Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине Естествознание для студентов I курса специальности 44.02.02. Преподавание в начальных классах

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ

И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ

ЗАБАЙКАЛЬСКОГО КРАЯ

Красночикойский филиал

ГПОУ «Читинский политехнический колледж»

ОУД.12 Естествознание

Методические указания

по выполнению практических работ

для студентов I курса специальности

44.02.02. Преподавание в начальных классах

2020 г.

Автор: Тароева М.Н.– преподаватель Красночикойского филиала ГПОУ «Читинский политехнический колледж»

Методические указания предназначены для обучающихся по специальности 44.02.02. Преподавание в начальных классах. Содержат задания согласно программе ОУД. 12 Естествознание.

Введение

Практические занятия относят к основным видам учебных занятий. Практические работы направлены на экспериментальное подтверждение теоретических положений и формирование практических умений, они составляют важную часть теоретической и профессиональной практической подготовки.

Настоящие методические указания составлены в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины «Естествознание» для специальности 44.02.02 Преподавание в начальных классах.

В методических указаниях описаны методики выполнения лабораторных работ по общей химии, общей биологии и экологии дано краткое теоретическое введение к каждой теме, которое при самостоятельной подготовке поможет студентам выполнить эти работы.

В данных методических указаниях предусмотрено 16 часов на проведение практических и лабораторных занятий согласно рабочей программе по дисциплине.

В практических работах определяются цели, формулируются задания и намечаются пути их выполнения для реализации этих целей. К теме каждой работы подобраны вопросы и задания для их осмысления обучающимися и совместного с преподавателем обсуждения.

К лабораторным занятиям допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности.(см. в Приложении)

Отчеты по практическим работам оформляются в специальной тетради для практических работ. Отчет содержит: порядковый номер, тему и цель практической работы, выполнение заданий, предусмотренных в работе.

Перечень практических работ по дисциплине

ОУД.12 Естествознание

Раздел 2. Химия – 2 часа.

Тема 2.1.Общая и неорганическая химия – 2 часа.

Лабораторный опыт №1

Определение рН раствора солей. Взаимодействие металлов с растворами кислот и солей..- 2 час

Раздел 3. Биология – 14 часов.

Тема 3.2. Клетка – 2 часа

Лабораторно-практическое занятие №2

Наблюдение клеток растений и животных под микроскопом на готовых микропрепаратах и их описание. Сравнение строения клеток растений и животных. – 2 час

Тема 3.3. Организм – 4 часа.

Практическая работа №3

Решение элементарных генетических задач – 2 часа

Практическая работа №4

Анализ и оценка этических аспектов развития некоторых исследований в биотехнологии - 2 часа

Тема 3.4. Вид -2 часа.

Практическая работа №5

Описание особей вида по морфологическому критерию. Анализ и оценка различных гипотез происхождения жизни. – 2 часа.

Тема 3.5. Экосистемы – 4 часа.

Практическая работа № 6

Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания). Сравнительная характеристика природных экосистем и агроэкосистем своей местности – 2 часа

Практическая работа № 7

Решение экологических задач.– 2 часа.

Практическая работа №8

Анализ и оценка последствий собственной деятельности в окружающей среде, глобальных экологических проблем и путей их решения.- 2 часа.

2.Методические указания по выполнению практических работ

Практические работы с использованием инструкций обучающиеся выполняют индивидуально. В этом случае каждый обучающийся будет приобретать необходимые практические умения.

Отчет по выполнению практической работы оформляется каждым обучающимся индивидуально.

Оформление отчетов по выполнению практических работ осуществляется в специальных тетрадях для практических работ.

От предыдущей практической работы отступают 3-4 клетки и записывают дату выполнения работы и далее посередине следующей строки номер практической работы. Далее, каждый раз с новой строки записывают тему, цель, оборудование и реактивы. После строки «Ход работы» коротко поэтапно приводится описание практической работы (в соответствии с инструкцией по выполнению практической работы).

Оформление отчета должно быть лаконичным. Форма отчета по выполнению практической работы не регламентируется, может быть произвольная.

В отчете по выполнению практической работы приводятся описания эксперимента, наблюдения, уравнения химических реакций, условия проведения реакций, рисунки, ответы на вопросы, выводы.

Если в ходе выполнения практической работы необходимо ответить на вопросы для выяснения понимания учащимися сущности опыта, то записывается ответ, если требуется оформить рисунок, заполнить таблицу, то соответственно выполняется рисунок или заполняется таблица.

Таблицы заполняются четко и аккуратно, при этом таблица должна занимать всю ширину тетрадной страницы.

Все рисунки должны иметь обозначения составных частей, оборудования, названия реагентов и продуктов реакции. Рисунки должны располагаться на левой стороне тетрадного листа, подписи к рисункам – (с правой стороны или снизу).

В конце каждой практической работы обязательно записывается вывод по итогам выполненной работы (вывод формулируется исходя из цели практической работы).

Критерии оценивания практических работ

Оценка «5». Работа выполнена в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности. Студент работает полностью самостоятельно: применяет необходимые для проведения практической работы теоретические знания, практические умения и навыки. Работа оформлена аккуратно, в наиболее оптимальной для фиксации результатов форме.

Оценка «4». Практическая работа выполнена студентом в полном объеме и самостоятельно. Допускаются отклонения от необходимой последовательности выполнения, не влияющие на правильность конечного результата. Студент использует указанные методические источники, таблицы и справочники. Работа показывает знание студентам основного теоретического материала и овладение умениями, необходимыми для самостоятельного выполнения работы. Могут быть неточности и небрежности в оформлении результатов работы.

Оценка «3». Практическая работа выполняется и оформляется студентами при помощи преподавателя. На выполнение работы затрачивается много времени (доработка работы внеурочное время). Студент показывает знания теоретического материала, но испытывает затруднение при самостоятельной работе с методическими источниками, таблицами и справочниками.

Оценка «2» выставляется в том случае, когда студент не подготовлен к выполнению этой работы. Полученные результаты не позволяют сделать правильных выводов и полностью расходятся с поставленной целью. Показываются плохие знания теоретического материала и отсутствие необходимых умений. Руководство и помощь со стороны преподавателя неэффективны по причине плохой подготовки.

3. Задания для практических работ

Раздел 2. Химия – 2 часа.

Тема 2.1.Общая и неорганическая химия – 2 часа.

Лабораторный опыт №1

Тема: Определение рН раствора солей. Взаимодействие металлов с растворами кислот и солей

Цель занятия: изучение гидролиза солей разных типов, особенностей взаимодействия разных металлов с кислотами, солями и водой, формирование навыков практической работы с химическими веществами и оборудованием

Задание: рассмотреть краткие теоретические сведения, заполнить таблицу, провести опыты и записать выводы.

Краткие теоретические сведения.

Распад электролитов на ионы при растворении в воде или расплавлении называется электролитической диссоциацией. Электролиты – вещества, проводящие электрический ток в растворенном или расплавленном состоянии. К электролитам относятся вещества, имеющие ионную связь: соли, основания, полярные молекулы кисло. Классификация электролитов приведена в таблице 1. Вещества, которые в растворенном или расплавленном состоянии не проводят электрического тока, называются неэлектролитами.

Таблица 1. Классификация электролитов Степень электролитической диссоциации Сила электролита Примеры α 30% сильные кислоты H2SO4, HNO3,HCl, HBr, HI основания Меп+(OH)n Р., М. в воде соли Р. в воде 3% средние кислоты HF , H2SO3, Н3PO4 основания Fe(OH)3 α слабые кислоты H2S, H2CO3, H2SiO3, СН3СООH основания Меп+(OH)n Н. в воде и NH4OH соли М. в воде Гидролиз соли - взаимодействие ионов соли с водой, когда образуется слабый электролит [H+] = [OH-] - среда нейтральная, [H+] [OH-] - среда кислая, [OH-] [H+] - среда щелочная. В зависимости от своего состава соли по-разному реагируют с водой, поэтому можно выделить 4 типа гидролиза солей, которые представлены в таблице 2.

Таблица 2. Типы гидролиза солей

1. Соль образована катионом слабого основания и анионом сильной кислоты. (CuCl2, NH4Cl, Fe2(S04)3 — гидролиз по катиону) CuCl2 Cu2+ + 2Сl- Н2О  Н+ + ОН- Cu2+ + 2Сl- + Н+ + ОН- CuОН+ + Н++ 2Сl- Выводы: [ Н+] [ОН-]  pH  среда раствора кислая  окраска индикаторов изменяется	2. Соль образована катионом сильного основания и анионом слабой кислоты. (К2С03, Na2S — гидролиз по аниону) К2С03 2К+ + С032- Н2О  Н+ + ОН- 2К+ + С032-+ Н+ + ОН -  НСО3- + 2К+ + ОН- Выводы: [ Н+] -]  pH 7  среда раствора щелочная  окраска индикаторов изменяется
3. Соль образована катионом слабого основания и анионом слабой кислоты.((NH4)2CO3, CH3COONH4, Na2CO3 — гидролиз по катиону и по аниону) Fe2 (C03)3 2Fe 3+ + 3C032- Н2О  Н+ + ОН- 2Fe 3+ + 3C032-+ Н+ + ОН- Fe (ОН)3+ C02 + Н2О идёт до конца Выводы: Характер среды определяется относительной силой кислоты и основания.	4. Соль образована катионом сильного основания и анионом сильной кислоты. (гидролизу не подвергаются (NaCl, К2SО4, Ba(N03)2). NaCl  Na+ + Сl- Н2О  Н+ + ОН- Na+ + Сl- + Н+ + ОН-  Na+ + Сl- + Н+ + ОН Выводы: [ Н+] = [ОН-]  pH = 7  среда раствора нейтральная окраска индикаторов не изменяется

Ход работы:

1.1. Заполните таблицу 1 и составьте уравнения реакций гидролиза солей, растворы которых имели, кислую или щелочную среду раствора. С помощью уравнений реакций объясните происходящие реакции

Таблица 1

Формула соли	Цвет индикатора			Какими основаниями и кислотами сильными () или слабыми () соль образована:
	Нейтральная	Кислая	Щелочная
1. К2СО3			синий	kt  основания и an  кислоты
2.Na2CO3
3. KNO3
4.CuSO4
5.FeCl3
6.NaCl
7.ZnCl2

1.2. Проведите опыты:

Опыт №1. Взаимодействие металлов с кислотами

Реактивы и оборудование: Аl (гранулы), железо , Zn (гранулы), 40%-ый раствор НCl,; пробирки.

В три пронумерованные пробирки нальем 3 мл 40%-го раствора НCl, 2-3 капли фенолфталеина и поместим в каждую гранулы магния,железа и алюминия, соответственно. В маленький кристаллизатор нальём небольшое количество 40%-го раствора НCl .

Наблюдения:

- в пробирке с магнием:

HCl + →

- в пробирке с железом:

HCl + →

- в пробирке с алюминием:

HCl + →

Проблема: все взятые металлы активны, однако они по-разному реагируют с водой?

Пояснение:

Вывод по опыту:

Опыт №2. Взаимодействие металлов с растворами солей

Реактивы и оборудование: Zn (гранулы), Fe (железный гвоздь), (40%-ый раствор сульфата железа (II), пробирки.

В пробирку № 1 прильём раствор медного купороса (раствор СuSO₄·5Н₂О) объёмом 5 мл и добавим кусочек железа (железный гвоздь). В пробирку № 2 прильём раствор медного купороса (раствор СuSO₄·5Н₂О) объёмом 5 мл и добавим гранулу цинка.

Проблема:Все предложенные опыты – это опыты с использованием металла и соли другого металла, напишите уравнения реакции согласно предлож. эксперименту. Опишите наблюдения.

В колбе № 1: СuSO₄ + Fe →

В колбе № 2: СuSO₄ + Zn →

Вывод по опыту:

Выводы: ____________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Для чего нужны индикаторы?

2. Как реакция среды растворов зависит от типов солей??

3. все взятые металлы активны, однако они по-разному реагируют с водой?

4. Почему алюминий – активный металл при н.у. не показывает признаков реакции взаимодействия с водой?

5. Как ведут себя металлы при взаимодействии с кислотами?

Раздел 3. Биология – 14 часов.

Тема 3.2. Клетка – 2 часа

Лабораторно-практическое занятие №2

Тема: Наблюдение клеток растений и животных под микроскопом на готовых микропрепаратах и их описание. Сравнение строения клеток растений и животных.

Цель занятия: сформировать умение находить особенности строения клеток различных организмов, распознавать и сравнивать органоиды растительных и животных под микроскопом, сравнивать их между собой.

Задание: рассмотреть под микроскопом растительную и животную клетки, описать их и сделать сравнительный анализ.

Теоретические основы

Растительные и животные клетки объединяются (вместе с грибами) в надцарство эукариот, а для клеток данного надцарства типично наличие мембранной оболочки, морфологически обособленного ядра и цитоплазмы, содержащей различные органоиды и включения.

По химическому составу микроорганизмы мало отличаются от других живых клеток.

• Вода составляет 75-85% , в ней растворены химические вещества.

• Сухое вещество 15-25%, в состав входят органические и минеральные соединения

Поступление в бактериальную клетку питательных веществ осуществляется  несколькими способами и зависит от концентрации веществ, величины молекул, рН среды, проницаемости мембран и др.       
По типу питания микроорганизмы делятся на:

• автотрофы – синтезируют все углеродсодержащие вещества из СО₂;

• гетеротрофы – в качестве источника углерода используют органические вещества;

• сапрофиты – питаются органическими веществами отмерших организмов;

• паразиты – живу за счет органических веществ живой клетки.

Общие признаки:

1. Единство структурных систем — цитоплазмы и ядра.

2. Сходство процессов обмена веществ и энергии.

3. Единство принципа наследственного кода.

4. Универсальное мембранное строение.

1. Е динство химического состава.

1. Сходство процесса деления клеток.

Рис.1 Схема строения растительной, животной

Ход работы:

1. Рассмотрите готовые микропрепараты растительной и животной клеток под микроскопом Сопоставьте увиденное с изображением объектов на таблицах.

Зарисуйте клетки в тетрадях и обозначьте видимые в световой

микроскоп органоиды.______________________________________

2. Используя рисунки и текст учебника, заполнить таблицу, установив соответствие между органоидами клеток, их строением и выполняемыми функциями

Соответствие между органоидами клеток, их строением и функциями

Органоид	Строение	Функции
1. Наружная цитоплазматическая мембрана		Барьерная, транспортная, рецепторная (восприятие сигналов из окружающей среды)
2. Ядро		Регуляция функций в клетке, хранитель наследственной информации
3. Пластиды		Фотосинтез, окраска частей растения, запасающая
4. Митохондрии		Энергетические станции клетки, участвуют в процессах аэробного клеточного дыхания.
5. Гранулярная эндоплазматическая сеть		Синтез белка
6. Агранулярная эндоплазматическая сеть		Синтез углеводов и липидов
7. Рибосомы		Свободные рибосомы синтезируют белок, необходимый для жизнедеятельности клетки, прикрепленные – белок, выводящийся из клетки, белки мембран и лизосом.
8. Лизосомы		Внутриклеточное переваривание ВМС
9. Клеточный центр		Сборка микротрубочек
10. Жгутики, реснички		Движение
11. Вакуоль		Тургор, окрашивание клеток
12. Опорный аппарат (микротрубочки, микрофиламенты)		Опора
13. Комлекс Гольджи		Синтез полисахаридов, модификация олигосахаридов. Сборка мембран из веществ.
14. Клеточный центр		Сборка микротрубочек
15. Центриоли		Участвуют в образовании базальных телец ресничек и жгутиков и в образовании митотического веретена

Каждая ли клетка имеет все эти органоиды? Ответ прокомментируйте.

3. Заполнить таблицу и сделать вывод об отличительных особенностях различных видов клеток

Сходство и различия растительной, животной клеток

Части и органоиды клетки	Клетка растения	Клетка животного
1.Оболочка
2.Цитоплазма
3.Ядро
4.Настоящая вакуоль
5.Хлоропласты
6.Мезосомы
7.ЭПС
8.Митохондрии
9.Комплекс Гольджи
10.Рибосомы
11.Клеточный центр
12.Лизосомы
13.Реснички, жгутики
14.Хромосомы
15 Кольцевая ДНК

4. Составить рассказ «Сравнительная характеристика растительной и животной клеток», заполнив пропуски в тексте:

1.Любой живой организм состоит из…

2.Все многообразие клеток можно разделить на 2 группы по наличию оформленного ядра: … и …

3.Не имеют четко оформленного ядра …

4.Ядро содержится в клетках …

5.К прокариотам относятся… и …

6.К эукариотам относятся…, …, …

7.Растительная клетка покрыта…, а животная имеет …

8.Запасным веществом животной клетки является…

9.А растительные клетки запасают …

10.Оболочки растительных, животных и грибных клеток отличаются по содержанию основного вещества…

11.Оболочки растительных клеток содержат…, животных клеток - …, грибных -…

12.Единый план строения всех клеток свидетельствует об их … и

Вывод: ___________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Из чего состоит оболочка растительной клетки?

2. Из чего состоит оболочка животной клетки?

3. Какие органоиды есть только у растительной клетки?

4. Перечислите общие признаки растительной и животной клеток.

5. О чем свидетельствует единый план строения клеток?

Тема 3.3. Организм – 4 часа.

Практическая работа №3

Тема: Решение элементарных генетических задач – 2 часа

Цель занятия: учиться самостоятельно решать задачи на моно-, дигибридное скрещивание.

Задание: решить задачи, пользуясь предложенным алгоритмом.

Теоретические основы

Альтернативные признаки - взаимоисключающие, контрастные.

Анализирующее скрещивание – скрещивание особи неопределенного генотипа с особью, гомозиготной по рецессивным аллелям.

 Аутосома - любая парная хромосома, не относящаяся к половым хромосомам в диплоидных клетках. У человека диплоидный хромосомный набор (кариотип) представлен 22 парами хромосом (аутосом) и одной парой половых хромосом (гоносом).

Второй закон Менделя  (закон расщепления) -  при скрещивании двух гибридов первого поколения между собой среди их потомков – гибридов второго поколения - наблюдается расщепление: число особей с доминантным признаком относится к числу особей с рецессивным признаком как 3:1 ( расщепление по генотипу 1:2:1, по фенотипу 3:1).

Гамета - половая клетка растительного или животного организма, несущая один ген из аллельной пары.

 Ген- участок молекулы ДНК (в некоторых случаях РНК), в котором закодирована информация о биосинтезе одной полипептидной цепи с определенной аминокислотной последовательностью.

 Геном - совокупности генов, заключённых в гаплоидном наборе хромосом организмов одного биологического вида.

Генотип - совокупность генов, локализованных в гаплоидном наборе хромосом данного организма. В отличие от понятий генома и генофонда, характеризует особь, а не вид.

Гетерозиготные организмы – организмы, содержащие различные аллельные гены.

Гомозиготные организмы – организмы, содержащие два одинаковых аллельных гена.

Гомологичные хромосомы - парные хромосомы, одинаковые по форме, размерам и набору генов.

Дигибридное скрещивание - скрещивание организмов, отличающихся по двум признакам.

Закона Моргана (закон сцепления) – сцепленные гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно (сцепленно).

Закон чистоты гамет - при образовании гамет в каждую из них попадает только один из двух аллельных генов.

Кариотип - совокупность признаков (число, размеры, форма и т. д.) полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида (видовой кариотип), данного организма (индивидуальный кариотип) или линии (клона) клеток. Кариотипом иногда также называют и визуальное представление полного хромосомного набора (кариограммы).

Кодоминирование – вид взаимодействия аллельных генов, при котором в потомстве появляются  признаки  генов обоих родителей.

Комплементарное (дополнительное) взаимодействие генов – такое взаимодействие генов, в результате которого появляются  новые признаки.

Локус - участок хромосомы, в котором расположен ген.

Моногибридное скрещивание – скрещивание организмов, отличающихся по одному признаку (учитывается только один признак);

Неполное доминирование – неполное подавление доминантным геном рецессивного из аллельной пары. При этом возникают промежуточные признаки, и признак у гомозиготных особей будет не таким, как у гетерозиготных.

Первый закон Менделя  (закон единообразия гибридов первого поколения) -  при скрещивании родителей чистых линий, различающихся по одному контрастному признаку, все гибриды первого поколения окажутся единообразными и в них проявится признак только одного из родителей.

Плейотропность  (множественное действие гена) - это такое взаимодействие генов, при котором один ген, влияет сразу на несколько признаков.

Полимерия – дублирующие действия неаллельных генов в проявлении данного признака.

Полигибридное скрещивание - скрещивание организмов, отличающихся по нескольким признакам.

Сцепленное с полом наследование – наследование гена, расположенного в половой хромосоме.

Третий закон Менделя  (закон независимого наследования, комбинирования признаков) – каждая пара контрастных (альтернативных) признаков наследуется независимо друг от друга в ряду поколений; в результате среди гибридов второго поколения появляются потомки с новыми комбинациями признаков в соотношении 9 : З : З : 1.

Фенотип  -  совокупность всех внешних и внутренних признаков какого-либо организма.

Чистые линии – организмы, не скрещивающиеся с другими сортами, гомозиготные организмы.     

Эпистаз — это такое взаимодействие генов, когда один из них подавляет проявления другого, неаллельного ему.

Условные обозначения, принятые при решении генетических задач

символ  ♀ - женская особь  символ ♂ -  мужская особь  х - скрещивание А, В, С - гены, отвечающие за доминантный признак а, b, c - ген, отвечающий за  рецессивный признак Р - родительское поколение F1 -  первое поколение потомков  F2 -  второе поколение потомков  G – гаметы  Генотип F1 – генотип первого поколения потомков ХХ – половые хромосомы женской особи ХY - половые хромосомы мужской особи ХА – доминантный ген, локализованный в Х хромосоме Xa  –  рецессивный ген, локализованный в Х хромосоме Ph – фенотип Фенотип F1 – фенотип первого поколения потомков

Оформление генетических задач

Первым  принято записывать генотип женской особи, а затем – мужской (верная запись - ♀ААВВ  х  ♂аавв;  неверная запись - ♂аавв  х  ♀ААВВ).

Гены одной аллельной пары всегда пишутся рядом (верная запись – ♀ААВВ; неверная запись ♀АВАВ).

При записи генотипа , буквы, обозначающие признаки, всегда пишутся в алфавитном порядке, независимо, от того, какой признак – доминантный или рецессивный – они обозначают (верная запись - ♀ааВВ  ; неверная запись -♀ ВВаа).

Если известен только фенотип особи, то при записи её генотипа пишут лишь те гены, наличие которых бесспорно.  Ген, который невозможно определить по фенотипу, обозначают значком «_» (например, если жёлтая окраска (А) и гладкая форма  (В) семян гороха –  доминантные признаки, а зелёная окраска (а) и морщинистая форма (в) – рецессивные, то генотип особи с жёлтыми морщинистыми семенами записывают А_вв).

Под генотипом всегда пишут фенотип.

У особей определяют и записывают типы гамет, а не их количество:

               верная запись                                                      неверная запись

                     ♀ АА                                                                      ♀ АА

                          А                                                                         А      А

Фенотипы и типы  гамет пишутся строго под соответствующим    генотипом.

Записывается ход решения задачи с обоснованием каждого вывода  и полученных результатов.

При решении задач на ди- и полигибридное скрещивание для определения генотипов потомства рекомендуется пользоваться решёткой Пеннета. По вертикали записываются типы гаметы от материнской особи, а по горизонтали – отцовской. На пересечении столбца и горизонтальной линии записываются сочетание гамет, соответствующие генотипу образующейся дочерней особи.

Ход работы:

1. Заполнить пропуски в тексте:

1. Г. Мендель, скрещивая растения, отличающиеся по _________________, установил следующие закономерности: наследование признака определяется дискретными факторами - _______________. Если в потомстве проявляется признак только одного из родителей, то такой признак называется ________. Признак второго родителя, проявляющийся не в каждом поколении, называется _______________.

2. При скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (доминантной и рецессивной) и отличающихся друг от друга _____________

признаком, все ________________ поколение (F1) окажется _____________

И будет по фенотипу похоже на родителя с ______________ признаком. При скрещивании гибридов из F1 во втором поколении наблюдается ___________

В отношении ____________ по фенотипу и ___________ по генотипу.

2. Используя данный алгоритм, решите задачи:

1. Внимательно прочтите условие задачи.

2. Сделайте краткую запись условия задачи (что дано по условиям задачи).

3. Запишите генотипы и фенотипы скрещиваемых особей.

4. Определите и запишите типы гамет, которые образуют скрещиваемые особи.

5. Определите и запишите генотипы и фенотипы полученного от скрещивания потомства.

6. Проанализируйте результаты скрещивания. Для этого определите количество классов потомства по фенотипу и генотипу и запишите их в виде числового соотношения.

7. Запишите ответ на вопрос задачи.

Задача на моногибридное скрещивание

Задача №1

У человека ген длинных ресниц доминирует над геном коротких. Женщина с длинными ресницами, у отца которой были короткие ресницы, вышла замуж за мужчину с короткими ресницами. Ответьте на вопросы:

• Сколько типов гамет образуется, у женщины, мужчины ?

• Какова вероятность (в %) рождения в данной семье ребенка с длинными ресницами?

• Сколько разных генотипов, фенотипов может быть среди детей этой супружеской пары?

Задача на дигибридное скрещивание

Задача №2

У фигурной тыквы белая окраска плодов А доминирует над желтой а, а дисковидная форма В — над шаровидной b.

Ответьте на вопрос: как будет выглядеть F1 и F2 от скрещивания гомозиготной белой шаровидной тыквы с гомозиготной желтой дисковидной?

Выводы: __________________________________________________

__________________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Сформулируйте 1-й закон Менделя.

2. Сформулируйте 2-й закон Менделя.

3. Сформулируйте 3-й закон Менделя.

4.Чем отличается понятие «генотип» от «геном»?

5.Чем отличается понятие «ген» от «генотип»?

6.Каким символом обозначают материнскую особь при решении генетических задач?

7.Что означает символ F2, принятый при решении генетических задач?

8.В каком порядке пишутся буквы, обозначающие признаки при оформлении генетических задач?

9.Именем какого ученого названа решетка, использующаяся при решении задач на ди- и полигибридное скрещивание для определения генотипов потомства?

10.Какая из записей является верной, ♀ааВВ или ♀аВаВ?

11.Генотип женской или мужской особи записывается первым при решении генетических задач?

Практическая работа №4

Тема: Анализ и оценка этических аспектов развития некоторых исследований в биотехнологии

Цель занятия: познакомиться с этическими аспектами развития некоторых исследований в биотехнологии и дать им оценку. Задание: изучить теоретический материал, ответить на вопросы и письменно выполнить предложенные задания.

Теоретические основы

Биотехнологией называют совокупность технических приемов, использующих различные биологические системы или живые организмы для создания или обработки продуктов самого разного назначения.

Существуют несколько отраслей биотехнологии. Наряду с получением антибиотиков, аминокислот, гормонов биотехнологическими методами существуют и другие продукты, получаемые с помощью отраслей биотехнологии. Наибольшие споры вызывают трансгенные организмы и клонирование животных.

Генная инженерия – это методы изменения генетических свойств организмов в результате введения в их клетки генов других организмов. В результате получаются трансгенные организмы.

Генетики скрестить бациллу с картофелем не могут, а генные инженеры — могут. Генетическая селекция улучшает количественные характеристики сорта или породы (урожайность, устойчивость к заболеваниям, надои и др.); генная инженерия способна создать принципиально новое качество — перенести ген, его кодирующий, из одного биологического вида в другой, в частности, ген инсулина от человека в дрожжи. И генетически модифицированные дрожжи становятся фабрикой инсулина.

Считается, что единственное принципиальное препятствие, стоящее перед генными инженерами, — это или их ограниченная фантазия, или ограниченное финансирование. Непреодолимых природных ограничений в генной инженерии, похоже, нет.

При создании таких организмов высказываются опасения биологического и экологического нравственного, этического, философского, религиозного характера. В 1973-1974 годах были выработаны правила техники безопасности по обращению с трансгенными организмами. По мере ускоряющегося развития генной инженерии строгость правил безопасности все время снижалась. Первоначальные страхи оказались сильно преувеличенными.

В итоге 30-летнего мирового опыта генной инженерии стало ясно, что случайно в процессе «мирной» генной инженерии что-либо вредного возникнуть не может. В общем, за все 30 лет интенсивного и все расширяющегося применения генной инженерии ни одного случая возникновения опасности, связанной с трансгенными организмами, зарегистрировано не было. Когда речь идет об опасности или безопасности трансгенных организмов и продуктов из них полученных, то самые распространенные точки зрения основываются преимущественно на «общих соображениях и здравом смысле». Вот что обычно говорят те, кто против:

- природа устроена разумно, любое вмешательство в нее только все ухудшит;

- поскольку сами ученые не могут со100%-ной гарантией предсказать все, особенно отдаленные, последствия применения трансгенных организмов, не надо этого делать вообще.

А вот аргументы тех, кто выступает за:

- в течение миллиардов лет эволюции природа успешно «перепробовала» все возможные варианты создания живых организмов, почему же деятельность человека по конструированию измененных организмов должна вызывать опасения?

- в природе постоянно происходит перенос генов между разными организмами (в особенности между микробами и вирусами), так что ничего принципиально нового трансгенные организмы в природу не добавят.

Дискуссия о выгодах и опасностях применения трансгенных организмов обычно концентрируется вокруг главных вопросов о том, опасны ли продукты, полученные из трансгенных организмов и опасны ли сами трансгенные организмы для окружающей среды?

По характеристикам трансгенная продукция не отличается от аналогичных продуктов, полученных из естественных природных источников. Это неоднократно доказано тестированием, которое обязательно проводится перед выпуском на рынок продуктов, полученных из генетически модифицированных организмов. Методы оценки возможностей токсичности, аллергенности и других видов вредности достаточно надежны и стандартизированы во многих странах, в частности в России.

Разумеется, это не означает, что любые продукты, полученные из любых генетически модифицированных организмов, будут безопасны. Безопасными могут считаться только те, которые прошли всестороннюю государственную проверку. Потребитель должен иметь право информированного выбора. Продукты из трансгенных организмов должны иметь маркировку, которая позволит выбрать: 1) дорогие «экологически чистые» не трансгенные продукты, полученные без применения химических удобрений, пестицидов и гербицидов или 2) не трансгенные, выращенные с применением химии, или 3) трансгенные, но выращенные без «химии», цена которых должна быть в несколько раз ниже, чем экологически чистых.

Производственные посевы ТР уже занимают большие площади, и они продолжают расширяться. За последние 12 лет в США выращено 3,5 трлн трансгенных растений. При этом не было зарегистрировано ни одного случая возникновения серьезных медико-биологических последствий их производства и использования.

В целом при оценке степени биологической и экологической опасности по принципу близкого сходства безопасное ТР должно быть похожим на его исходный нетрансгенный аналог.

Итак, генные инженеры утверждают, что трансгенные продукты безопасны и дешевы, что трансгенное сельское хозяйство не только более экономично, но и более экологично, чем традиционное, основанное на массовом применении химических средств защиты растений.

Еще одним достижением биотехнологии, вызывающим много споров, является клонирование млекопитающих, в частности клонирование человека.

Сейчас клонами называются особи животных или растений, полученные путем бесполого размножения и имеющие полностью идентичные генотипы. Клонированием называют искусственное получение клонов животных.

Именно возможность искусственного клонирования человека вызвала бурные эмоции в обществе.

Предполагается, что можно использовать клонирование для преодоления бесплодия — так называемое репродуктивное клонирование. Бесплодие, действительно, — чрезвычайно важная проблема, многие бездетные семьи согласны на самые дорогие процедуры, чтобы иметь возможность родить ребенка. Однако возникает вопрос: а что принципиально нового может дать клонирование по сравнению, например, с экстракорпоральным оплодотворением с использованием донорских половых клеток? Честный ответ — ничего. Клонированный ребенок не будет иметь генотипа, являющегося комбинацией генотипов мужа и жены. Генетически такая девочка будет монозиготной сестрой своей матери, генов отца у нее не будет. Точно так же клонированный мальчик для своей матери будет генетически чужд. В таком случае — зачем эта сложная и, что особенно важно, очень рискованная процедура? А если вспомнить эффективность клонирования, представить себе, сколько нужно получить яйцеклеток, чтобы родился один клон, который к тому же, возможно, будет больным, с укороченной продолжительностью жизни, сколько эмбрионов, уже начавших жить, погибнет, то перспектива репродуктивного клонирования человека становится устрашающей. В большинстве тех стран, где технически возможно осуществление клонирования человека, репродуктивное клонирование запрещено законодательно.

Терапевтическое клонирование предполагает получение эмбриона, выращивание его до 14-дневного возраста, а затем использование эмбриональных стволовых клеток в лечебных целях. Перспективы лечения с помощью стволовых клеток ошеломляющи — излечение многих нейродегенеративных заболеваний (например, болезней Альцгеймера, Паркинсона), восстановление утраченных органов, а при клонировании трансгенных клеток - лечение многих наследственных болезней. Но посмотрим правде в лицо: фактически это означает вырастить себе братика или сестричку, а потом — убить, чтобы использовать их клетки в качестве лекарства. И если убивается не новорожденный младенец, а двухнедельный эмбрион, дела это не меняет. Поэтому ученые ищут другие пути для получения стволовых клеток.

Китайские ученые с целью получения эмбриональных стволовых клеток человека создали гибридные эмбрионы путем клонирования ядер клеток кожи человека в яйцеклетках кроликов. Было получено более 100 эмбрионов, которые в течение нескольких дней развивались в искусственных условиях, а затем из них были получены стволовые клетки. Ученые надеются, что такой способ получения стволовых клеток окажется этически более приемлемым, чем клонирование человеческих эмбрионов.

К счастью, оказывается, что эмбриональные стволовые клетки можно получать еще проще, не прибегая к сомнительным с этической точки зрения манипуляциям. У каждого новорожденного в его собственной пуповинной крови содержится довольно много стволовых клеток. Если эти клетки выделить, а затем хранить в замороженном виде, их можно использовать, если возникнет необходимость. Создавать банки стволовых клеток можно уже сейчас. Правда, следует иметь в виду, что стволовые клетки могут преподнести сюрпризы, в том числе и неприятные. В частности, имеются данные о том, что стволовые клетки могут легко приобретать свойства злокачественности. Скорее всего, это связано с тем, что в искусственных условиях над ними нет жесткого контроля со стороны организма. А ведь контроль «социального поведения» клеток в организме не только жесткий, но весьма сложный и многоуровневый. Но возможности использования стволовых клеток столь впечатляющи, что исследования в этой области и поиски доступного источника стволовых клеток будут продолжаться.

Допустимо ли клонирование человека в принципе? Какие последствия может иметь применение этого способа размножения?

Одно из вполне реальных последствий клонирования — нарушение соотношения полов в потомстве. Не секрет, что очень и очень многие семьи во многих странах хотели бы иметь скорее мальчика, чем девочку. Уже в настоящее время в Китае возможность пренатальной диагностики пола и меры по ограничению рождаемости привели к такому положению, что в некоторых районах среди детей наблюдается значительное преобладание мальчиков. Что будут делать эти мальчики, когда придет время заводить семью?

Другое негативное следствие широкого применения клонирования — снижение генетического разнообразия человека. Оно и так невелико — существенно меньше, чем, например, даже у таких малочисленных видов, как человекообразные обезьяны. Причина этого — резкое снижение численности вида, имевшее место не менее двух раз за последние 200 тыс. лет. Результат — большое количество наследственных заболеваний и дефектов, вызываемых переходом мутантных аллелей в гомозиготное состояние. Дальнейшее снижение разнообразия может поставить под угрозу существование человека как вида. Правда, справедливости ради следует сказать, что столь широкого распространения клонирования вряд ли следует ожидать даже в отдаленном будущем.

И, наконец, не следует забывать о тех последствиях, которые мы пока не в состоянии предусмотреть.

Ход работы:

1. Ответьте устно на вопросы и выполните задание 1.:

1. Что такое биотехнология?

2. Чем отличается генетическая селекция и генная инженерия?

3. Приведите аргументы «за» и «против» использования трансгенных продуктов (можно использовать не только материал статьи).

4. При каких условиях продукты, полученные из трансгенных организмов, могут считаться безопасными?

Задание 1. Запишите: как лично вы относитесь к использованию тругсгенных продуктов? Хотите ли вы использовать продукты, полученные из трансгенных организмов в пищу? Почему?

1 2. Ответьте устно на вопросы и выполните задание 2.:

1. Что такое клон? Возможно ли возникновение клонов человека естественным путем? Если да, то в каком случае?

2. С какой целью предполагается использование клонирования человека?

3. Приведите аргументы «за» и «против» клонирования человека.

Задание 2: как лично вы относитесь к клонированию человека? Почему? Хотели бы вы в будущем получить своего клона? Почему?

Выводы: ________________________________________________

Тема 3.4. Вид -2 часа.

Практическая работа №5

Тема: Описание особей вида по морфологическому критерию. Анализ и оценка различных гипотез происхождения жизни

Цель занятия: усвоить понятие «морфологический критерий», закрепить умение составлять описательную характеристику растений. сформировать представления о возникновении жизни на Земле, развивать умение обобщать, синтезировать полученные знания, умения работать с дополнительной литературой.

Задание: составить морфологическую характеристику двух растений одного рода, сравнить их и сделать вывод о причинах сходства и различий. рассмотреть материалы различных гипотез о возникновении жизни на Земле и заполнить таблицу.

Теоретические основы

Понятие «Вид» был введён в 17 в. Д. Реем. К. Линней заложил основы систематики растений и животных, ввёл для обозначения вида бинарную номенклатуру. Все виды в природе подвергаются изменчивости и реально существуют в природе. На сегодняшний день описано несколько млн. видов, этот процесс продолжается и сейчас. Виды неравномерно распределены по всему земному шару.

Вид – группа особей, имеющих общие признаки строения, общее происхождение, свободно скрещивающиеся между собой, дающих плодовитое потомство и занимающих определённый ареал.

Часто перед биологами возникает вопрос: принадлежат ли данные особи к одному виду или нет? Для этого существуют строгие критерии.

Критерий – это признак, по которым один вид отличается от другого. Они же являются изолирующими механизмами, препятствующими скрещиванию, независимости, самостоятельности видов.

Видовые критерии, по которым мы отличаем один вид от другого, в совокупности обуславливают генетическую изоляцию видов, обеспечивая самостоятельность каждого вида и разнообразие их в природе. Поэтому изучение видовых критериев имеет определяющее значение для понимания механизмов процесса эволюции, происходящего на нашей планете.

Морфологический критерий был первый и долгое время единственный критерий, используемый для описания видов. Мы можем легко отличить по размерам и окраске оперения большого пестрого дятла от зеленого дятла, малого пестрого дятла и желны (черного дятла) и т. д.

Несмотря на удобство, этот критерий не всегда «работает». Им не воспользуешься для разграничения видов-двойников, практически не отличающихся морфологически. Таких видов много среди малярийных комаров, дрозофил, сиговых рыб. Даже у птиц 5% видов-двойников, а в одном ряду североамериканских сверчков их 17.

Использование одного только морфологического критерия может привести к ошибочным выводам. Так, К. Линней по особенностям внешнего строения отнес самца и самку утки кряквы к разным видам. Сибирские охотники по окраске меха лисиц выделили пять вариаций: сиводушки, огневки, крестовки, черно-бурые и черные. Во времена Линнея морфологический критерий был главным, так как считали, что существует одна типичная для вида форма.

Ход работы:

1. Рассмотрите растения одного рода разных видов и опишите их по плану:

1) название растения

2) особенности корневой системы

3) особенности стебля

4) особенности листа

5) особенности цветка

6)особенности плода

2.Сравните растения описанных видов между собой, выявите черты их сходства и различия.

Выводы: __________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение понятиям «вид», «популяция», «критерии вида».

2. В чем суть морфологического критерия?

3. Какие дополнительные критерии используют учёные для определения вида?

4. Что препятствует скрещиванию видов между собой?

Задание: рассмотреть материалы различных гипотез о возникновении жизни на Земле,

Теоретические основы

При развитии взглядов о происхождении жизни возникла теории: (1) биогенез – «живое из живого»; (2) абиогенез – «живое от неживого», допускали самозарождение жизни. Борьба сторонников этих теорий – одна из увлекательных страниц в истории науки.

XVII век. Франческо Реди поставил опыт, доказывающий, что «живое от живого» возникает. Поместил гнилое мясо в закрытый горшок, на нем не произошло развития личинок мух. Противники считали, что это не произошло вследствие того, что не проходил воздух. Тогда Реди взял несколько сосудов открытых, а один прикрыл марлей, но так и не доказал, т.к. сторонники виталистического учения (от лат. Vita –«жизнь») считали, что в каждом организме есть «жизненная сила», после того как ее «вдохнуть» в неживое, возникает живое. Споры продолжались и в первой половине XIX века. Возможность самозарождения допускал и дед Чарльза Дарвина – Эразм

Дарвин. Спор разгорелся в 1859 году. Медик Пуше написал трактат о самозарождении организмов. В этом же году вышла книга «Происхождение видов» Дарвина и возник вопрос «Как возникла жизнь на Земле?». Французская академия выдвинула премию за

попытку осветить по-новому вопрос о зарождении жизни на Земле. Эту премию через 3 года получил в 1862 году Луи Пастер. По простоте опыт соперничал с опытом Франческо Реди. Это был удар по виталистическому учению. Возник афоризм «Все живое из живого!». Из неживого никогда и ни при каких условиях.

2. Определение понятию «жизнь» и выделение существенных признаков (свойств) живых систем. Ф. Энгельс дал классическое определение: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». Под белком Ф. Энгельс имел в виду структуры, содержащие белок, а не собственно белок.М. В. Волькенштейн: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».Жизнь есть форма движения материи более высокого уровня.

Жизнь – это комплекс свойств: обмен веществ, способность к росту, индивидуальному и историческому развитию, воспроизведению себе подобных, раздражимость и

подвижность.

3. Современные теории происхождения жизни на нашей планете исходят из положения о том, что происхождение и эволюция живого определяется химическим составом древней Земли. Поэтому сначала надо рассмотреть гипотезы происхождения нашей планеты. Существует множество гипотез, но наибольшее признание получила гипотеза, основы которой были заложены работами советского академика О. Ю. Шмидта в середине XX века.

1) Возникновение газопылевого облака после вспышки сверхновой звезды ~6 млрд. лет назад.

2) При t=1000°С на Земле происходили процессы аналогичные процессам в доменных печах.

3) Тяжелые металлы скапливались внизу и образовывали ядра планет, легкие всплывали наверх, образуя горные породы.

4) Летучие легкие вещества образовали первичную атмосферу из H₂, He, O₂, N₂, C и паров (H₂O, CH₄, CO₂, NH₃).

5) При t

4. Знания, полученные вследствие развития астрофизики, геохимии, биохимии, биофизики, молекулярной биологии позволили расширить исследования по проблеме возникновения жизни на Земле. Экспериментальное подтверждение получила

гипотеза А. И. Опарина. Основные положения гипотезы (1922г.)

1) Условия возникновения жизни на Земле (разогревание Земли, ускорение химических реакций, образование первичной атмосферы, своеобразие ее газового состава, охлаждение планеты, появление первобытного океана);

2) Абиогенный синтез простейших органических веществ из неорганических, используемые при этом источники энергии. Возможные источники энергии: молнии, УФИ, космические лучи, радиоактивные частицы, ударные волны от метеоритов, тепло от вулканов, гейзеров, горячих источников.

3) Образование белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот.

4) Образование коацерватов как обособление в растворе более

высокомолекулярных веществ в виде высококонцентрированного раствора.

5) Взаимодействие коацерватов с окружающей средой, сходство с живыми организмами: рост, питание, дыхание, обмен веществ, размножение.

6) Возникновение полинуклеотидов, способных воспроизводить себе подобных, -важный этап в становление живого.В 1955 году в Чикагском университете Юри и Миллер провели опыт, доказывающий, что первым шагом на Земле был абиогенный синтез органических веществ.Наряду со сторонниками этой гипотезы есть и противники. Одним из них является астроном Фред Хойл. Недавно он высказал мнение, что мысль о возникновении живого в результате описанных выше случайных взаимодействий молекул «столь же нелепа и неправдоподобна, как утверждение, что ураган, пронесшийся над мусорной свалкой, может привести к сборке «Боинга-747».*Самой трудной для гипотезы Опарина объяснить появление способности живых

систем к самовоспроизведению. Гипотезы по этому вопросу пока малоубедительны.

5. Гипотеза академика А. И. Опарина является наиболее разработанной и в значительной степени подтверждена экспериментально, однако наряду с ней исследуются и другие гипотезы. С. Аррениус и В. И. Вернадский считали, что жизнь

во Вселенной существует вечно и переносится космическими лучами с одной планеты на другую, пока что не встретит подходящих условий для своего развития. Другие считают, что жизнь возникла на других планетах раньше, а поэтому необходимо осуществлять поиск внеземных цивилизаций.Либих – сторонник теории «панспермии» (от греч. «пан» - общность), что планеты на планету метеоритами заносятся простейшие организмы или споры. Начало жизни от простых форм к сложным.

В настоящее время ученые Крик и Орчел считают, что Земля «засеяна» существами из других планетных систем с помощью ракет с контейнерами простейших организмов. Естественно, что заранее устанавливают, есть ли условия жизни. Разумеется, доказать и категорично опровергают невозможно. Возникает еще один вопрос: «Если жизнь возникла не на Земле, то как она возникла вне ее?» Известный астрофизик, член-корреспондент АН РФ И. С. Шкловский считает, что наша цивилизация является единственной в нашей Галактике или даже во всей

наблюдаемой части Вселенной. Этот вывод только подчеркивает необходимость особой ответственности человечества по сохранению нашей планеты как среды обитания жизни.

Несмотря на все сказанное выше, проблемы возникновения жизни остаются нерешенной, и при всех огромных успехах биохимия ответы на вопросы носят умозрительный характер. Гипотезы, которая могла бы стать «руководящей» и превратиться во всеобъемлющую теорию, пока еще нет. Подробности перехода от сложных неживых веществ к простым организмам покрыты тайной.

Ход работы:

1. Изучить разные гипотезы происхождения жизни на Земле

1. Теория биогенеза.

2. Теория абиогенеза.

3. Теория А. И. Опарина.

4. Теория панспермии.

5. Теория американских ученых Крика и Орчела

2. Заполнить таблицу:

Название теории	Основные положения теории

Выводы: __________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Какие гипотезы происхождения жизни на Земле существуют?

2. Каких гипотез происхождения жизни на Земле придерживались

Ученые 19 века?

3. В чем суть теории происхождения жизни на Земле Опарина?

4. Назовите современные гипотезы происхождения жизни на Земле.

5. Имеются ли научно обоснованные доказательства происхождения жизни на Земле в настоящее время?

6. Какой теории придерживаетесь вы лично? Почему?

Тема 3.5. Экосистемы – 4 часа.

Практическая работа № 6

Тема: Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания). Сравнительная характеристика природных экосистем и агроэкосистем своей местности

Цель занятия: сформировать знания о цепях и сетях питания, о правиле экологической пирамиды, научиться составлять схемы передачи веществ и энергии и умения выявлять черты сходства и различия естественных и искусственных экосистем.

Задание: изучить теоретический материал, составить пищевые цепи и сравнить биогеоценоз и агроценоз по различным критериям.

Теоретические основы

Пищевая (трофическая) цепь —ряд взаимоотношений между группами организмов (растений,животных, грибов и микроорганизмов) при котором происходит перенос энергии путём поедания одних особей другими.

Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть (до 80–90 %) потенциальной энергии, рассеивающейся в виде тепла. По этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4–5.

Правило 10% (закон Линдемана) - это правило экологической пирамиды.

Оно гласит: На каждое последующее звено пищевой цепи поступает только 10% энергии (массы), накопленной предыдущим звеном.

Применяется так: у нас есть какая-то пищевая цепочка:

трава – кузнечики – лягушка – цапля.

И вопрос " Сколько травы было съедено на лугу, если прибавка в весе цапли, которая питалась лягушками на этом лугу, составила 1 кг? "(при этом имеется в виду, что ничем другим она не питалась, а лягушки ели только кузнечиков, а кузнечики только эту травку). Получается, что этот 1 кг и есть 10% от общей массы лягушек, значит, их масса равна была 10кг, тогда масса кузнечиков-100 кг, а масса съеденной травы составила целую тонну.

Ход работы:

Задание 1. Назовите организмы, которые должны быть на пропущенном месте следующих  пищевых   цепей. Запишите эти цепи.

Задание 2. Из предложенного списка живых организмов составить трофическую сеть: трава, ягодный кустарник, муха, синица, лягушка, уж, заяц, волк, бактерии гниения, комар, кузнечик.

Задание 3. 1.Рассмотреть рисунок, представленный ниже. Номерами обозначены организмы, образующие пищевую цепь.

2. Распределите номера, которыми обозначены организмы:

1) в соответствии с принадлежностью организма к соответствующему трофическому уровню:

продуценты -

консументы –

редуценты –

2) в соответствии с биологической ролью организмов в сообществе:

жертва –

хищник –

Задание № 4. Сравните две цепи питания, определите черты сходства и различия.

1. Клевер - кролик - волк

2. Растительный опад – дождевой червь – черный дрозд – ястреб - перепелятник

Выводы: __________________________________________________

Теоретические основы

Агроэкосистемы или агроценозы.

Хозяйственная деятельность людей – мощный фактор преобразования природы. В результате этой деятельности формируются своеобразные биогеоценозы. К числу их можно отнести, например, агроценозы, представляющие собой искусственные биогеоценозы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека. Примерами могут служить искусственно создаваемые луга, поля, пастбища. При создании таких биогеоценозов человек широко применяет разнообразные агроприемы: посев высокопродуктивных трав, мелиорацию (при избыточном увлажнении), внесение удобрений, различные способы обработки почв, иногда искусственное орошение и т.п. К числу создаваемых биогеоценозов можно отнести также парки, плодовые сады и ягодники, лесные насаждения и т.д.

При создании искусственных биогеоценозов необходимо полнее учитывать формы взаимоотношений, которые складываются в таких сообществах между их компонентами и почвой. Особенно важно учитывать свойства почвы, необходимость ее охраны от разрушения ветром и водой (эрозии), сохранения естественной структуры и целостности почвенного покрова и др.

Высокая численность растений одного вида на значительных площадях может привести к тому, что питающиеся этими растениями насекомые, которые в естественных биогеоценозах встречались редко, сильно размножатся и станут опасными вредителями возделываемых культур. Например, свекловичный долгоносик на естественных лугах питается немногочисленными видами растений семейства бурачниковых, не причиняя им большого вреда. Положение в корне изменилось, когда была введена в культуру сахарная свекла, занявшая огромные площади. «Безобидный» свекловичный долгоносик превратился в массового вредителя одной из важнейших сельскохозяйственных культур.

Создаваемые человеком искусственные биогеоценозы требуют неустанного внимания и активного вмешательства в их жизнь. При высокой агротехнике и учете взаимодействия компонентов агроценоза они могут быть высокопродуктивными, как например, искусственные луговые угодья, лесонасаждения и т.п.

Между естественными и искусственными биогеоценозами наряду со сходством существуют и различия, которые важно учитывать в хозяйственной деятельности человека.

Естественные биогеоценозы обычно слагаются из большого количества видов. Они представляют из себя экологические системы, которые складываются в природе под действием естественного отбора. Последний отметает все слабо приспособленные формы организмов. В результате складывается сложная, относительно стойкая экологическая система, способная к саморегуляции. В естественных биогеоценозах осуществляется круговорот веществ, в результате которого вещества, потребляемые растениями, возвращаются в почву.

В создаваемых человеком искусственных биогеоценозах – агроценозах – компоненты подбираются исходя из хозяйственной ценности. Здесь ведущий фактор не естественный, а искусственный отбор. Через искусственный отбор и другие агротехнические мероприятия человек стремится получить максимальную биологическую продуктивность (урожай). В искусственных биогеоценозах значительная часть питательных веществ выносится с урожаем из системы и естественный круговорот веществ не осуществляется. Наблюдается пониженное разнообразие входящих в агроценоз видов, т.к. обычно культивируют один или несколько видов (сортов) растений, что приводит к значительному обеднению видового состава животных, грибов, бактерий. В агроценозах наблюдается также пониженная способность культурных растений противостоять конкурентам и вредителям. Культурные виды так сильно изменены селекцией в пользу человека, что без его поддержки не могут выдержать борьбу за существование.

В естественных биогеоценозах источником энергии является Солнце. В агроценозах наряду с этим (естественным) источником энергии человек вносит удобрения, без которых высокая биологическая продуктивность не может быть реализована. Агроценозы поддерживаются человеком посредством больших затрат энергии (мускульной энергии людей и животных, работы сельскохозяйственных машин, связанной энергии удобрений, затрат на дополнительный полив и т. п.). Таким образом, они существуют и дают высокую биологическую продуктивность благодаря непрерывному вмешательству и поддержке человека, без участия которого они существовать не могут.

В агроценозах между его компонентами, также как и в естественных экосистемах, складываются разнообразные связи. Так, на пшеничном поле между пшеницей, сорняками, растительноядными насекомыми – вредителями, хищными и паразитическими насекомыми, нападающими на вредителей пшеницы, мелкими грызунами, которые питаются за счет растений, складываются сложные биологические связи. Эти взаимоотношения также в значительной части регулируются человеком в процессе хозяйственной деятельности.

Ход работы:

1. Прочитать текст.

2. Заполнить таблицу «Сравнение природной системы (биогеоценоза) и агроэкосистемы». Придумать еще 4 критерия сравнения.

Сравнение биогеоценоза и агроценоза.

Критерий	Биогеоценоз	Агроценоз
Источник энергии
Круговорот веществ
Устойчивость системы
Видовой состав
Пищевые цепи
Продуктивность
7.
8.
9.
10.

1. По критериям сравнения и рисункам сделайте краткую характеристику био - и агроценоза. Выявить черты сходства и различия, объяснить причины.

Вариант 1 сравнивает экосистемы пруда и сада, 2 вариант – аквариума и дубравы.

Э косистема пруда.

Экосистема аквариума.

Экосистема дубравы.

Экосистема сада.

Выводы: __________________________________________________

Контрольные вопросы:

Выберите ТРИ правильных ответа.

1. Сходство поля, засеянного овсом, и луга обусловлено:

А) небольшим числом видов

Б) наличием цепей питания

В) наличием продуцентов, консументов, редуцентов

Г) использованием солнечной энергии

Д) использованием дополнительных источников энергии

Е) замкнутым круговоротом веществ

2. В природной экосистеме, в отличие от искусственной:

А) длинные цепи питания

Б) продуценты изымаются из круговорота

В) небольшое число видов

Г) осуществляется саморегуляция

Д) замкнутый круговорот веществ

Е) используются дополнительные источники энергии наряду с солнечной

3.Установите соответствие между характеристикой биогеоценозов и их типами

Типы	Характеристики
Естественные (биоценозы) Агроценозы	А) создаются под действием естественного отбора Б) способны к саморегуляции В) численность одного или нескольких видов значительно превышает численность других Г) нуждаются в постоянном контроле со стороны человека Д) круговорот веществ осуществляется не полностью, часть вещества выносится Е) большое видовое разнообразие

Практическая работа № 7

Тема: Решение экологических задач.– 2 часа.

Цель занятия: научиться решать типовые экологические задачи, составить упрощенную математическую модель взаимоотношений хищника и жертвы в сообществе

Задание: рассмотрите решения некоторых экологических задач и по аналогии решите предложенные задачи.

Ход работы:

РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ОСОБЕЙ В ЭКОСИСТЕМЕ

Задача. Одна рысь съедает в сутки 5 кг пищи. Какое максимальное количество рысей выживет в лесу с биомассой 10950 тонн в год, если количество доступной пищи 0,1%.

Решение:

1) определяем доступную пищу

10950 т - 100%

х - 0,1%

х = 10,95 т = 10950 кг

2) определяем количество пищи для одной рыси в год

365 · 5 кг = 1825 кг

3) определяем количество рысей в лесу

10950 кг / 1825 кг = 6 рысей

Задача. В 1 кг массы синиц – К₂ содержится 4000 ккал энергии, КПД фотосинтеза в лесу составляет 1%. Какое максимальное количество птиц со средней массой 20 г сможет прокормиться в сообществе, на поверхность которого поступает 2∙10⁷ ккал солнечной энергии.

Решение:

1) определяем энергию продуцентов

20000000 ккал - 100%

х - 1%

х = 200000 ккал

2) согласно правилу Линдемана определяем энергию синиц

     П                    К₁                    К₂

200000            20000             2000    

К₂ = 2000 ккал

3) находим биомассу синиц

1 кг - 4000 ккал

х кг - 2000 ккал

х = 0,5 кг

4) находим количество синиц

500 г / 20 г = 25 синиц в сообществе

1. Определите, какое максимальное количество паразитов может прокормиться в организме хозяина, если масса одного паразита – 10 г, а в 1 г его тела заключено 200 ккал энергии. Хозяин – травоядное животное со средней массой тела 40 кг, в 1 кг которого содержится 2000 ккал энергии.

2. В 1 кг массы тела дятлов – К₂ содержится 3500 ккал энергии, а КПД фотосинтеза в лесу 2%. Какое максимальное количество птиц со средней массой тела 100 г сможет прокормиться в лесу, на поверхность которого падает 7∙10⁷ ккал солнечной энергии?

ЗАДАЧИ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИИ.

Для приблизительной оценки численности популяции в том случае, когда другие, более точные, методы неприменимы (например, при оценке численности рыб в озере или численности мышевидных грызунов в участке леса), используется метод «отлов с мечением – повторный отлов», при котором вычисляется показатель численности, называемый индексом Линкольна. Общий размер популяции (N) в этом случае определяется как частное между произведением количества животных в первом (N₁) и во втором (N₂) уловах и количеством меченых животных, обнаруженных во втором улове (n) (метятся и затем выпускаются в среду все особи, отловленные при первом вылове).

N = (N_1*N₂)/n_мечен.

3. Для изучения численности  огненных саламандр их фотографируют, а не метят, так размер и рисунок пятен у каждой саламандры особенный. Поймали, сфотографировали, а затем выпустили на прежнее место 30 саламандр. Через сутки снова поймали 30 саламандр, среди них было 15, сфотографированных ранее. Предположим, что за сутки ни одна саламандра не умерла, не родилась, не эмигрировала из популяции и не иммигрировала в популяцию. Определите число саламандр в популяции.

4. Гидробиологи поставили цель оценить размер популяции карпа в небольшом пруду. С помощью сети отловили 50 экземпляров и пометили их краской, выпустили обратно в пруд. Через 24 часа снова отловили 50 экземпляров, среди которых оказалось 20 меченых. Рассчитайте количество популяции карпа, если за время проведения исследований ее численный состав не изменился.

5. Для определения численности популяции ястребов было отловлено, окольцовано и выпущено 40 птиц. Спустя 24 часа было вновь отловлено 40 птиц. Из них 25 ястребов оказалось помеченных ранее. Определите количество особей в популяции, если за время исследования никто не родился и не умер.

ПРИРОСТ БИОМАССЫ

Задача . Мыши за лето съели в поле 80 кг зерна. Рассчитайте оставшийся урожай зерна в (кг), если известно, что прирост биомассы мышей к концу лета составил 0,02% от урожая. Переход энергии с одного трофического уровня на другой в данной цепи питания составляет 15%.

Решение

1) Определяем биомассу мышей

            80 кг – 100%

            х    –  15%

            х = 12 кг

2) Рассчитываем весь урожай зерна

            12 кг – 0,02%

            х    – 100%

            х = 60000 кг

3) Определяем оставшийся урожай

            60000 – 80 = 59920 кг

7. Полевки за лето съели в поле 120 кг зерна. Рассчитайте оставшийся урожаи зерна в (кг), если известно, что прирост биомассы полевок к концу лета составил 0,01% от урожая. Переход энергии с одного трофического уровня на другой в данной цепи питания составляет 10%.

Задача. Скворцы на яблоне питаются гусеницами яблонной плодожорки. Рассчитайте оставшийся урожай яблок в (кг), если за лето гусеницы могли бы уничтожить 25% яблок и достигнуть биомассы 4 кг. Переход энергии с одного трофического уровня на другой в данной цепи составляет 20%.

Решение

1) Определяем, сколько яблок съели гусеницы

            4 кг –   20%

            х    –  100%

            х = 20 кг

 2) Рассчитываем биомассу яблок

            20 кг –  25%

            х    – 100%

            х = 80 кг

3) Определяем оставшийся урожай яблок

            80 – 20 = 60 кг

8. Скворцы на яблоне питаются гусеницами яблонной плодожорки. Рассчитайте оставшийся урожай яблок в (кг), если за лето гусеницы могли бы уничтожить 20% урожая и достигнуть биомассы 5 кг. Переход энергии с одного трофического уровня на другой в данной цепи составляет 10%.

Задача. Щуки в водоеме съели 200 кг мелкой рыбы. Определите прирост биомассы щук в (кг), если переход энергии с одного трофического уровня на другой равен 15%, а мелкая рыба составляет 50% рациона щук.                 

Решение

1) Определяем биомассу мелкой рыбы

            200 кг –   50%

            х     –   100%

            х = 400 кг

2) Рассчитываем прирост щук

            400 кг –  100%

            х     –    15%

            х = 60 кг

9. Щуки в водоеме съели 1800 кг мелкой рыбы. Определите прирост биомассы щук в (кг), если переход энергии с одного трофического уровня на другой равен 20%, а мелкая рыба составляет 90% рациона щук.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОМАССЫ

10. Рассмотрите пирамиду энергии экосистемы леса

Определите биомассу продуцентов данной экосистемы в тоннах, если известно, что 1 кг зеленой массы поглощает 3∙10⁶ кДж солнечной энергии.

11. Рассчитайте первичную продукцию верхового болота в тоннах, где энергия хищников 2-го порядка составляет 3000 ккал, если известно, что 1 кг этой продукции содержит запас энергии 150 ккал

Выводы:

Практическая работа №8

Тема: Анализ и оценка последствий собственной деятельности в окружающей среде, глобальных экологических проблем и путей их решения.- 2 часа.

Цель занятия: познакомить учащихся с последствиями хозяйственной деятельности человека в окружающей среде и практическое применение знаний темы «Экосистемы».

Задание 1 «Эксперты с планеты ЭКО»

Цель: произвести экологическую экспертизу потребительских товаров по их воздействию на окружающую среду,

Представьте себе планету, где экологически грамотные жители принимают активное участие в поддержании здоровья окружающей среды и где потребительские решения принимаются на основе сознательного стремления уменьшить количество отходов и сэкономить энергию.

Задание: оцени 5 земных товаров по их воздействию на окружающую среду, отметив это качество в таблице знаком «+».

Наименование товара	Потребность в энергии при производстве			долговечность		материал
	высокая	средняя	низкая	одноразовое	многоразовое	Восполнимый ресурс	Невосполнимый ресурс	биоразлагаемый	бионеразлагаемый
1.Стеклянная банка
2.Школьная тетрадь
3.Легковой автомобиль
4. Ожерелье
5. Велосипед

Выбери один товар, который ты считаешь совершенно бесполезным, и один пример очень полезного товара. Почему вы выбрали именно эти товары? Основываясь на своих оценках, дайте рекомендации, которые помогли бы уменьшить отходы и сохранили энергию.

Задание 2 «Наш общий выбор»

Цель: поиск оптимальной стратегии совместного использования воспроизводимых природных ресурсов.

Оборудование: блюдце - общее озеро, семена – рыбы (природный ресурс).

Правила игры: (класс делиться на группы по 4 человека, в каждом «озере» по 16 «рыб»)

Задача каждого поймать как можно больше рыбы

1. Максимальная ёмкость озера – 16 рыб

2. За каждые 4 рыбы ученик получает 1 очко

3. Даётся 4 попытки по 5 секунд, во время которых можно ловить рыбу. Время начала и окончания объявляется ведущим

4. Если рыба после этого остаётся в блюдце, к ней добавляется такое же количество, какое осталось.

Обсудите вопросы в группе и в классе:

1. Каково было наибольшее число очков, набранное игроком; группой?

2. Почему рыба добавлялась только в том случае. Если что-то оставалось в блюдце?

3. Что происходит, когда члены группы не действуют совместно?

4. Какова оптимальная стратегия лова рыбы?

5.Какие еще ресурсы требуют совместной оптимальной стратегии использования? Приведите примеры.

Сделайте вывод по итогам обсуждения.

Задание 3 «Собери целое из кусочков»

Цель: развитие коммуникационных навыков во время совместного решения проблемы, определения стран, лидирующих в переработке отходов, выражать свое отношение к проблеме переработки отходов

Оборудование: карточки с «кусочками информации»

Задача – используя карточки с «кусочками» информации из доклада Института мировых проблем, определить страну, лидировавшую в переработке бумаги и алюминия в 1983 г.

Правила игры: В группе должно быть 6 человек, каждый получает карточку с информацией. Не разрешается показывать друг другу карточки – информацию на своей карточке можно только прочитать другим членам группы.

- Дайте оценку важности переработки отходов.

- Могла бы наша страна стать мировым лидером в переработке отходов? Предложите конкретные действия (как для отдельных людей, так и на уровне государства), которые помогли бы достичь этой цели.

Библиографический список

1. Габриелян О.С. Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования// О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – 6-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2017.- 272с

2. Константинов В.М. Биология для профессий и специальностей технического и естественно-научного профилей: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования/ В.М.Константинов, А.Г.Резанов, Е.О.Фадеева ; под ред. В.М.Константинова.-6-е изд., стер.—М. : Издательский центр «Академия», 2017.-336 с.

3. Кравченко М.А. Биология: учебно-практический справочник-Ростов н/Д: Феникс,2014.-240с.:ил.

4. Садовниченко Ю.А.-М.:Эксмо, 2013 – 512с. –Универсальный справочник школьника.

5. Хомченко Г.П., Злотников Э.Г. Краткий справочник по химии. Изд.3-е. – Изд-во Питер: 2013.

Интернет ресурсы:

1. hemi.wallst.ru - «Химия. Образовательный сайт для школьников»

2. www.alhimikov.net - Образовательный сайт для школьников

3. chem.msu.su - Электронная библиотека по химии

4. www.hij.ru/ -«Химия и жизнь»

5. chemistry-chemists.com/index.html - электронный журнал «Химики и химия»

6. http://biology.asvu.ru/ - Вся биология. Современная биология, статьи, новости, библиотека

7. http://biology.asvu.ru/ - Вся биология. Современная биология, статьи, новости, библиотека.

Приложение 1

Правила техники безопасности

1. Запрещается пробовать на вкус химические вещества.

2. Щелочи, кислоты и другие ядовитые вещества необходимо набирать в пипетку только при помощи резиновой груши.

3. При взбалтывании растворов в колбах или пробирках необходимо закрывать их пробкой.

4. При нагревании жидкостей пробирку следует держать отверстием в сторону от себя и соседей по работе.

5. Во избежание ожогов от брызг и выбросов не наклоняться над сосудом, в котором кипит или налита какая-либо жидкость.

6. При переносе сосудов с горячими жидкостями держать их обеими руками: одной поддерживать дно, другой – верхнюю часть.

7. При работе с горячими и легковоспламеняющимися веществами (эфиры, спирты, бензин) нельзя нагревать их на открытом огне или сетке.

8. При определении запаха вещества не следует делать глубокого вздоха, а лишь движением руки направлять к себе воздух.

9. Концентрированную серную кислоту следует приливать в воду тонкой струей при непрерывном помешивании.

10. Химические стаканы, колбы из обычного стекла нельзя нагревать на голом огне без асбестовой сети. Категорически запрещается использовать посуду, имеющую трещины или отбитые края.

11. Использованную химическую посуду и приборы, содержащие кислоты, щелочи и другие едкие вещества, нужно освобождать от остатков и тщательно мыть. Прежде чем слить в раковину, их нужно нейтрализовать.

12. Нельзя оставлять без присмотра работающие установки, включенные электронагревательные приборы, спиртовки.

13. При обнаружении дефектов в приборах немедленно сообщите преподавателю, студентам запрещается устранять неисправности.

14. Если разбит ртутный термометр или электрод, содержащий ртуть (о случившемся сообщить преподавателю), рекомендуется капли ртути собрать амальгамированными пластинками из белой жести или меди. После удаления капель ртути необходимо залить место ее разлива 20%-ным раствором хлорида железа (III).

15. Во избежание отравлений категорически запрещается принимать пищу в химической лаборатории.

16. При мытье химической посуды запрещается работать с хромовой смесью без резиновых перчаток и защитных очков, а также прорезиненного фартука.

Приложение 2

Оказание первой медицинской помощи

1. При термических ожогах осторожно обнажить обожженный участок и закрыть сухой асептической повязкой. Обожженный участок нельзя как-либо очищать и мочить водой, этиловым спиртом, перекисью или смазывать мазью.

2. При химических ожогах промыть обожженное место, не обращая внимания на боль, большим количеством проточной воды (10 – 15 мин), в случае кислых реагентов – раствором бикарбоната натрия (2%-ным), а в случае щелочных – разбавленным раствором борной или уксусной кислот.

3. При порезах стеклом:

а) промыть рану можно только в случае попадания в нее едких или ядовитых веществ, в остальных случаях, даже если в рану попал песок, ржавчина, промыть ее водой нельзя;

б) нельзя смазывать рану мазями; перед наложением повязки смазать настойкой йода участок вокруг раны;

в) удалять из раны мелкие осколки стекла может только врач.

4. При отравлении химическими веществами немедленно вызвать врача и одновременно приступить к оказанию первой помощи – если яд попал внутрь – вызвать рвоту, дать противоядие.