Современный урок биологии в лицее. «Биологические ритмы. Фотопериодизм».
Современный урок – это активное взаимодействие ученика и учителя. Большой объём информации, и быстрое обновление знаний требует от учителя биологии перехода на новое мышление — критическое, творческое, дивергентное. Креативный подход со стороны учителя позволяет включить в процесс обучения абсолютное большинство школьников, каждый из которых является индивидуальностью. Для этого при выборе методов работы на уроке в первую очередь необходимо ориентироваться на их разнообразие, удовлетворяющее всем потребностям мышления учащихся. В современном образовании применяются многочисленные методики, педагогические приемы. Выделяют традиционные и инновационные методики, пассивные, активные и интерактивные. Интерактивные методики предполагают совместное обучение (обучение в сотрудничестве): и ученики, и преподаватель являются субъектами обучения. Преподаватель выступает лишь в роли более опытного организатора процесса обучения. Все участники образовательного процесса при этом взаимодействуют друг с другом, обмениваются информацией, совместно решают проблемы, моделируют ситуации, оценивают действия других участников учебного процесса. Информация усваивается быстрее, если обучение проходит интерактивно, когда есть возможность одновременно с получением информации обсуждать неясные моменты, задавать вопросы, тут же закреплять полученные знания. Для формирования активной жизненной позиции в решении экологических проблем родного края, оздоровления его среды обитания необходимо с самого раннего возраста прививать школьникам экологическую компетентность, ведь именно от них зависит дальнейшее развитие региона. В этом помогает методика проектного обучения. Применение проектов экологической направленности связанных с тематикой урока позволяет на практике применить полученные знания, расширяет кругозор учащихся. В результате учебный процесс направлен не на механическое усвоение знаний, а на усвоение знаний с творческим подходом. Интерактивные методики позволяют увеличить процент усвоения материала, что обеспечивает фундаментальность образования, универсальность полученных знаний, возможность их использования в жизненных ситуациях.
Тип урока. Комбинированный урок. Урок, на котором компьютер используется в демонстрационном режиме. Цели: образовательная - изучить явление ритмичности в природе, фотопериодизм как адаптацию организма к длине светового дня, механизм работы биологических часов, освоить классификацию биоритмов, выявить проявление биоритмов в своём организме, определить роль биоритмов и фотопериодизма в природе и для человека; развивающая - развивать навыки научного мышления учащихся, умения обобщать, сравнивать, делать выводы, коммуникативные умения и навыки, использовать мультимедийные объекты в качестве учебного материала; воспитательная - воспитание бережного отношения к окружающему миру и к себе, как части природы, необходимости соблюдения законов природы. Методы: устный фронтальный и индивидуальный опрос, работа в группах, метод проектов, беседа, рассказ, демонстрация изобразительных пособий, кино- и диафильмов, методы мультимедийного обучения биологии. Использование новых информационных технологий. Мультимедийный проектор, компьютер. Компьютерные средства обучения - презентация.
План урока: I. Актуализация знаний по теме «Предмет, задачи, методы экологии». II. Постановка проблемы для формулировки темы урока. 1. Познакомиться с явлением ритмичности в природе. 2. Изучить механизм работы биологических часов. 3. Освоить классификацию биоритмов. 4. Выявить проявление биоритмов в своём организме. 5. Изучить фотопериодизм как адаптацию организма к длине светового дня. 6. Определить роль биоритмов и фотопериодизма в природе и для человека. I. Актуализация знаний по теме «Предмет, задачи, методы экологии». Игровое интерактивное задание для проверки знаний учащихся (презентация Microsoft Power Point). 1) Определите и сформулируйте термин по рисунку (приложение). Определите, к каким средам и как адаптированы данные организмы (приложение). 2) Определите тип биотических взаимоотношений (приложение). 3) Какие экологические законы зашифрованы в фотографиях (приложение). Задание: определите и сопоставьте экологические законы с предложенными фактами и отметьте положительные и отрицательные стороны фактов (презентация в приложении). А) Крупнейшее в Приднестровье предприятие «Анфилада» перерабатывает до 60 тонн отходов полиэтилена, в перспективе утилизация пластиковых бутылок. Использованная бутылка – сырье для химволокна, фурнитуры и даже синтепона. Сегодня фирма «Анфилада» для ускорения разложения в полиэтилен добавляет присадки на основе мела и кремния. Б) В Калифорнии с целью уничтожения комаров в озере Клеар обработали препаратом ДДТ. Через некоторое время у рыбоядных птиц, обитающих на этом озере, перестали выводиться птенцы. В) В некоторых городах осенью люди собирают опавшие листья в кучи и сжигают их на месте. Г) Для повышения урожая необходимо производить удобрения, для улучшения здоровья строить санатории и создавать лекарства, для очистки отходов затрачивать энергию. Д) Осушение болот приводит к обмелению рек . Задание: определите тип экологического фактора(презентация в приложении). Задание: что зашифровано в данном графике? (графическое выражение закона оптимума). Задание: что вам известно об этих ученых? (демонстрируются портреты Эрнста Геккеля и Юстуса Либиха). II.Постановка проблемы урока. Задание: найдите общее в предложенных фактах (презентация в приложении). I. Изображение цветочных часов. II. Аморфофаллус титанический (Amorphophallus titanum) - цветёт один раз в 3 года, цветение длится 2 дня. Размер цветка 2-3м. Срок жизни растения 40лет. III. Корифа зонтоносная (Corypha umbraculifera) Пальма Корифа – цветет 1 раз в 60 лет. Через год после цветения созревают плоды после чего растение отмирает. IV. Морское перо (Virgularia) колониальный коралловый полип, живущий на песчаном мелководье, втягиваясь в песок днем и разворачиваясь по ночам, чтобы питаться фитопланктоном. V. Атерина-грунион (Leuresthes tenuis) рыба, обитающая у берегов Калифорнии, использует в своем жизненном цикле высоту приливов. В период наиболее высоких приливов рыбы подходят ночью к самому берегу и выметывают икру у уреза воды, зарывая ее в песок на глубину около 5 см., их икринки развиваются в мокром песке вплоть до следующей высокой воды. Личинки вылупляются через три минуты после того, как новая приливная волна достигнет "инкубатора". Нерест атерины-груниона строго увязан с фазами Луны: он происходит через один-два дня после новолуния или полнолуния. VI. Установлено - соловьи начинают петь в весенне-летний период с 2 ч ночи; жаворонок - с 2-3 ч; иволга, большая синица - с 3-4 ч; зяблик- с 4 ч; скворец- 5 ч; самым последним просыпается воробей. VII. Особенно заметны суточные изменения температуры тела у человека: ночью она примерно на 1° С ниже, чем днем. Осенью часты сезонные обострения у человека язвы желудка, аллергии. VII. Стихотворение посвящённое временам года. Всё начинается с весны С капелей ледяного снега И первый маленький росток Пробьётся сквозь сугробы снега.
Наступит лето … жарких дней Прогулок, моря, солнца время Промчится вновь волна страстей И детворы весёлой племя.
Осенний ветер - перемен И листья падают как перья Срывает краски он с ветвей
Зима стук жизни прекращает Смолкают звуки, спит весь мир Но тихо чьё-то сердце бьётся И обязательно проснётся как утром свежая сирень Весною юной новый день. (автор Слав Инна ученица 9 класса) Учащиеся формулируют вывод: биоритм – регулярное чередование во времени разных биологических процессов. Тема нашего урока «Биологические ритмы. Фотопериодизм». 1.Ритмичность в природе (презентация в приложении). Учитель. Одно из фундаментальных свойств живой природы - цикличность происходящих в ней процессов. Вся жизнь на Земле, от клетки до биосферы, подчинена определённым ритмам. Природные ритмы для организма делятся: 1. Внутренние ритмы – связанные с его собственной жизнедеятельностью. 2. Внешние ритмы – циклические изменения в окружающей среде. Внутренние ритмы - это физиологические ритмы организма: синтез РНК, ДНК, трансляция белков, работа ферментов, сокращение мышц, работа ЖВС, биение сердца, дыхание. У каждой системы свой период. Все внутренние ритмы соподчинены, объединены в одном организме и обеспечивают периодичность поведения организма. Внешние ритмы имеют геофизическую природу, так как связаны с вращением Земли вокруг солнца и луны относительно Земли. Под влиянием этих процессов меняется температура, давление, влажность, электромагнитное поле, океанические приливы на Земле. Космические ритмы связаны с 11-летним циклом активности Солнца. Изменение солнечной радиации влияет на климат планеты. Ряд изменений в жизнедеятельности организмов совпадает с геофизическими циклами – это адаптивные биологические ритмы (суточные, приливно-отливные, равные лунному месяцу, годичные). Благодаря адаптивным ритмам самые важные биологические функции организма - питание, рост, размножение, совпадают с наиболее благоприятным для этого временем суток или года. Адаптивные биологические ритмы возникли как приспособление физиологии живых существ к регулярным экологическим изменениям во внешней среде. Постоянная смена дня и ночи — характерная черта земного бытия. Суточный ритм чередования света и темноты влияет на физиологию и поведение всего живого на Земле. В циклически изменяющихся условиях смогли выжить только те организмы, состояние которых изменялось в такт с изменениями среды. Например, с наступлением зимы в средних широтах многие животные (хомяки, бурундуки, суслики, еноты и др.) впадают в спячку, и это помогает им пережить неблагоприятный период. В природе существуют следующие ритмы: Ритмы эндогенные - внутренние (физиологические, не контролируемые факторами среды) Ритмы экзогенные - внешние ( экологические, контролируемые факторами среды) Задание: определите, к каким ритмам можно отнести следующие примеры 1.Ритмика сердца 2.Деление клеток 3.Смена сезонов 4.Колебания кровяного давления 5.Суточная активность животных 6.Фотосинтез 7.Сезонные миграции птиц 8.Перистальтика кишечника 9.Вспышки паразитарных и вирусных заболеваний 10.Репликация ДНК, транскрипция РНК, трансляция белка 11.30-40 летние вспышки численности саранчи 12.Работа ЖВС 13.Суточная и сезонная периодичность электромагнитного поля Земли 14.Чередование дня и ночи 15.Приливы и отливы 16.Дыхательный ритм 17.Смена окраски у зайца беляка зимой. Компьютерная презентация «Планета Земля» ( составлена в программе ProShow Producer) и фрагмент фильма « Интересно обо всём. Как мир меняется летом»(4,5 мин). Земля (лат. Terra) — третья от Солнца планета солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы. Земля совершает оборот вокруг своей оси (имеющей наклон к плоскости эклиптики) за 23 ч 56 мин (звёздные сутки). С вращением Земли вокруг оси связана смена дня и ночи, а с вращением её вокруг Солнца и наклоном земной оси связана смена времён года. Единственный Спутник Земли - Луна начала своё обращение на орбите вокруг Земли примерно 4,53 миллиарда лет назад, что стабилизировало осевой наклон планеты и является причиной приливов - периодических колебаний уровня воды в акваториях на Земле, которые обусловлены гравитационным притяжением Луны и Солнца. Дважды в течение суток происходят приливы и отливы. Наименьшие приливы наблюдаются, когда угол между Солнцем, Землёй и Луной равен 90 градусов. Максимальные приливы, когда Солнце, Земля, Луна на одной прямой (в новолуние и полнолуние). Большую часть поверхности Земли занимает Мировой океан (70%), суша составляет (30%).Важнейшая особенность Земли— наличие биосферы — оболочки, состав, строение и энергетика которой обусловлены деятельностью живых организмов. Землю населяет около 5 млн. видов организмов. Ученик (презентация в приложении). Всё живое на Земле подчиняется суточному ритму сна и бодрствования. Исключения не составляют даже растения. При солнечном освещении цветки одуванчика становятся жёлтыми и пушистыми, в темноте же плотно смыкают лепестки. Долгое время считалось, что суточный ритм жизнедеятельности зависит только от внешних факторов, а именно от освещённости. В 1729 году французский астроном Жан-Жак де Меран заинтересовался гелиотропами (от греч. helios «солнце», tropos «поворот») — растениями семейства бурачниковых, которые поворачивают соцветия вслед за солнцем и опускают свои листья на ночь. К своему удивлению, де Меран обнаружил, что гелиотропы продолжают поднимать и опускать листья в полной темноте. Через сто лет великий швейцарский ботаник Декандоль днём и ночью шестью фонарями освещал мимозу, но та продолжала складывать листья на ночь и расправлять их с утра. Вывод: суточный ритм растений - внутреннее свойство, присущее им вне зависимости от светового дня. Но прошло ещё долгое столетие, пока не было доказано, что «внутренний хронометр» имеется и у животных, в том числе у человека. 2.Биологические часы (презентация в приложении). Ученик. Большинство живых существ, в том числе и человек, имеют молекулярные «хронометры», синхронизированные со световым днём. Свои суточные молекулярные часы есть у бактерии и цветка, по этим часам совершается обмен веществ в любой клетке человеческого организма. Механизм работы таких часов во всех живых организмах практически одинаков. Совокупность механизмов отсчёта времени у живых организмов– биологические часы. Существуют и «большие» биологические часы, отсчитывающие длительность жизни. Они показывают суммарные изменения в гомеостазе организма от момента его рождения до смерти и зависят от разных факторов (факторов риска), которые замедляют или ускоряют жизнь. Ритмозадающий стимул может быть внешним и внутренним. Внутренний стимул сформировался под систематическим внешним воздействием смены дня и ночи. Суточным ритмом млекопитающих управляет скопление нейронов — супрахиазматическое ядро гипоталамуса (СХЯ обрабатывает информацию о длине светового дня и посылает сигнал в орган промежуточного мозга — эпифиз, где секретируется гормон сна — мелатонин). Внутренние часы под воздействием светового сигнала, который супрахиазматическое ядро преобразует в сигнал гормональный, могут переводиться «вперёд» или «назад». Так организм подстраивается под смену часового пояса после авиаперелёта. Гипоталамус реагирует на внешние сигналы, а биохимические процессы в клетке синхронизируются и упорядочиваются, сверяясь с генными часами: специальные «часовые гены» задают ритмичность процессов жизнедеятельности с периодом в 24 часа. Их задача — синхронизировать работу биохимического аппарата внутри себя и в согласии с внешними ритмам. Фрагмент фильма «Наше тело уникальная машина. Зрение» отрывок «Супрахиазматическое ядро».(1 мин 59с) Интерактивная схема «Внутренний суточный ритм». Молекулярные часы -24 часовой механизм активации «часовых генов». 1.Утром белки-активаторы связываются с регуляторным участком ДНК. 2,3.Включаются часовые гены, и происходит синтез часовых белков. 4.Часовые белки накапливаются в цитоплазме к 12ч дня. 5.Ночью часовые белки возвращаются в ядро, где образуют комплекс с белками-активаторами и прекращают работу часовых генов. 6.К утру, часовые белки распадаются, и белки активаторы включаются в работу. Начинается новый 24ч цикл работы молекулярных часов. Вывод: биоритмы генерируются самим организмом. Организм человека состоит из десятка триллионов клеток, а значит, из триллионов беззвучных биологических часов, которые отсчитывают время вне зависимости от светового дня. За их ходом неусыпно наблюдает скопление мозговых клеток — на уровне переносицы — 20 тысяч нейронов СХЯ. Они отвечают за то, чтобы все часы в органах и клетках включались в работу по световому сигналу — вовремя и чётко. Задание: найдите букву правильного ответа (презентация в приложении). 3.Биоритмы и их классификация (презентация в приложении). Учитель. ХРОНОБИОЛОГИЯ-наука о взаимосвязи биологических процессов от времени. Составная часть хронобиологии – учение о биоритмах - БИОРИТМОЛОГИЯ. БИОРИТМ - регулярное чередование во времени разных биологических процессов. Биоритмы – это эволюционно закреплённая форма адаптации, путём приспособления к ритмически меняющимся условиям среды. Возникает опережающее изменение функций до того как произойдут соответствующие изменения в окружающей среде. Классификация биоритмов Ритмы высокой частоты с периодом до 30 минут. Колебания биоэлектрической активности головного мозга, сердца, мышц, ритмика дыхания. Ритмы средней частоты с периодом от 30 минут до 28 ч 1.Циркадный (lat.circa –около,dies –день)- околосуточный биоритм (20-28 ч). Внутренние циркадные ритмы растений составляют 23–28 часов, а животных — 23–25 часов. Под воздействием светового дня циркадные ритмы превращаются в 24-часовые суточные циклы. Более 100 функций организма имеют суточный ритм. Например, физиологические процессы, протекающие в циркадном ритме: чередование сна и бодрствования, суточные изменения температуры тела, работоспособности, мочеобразования, артериального давления, болевой чувствительности. Острота болевых ощущений возрастает с полуночи до 18 часов, а с 18 до 24 часов снижается. Скорость заживления ран повышается в 9-15 часов. Синхронизация околосуточного ритма с социальным суточным циклом наступает у ребенка между 6-й и 16-й неделей после рождения. 2.Ультрадианный - ритм с периодом менее суток(30 мин-3ч). Например, фазы сна, ритм дыхания, сердца, несколько раз в течение суток снижается и повышается уровень гормонов в крови, с периодом 90-100 мин меняется активность коры ГМ, у новорожденных каждые 90 мин активность сменяется относительным покоем. Ритмы низкой частоты с периодом от 6 суток до года и более 1.Недельный. Например, уровень выделения с мочой некоторых физиологически активных веществ. 2.Околомесячный (лунный) соответствует циклу фаз Луны (лунно-суточные – 24,8 ч.- наблюдаются 2 прилива и 2 отлива, лунно-месячные – 29,5 суток.2 раза в – новолуние и полнолуние приливы достигают максимальной величины). Например, овариально-менструальный цикл у женщин, зимняя спячка у животных, ритмичности выхода из куколок насекомых, у устриц плотно смыкаются створки, и прекращается питание, рыбка атерина, обитающая у берегов Калифорнии, в прилив откладывает икру у кромки воды в песчаный грунт, мальки выходят в очередной прилив. 3.Сезонный выражен в умеренном климате (листопад, спячка, запасание жиров, линька, миграции), максимальная рождаемость наблюдается в период с марта по май, минимальная - с ноября по февраль. Сезонные изменения играют существенную роль в течении ряда заболеваний. Напр., в весенне-осеннее время чаще наблюдаются обострения язвенной болезни. 4.Годичный ритм. Адаптации к годичному ритму – связаны с размножением, ростом, миграциями. Животные южного полушария, содержащиеся в зоопарках северного полушария, размножаются зимой (весна или лето на их родине). Чередование менструальных циклов у женщин, склонность к кровотечениям у оперированных больных в полнолуние. 5.Многолетний. Обнаружена четкая периодичность биологических процессов, связанных с 11-летними циклами солнечной активности, которые влияют на колебания уровня заболеваемости, смертности и функциональное состояние нервной системы у человека, всплески численности насекомых-вредителей, урожайность растений. Основоположником науки, изучающей солнечную активность - гелиобиологии, - стал русский ученый А. Л. Чижевский. С всплеском солнечной активности связывают глобальные безумства человечества – войны(I,II мировая, революции), но и скачков в развитии науки (работы Эйнштейна, Бойля, Фарадея). Учеными замечено, что работоспособность человека меняется на протяжении дня, недели, года и возраста. 1).Ритмы средней частоты. Ученик. Циркадные ритмы у человека. Суточный ритм температуры. Температура тела меняется на 0,6-1 ْС, зависит от активности и влияет на продолжительность сна. • Если засыпание совпадает с минимальной температурой тела, то сон длится 8ч; • Если засыпание при высокой температуре тела – сон длится до 14 ч. Пищеварительная система активна в дневное время. Концентрация гормонов, например, гормона роста возрастает в ночные часы. • К моменту пробуждения в крови повышается содержание адреналина – гормона увеличивающего частоту сердечных сокращений, повышающего артериальное давление, активизирует работу всего организма. • Снижение уровня адреналина вечером - условие спокойного сна. Физиологический показатель 1. частота сердечных сокращений- 15-16 ч(время максимальной активности) 2. растяжимость лёгких-9-13ч 3. частота дыхания-13-16 ч 4. уровень систолического артериального давления-15-18 ч 5. концентрация гемоглобина -11-13ч 6. количество эритроцитов в крови -11-12 ч 7. лейкоцитов -21-23 ч 8. Концентрация инсулина-12ч Нарушение циркадного ритма свидетельствует о патологии. Например, у гипертоников максимальное значение артериального давления сдвинуто с дневного времени на ночное, у больных язвенной болезнью не снижается моторика и секреции желудка даже ночью. Анализ суточных колебаний чувствительности зубов к болевым и холодовым раздражителям свидетельствует о целесообразности проведения стоматологических процедур в утреннее время. Иммунитет и работоспособность. Высокая сопротивляемость болезням и работоспособность В 5-6, 11-13, 16-17, 20-21, 24-1ч Пониженная сопротивляемость болезням и работоспособность в 2-3, 9-10, 14-15, 18-19, 22-23ч Работоспособность человека в течение суток. Максимальная работоспособность 10-12 и 16-18 часов Спад работоспособности в 14ч устойчивое снижение к 3-4 часам ночи Задание: составьте свой режим дня и сравните его с предложенной схемой. Вывод: таким образом, необходимо начинать день в 5–6 ч утра и ложиться спать до 22 ч. Учитель. Из правил есть исключения. Все люди делятся на три хронотипа "жаворонков", "сов" и "голубей". "ЖАВОРОНКИ"(25-30%)- повышена работоспособность в утренние часы. "ГОЛУБИ"(40-50%)-активны в разное время суток. "СОВЫ"(25-30%)- повышена работоспособность в вечернее и ночное время суток. В детстве почти все люди - "голуби" (в различных ситуациях могут вести себя по-разному), склонность к первым двум типам вырабатывается позднее, в зависимости от уклада жизни в семье и предрасположенности организма. Считается, что «жаворонков» больше среди рабочих и служащих. «Жаворонки» отличаются аналитическим складом ума, за что отвечает левое полушарие. Они часто становятся математиками, физиками. Среди «сов» много представителей творческих профессий. У них, как правило, образное мышление – это люди с ведущим правым полушарием мозга. Ночью трудились О. Бальзак, Д. И. Менделеев, В. Моцарт. Эти особенности надо учитывать при индивидуальном режиме труда, отдыха, приёма пищи для повышения результативности. Задание: определите личный хронотип. Вопросник Хорна-Остберга (сокращенный вариант). 1.Трудно ли вам вставать рано утром? Да, почти всегда - 3 балла; иногда - 2 балла; редко - 1 балл; крайне редко - 0 баллов. 2.Если бы у вас была возможность выбора, в какое время вы ложились бы спать вечером? После часа ночи - 3 балла; с 23 до 1 ч. - 2 балла; с 22 до 23 ч. - 1 балл; до 22 ч. - 0 баллов. 3.Какой завтрак вы предпочитаете в течение первого часа после пробуждения? Плотный - 0 баллов; менее плотный - 1 балл; можно ограничиться вареным яйцом - 2 балла; достаточно чашки чая или кофе - 3 балла. 4.Если вспомнить все ваши последние размолвки с домочадцами и коллегами, в какое время суток они преимущественно происходят? В первой половине дня - 1 балл; во второй половине дня - 0 баллов. 5.От чего вам было бы легче отказаться? От утреннего чая или кофе - 2 балла; от вечернего чая - 0 баллов. 6.Насколько точно вы можете отсчитать время в 1 минуту (не глядя на секундомер, можете определить этот промежуток времени)? Меньше минуты - 0 баллов; больше минуты - 2 балла. 7.Насколько легко вы меняете привычки, связанные с едой, во время отпуска, поездок? Очень легко - 0 баллов; легко - 1 балл; трудно - 2 балла; не меняете - 3 балла. 8.Если рано утром предстоят важные дела, на сколько раньше вы ложитесь спать? Более чем на 2 часа - 3 балла; на час-два - 2 балла; меньше чем на час - 1 балл; как обычно - 0 баллов. Сосчитайте баллы по всем вопросам. Сумма от 0 до 7 указывает на принадлежность к «жаворонкам»; от 8 до 13 – к «голубям»; от 14 до 20 – к «совам». Динамическая пауза — пауза в учебной или трудовой деятельности, заполненная разнообразными видами двигательной активности. Она предназначена для предупреждения утомления и снижения работоспособности. Физиологическая сущность динамической паузы — переключение на новый вид деятельности, активный отдых. Задание: выберите наиболее важный лично для вас пункт и объясните, зачем важно знать свой суточный ритм. 1.Для повышения иммунитета. 2.Чтобы стать Менделеевым или Чеховым. 3.Увеличить работоспособность. 4.Чтобы регулярно посещать вечерние сеансы в кинотеатре. 5.Чтобы знать, когда идти к стоматологу. 6.Знать, когда лучше отдыхать в течение дня. 7.Для выбора профессии. 8.Для своевременного лечения нарушенных функций организма. 2).Ритмы низкой частоты. 1. Недельные биоритмы человека. Самыми активными днями недели являются – вторник, среда и отчасти четверг. 2. Изменение работоспособности человека в течение года. МАКСИМАЛЬНАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ в конце сентября и января, начале февраля СПАД РАБОТОСПОСОБНОСТИ в конце декабря и февраля 4.Причины изменения биоритмов человека. • В условиях космического полета привычные сутки не сохраняются, космонавты на околоземной орбите встречают восход Солнца до 20 раз в сутки. Соответственно, меняются и биоритмы космонавтов. • Рабочие и служащие предприятий с круглосуточным режимом работы страдают от десинхронизации биоритмов. При переходе с одной смены в другую (неделю работают в утреннюю, неделю – в вечернюю, третью неделю в ночную смену) человек не полностью восстанавливается, т.к. на перестройку биоритмов нужно 2е недели. То же у авиадиспетчеров, авиапилотов, водителей ночного транспорта (напряжённый труд) возникают патологии связанные со стрессом - язвенная болезнь, гипертония, неврозы. • Смена часовых поясов. Земля разделена на 24 пояса, разница между ними -1 час. Гринвич исходная точка. Если на Гринвиче полдень, то в первом к востоку от него поясе (в Берлине) 13 часов. А в первом поясе к западу 11 часов. Путешествие в восточном направлении переносится более тяжело, чем в западном направлении. Изменяется продолжительность дня и ночи нарушается привычный ритм (десинхронизация). При перелёте в западном направлении биологические часы отстают по отношения к 24-часовому солнечному циклу и на новом месте должна произойти фазовая задержка биологических часов (это легче для организма), а в восточном направлении происходит ускорение биологических часов (тяжелее для организма). Лётчикам дальней авиации советуют быстрее возвращаться и не перенастраивать биологические часы. Частые перенастройки вредны для организма. Джетлаг - синдром смены часового пояса. Задание: сравните расписание для двух путешественников, первый летит на запад, второй — на восток: из Лондона в Лос-Анджелес разница во времени — 8 часов. Ответ: легче приспособиться путешественнику, летящему на запад т.к. в первом варианте — бодрствование всю ночь и отход ко сну в 6 утра на следующий день — позднее привычного на 8 часов; во втором варианте — бодрствование всю ночь и отход ко сну в 14 часов следующего дня — на 16 часов позднее привычного. Рекомендации путешественнику. • 2-3 дня прожить по местному времени пункта назначения. • Построить график приема пищи согласно «новому» времени. • При путешествии на запад старайтесь вылететь утренним или дневным рейсом. Если отправляетесь на восток, выбирайте вечерний рейс. • Во время полета на восток постарайтесь поспать во время путешествия, этому будет способствовать пища, богатая углеводами (фрукты, картофель, макаронные изделия, рис, йогурт). • При перелете на запад лучше не засыпайте, а в борьбе с сонливостью помогут богатые белком продуктов (сыр, рыба, яйца и т.п.). Если после длительного перелёта вы прибыли в дневное время, постарайтесь не ложиться спать до вечера. • Выходите по утрам на освещенное солнцем пространство. Солнечный свет поможет вам быстрее адаптировать внутренние часы к местному времени, восстановить нарушенные биоритмы. 5.Сезонные ритмы в природе. Фильм «Лес» фрагмент «Весенние явления в жизни грачей». (2.4 минуты) Задание-проект (презентация в приложении). Представление проекта юных исследователей. Тема: «Биоритмы в жизненном цикле птиц пришкольной территории». Цель проекта: 1.Изучить видовое многообразие птиц пришкольной территории. 2. Выявить проявление биоритмов у исследованных видов птиц. Слайды оседлых и перелётных птиц пришкольной территории. • Привлечение птиц на пришкольную территорию. 1. Продемонстрировать результаты экологических акций «Покормите птиц зимой», и «Охрана и привлечение птиц». 2. Сколько в них задействовано учащихся. 3. Какие результаты получены. 4. Сколько ежегодно вывешивается кормушек, скворечников. 5. Как ведётся подготовка к экологическим акциям (когда и как заготавливаются корма). 6. Какие птицы чаще посещают кормушки в зимнее время. 7. Птицы, каких видов селятся в скворечниках. • Выводы по результатам исследования. 6.Фотопериодизм как адаптация организма к длине светового дня. Задания для групп учащихся: 1) определите фактор, вызывающий адаптацию. Фрагмент фильма «Мимикрия» фрагмент «Смена окраски джунгарского хомяка» 1,5 мин); 2)объясните явление позднего сбрасывания листьев и частого обморожения деревьев растущих в городе под уличными фонарями; 3)в лаборатории провели опыт: высадили в теплицу сеянцы берёзы и белой акации. При искусственном освещении 15 ч растения не сбрасывали листья, а при освещении в 10-12 ч в сутки рост прекращался и даже летом деревья сбрасывали листья, наступает зимний покой, как под влиянием короткого осеннего дня. Многие листопадные древесные породы: ива, белая акация, дуб, граб, бук — при длинном дне становятся вечнозелёными. Как называется это явление, какова его роль в жизни растений? Учитель. Фотопериодизм - реакция организма на сезонные изменения длины дня. Понятия фотопериод и фотопериодизм были введены в науку американскими физиологами растений У. Гарнером и Г.А. Аллардом (1920-1923). У животных и человека фотопериодизм выражается главным образом в колебаниях интенсивности обмена веществ и энергии. У животных с фотопериодизмом связаны также сроки наступления и прекращения брачного периода, плодовитость, осенние и весенние линьки, переход к зимовке, миграции и др. Например, бабочки белянки и берёзовая пяденица развиваются только в условиях длинного дня. Многие совки, тутовый шелкопряд, саранчовые относятся к насекомым короткого дня. Продолжительность дня существенно сказывается и на поведении животных. С наступлением весенних дней, длительность которых увеличивается, у птиц появляются гнездовые инстинкты, они возвращаются из теплых краев (хотя температура воздуха еще может быть и неблагоприятной), приступают к кладке яиц; теплокровные жи¬вотные линяют. Сокращение длительности дня осенью вызывает про¬тивоположные сезонные явления: отлет птиц, некоторые животные впа¬дают в спячку, у других отрастает плотный шерстный покров, образуются зимующие стадии у насекомых (несмотря на еще благоприятную температуру и обилие корма). В этом случае уменьшение длительности дня сигнализирует живым организмам о близком наступлении зимнего периода, и они могут заранее подготовиться к нему. Фотопериодизм у животных генетически обусловлен и связан с биол. ритмами (циркадными). В формировании фотопериодических реакций участвуют нервные и гормональные механизмы. Фотопериодические группы - группы растений с различной фотопериодической реакцией, названные по длине дня, ускоряющей их зацветание. В зависимости от этого растения подразделяются: В умеренных широтах короткие дни весной, а длинные — в середине лета. Поэтому короткодневные цветут весной и осенью, а длиннодневные — летом. Органы восприятия фотопериода — листья. Результат- синтез в разных органах растений фитогормонов, влияющих на цветение, образование клубней, луковиц, корнеплодов и на физиологические процессы (переход к покою, засухоустойчивость). Задание. Определите, о каком растении идет речь. Сколько белых и темно-лиловых Вдоль ограды кустов разрослось! Ветку тронешь – дождем лепестковым Осыпается мокрая дрожь. В легкой капельке, свежей и чистой, Отразился сверкающий день. И в саду каждой веткой росистой Торжествующе пахнет………….. (сирень) Задание: объясните секрет садовника. Секрет садовника. Не довольствуясь лишь майским цветением сирени, садовники «заставили» её распускаться по мере надобности. Для этого с осени выбирали небольшой куст, с уже образовавшимися на нем цветочными почками, и пересаживали в горшок с землей. Держали до поры до времени в прохладном месте и даже давали слегка промерзнуть. За месяц до Рождества, когда требовалось иметь цветущую сирень, ее ветки окунали в воду, нагретую до +30ْ С и, продержав в ней 6-8 часов, ставили в теплое, очень светлое место у печки. Почки начинали распускаться и сирень зацветала. Задание-проект (презентация в приложении). Представление проекта юных исследователей. Тема: «Фотопериодизм раннецветущей флоры пришкольной территории». Цель проекта: 1.Изучить видовое разнообразие первоцветов пришкольной территории. 2.Выявить тип фотопериодической реакции у представителей раннецветущей флоры. • Результаты исследования видового многообразия раннецветущей флоры пришкольной территории • Диаграмма. Распространение раннецветущей флоры на пришкольной территории. Слайды с представителями эфемероидов, эфемеров, летневегетирующих растений пришкольной территории. ЭФЕМЕРОИДЫ - луковичные многолетники с подснежным развитием, коротким периодом вегетации (2-3 недели), быстрым плодоношением и отмиранием надземной части к середине мая. Эфемероиды не проявляют фотопериодической реакции. ЭФЕМЕРЫ- растения с замедленным ростом и быстрым развитием, однолетники, маленькие (3-10 сантиметров) растеньица со слабой корневой системой. Эфемеры не проявляют фотопериодической реакции. ЛЕТНЕВЕГЕТИРУЮЩИЕ корневищные многолетники, зацветающие в первой декаде мая – это короткодневные растения. • Выводы по результатам исследования.
7.Роль биоритмов и фотопериодизма в природе и для человека (презентация в приложении). Задание: в одной из оранжерей города, где выращивались хризантемы на продажу, однажды случился «полный кошмар», приведший к большим убыткам: огромные цветы распустились на стеблях... длинной всего лишь около пятнадцати сантиметров. В чём причина? (Причина - неполадки с освещением, затенение с 19 часов до 7 часов утра сокращает вегетационный период развития хризантем и ускоряет их цветение). Совместно формулируются возможные направления использования знаний о биоритмах и фотопериодизме. Применение знаний о биоритме и фотопериодизме. 1. Профилактика, диагностика заболеваний. Хронофармакология — способы применения лекарств с учетом биологических ритмов функционирования организма. 2. Роль биоритмов в трудовой деятельности человека. 3. В решении задач космической биологии и медицины. 4. В цветоводстве, овощеводстве увеличивают длину светового дня в теплицах для получения ранних овощей и цветов в зимнее время. Для лесного х-ва связано с выращиванием посадочного материала в теплицах и с правильным подбором пород для интродукции. 5. Регулируют сроки размножения пушных зверей в звероводческих хозяйствах. 6. В птицеводстве. Влияние освещенности на мясную и яичную продуктивность кур на птицефабриках. Ученик. Птица в естественных условиях, очень чувствительна к сезонным изменениям среды. Когда продолжительность светлого периода суток менее 11-12 ч, задерживается половое созревание и снижается яичная продуктивность. Данное явление обусловлено деятельностью гипофиза. Под воздействием света гипофиз начинает вырабатывать гормоны, стимулирующие половое развитие и яйценоскость птицы. Только весной с увеличением светлой части суток продуктивность птицы начинает расти. Влияние спектра освещения на кур Лампы зеленого свечения рекомендуется использовать на ранних стадиях выращивания бройлеров, а к концу цикла следует применять лампы синего свечения, которые позволяют снизить активность птицы. ОБЩИЙ ВЫВОД: человек является неотъемлемой частью природы, несмотря на большие достижения в области естественных, технических наук, медицины, она оказывает большее влияние на человека, чем сам человек на природу. Отсюда вытекает закон здоровья: «Соблюдай ритмы природы и согласуй свою деятельность с ними». Задание: тест « Проверь себя». 1.Механизмы отсчёта времени у живых организмов а) биологические часы б) адаптивные биоритмы в) часовые белки 2.Регулярное чередование во времени биологических процессов а) метаболизм б) фотопериодизм в) биологический ритм 3.Циркадным ритмом является а) биоэлектрическая активность мозга б) листопад в) суточные изменения температуры тела 4.Самые активные дни недельных биоритмов а) воскресенье, понедельник, вторник а) вторник, среда, четверг б) четверг, пятница, суббота 5.Максимальная работоспособность в течение дня а) 10-12, 14-16 ч б) 10-12, 16-18 ч в) 14, 3-4 ч 6.Сезонный биоритм ярко выражен у следующих птиц а) синица большая, скворец б) щегол, зяблик в) трясогузка белая, иволга 7. Что использует большинство животных для определения времени подготовки к зимней спячке? а) сезонные соотношения дневных и ночных температур б) изменение соотношения влажности воздуха в) ритм чередования темного и светлого времени суток 8.Фотопериодизм – это а) ритмичная смена дня и ночи б) реакция организма на сезонные изменения длины дня. в) физиологический процесс перехода к покою и растений и животных 9.Не проявляют фотопериодической реакции а) фиалка приятная, птицемлечник Буше б) пролеска двулистная, гусиный лук жёлтый в) будра волосистая, чистяк весенний 10.Какое значение для вас имеют знания о биоритмах и фотопериодизме? Ответы: 1.а) ,2.в),3.в) , 4.б) , 5.а) , 6.в) , 7.в) , 8.б), 9.б).
Библиография 1. Грин Н.,Стаут У.,Тейлор Д.Биология:В3-х т.Пер.с англ./Под ред.Р.Сопера.-М.:мир,1990 2. Общая биология:Учеб. Для 10-11 кл. с углубл. Изуч. Биологии в шк./Л.В.Высоцкая,С.М.Глаголев, Г.М.Дымшиц и др.;Под ред. В.К.Шумного и др.-2-е изд.,перераб.М.:Просвещение,1995. 3. Чернова Н.М.Экология.: Просвещение,1988. 4. http://slovari.yandex.ru/%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5%20%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC%D1%8B%20/%D0%91%D0%A1%D0%AD/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5%20%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC%D1%8B/ 5. http://www.nkj.ru/archive/articles/15732/ Ссылки на отрывки из фильмов для урока.
Видеофрагменты к урокам биологии/БИОФИЛЬМОТЕКА. http://biosnoos.narod2.ru/ 1.Фрагмент фильма « Интересно обо всём. Как мир меняется летом». 2. «Мимикрия» фрагмент «Смена окраски джунгарского хомяка». 3. «Лес» фрагмент «Весенние явления в жизни грачей». 4. «Наше тело уникальная машина. Зрение» фрагмент «Супрахиазматическое ядро».
Ссылка на приложение http://mm-festival.letitbit.net/download/904733c1b28369b6e92702fb830e13984/YakovlevaEV.zip.html
