2344

11

Работа 3. Расчет порядка относительного размера клеток поперечного среза побега /корня.

Ход работы: рассмотреть поперечный срез побега/корня под микроскопом с окуляр-микрометром. Определить относительный размер клеток.

На основе полученных данных сделать вывод о применимости каждого вида увеличительной техники в биологических исследованиях.

Занятие № 6

Семинар: РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О КЛЕТКЕ

Темы:

1.Представление античных ученых о структуре материи.

2.Представление античных ученых о клетке.

3.История открытия хромосом.

4.Клеточная теория Шлейдена и Шванна.

5.История открытия ДНК.

6.Открытие основных органоидов клетки.

7.Генетика. Причины бурного развития, перспективы.

Лабораторная работа № 7

Тема: СТРУКТУРНЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ БИОСИСТЕМ, ИХ ВЗАИМОСВЯЗЬ

Цель: В ходе лабораторной работы установить уровни организации исследуемой биосистемы, выделить их структурные и функциональные особенности. Установить - какими факторами обусловлена функциональная взаимосвязь «система-подсистема».

Материал: постоянные препараты поперечного разреза листа, побега, продольного разреза корня, таблицы.

Оборудование: микроскопы.

Биосферный

Биогеоценотический

Популяционно-видовой

Организменный

Органный

Тканевый

Клеточный

Молекулярный Рис. 3. Схема структурно-функциональных уровней организации биосистем

12

На основе критерия масштабности выделяют следующие уровни организации живого:

биосферный – включающий всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой;

уровень биогеоценозов, состоящий из участков Земли с определенным составом живых и неживых компонентов, представляющих единый природный комплекс, экосистему;

популяционно-видовой — образуется свободно скрещивающимися между собой особями одного и того же вида;

организменный и органно-тканевый — отражают признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живых существ;

клеточный и субклеточный — отражают процессы специализации клеток, а также различные внутриклеточные включения;

молекулярный — составляет предмет молекулярной биологии, одной из важнейших проблем которой является изучение механизмов передачи генной информации и развитие генной инженерии и биотехнологии.

Работа 1. Поперечный срез листа/ хвои. Типы клеток и тканей.

Ход работы: Рассмотреть поперечный срез листа, выделить комплекс клеток, объединенных в ткани. Описать функции, которые выполняют выделенные ткани.

Работа 2. Поперечный срез побега. Типы клеток и тканей.

Ход работы: Рассмотреть поперечный срез побега, выделить комплекс клеток, объединенных в ткани. Описать функции, которые выполняют выделенные ткани.

Работа 3. Продольный срез корня. Типы клеток и тканей.

Ход работы: Рассмотреть поперечный срез корня, выделить комплекс клеток, объединенных в ткани. Описать функции, которые выполняют выделенные ткани.

Работа 4. Схема функционирования растения (на основе трех предыдущих работ создать схему взаимодействия органов в биосистеме).

Сделать вывод о разделении тканей, органов растения по типу функционирования и их взаимодействии с другими уровнями биосистемы. Результаты оформить в виде таблицы.

13

Лабораторная работа № 8

Тема: СИММЕТРИЯ БИОСИСТЕМ

Цель: рассмотреть виды симметрии в живой природе, определить преимущества и недостатки каждого вида по отношению к живому организму и приспособлению к окружающей среде.

Материал: гербарные образцы растений с разной симметрией цветка, мультимедийный материал по животным с разным видом симметрии, их образе жизни и среде обитания.

Под симметрией в биологии понимают повторение частей у животных или растений в определенном порядке, соотношение частей тела в размере, форме и относительном расположении, на противоположных сторонах от линии деления или распределенных вокруг центральной точки или оси.

Большинство животных представляют собой различные формы симметрий - сферическую, радиальную, бирадиальную и билатеральную.

При сферической симметрии (рис. 4), которая имеется только у некоторых групп протозоа (радиолярии, гелиозоа), тело имеет сферическую форму, и части тела расположены концентрически или радиально от центра сферы. У таких животных нет концов или сторон тела и любая плоскость, проходящая через центр, поделит его на эквивалентные половины.

Рис. 4. Совершенные нульмерно-симметричные примитивные организмы — радиолярии: а — шарообразная, содержащая бесконечное число осей бесконечного порядка + бесконечное число плоскостей симметрии + центр симметрии;

б — кубическая, характеризующаяся симметрией куба, исчерпываемой 3 осями четвертого порядка + 4 осями третьего порядка + 6 осями второго порядка + 9 плоскостями + центром симметрии;

в — додекаэдрическая, характеризующаяся симметрией правильных многогранников — додекаэдра и икосаэдра, исчерпываемой 6 осями пятого порядка + 10 осями третьего порядка +15 осями второго порядка + 15 плоскостями + центром симметрии.

Тело с радиальной симметрией (рис. 5) имеет общую форму цилиндра или шара, с центральной осью, от которой расходятся части тела или вдоль которой они расположены регулярно. Основная ось гетерополярна, т.е. с неодинаковыми концами. Животные с тремя, пятью, семью и т.д. частями по кругу имеют симметрию, которую можно называть,

14

соответственно, 3-лучевой, 5-лучевой, 7-лучевой и т.д. (или поворотной). Радиальную симметрию находят у кишечнополостных и иглокожих.

Рис. 5. Радиальная симметрия: а—цветок растения; б — гидромедуза клиция; в — схема четырех плоскостей симметрии, проходящих через фигуры а и б. Они имеют одну ось симметрии четвертого порядка и четыре пересекающиеся плоскости отражения

При бирадиальной симметрии, в дополнение к оси антериорпостериор, существуют две других оси симметрии с правильными углами к ней и друг к другу: саггитальная, или срединная вертикально-продольная, и трансверзальная, или поперечная, оси. Такие животные имеют не только «верх» и «низ», но также и две пары симметричных сторон. Такая бирадиальная симметрия наблюдается у медуз-гребешков.

В билатеральной симметрии (рис. 6) только одна срединная продольная, или саггитальная, плоскость симметрии делит билатеральное животное на симметричные половины. Билатеральность присуща большинству животных, включая насекомых, рыб, амфибий, рептилий, птиц, многих ракообразных, млекопитающих.

Рис. 6. Двусторонняя, или билатеральная, симметрия. Через середины фигур — рака, бабочки, листа растения — проходит плоскость симметрии, делящая каждую из фигур на две зеркальные половины.

Специфика строения растений определяется особенностями среды обитания и особенностями их образа жизни. У любого дерева есть основание и вершина, "верх" и "низ", выполняющие разные функции. Значимость

15

различия верхней и нижней частей, а также направление силы тяжести определяют вертикальную ориентацию поворотной оси "древесного конуса" и плоскостей симметрии.

По отношению к продольной оси органы и ткани растения могут быть распределены различно:

1)если через продольную ось можно провести не менее двух плоскостей, делящих рассматриваемую часть растения на одинаковые симметричные половины, то расположение именуют лучевым (мультилатеральное, многосимметрическое расположение). Большинство корней, стеблей и цветов построены по лучевому типу.

2)если через продольную ось можно провести лишь одну плоскость, делящую растение на симметричные половины, то говорят о дорзивентральном (моносимметрическом) расположении. При отсутствии плоскостей симметрии орган именуют асимметрическим. Наконец, бисимметрическими или билатеральными называют такие органы, у которых можно различить правую и левую, переднюю и заднюю стороны, причем правая симметрична левой, передняя — задней, но правая и передняя, левая и задняя совершенно различны. Таким образом, здесь имеется две неодинаковые плоскости симметрии. Такое расположение получается, например, если цилиндрический орган будет сплющен в одном каком-либо направлении. Так, бисимметричны уплощенные стебли кактусов Opuntia, бисимметрично слоевище многих морских водорослей, таких, как Fucus, Laminaria и проч. Бисимметричные органы образуются обыкновенно из лучевых, что особенно хорошо видно на кактусах или на фукусе.

Что касается в частности цветов, то лучевые чаще называются звездчатыми (актиноморфными), а дорзивентральные — зигоморфными

(рис. 7).

Рис. 7. Типы симметрии цветка. 1 - радиально-симметричный, или актиноморфный (правильный), цветок, 2 - билатерально-симметричный, или зигоморфный (неправильный), цветок

16

Работа № 1. Симметрия радиолярий и гребневиков.

Ход работы: описать тип симметрии микроорганизмов, указать количество осей и плоскостей симметрии. Сопоставить его с образом жизни и экологическими условиями местообитания.

Работа № 2. Симметрия членистоногих, земноводных, млекопитающих. Ход работы: описать тип симметрии организмов, указать количество осей и плоскостей симметрии. Сопоставить его с образом жизни и

экологическими условиями местообитания.

Работа № 3. Симметрия растений.

Ход работы: описать тип симметрии растения на примере гербарных образцов, указать количество и ориентацию осей и плоскостей симметрии. Сопоставить его с биологическими особенностями и экологическими условиями произрастания.

Работа № 4. Симметрия живых систем.

На основании полученной информации из трех предыдущих работ заполнить сводную таблицу по симметрии живых систем.

В выводе ответить на вопрос о роли симметрии в живой природе.

Лабораторная работа № 9

Тема: МИКРОЭВОЛЮЦИЯ И ВИДООБРАЗОВАНИЕ

Цель: рассмотреть явление видообразования, причины и факторы микроэволюции.

Материал: гербарные образцы растений одного рода. Оборудование: лупы.

Работа 1. Морфологические отличия видов внутри рода.

Ход работы: по гербарным образцам родов Acer, Populus описать морфологические особенности четырех различных видов, пользуясь справочной литературой указать эколого-биологические характеристики вида (теневыносливость, засухоустойчивость, морозоустойчивость, отношение к

17

влаге, почве и т.п.), а так же тип местообитания. Результаты оформить в виде таблицы.

В выводе ответить на вопрос: какие виды являются близкородственными по отношению друг к другу, и какие имеют признаки отдаленного родства.

Работа 2. Филогенетическое древо рода.

Ход работы: на основе филогенетического дерева данного рода сопоставляются в хронологическом порядке все изменения, появляющиеся во внешней морфологии растения.

Рассматриваются приспособительный эффект появляющихся особенностей растения в результате видообразование (учитывать различное произрастание видов одного рода).

Факторы микроэволюции: микромутации, дрейф генов, естественный отбор, изоляция.

Сделать вывод о скорости и факторах видообразования.

Лабораторная работа № 10

Тема: МАКРОЭВОЛЮЦИЯ В РАСТИТЕЛЬНОМ МИРЕ. ФАКТОРЫ ЭВОЛЮЦИИ

Цель: рассмотреть явление, причины и факторы макроэволюции в растительном мире.

Материал: споры, семена / препараты сосудистых и несосудистых растений.

Оборудование: микроскопы.

Работа 1. Споры.

Ход работы: описать и зарисовать морфологические отличия спор папоротника мужского, хвоща полевого, плауна булавовидного.

Работа 2. Семена.

Ход работы: описать и зарисовать морфологические и анатомические особенности и строение семян:

1)голосеменные растения – гинкго двулопастный, сосна обыкновенная.

2)покрытосеменные растения – дуба черешчатый, клен

полевой.

18

В выводе указать особенности каждого типа, отнести появление к временной шкале, рассмотреть причины появления резких отличий в растительном мире, указать роль факторов макроэволюции в приспособлении растений к условиям окружающей среды.

Занятие № 11

Семинар: ЧЕЛОВЕК, БИОСФЕРА И КОСМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ

1. Цикл солнечной активности, влияние на все сферы жизни на земле

(включая деятельность человека).

2.Природные явления, связанные с лунным циклом.

3.Глобальные циклы веществ и влияние на них живых организмов и человека (углерод, азот, кислород, водород, железо).

4.Ритмы организма человека. Ритмы биосферы. Сходства и отличия.

5.Соотношение биологических и абиологических ритмов. Примеры и последствия.

6.Происхождение Земли и других планет солнечной системы.

19

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная литература

1. Садохин, А. П. Концепции современного естествознания [Текст] :

учеб. пособие / А. П. Садохин. – М. : КНОРУС, 2011. – 408 с.

Дополнительная литература

2. Гусейханов, М. К. Концепции современного естествознания [Текст] :

учебник и практикум / М. К. Гусейханов. – М. : Юрайт, 2011. – 598 с.

3. Концепции современного естествознания [Текст] : учеб. / под общ.

ред. проф. С.А. Лебедева. – М. : Юрайт, 2011. – 358 с.

4. Концепции современного естествознания [Текст] : учеб. / под ред.

Л. А. Михайлова. – СПб. : Питер, 2009. – 335 с.

20

5-00

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………….. 3 Лабораторная работа № 1. Общенаучные методы эмпирического познания: наблюдение, измерение, эксперимент………………… 4

Лабораторная работа № 2. Общенаучные методы теоретического познания: абстрагирование, идеализация, мысленный эксперимент, индукция и дедукция, анализ и синтез, аналогия и моделирование……………………………………………………… 6