План проекта по биологии. Проект по общей биологии. Раффлезия или «трупная лилия»
Муниципальное образовательное учреждение Ореховская средняя общеобразовательная школа
Проект по биологии
«10 самых удивительных растений мира»
Руководитель:
учитель географии и биологии,
Рассейкина И.Г.
с.Ореховка, 2014
| Введение Проблемы школы как экосистемы и их решенияЭти две сенсорные ретрансляционные системы бактерий дают яркий пример понимания функций и принципов проектирования биологических сетей, которые можно получить в результате сравнительного исследования. Они также служат классическими примерами, в которых тесное сотрудничество между учеными-физиками и физиками и другими людьми привело к принципиально новому пониманию того, как клетки обрабатывают информацию и как развивается кооперативное поведение. Разумеется, межклеточное взаимодействие и передача информации также имеют центральное значение для процессов развития в многоклеточных организмах - предмет, к которому мы вернемся позже, при обсуждении проблемы биологической самосборки. Действительно, тема конкретных взаимодействий, кодирования и передачи информации вездесуща на всех уровнях биологической организации. Он обеспечивает естественный интерфейс с физическими науками, который может предоставлять количественные идеи и инструменты для продвижения нашего понимания живой материи. |
| 1.Десять самых удивительных растений мира |
| 1.1.Вельвичия удивительная – дерево или куст? |
| 1.2. Раффлезия или «трупная лилия1» |
| 1.3. Аморфофаллус – «цветочный гигант» |
| 1.4. Опунция Биджелоу Этот интерфейс богат фундаментальными вопросами, и мы ожидаем большого прогресса в ближайшем будущем. Динамика простых систем - это хлеб и масло, преподаваемые во всех вводных курсах физики. Более сложный анализ динамических систем является центральным во многих областях в области физических наук и инженерии. В частности, он обеспечивает систематический подход для определения типичного, не зависящего от параметра поведения, а также для уменьшения размерности путем определения наиболее важных для динамики переменных. В нем также рассматриваются вопросы устойчивости и многоуровневости, а также предлагаются методы решения временных изменений, происходящих в широко разрозненные сроки. Теория динамических систем была особенно ценна для понимания поведения нелинейных систем, поэтому дисциплина естественным образом расширилась в биологии, квинтэссенции «нелинейной науки». |
| 1.5. Карнегия гигантская |
| 1.6. Непентес |
| 1.7. Венерина мухоловка |
| 1.8 Фикус Бенгальский |
| 1.9. Секвойя вечнозеленая |
| 1.10. Пуйя Раймонда Динамика играет вездесущую роль в живых системах. Некоторые из наиболее очевидных примеров представлены ритмическим поведением: клеточным циклом и циркадианными ритмами, дыханием и сердцебиением, локомоцией и нервными колебаниями. Но ритмическое поведение - это не единственные проявления динамики. Адаптация, рост и эволюция также являются динамическими процессами, которые охватывают широкий диапазон сроков, от секунд до миллионов лет. Динамика не всегда упорядочена и детерминирована: случайность и стохастичность играют важную роль как в молекулярном, так и в эволюционном масштабе. |
| Заключение |
ВВЕДЕНИЕ
Растительный мир очень красив и многообразен. Сегодня существует около 360.000 различных видов растений (деревья, травы, кустарники и другие). Среди них есть особенные, удивительные виды, которые превзошли все другие виды растений по различным показателям, прочно закрепив за собой звание «самых-самых».
Невозможно достичь понимания динамического поведения, не прибегая к количественному анализу. Последнее обеспечивает непосредственную связь с физическими науками и математикой, полями, которые разработали мощные инструменты и концепции для изучения детерминированных и стохастических динамических процессов.
Одним из распространенных проявлений динамики в живых системах является адаптация. Клетки и организмы взаимодействуют со своей средой, чаще всего с помощью адаптации, ответ, который смягчает последствия изменений. Биологические примеры адаптации включают в себя очень знакомый опыт наших глаз, требующий времени, чтобы приспособиться к темноте, когда свет выключен. Это явление связано с несколькими слоями обратной связи, работающими на молекулярном и клеточном уровнях сетчатки. В целом подобный механизм «отрицательной обратной связи» лежит в основе гомеостаза уровня глюкозы в крови и многих других процессов.
На нашей Земле 90% биологической массы составляют растения, их почти полмиллиона видов. Без растений жизнь на земле была бы невозможна, так как они являются лёгкими планеты. Растения поглощают углекислый газ и другие вредные вещества и по ночам выделяют кислород, которым мы дышим. Я хочу рассказать Вам о самых удивительных растениях нашей планеты.
Противоположный тип обратной связи - положительная обратная связь - усиливает эффект возмущений, что приводит к возбудимому поведению. Положительная обратная связь играет ключевую роль в генерации потенциалов действия в нейронах, что было выяснено в классической работе биофизики. Положительная обратная связь часто связана с наличием альтернативных стационарных состояний и возможностью переключения между ними. Еще одним примером такого поведения являются эпигенетические явления, которые контролируют дифференцировку клеток.
Фактически, для живых систем характерно иметь много возможных состояний, что в математике и физике связано с мультистабильностью. В этом случае состояние системы зависит от прошлой истории ее динамики, что означает, что система имеет память. Физические науки предоставляют множество элегантных примеров систем, в которых мультистабильность и память играют важную роль в динамике, а также разработано множество идей и математических подходов для точного описания таких ситуаций.
Цель: познакомиться с удивительными растениями Земли.
Изучить литературу по данному вопросу.
Составить описание редких и удивительных растений
Рассмотреть область применения растений.
Оформить работу и сделать презентацию
1) Работа с источниками информации: дополнительная литература, справочники, атлас-определитель.
Важный набор идей, связывающих живые и физические системы, относится к релаксационной динамике, энергетическим ландшафтам и колебаниям. Термодинамически стабильные состояния являются минимумами энергии: почти равновесная динамика стремится приводить системы в эти состояния, а тепловые флуктуации выступают против этой сходимости. Релаксационная динамика обобщает на широкий класс неравновесных процессов и играет важную роль в том, как мы понимаем стабильность и надежность многих живых систем.
Вопросы, направляющие проект
Идеи энергетического ландшафта обеспечивают мощное понимание динамики сложных биологических молекул, которые катализируют химические реакции, или, в случае молекулярных двигателей, выполняют механическую работу. Подобно искусственным машинам, «молекулярные машины» построены из множества гетерогенных компонентов, взаимодействие которых тщательно спланировано. Понимание принципов проектирования этих машин остается ключевым вопросом для теоретических биологических физиков. Отличным примером этих проблем является молекулярный моторный кинезин.
2) Сравнение, анализ, описание.
На нашей планете существует огромное количество всевозможных растений, увидев которые можно только удивляться тому, как природа смогла придумать нечто подобное. Невероятное количество видов и подвидов растений, многие из которых поражают своими качествами – от выживаемости и приспосабливаемости, до расцветки и размеров.
Важно отметить, что идеи, впервые использованные в этих исследованиях, не ограничиваются кинезинами. Это будет увлекательно, так как новые физические разработки проливают свет на тип наномасштабной динамики, которая, по-видимому, была настолько эффективно захвачена эволюцией этих великолепных машин.
Краткая аннотация проекта
Идеи многоуровневых ландшафтов также актуальны в совершенно другом контексте: формирование и поддержание воспоминаний в мозге. Ряд экспериментальных, вычислительных и теоретических результатов свидетельствует о том, что память опирается, по крайней мере, частично на явления многостабильности. Несколько устойчивых состояний могут сосуществовать в нейронных системах на нескольких уровнях, от молекулярного механизма в отдельных синапсах до крупных сетевых состояний активности, а состояния могут быть стабильными в самых разных временных масштабах - от нескольких миллисекунд до целой жизни.
Знаете ли Вы, что высота самых высоких деревьев превышает 100 метров? Слышали ли вы что-нибудь про растения, которые способны «убивать» и «съедать» животных?
Десять самых удивительных растений мира
1.1.Вельвичия удивительная - дерево или куст?
Рис.1 Вельвичия удивительная
Растет на юге Африки, в пустыне Намибии. Возраст этого пустынного дерева-карлика может достигать 2000 лет. Из короткого пенькообразного ствола растения в обе стороны отходят два огромных листа, которые по мере роста продольно разрываются на ленты, а кончики отсыхают. Возраст этих гигантских листьев равен возрасту дерева. Листья постоянно растут от основания, а кончики отмирают. В отдельных случая длинна листьев, может достигать 8 метров, а ширина 1,8 метров.
Основной механизм заключается в том, что нейронная система притягивается к одному из нескольких устойчивых состояний, которые можно рассматривать как локальные минимумы в энергетическом ландшафте. Затем обезьяна делает движение глаз к месту прослушивания. Записи электрической активности от префронтальных кортикальных нейронов во время этой задачи показывают, что частота воспламенения шипов увеличивается в подмножестве нейронов, когда кий представлен и остается высоким на протяжении периода задержки, таким образом, представляя собой память о кие.
Род Вельвичия назван английским ботаником Джозефом Гукером в честь австрийского (словенского) ботаника и путешественника Фридриха Вельвича, который в 1860 году открыл это растение на юге Анголы.
Племена бушменов называют это растение «отджи тумбо», что означает «большой господин».
Вельвичию можно культивировать как оранжерейное или комнатное растение. Делают это не из-за её высоких декоративных качеств, а по причине исключительной непохожести вельвичии ни на одно другое растение.
Возрастная группа учащихся, класс(-ы)
Модель вычислительной сети, состоящая из тысяч возбуждающих и тормозных нейронов, синаптическая схема которых имитирует клеточную и синаптическую организацию префронтальной коры, достоверно воспроизводит такие состояния активности, связанные с памятью. Этот пример показывает, что синаптическая архитектура нейронных систем может поддерживать мультистабильность как механизм памяти; он также иллюстрирует мощь вычислительного моделирования и инструментов системного анализа от физических наук при применении к сложным биологическим системам.
Вельвичия растёт очень медленно. Чувствительна к заморозкам. Требует хорошо дренированной почвы, слой которой должен быть достаточно глубок для её длинного главного корня. Для нормального развития необходим сухой климат, прямое солнечное освещение; дневная температура 21-23 °C, ночная - 10-12 °C. Поливать растение в период роста следует регулярно, но умеренно, без чрезмерной пересушки земляного кома; между поливами необходимо дать просохнуть верхнему слою почвы. Во время периода покоя растение не поливают.
Очень важная общая концепция, в равной степени относящаяся к динамике физических и биологических систем, - стохастичность. Изучение стохастического поведения в биологических системах является отличным последним примером научного прогресса, обусловленного перекрестным оплодотворением идей из разных дисциплин, чему способствуют технологические достижения, позволяющие проводить количественные измерения. С появлением флуоресцентных репортеров и способностью имитировать и индивидуально отслеживать большое количество отдельных клеток в течение длительных периодов времени стало возможным наблюдать и количественно определять колебания различных генов в отдельных клетках, даже в бактериях, самых маленьких клетках на Земле.
1.2.Раффлезия или «трупная лилия»
Рис.2 Раффлезия
У раффлезии отсутствуют органы, в которых бы шёл процесс фотосинтеза; более того, у представителей этого рода отсутствуют и стебли, и листья. Все вещества, необходимые для своего развития, раффлезия получает из тканей (корней или стеблей) растения-хозяина через корни-присоски.
Конструкция экспериментов по изучению флуктуирующего биологического поведения и интерпретации данных была построена на фундаментальном понимании стохастических процессов в физике и математике. Результаты исследований проливают свет не только на молекулярную биологию основных процессов, но и на возможную важность стохастичности в принятии решений клетками.
Исследования стохастичности показывают, что генетически идентичные организмы могут проявлять существенные фенотипические различия. Небольшое количество молекул, участвующих в этом процессе, особенно на стадии транскрипции, может приводить к значительным колебаниям содержания белка между генетически идентичными клетками. Поскольку концентрации белка контролируют скорости многих биохимических процессов, стохастические флуктуации транскрипции обладают способностью индуцировать различия в физиологических состояниях.
Местные жители острова Суматра, в лесах которого была открыта раффлезия, издавна знали это растение и использовали его в лекарственных целях. В частности, экстракт из бутонов раффлезии применялся для восстановления фигуры у женщин после родов.
1.3.Аморфофаллус – «цветочный гигант»
Их понимание заключалось в том, чтобы понять, что если бы они использовали двух флуоресцентных репортеров, разница в уровнях двух репортеров определяла шум, свойственный процессу экспрессии двух генов, тогда как общая составляющая колебаний представляла внешний шум, возникающий из-за изменчивости, которая влияет на экспрессия всех генов в клетке. Начиная с этого знакового исследования многие группы использовали этот подход для измерения шума в экспрессии генов в других микробных и животных системах, а также для понимания клеточной индивидуальности.
Рис.3 Аморфофаллус
Эти растения бывают разных размеров - от маленьких до гигантских. Растут из подземных клубней размером с грейпфрут и весом около 5 кг, некоторые из корневищ или столонов. У этих растений имеется период покоя, некоторые из них - вечнозелёные травы.
Клубень сжато-шаровидной формы, иногда неравномерно цилиндрически удлинённый, реповидной или конусовидной формы
Чтобы проиллюстрировать обширный диапазон динамических явлений и широкий диапазон временных и пространственных масштабов, по которым может развиться динамика, мы завершаем этот раздел некоторыми важными вопросами, касающимися динамики экосистем, биомов и системы Земли. Все эти системы демонстрируют свойства, которые зависят от физиологии, биохимии и развития отдельных организмов, но особые характеристики систем возникают в зависимости от взаимодействия между организмами или взаимодействия между организмами и их средой.
Эти так называемые эмерджентные свойства имеют много измерений, и они связывают эволюционные, экологические и земные системы в сети взаимодействий, которые действуют в разные периоды времени. Новые свойства играют центральную роль в определении пригодности среды обитания и способствовали созданию Земли и ее систем жизнеобеспечения.
Род Аморфофаллус , также как и род Раффлезия славится своим "тонким ароматом" разлагающейся плоти. Запах, исходящий от цветка ужасен. Без противогаза любоваться аморфофаллусом способны немногие. Цветок большинства представителей этого рода огромен в размерах и может достигать высоты 2,5 метра при диаметре 1,5 метра. Во многих восточных странах клубни этого растения используются при приготовлении различных кулинарных блюд и лекарств.
Клубни Аморфофаллуса широко используются в традиционной японской кухне для приготовления супов или для добавления в тушёные блюда. Из них также делают муку для лапши и желатиноподобное вещество, из которого затем делают особые тофу.
Считается, что употребление в пищу блюд, в состав которых входят клубни аморфофаллуса, способствует очищению желудочно-кишечного тракта от шлаков и снижению веса. Это растение выращивают в Китае уже на протяжении 1500 лет и применяют клубни аморфофаллуса как диетический продукт для снижения уровня холестерина и сахара в крови.
В медицине клубни аморфофаллуса используются как сырьё для изготовления диабетических продуктов.
1.4.Опунция Биджелоу
Рис.4 Опунция Биджелоу
Опунция Биджелоу - этоодин из самых удивительных видов рода Опунция семейства Кактусовых. Это удивительные пушистые кактусы, высотой до двух метров.
Опунции распространены на обширных территориях Северной и Южной Америки, включая Вест-Индию. В Мексике, являющейся главным районом произрастания рода, сосредоточена почти половина видов опунции. Согласно легенде ацтеков, Теночтитлан (нынешний Мехико) был основан на месте, где росла опунция, на которой сидел орёл, поедающий змею. Эта сцена из легенды отображена на гербе Мексики. Как интроцуцированные растения некоторые виды опунции распространились в тропических и субтропических регионах всего мира.
Опунция возделывается ради своих плодов, а также в качестве корма для скота и живой изгороди.
На острове Мальта из плодов опунции производят ликёр (Ambrosia Bajtra 21 % vol.), являющийся национальным алкогольным напитком.
1.5.Карнегия гигантская
Рис.5 Карнегия гигантская
Карнегия гигантская (Сагуаро ) ещё одно удивительное растение семейства Кактусовых. Самой удивительной особенностью этого кактуса являются его большие размеры. Высота отдельных растений составляет около 14 метров, а диаметр более 3 метров! При этом возраст отдельных кактусов достигает 150 лет.
Род назван в честь Карнеги, Эндрю (1835-1919), американского предпринимателя, сталепромышленника и мультимиллионера.
Произрастает в Мексике, Калифорнии и Аризоне.
1.6.Непентес
Рис.6 Непентес
Непентес. Большинство растений из этого рода можно без преувеличения назвать "хищниками", которые получают необходимые недостающие питательные вещества, "переваривая" пойманных насекомых. Растение имеет видоизменённые листья, которые по форме напоминают кувшинчики. Внутренняя поверхность кувшинчика выстлана клетками, выделяющими нектар, который служит для привлечения насекомых, а также "клетками-волосками", делающими освобождение попавшего "в сети" насекомого невозможным. Поверхность "горлышка" кувшинчика очень скользкая, поэтому шансов у прогуливающегося по горлышку насекомого не соскользнуть вниз практически нет. Насекомое падает в воду (у отдельных видов в кувшинчике может содержаться до 2 литров воды) и тонет. Далее вырабатываются ферменты, которые полностью "переваривают" насекомое. Иногда в ловушке оказываются не только насекомые, но и даже мыши, крысы, птицы.
Виды рода - большей частью кустарниковые или полукустарниковые лианы, произрастающие во влажных местообитаниях. Их длинные тонкие травянистые или слегка одревесневшие стебли взбираются по стволам и крупным ветвям соседних деревьев на десятки метров в высоту, вынося свои узкие конечные кистевидные или метельчатые соцветия к солнечному свету.
1.7.Венерина мухоловка
Рис.7 Венерина мухоловка
Венерина мухоловка - это ещё более удивительное "растение-убийца", которое предпринимает более активные действия по умерщвлению своей добычи. Видоизменённые листья-"челюсти" этого растения покушаются на жизнь не только насекомых, но и на жизнь улиток и даже лягушек.
Научное видовое название (muscipula ) переводится с латыни как «мышеловка», вероятно, по ошибке ботаника, по крайней мере так принято считать.
Русское название вид получил в честь Венеры - римской богини любви и растений.
1.8.Фикус Бенгальский
Рис.8 Фикус Бенгальский
Фикус Бенгальский - дерево семейства Тутовые, произрастающее в Бангладеш, в Индии и на Шри-Ланке. Разрастаясь, он способен превратиться в большое дерево, занимающее несколько гектаров, имеющее окружность кроны длиной 610 метров.
Образует мощные ветви для поддержки которых отрастают побеги, которые отпускаясь вниз до земли укореняются, образуя мощные колонны-стволы.
Плоды растения поедаются птицами и млекопитающими.
1.9.Секвойя вечнозелёная
Рис. 9 Секвой вечнозеленая
Это самое высокое дерево нашей планеты. Наши леса умеренного пояса - это трава по сравнению с лесом, состоящим из этих могучих исполинов. Высота многих деревье превышает 110 метров, а возраст более 3500 лет! Раньше в стволах секвой выдалбливали дома и даже прорубали тоннели сквозь которые проходили автомобильные дороги. В ветренную погоду многим посетителям леса великанов становится не по себе от шумного "скрежета" и раскачиваний могучих стволов секвой.Произрастает в Калифорнии. Название роду было дано в честь Секвойи (Джорджа Гесса) (Sequoyah, ок. 1770 - ок. 1843) - индейского вождя племени чероки, изобретателя слоговой азбуки чероки (1826), основателя газеты на языке чероки.
1.10.Пуйя Раймонда
Рис.10 Пуйя Раймонда
Пуйя Раймонда.
Принадлежит к семейству Бромелиевых произрастающее в Боливийских и Перуанских Андах имеет самое большое соцветие диаметром 2,5 метра и высотой около 12 метров, состоящее из приблизительно 10000 простых цветков. Очень жаль, что цветёт это удивительное растение только при достижении 150-летнего возраста, а затем погибает.
Пуйя Раймонда является еще и чутли не самым редким растением на нашей планете. Когда-то давно, пуйя росла практически повсеместно в горных районах, а сейчас ее можно встретить только в перуанских и боливийских Андах на высоте 4000 метров над уровнем моря. Но даже в этих местах можно увидеть лишь одну пуйу на одном квадратном километре.
Заключение
Н аша планета богатой флорой, которая не перестает удивлять нас своими уникальными растениями. Они могут отличаться от привычного разнотравья и захватывать дух своей экзотичностью.
Жизнь людей всегда была тесно связана с миром растений. С древнейших времен человек употреблял растения в пищу, изготовлял из них одежду, инструменты, оружие, использовал для постройки жилища, получал из них краски, лекарства, яды.
Акшаева Елена Юрьевна
Тема проекта
Проект по общей биологии
Предмет, класс
Биология,10 класс
Краткая аннотация проекта
Проект "Клеточный уровень. Основы цитологии" предполагает углубленное изучение строения эукариотической клетки в 10-м классе естественнонаучного профиля; предназначен для усвоения теоретических знаний учащимися в сочетании с навыком их практического применения в жизни, для формирования мотивации изучения биологии в области научного познания мира.
Вопросы, направляющие проект
Основополагающий вопрос
Клетка - структурная единица живой материи
Проблемные вопросы
Почему клетка "живая"?
Влияет ли функциональное состояние клетки на здоровье человека?
С чем связаны различия эукариотических клеток?
Учебные вопросы
Научное представление о клетке;
Сущность и история создания клеточной теории;
Задачи и методы современной цитологии;
Строение и функции клетки;
Различие клеток по составу органоидов;
Связь между цитологическими знаниями и осознанным выбором здорового образа жизни.
Визитная карточка проекта
Номер и название школы
МОУ "Гимназия №102 им.М.С.Устиновой Московского района города Казани Республики Татарстан"
Описание проекта
Клеточный уровень. Основы цитологии
Учебный проект направлен на изучение строения и жизнедеятельности эукариотической клетки. Основной акцент - на животной клетке, что вносит личную значимость к изучаемому объекту - здоровье человека напрямую зависит от состояния клетки, от воздействия на нее факторов окружающей среды, от способности клеток противостоять пагубному влиянию различного рода факторов. Растительная клетка рассматривается в сравнении с животной клеткой.
Предметная область
Общая биология
Возрастная группа учащихся, класс(-ы)
Какое время требуется для выполнения проекта (приблизительно)?
1-2 недели
Основа проекта
Содержание, соответствующее образовательным стандартам
Цель: создание условий для формирования научного представления о клетке как единой, структурной, функциональной единице живого
Задачи:
Предметные: Обобщить знания о разных типах клеток; познакомить с сущностью и историей создания клеточной теории; познакомить с задачами и методами современной цитологии; помочь отработать навыки работы со световым микроскопом; научить различать клетки по составу органоидов.
Развивающие: Развивать навыки сравнения, сопоставления и обобщения при изучении органоидов и разных типов клеток, устанавливать причинно-следственные связи; формировать навыки работы с ПК.
Личностно-ориентированные (воспитательные): Способствовать воспитанию культуры речи; помочь учащимся установить связь между цитологическими знаниями и осознанным выбором здорового образа жизни; способствовать выбору будущей специальности.
Требования к уровню подготовки учащихся:
Знания: Наука цитология, цели, методы изучения. История развития цитологии. Клеточная теория. Научное и ненаучное познание. Алгоритм выполнения и оформления научной работы. Разнообразие клеток тканей организма человека. Единый принцип строения клеток. Биологическая мембрана. Плазматическая мембрана. Состав цитоплазмы. Связь строения органоидов с выполняемыми функциями. Взаимосвязь органоидов. Строение ядра. Хромосомный набор. Факторы, разрушающие клетку. Последствия воздействия пагубного влияния на жизнедеятельность клетки. Раковая клетка. Клетки на страже здоровья. Факторы, регенерирующие клетку.
Умения: владение методами работы с микроскопом и микропрепаратами; приемами работы со справочной литературой; схематично изображать органоиды клетки, давать сравнительный анализ эукариотическим клеткам, применять знания в нестандартной ситуации.
План проведения проекта
Общий план работы над проектами1. Организационный этап
Определение темы проекта
Определение направляющих вопросов
Знакомство с критериями оценивания проекта
2. Исследовательский этап
Индивидуальная рефлексия
Мозговой штурм
Создание творческих групп
Работа в группах
Разработка индивидуального портфолио
3. Защита проекта
Представление индивидуального портфолио
Итоговая рефлексия