Схемы внутрипредметных связей по раскрытию экологических идей

Живая природа едина. Не менее 5 млрд. раз Земля обернула вокруг Солнца с момента возникновения общего предка бактерий, растений, животных, человека. Мы одно с живой при родой и различаемся только по степени родства с ней.

Совместно живущие организмы различных видов обмени-ваются веществом и энергией между собой и окружающей их средой. Эта сеть вещественно-энергетических взаимосвязей объе диняет живые организмы и окружающую их среду в одну очень протяжённую, разнообразную и сложную экосистему - - био-сферу. В биосфере организмы не только испытывают влияние среды, но и сами влияют на неё. Всё живое вещество биосфер; представлено четырьмя царствами клеточных форм: растения ми, животными, грибами, микроорганизмами, которые изу чаются соответственно в курсах ботаники, зоологии, миколс гии, микробиологии.

Схема №1 Концентрическая модель единства окружающей среды

Бисфера пронизана жизнью. В природе все виды живых низмов распределяются не случайно. Связи между ними проникают прежде всего на основе пищевых связей и спо-собов получения энергии. Химические вещества извлека-ются фотоавтотрофами из окружающей среды и в основ-ном через гетеротрофов вновь в неё возвращаются. Этот про-цесс принимает очень сложные формы. В экосистемах сло-жились последовательно зависимые отношения между продуцентами, консументами, редуцентами, которые отража-ют миграцию веществ в природе. Так создаётся самоподдер-живающаяся система, в которой осуществляется кругово-рот веществ. Начинают эстафету жизни зелёные растения, затем её подхватывают животные, а к финишу доносят гри-бы и бактерии, где снова эстафета оказывается у растений. Круг замыкается, чтобы дать начало новому обороту, и так бксконечно.

Схема №2

Миграция веществ в природе

Всем известно, что абиотическая среда контролирует действие организмов, а организмы, в свою очередь, влияют на абиотическую среду и контролируют её самыми разнообразными способами. Организмы постоянно изменяют физическую и химическую природу инертных веществ, отдавая в среду новые соединения и источники энергии. Б процессе жизнедеятельности живых организмов изменяется состав абиотической среды: почвообразование, изменение микрофлоры в верхнем слое почв, очистка воды живыми фильтраторами и т.д.

Как уже говорилось, организмы в природе не существуют изолированно друг от друга, т.е. испытывают на себе влияние биотических факторов окружающей среды, что проявляется в определённых типах отношений, имеющих много общего у организмов разных систематических групп. Организмы также тесно и неразрывно связаны с неживым окружением, т.е. зависят от абиотических факторов: света, воды, температуры, почвы и т.д. Весьма существенное влияние на их жизнедеятельности оказывает и антропогенный фактор, который или непосредственно воздействует на организмы, или воздействует на них через изменения окружающей среды. Эта тройственная зависимость живых организмов демонстрируется в приложениях №1,2,3 к концентрической модели единства окружающей среды.

Приложение 1.

БОТАНИКА-ЭКОЛОГИЯ

Абиоотические факторы

: (транспирация).

• (фотосинтез). •воздух (СО2,О2, фотосинтез);

. дыхание).

Тгмпература (поддерживает все к _цесссы в растениях). .. учва (поступление минеральных

гв, укоренение). 4.Рельеф (создание условий жизни).

Биотические факторы

1. Микроорганизмы (доставка азо
та, обогащение почвы минераль
ными веществами, образование
полезных ископаемых).

2.  Животные (опыление, распрос
транение плодов и семян, выеда
ние, вытаптывание).

3.  Растения (симбиоз, паразитизм,
конкуренция, ярусность).

      ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАСТЕНИЯ

""                  ~

Антропогенные факторы

Выведение новых сортов.

Посадка растений.

Вырубка, вытаптывание.

Загрязнение почвы, воды, атмосферы.

Уничтожение некоторых видов растений.

Охрана растительного мира._____________

ЗООЛОГИЯ-ЭКОЛОГИЯ

Приложение 2.

^биотические  факторы

Вода (среда обитания, составная часть гганизма).

.  Свет (образ жизни дневной, ночной, ; умеренный).

Воздух (среда обитания, О2,СО2, ды-ание).

- Температура (теплокровные и холоднокровные). 5. Почва (среда обитания).

Биотические факторы

1.  Растения (пищевые и тонические
связи).

2.Животные (пищевые связи).

3.Микроорганизмы (способы питания).

4.Межвидовые и внутривидовые отно
шения.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЖИВОТНЫХ

ft                      П

Антропогенные факторы

I. Создание новых пород.              2. Истребление некоторых видов.

?. Меры по охране животного мира.      4. Памятники животным.

Приложение / МИКОЛОГИЯ, МИКРОБИОЛОГИЯ-ЭКОЛОГИЯ

Абиотические факторы

1. Свет (ультрафиолетовые лучи).

2.Воздух (дыхание, О2,СО2), (фо
тосинтез, СО2, О2).

3.Температура (цистообразование).

4.Почва (среда обитания).

5.Вода (среда обитания).

6.Химические вещества (хемосинтез).

Биотические факторы

1.  Растения (способы питания,
среда обитания).

2.       Животные (среда обитания, спо
собы питания).

ё

| ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ГРИБЫ И МИКРООРГАНИЗМЫ

ft

ft

Антропогенные  факторы

1. Создание новых штаммов микроорганизмов.

2. Бактерицидное и бактериостатическое действия.

3. Загрязнения почвы, воды, воздуха и т.д.

Без понимания места и роли живых организмов в целом н; всей планете не представляется возможным изучение много образия форм органического мира. Представление о биоразно образии видов формируется у учеников при изучении в курс< ботаники и зоологии представителей разных систематические групп растений, животных, микроорганизмов, грибов.

Нынешнее исключительное разнообразие форм и функ ций жизни было создано в процессе эволюции путём есте ственного отбора. На раннем этапе вся совокупность первич ных пробионтов была сравнительно однородна. Чтобы суще ствовать и дать начало жизни, необходимо было реагировав на изменяющиеся условия окружающей среды. Эволюция на шла единственно верный выход: создала биоразнообразие ви дов, каждый из которых приспосабливается к определённые^ условиям существования. Возникновение и развитие биораз нообразия становится основной стратегией жизни в условия^ непрерывно изменяющейся природной среды.

Многообразие жизни на Земле с трудом поддаётся описа нию. Полагают, что сейчас на нашей планете обитают свыш; 1 млн. животных, 0,5 млн. растений, до 10 млн. микроорга низмов.

Элементом биосферы является и человек. На первых эта-пах своего существования он оказывал на ход геохимических процессов такое же воздействие, как и любой гетеротрофный вид. Однако в связи с развитием науки и техники человече-ство стало могущественной геохимической силой. Существовавшая точка зрения об устойчивости биосферы, о неисчер-паемости растительных, животных, минеральных, энергети-ческих ресурсов оказалась несостоятельной. В настоящее время воздействие на биосферу должно соче-таться с мудростью предвидения его результатов. Человек от-ветственен за всё, что происходит на Земле. Отмечая сокра-щение видового разнообразия, он способен принять и принимает на себя функции управления экологическим состоя-нием планеты в целом.

Схема 3. БИОРАЗНООБРАЗИЕ ВИДОВ И ИХ ОХРАНА

Ф Л ОРА

ФАУНА

Человек является высшим продуктом развития живой ма-терии, продуктом деятельной эволюции. Поэтому, чтобы понять его сущность, необходимо пользоваться данными биологии как науки о законах возникновения и развития живой природы в целом. Как человек является частью живой приро-| ды, так и науки, изучающие его строение (анатомия),   функции (физиология), влияние условий жизни и труда на здо-_ ровье человека (гигиена), являются частью биологии.

Организм человека состоит из двух частей: растительно; и животной. Все внутренние органы, эндокринную систему , гладкие мышцы, кожу, сердце и сосуды, вегетативную нервную систему относят к органам растительной жизни, создающей внутреннюю среду организма. Скелет, поперечнополосатая мускулатура костей и некоторых внутренних органов (язык, гортань, глотка), соматическая нервная систем: являются органами животной жизни.

В природе всё взаимосвязано, природа едина. Также и организм человека есть целостная система. Поэтому анатомия изучает-организм не как простую сумму составляющих его частей, независимую от окружающей среды, а как целое, находящееся в единстве с условиями существования. Организм человека не представляет собой нечто застывшее, статичное, его функции постоянно изменяются от момента рождения до смерти.

В современных условиях по мере внедрения в промышленность и быт достижений научно-технического прогресса возрастают неблагоприятные изменения физико-химических свойств окружающей среды. Ухудшение гигиенических условий жизни отрицательно сказывается на здоровье и продолжительности жизни людей. В связи с этим возникла молодая наука о здоровье человека — валеология.

Влияние экологических факторов на организм человека прослеживается в приложении "Человек — среда — здоровье"

Приложение 4. ЧЕЛОВЕК - СРЕДА - ЗДОРОВЬЕ

ГИГИЕНА

Биотические факторы Абиотические факторы

виру.СЫ

бактерии

грибы

растения

простейшке черви насекомые грызуны и др. животные

температура свет

влажность

ультрафиолетовые лучи атмосферное давление состав воздуха радионуклиды

отходы промышленности, транспорта, сельского хозяйства

АНАТОМИЯ  => ФИЗИОЛОГИЯ =>  ВАЛЕОЛОГИЯ

Человек является активным субъектом познания мира. Самым доступным способом познания окружающего мира для ученика является эстетическое восприятие природы. Детям легко доступна логика природы, и они очень быстро "влюбляются" в природу, её объекты и явления. Тогда у них возникает интерес к явлениям природы, желание познать, изучить природу и на каком-то этапе этого пути познания ученики начинают чувствовать себя частью природы, а природу — частью себя. Так рождается желание жить по законам природы, потребность оберегать природу и заботиться о ней, как о себе. А природа обогащает жизненным опытом учени-ка, способствует поэтическому восприятию окружающего мира, создаёт благодатную почву для творческого развития личности (му-зыка, поэзия, искусство). Природа становиться тем фактором, ко-торый воспитывает человека, наполняет особым содержанием его духовные и душевные качества. Природа выступает в роли фактора нравственно-эстетического развития личности.

Схема

ПРИРОДА КАК ФАКТОР НРАВСТВЕННО-ЭСТЕТИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ЛИЧНОСТИ

2. Ведущие экологические идеи. Идея целостности природы в биосфере и взаимосвязи все  ее компонентов.

2.1. Основные законы экологии (по Коммонеру):

•    Все связано со всем.

•    Все должно куда-то деваться.

•    Природа знает лучше.

•    Ничто не дается даром.
1. Все связано со всем.

На планете Земля совершает свой путь великое множе-ство жизней. Все они взаимосвязаны, образуют единую об-щую систему, и значит, человечество едино с природой. И само человечество тоже едино. Не может быть хорошо одет м людям, когда плохо другим.

2.Все должно куда-то деваться.

В природе нет такого понятия, как "мусор". Отходы жи-вых организмов, останки одних служат пищей другим. В ре-результате "все возвращается на круги своя". Не надо думать, что если какая-то вещь стала ненужной и ее выбросили на_ помойку, то она как бы исчезла. Ничто не исчезает бес-следнего, оно лишь перемещается, меняя свою форму.

3. Природа знает лучше.

В течение нескольких миллиардов лет формировалась земная природа. Это огромный период времени. Примерно 10000 лет назад возникла человеческая цивилизация. Проходили века, и чело-век вообразил, что он по своему желанию может "улучшать природу", меняя ее. К сожалению, это не так. Он не учел того, что взаимосвязи живой природы невообразимо сложны. А по тому и получилось, что вмешательство в природу приводил как правило, не к ее улучшению, а наоборот, к ухудшени. Нельзя допускать больших изменений природы, нужно щаться с природой бережно, внимательно, осторожно.

4. Ничто не дается даром.

Любая природная система — это единое целое. Если в начать что-то улучшать, то при этом что-то обязательно ухуд-шится. Выигрыш в одном связан с проигрышем в другом. Если человек берет что-то для своих нужд из природы, он должен как-то возместить, иначе возмещать придется нашим потом кам. Отсюда понятны слова японского эколога Талбата Ли "Мы не получили в наследство Землю от своих отцов. Мы ее отдолжили у своих детей".

Выделяют следующие уровни организации жизни: ген-клетка — ткань — орган - организм — популяция — биоценоз биогеоценоз — биом — биосфера — ноосфера.

Современная экология изучает жизнь, интегрированную в биологические системы более высокого ранга, чем орга-низм. Этим экология отличается от других областей биоло гии, которые она обогащает, но ни в коем случае не раство ряется в них и не исчезает как самостоятельная наука.

Экология исследует три основных уровня организации жи вой материи: отдельные особи, популяции, сообщества (эко системы). Изучая особи, экология исследует, как влиянию на организмы абиотические и биотические факторы и наобо рот. На уровне популяций изучаются свойства популяций (чис-

ленность, плотность, возрастной и половой состав, npoстран-ственная структура, рождаемость, смертность), динамика регуляция численности популяции. Экология сообществ рас сматривает состав и структуру сообществ, закономерности и функционирования, трансформацию вещества и энергии.

В конце XX века экология превратилась в одну из веду-щих наук. Это обусловлено тем, что решение проблем, свя-занных с рациональным использованием природных ресур-сов биосферы, возможно только с экологических позиций.

Экология как наука является теоретической основой oxpaнны-природы, но задачи экологии гораздо шире. Она изучает принци-пы и законы, определяющие типы объединения организмов, по-токи вещества и энергии через трофические уровни, закономер-ности функционирования экосистем и биосферы в целом.

Велико разнообразие особен, населяющих биосферу. Рас-тителъный мир представлен около 500 тыс. видами, живот-ный мир  — около 1,5 млн. видами.

  Группировки разных видов (совокупность популяций), заимеющих определенный участок (луг. озеро, степь), образуют сообщество. Сообщество вместе с неживыми компонентами среды  (спет. пола, климат и т.л.) составляет экосистему.

  Экосистема, состоящая из продуцентов, консументов, редуцентов и включаюшая в себя обязательно почву, называется ценозомзом.

  Зеленым растениям принадлежит особая космическая и земная роль. Климент Аркадьевич Тимирязев писал: "Когдато где-то на Землю упал луч Солнца, но он упал не на бесплоднуую почву, он упал на зелёную былинку пшеничного ростка... Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез. Он только затратился на внутреннюю работу...

В той или иной форме он  вошел в состав хлеба, который

послужил нам пищей. Этот луч Солнца согревает нас... быть может. в эту минуту он играет в нашем мозгу".

Растения освобождают воздух от углекислого газа, обогазая его кислородом, и являются продуцентами (автотрофами), т.к. только они способны образовать из неорганических вещешеств органические соединения, от которых зависит существование всех остальных форм жизни. Значительная часть энергии, запасенная в процессе фотосинте-

за  необходима самому растению для поддержания жизненных процессов, построения собственного тела. Часть ее передается животным с растительным кормом. В результате все,. чем питается человек, имеет растительное происхождение .

Мы привыкли представлять нефть, газ, торф, бурый и каменный уголь как нечто, связанное только с геологией, а между тем у них чисто растительное происхождение. Надо признать, что именно растения управляют нашими автомо-билями, обогревают наши дома, участвуют в производстве промышленных товаров.

В 1696 г. во время Азовского похода донецкий уголь пока-зали Петру I. Он бросил уголь в костер и наблюдал горение. Послеле чего произнес фразу, ставшую исторической: "Сей ми-минерал если не нам, то потомкам нашим зело полезен будет".

Однако и этим не ограничивается зависимость человека растений. История начала человеческой цивилизации — это ис-тория окультуривания растений. Каждый центр цивилизации базировался на своей собственной растительной культуре: Еги-пет и Месопотамия— на пшенице, Китай— на рисе, майя и ацтеки — на кукурузе, инки — на кукурузе и картофеле. Моне ты и гербы некоторых стран были с изображением пшеницы

Растения являются еще и окружающей средой человека источником эстетического наслаждения и психологического воздействия. Это источник технического и лекарственного cы рья, стройматериалов. Многие растения стали объектами изу чения бионики в целях использования особенностей их стро ения в технике. Полый стебель (соломинка) подсказал идею создания опорных столбов и свай.

Исключительно важное значение имеют растения в сохра-нении окружающей среды, в поддержании единства и целост-ности природы в биосфере. Они покрывают поверхность по чвы, чем препятствуют развитию и возникновению воздуш-ных и водных эрозий, колебанию температуры, дают прохла-ду, смягчают климат, осушают заболоченные места. Вяз, липа, сирень — наилучшие пылеулавливатели. Они очищают атмос-феру от вредных примесей. Береза, черемуха, можжевельник, выделяют наибольшее количество фитонцидов, обеззаражива-ющих воздух, убивающих возбудителей туберкулеза, брюш-ного тифа, дизентерии. Сосна, ель, дуб черешчатый, клен ост-тролистный на расправу с микробами тратят 1,5—3 минуты. Фитонциды черемухи уничтожают клещей, грызунов.

Растения, как и животные, участвуют в поддержании ба-ланса минеральных солей в почве. Они усваивают минераль-ные вещества и передают их животным. Например, хвощи и диатомовые водоросли накапливают кремнезем. Животные как и растения, после своей гибели возвращают почве мине-ральные вещества, что сохраняет ее плодородие. Например, комары и гнус - вреднейшие существа. Советский ученый Д. В. Панфилов установил, что их личинки проходят личи-ночную стадию в болотах и озерах, накапливая микроэле-менты в своем теле: медь, цинк, марганец, бор, молибдена Летом комары улетают, осенью гибнут на суше. Так происхо-дит миграция веществ в природе. Так растения получают щт животных через почву необходимые микроэлементы. Личин ки и  куколки являются кормом для рыб, рыбы получают мик-

роэлементы .

Животные -• важнейший компонент в миграции хими-ческих элементов в природе. Они способны питаться только готовыми органическими веществами (гетеротрофы), кото-рые имм поставляют растения или другие животные. Живот-ные, таким образом, зависят от растений. Однако и жизненный цикл растений часто невозможен без животных. Так, опылители (насекомые, птицы, летучие мыши, лемуры) переносят пыльцу в момент опыления, по-этому и  выделяют следующие типы перекрестного опыления: энтомофилия, орнитофилия, зоофилия. Соответствуют этим процессам особенности строения пыльцы (липкая, с вырос -тами) строение самого цветка (яркий венчик, наличие не-ктара, запаха). Животные способствуют расселению растений на Земле. Зоохория — распространение плодов и семян живот-ными. для чего растения имеют специальные приспособле-ния в  виде колючек, крючков, шипиков, клейких выделе-нифй. Орнитохория — распространение плодов и семян птица-ми, поэтому растения имеют мясистый, яркий, сочный око-лоплодник, устойчивый к перевариванию эндокарпий. Ин-сектохория — насекомые расселяют растения, особенно бога-тые маслами (фиалка, чистотел, ежевика) . Неоценимо значение животных в процессе почвообразова-ния. За счет морских, преимущественно одноклеточных, жи-вотных образовались осадочные породы (мел, известняк). Из-вестняк Крымских гор — продукт прежней жизнедеятельности морских корненожек. Лучевики, солнечники, чьи раковины состоят из кремнезема, образовали целые залежи этого мате-риала, используемого для шлифовки металлов, приготовле-ния наждачной бумаги. Специалисты считают, что за после-дние 200 млн. лет остается неизменным состав и количество солей в воде. Ведь в пресной воде рек немало растворенных веществ, которые реки выносят в океан. Вода в океане испа-ряется, а соли остаются, но вода не "осолоняется". Кальция, которого в реках много, в океане тоже становится меньше, Куда же все девалось? Это морские организмы забирают все вещества себе для построения скелетов, панциря, раковин, Когда организмы погибают, останки их накапливаются на дне, со временем образуя горные породы.

Неоценим вклад животных в процессы биологическ< очистки морей и океанов, рек и озер. Двустворчатые мо люски способны фильтровать грязную воду, превращая ее чистую. Мидии могут встречаться у поверхности и на глуби: 15—20 метров в количестве 1000 экземпляров на 1 кв. м. Од; особь способна профильтровать в сутки 70 л воды, а од| беззубка — 30 л воды в сутки. Брюхоногие - рапаны и лит рины — ползают по камням, сваям и очищают заросшие п верхности. Моллюск кардиум (Каспийское море), имея 2 см в длину, фильтрует за сутки 15л воды. Он обволакива нефть слизью и в такой "упаковке" выбрасывает на дн Животные активно формируют целые ландшафты .

Велика ценность животных и в хозяйственной деятельно ти: они дают мясо и шерсть, яйца и молочные продукты, ме воск, прополис, шелк. Животные — источник сырья для пр мышленности.

В медицине они являются объектом научных исследованг Паук может работать в лаборатории в качестве точного химиче кого реактива, распознающего разные алкалоиды, т.к. после пр ема химических веществ они плетут совершенно иную сеть .

Экологические потребности животных и растений обуловлены факторами окружающей среды, которые делают вс можным их жизнедеятельность. Выделяются абиотическ и биотические природные факторы.