Джерелом теплової енергії для живих істот)

4. Організми, які населяють наземно-повітряне середовище… (Аеробіонти)

5. Екологічна група видів, які  живуть в умовах постійно високих температур… (Термофіли)

6. Організми, які живуть у кисневому середовищі… (Аероби)

7. Стан організмів, за якого непомітні прояви процесів життєдіяльності внаслідок значного  уповільнення процесів обміну речовин… (Анабіоз)

8. Ультрафіолетові промені з довжиною хвиль 0,29-0,40 мкм. у невеликих кількостях беруть участь в утворенні… (Вітаміну D)

9. Організми, які пристосовані до життя в умовах високої вологості називаються… (Гігрофіли)

10.  Види, які спеціалізовані до життя в холодних умовах… (Кріофіли)

11. Розселення за допомогою повітряних течій… (Анемохорія)

12. Організми, які пристосовані до місцеіснувань зі зниженою вологістю… (Ксерофіли)

Прийом «Проблемне питання» Ящірки та деякі дрібні тварини, що живуть у пустелях, у найспекотнішу погоду часто піднімаються на верхівки кущів. Навіщо вони це роблять? (У спеку пісок в пустелі дуже сильно нагрівається, а на висоті 5 см. від його поверхні температура нижча на кілька градусів).

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

Всі живі організми продукують, віддають та поглинають теплову енергію. Температура тіла організму визначається механізмами терморегуляції  - сукупністю фізіологічно-біохімічних процесів, морфологічних адаптацій та поведінкових актів, які спрямовані на забезпечення температури тіла відповідно актуальних потреб організму. За типом терморегуляції організми можна розділити на пойкілотермних, гомойотермних та гетеротермних.

Пойкілотермні – не мають спеціальних фізіолого-біохімічних механізмів підтримання постійної температури тіла. Невірно називати їх «холоднокровними», оскільки процеси теплопродукції здатні підвищувати температуру їх тіла на стільки, що вона часто відчутно перевищує температуру навколишнього середовища.  Основним критерієм є нездатність підтримувати постійну температуру тіла. Серед пойкілотермних організмів розрізняють наступні групи відповідно до механізмів терморегуляції:

• арегуляторні пойкілотермні – не здатні до фізіолого-біохімічної регуляції температури, проте можуть використовувати поведінкову терморегуляцію. Наприклад, комахи, амфібії, плазуни гріються на сонці або отримують тепло шляхом тепловіддачі від каміння. При цьому вони регулюють кількість поглинутої теплової енергії зміною положення тіла відносно сонячних променів. Від перегріву вони ховаються у тінь;
• регуляторні пойкілотермні – мають спеціальні морфо-фізіологічні пристосування для терморегуляції. Наприклад, деякі риби (тунці, опахи) мають розвинуту сітку кровоносних капілярів, в результаті чого кров здатна забирати тепло від м’язів та переносити до інших ділянок тіла;
• гігантотермні – мають відносно постійну температуру тіла завдяки великим розмірам (у шкірястої черепахи температура тіла завжди на 180С вище ніж температура води). Терморегуляція відбувається переважно за рахунок теплообміну з довкіллям: вдень тіло нагрівається, вночі повільно остигає.

Гомойотермні організми (ссавці, птахи) – це організми, яким притаманний високий рівень теплопродукції. Механізми терморегуляції добре розвинені, що дає змогу підтримувати сталу температуру свого тіла, незалежно від її коливань у довкіллі. Гомойотермія – це дорогий ароморфоз, в результаті якого організм втрачає велику кількість енергії. Стала температура теплокровних тварин підтримується завдяки механізмам хімічної, фізичної та етологічної терморегуляції.

Хімічна терморегуляція

У відповідь на зниження температури середовища у теплокровних відбувається рефлекторне збільшення виробництва ендогенного тепла. Це досягається посиленням окислювальних процесів, особливо в м’язових тканинах, а також за рахунок теплоутворення в клітинах бурої жирової тканини.  При нестачі цих ресурсів хімічна терморегуляція має свої межі.

Фізична терморегуляція

Цей тип терморегуляції не вимагає додаткових витрат на вироблення тепла, а здійснюється за рахунок збереження ендогенного тепла.  Здійснюється шляхом випаровування (потовиділення), випромінювання (радіації), теплопроведення (кондукції) і конвекції шкірних покривів. Прикладами такої регуляції служить звуження або розширення кровоносних капілярів шкірних покривів, що змінює теплопровідність, теплоізолюючі властивості хутра і пір’я. У морських ссавців підшкірний жир розподіляється по всьому тілу, зберігаючи внутрішнє тепло.

Етологія і теплообмін

Поведінкові особливості також відіграють важливу роль у процесах теплообміну, як для пойкілотермних, так і гомойотермних тварин. Основними способами терморегуляції є групова поведінка,  зміна пози, спорудження укриттів та активний пошук сприятливих місць.

Гетеротермні організми – це організми, які здатні підтримувати постійну температуру тіла, а також знижувати її за необхідності. Фактично, це гомойотермні тварини, які мають специфічні механізми терморегуляції. Головною анатомічною ознакою гетеротермії є наявність специфічної бурої жирової тканини - багатої на мітохондрії з запасами цитохромів.  Окислення запасів жирних кислот проходить з переважанням виділення теплової енергії. Всі тварини, які впадають в сплячку мають запаси бурого жиру. До 5% маси новонародженої дитини припадає на бурий жир, завдяки якому дитина до 1 року здатна переносити значне охолодження тіла. У дорослої людини також є незначні запаси такої тканини (але її кількість має значні індивідуальні коливання – «мерзляки» та «моржі»).

Яке біологічне підґрунтя правил Бергмана та Алена?

Деякі морфологічні адаптації увійшли в ранг екологічних правил. Вони носять статистичний характер і звичайно мають винятки.

Правило Бергмана. Якщо два систематично близьких види теплокровних тварин відрізняються розмірами, то більш великі мешкають у більш холодному, а малі – в більш теплому кліматі. Оскільки втрата тепла відбувається через поверхню тіла, то чим більша за розмірами тіла тварина, тим менше відношення – поверхня/об’єм.

Правило Аллена.  У ссавців, що мешкають в районах з холодним кліматом, спостерігається значне зменшення частин тіла, що виступають (вуха, хвіст, шия, лапи; тіло стає більш приземкуватим. Наприклад: порівняйте за зовнішнім виглядом лисичку фенека (мешкає в пустелях), руду лисицю(мешкає в наших широтах) та песця (мешкає на півночі). Песець має більш короткі вуха, лапи, хвіст.

IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів.

«Розумний куб» Запитання на гранях куба

1. Чому у водному середовищі мало гомойотермних організмів. (Серед гідробіонтів мало представників теплокровних тварин. Кити, дельфіни, морські котики – це вторинноводні тварини, що повернулися у водне середовище з суші. Теплокровність пов’язана в першу чергу зі збільшенням обмінних процесів, основа яких – реакції окислення. І головну роль тут відіграє кисень. А як відомо, у водному середовищі вміст кисню  не перевищує 1% від обсягу.  Дифузія кисню у воді в тисячі разів менша, ніж у повітрі, що робить його ще менш доступним. Крім того, з підвищенням температури і збагаченням води органічними сполуками вміст кисню знижується. Все це робить енергетично невигідним існування великої кількості теплокровних організмів у водному середовищі).

2. Які переваги теплокровності. (Головна перевага теплокровних – це готовність до дій незалежно від температури навколишнього середовища. Це можливість витримати нічні температури, близькі до заморозків, і освоєння північних територій суші).

3. Які тварини є чемпіонами витривалості до низьких температур? (Антарктичні пінгвіни, зокрема імператорські. Вони не лише добре переносять страшенну холоднечу і сніжні бурани антарктичної зими, а ще й розмножуються у цей період і при цьому нікуди не ховаються, гнізд не влаштовують).

4. Який головний недолік теплокровності? (Великі енерговитрати на підтримання сталості температури тіла. І основне джерело для цього – їжа. Теплокровному леву їжі необхідно в десять разів більше, ніж холоднокровному крокодилові тієї ж ваги. )

5. До якої групи тварин належать дані тварини?   До яких умов вони пристосовані? (Високогірні тварини. Пристосовані до низьких температур та низького тиску)

6. Яка ящірка зображена на малюнку і чим вона відома? (Шипохвіст. Дані ящірки є чемпіонами витривалості до високих температур).

VI. Підбиття  підсумків уроку

VII. Повідомлення домашнього завдання: опрацювати 11  параграф, знати визначення термінів.