Причины биологических ритмов

В процессе изучения темы важно дать учащимся знание факторов, под влиянием которых наступают сезонные изменения в жизни организмов, сформировать умение материалистически объяснить происходящие в природе явления, раскрыть пути использования биоритмов в практической деятельности, дать представление о биологических часах.

Для изучения указанных вопросов целесообразно использовать методы беседы, работы с учебником. В ходе объяснения учитель проверяет знания сезонных изменений абиотических факторов и связанных с ними биологических ритмов, приспособлений растений и животных к перенесению неблагоприятных условий, значение покоя, анабиоза для жизни вида, влияние колебаний абиотических факторов на численность популяций, практическое использование данной закономерности.

Активизации познавательной деятельности учащихся способствует постановка проблемы: как достигается соответствие сезонных изменений в живой и неживой природе? Какие абиотические факторы оказывают решающее влияние на биологические ритмы? В ходе беседы учащиеся приходят к выводу, что эволюция органического мира в условиях с сезонным изменением климата шла в направлении приспособления к такому фактору, изменения которого из года в год носят правильный ритмический характер. Анализ изменений абиотических факторов убеждает учащихся в том, что в колебаниях влажности и температуры нет четкой закономерности, но продолжительность дня изменяется строго закономерно: в северном полушарии из года в год постепенно увеличивается примерно с 21 декабря и уменьшается с 21 июня на одни и те же величины.

Учитель подчеркивает, что приспособления к сезонным изменениям – результат длительного отбора организмов по их реакции на длину дня как на постоянный и заблаговременный сигнал о приближении нового времени года. Изменение длины дня астрономически точно предвещает сезонные изменения внешних условий. В процессе эволюции у видов выработались реакции на длину дня, управляющие сезонными изменениями организмов. Учитель вводит определение фотопериодизма как ответной реакции организма на длину дня, как приспособления, лежащего в основе биологических ритмов.

Восстановление знаний изменений в жизни растений и животных в разные времена года, результатов их наблюдений в природе позволяет школьникам убедиться во всеобщем характере фото-периодических реакций у организмов, обитающих в зонах с изменяющимся климатом. По заданию учителя школьники анализируют состояние абиотических факторов в зоне экватора и убеждаются в том, что длина дня там в течение года не изменяется, и приходят к выводу об отсутствии у обитателей данной зоны фото-периодической реакции, о невозможности формирования данного приспособления в процессе эволюции, так как нет соответствующего отбирающего фактора.

Затем учитель просит школьников указать, как сказывается весна на жизнедеятельности, росте и развитии растений и животных, как использовать эти знания в сельскохозяйственном производстве, при выращивании растений на учебно-опытном участке, на приусадебном участке, в теплице. Обсуждение проблемы позволяет учащимся сделать вывод, что человек широко использует фотопериодическую реакцию организмов и ускоряет рост и развитие растений, воздействуя на их питание, водный обмен, используя длину дня, искусственно укорачивая или удлиняя его для разных культур, регулируя сроки посева. Например, для получения корнеплода редиса его надо сеять ранней весной или во второй половине лета, иначе это длиннодневное растение выбрасывает стрелку и образует семена, а корнеплод оказывается жестким, малосъедобным.

Знание учащимися приуроченности периода размножения у большинства видов животных к весеннему периоду позволяет отметить четкую сезонность половой активности, которая возникла в процессе эволюции. Учитель отмечает использование данной закономерности в практике народного хозяйства: повышение яйценоскости кур вследствие дополнительного искусственного освещения зимой, увеличение числа пометов пушных зверей.

В заключение учитель просит школьников высказать мнение: реагируют ли организмы на смену дня и ночи, а если реагируют, то какое это имеет для них значение? Учащиеся в состоянии дать положительный ответ, так как смена дня и ночи выступает в роли отбирающего фактора и к ней должны сформироваться приспособления. Школьники могут привести множество примеров реакции видов на этот фактор: совы, ежи, летучие мыши активны ночью; зайцы, волки, лисы и многие другие виды активны днем. У одних растений цветки к ночи закрываются, у других, наоборот, открываются. Даже клетки реагируют па этот фактор – ночью происходит их деление.

Анализ примеров дает учителю возможность ввести понятие «биологические часы» как способность организмов реагировать на время суток и сделать вывод о способности всех видов измерять время, о наличии у них суточного ритма активности, ритмического характера процессов жизнедеятельности.


Учителю биологии на заметку:

Экологические системы
Саморегуляция в биогеоценозе
Методика обучения общей биологии