Занятие "Тепловой баланс организма"
план-конспект занятия по биологии (9, 10, 11 класс)

Занятие «Тепловой баланс организма»

Цель занятия: изучение нового теоретического материала и формирование понятийного аппарата обучающихся.

Задачи:  

1. ознакомление обучающихся со следующими понятиями: энергетический бюджет, энергетическая стоимость движения, тепловой баланс организма, эктотермные и эндотермные организмы.
2. формирование навыков работы с информацией, навыков составления конспекта;
3. воспитание интереса к изучению экологических закономерностей и природы Земли в целом.

Оборудование:

1. тетради, ручки;
2. учебная литература по экологии и биологии;
3. карточки творческих заданий.

Ход занятия.

1. Организационная часть занятия. Приветствие.
2. Основная часть занятия.

Теоретическая часть занятия.

Каждый организм располагает определенным количеством энергии, которую он может расходовать на рост, размножение и поддержание своей жизнедеятельности. Любая происходящая в организме работа требует затрат энергии. В процессе дыхания человека, например, энергия расходуется на закачивание атмосферного воздуха в легкие, на реакции поглощения кислорода гемоглобином, на доставку кислорода с током крови в различные органы. Общее количество энергии, затрачиваемое организмом за единицу времени для поддержания жизнедеятельности, возрастает с увеличением массы тела. С размерами тела и образом жизни организма тесно связан энергетический бюджет.

Энергетический бюджет – это соотношение между энергией, полученной организмом извне, и ее расходом на построение тела, размножение, выполнение работы, связанной с движением и поддержанием процессов жизнедеятельности.

Для поддержания своего существования крупным животным требуется  большее количество энергии, чем мелким. Чтобы получить необходимое количество пищи, крупное животное должно перемещаться по более обширным пространствам, то есть проделывать большую работу, чем маленькое по размерам животное, потребляющее ту же пищу.

Затраты энергии на передвижение зависят также от характера питания. Зеленые части растений – пища травоядных животных (тех травоядных животных, которые пасутся, поедая траву и ощипывая листья с деревьев) обычно имеется в достаточном количестве. Поэтому такие животные, как правило, не занимают большие территории. Хищники и те растительноядные животные, которые вынуждены искать свою пищу (например, растительноядные, питающиеся семенами и плодами растений), часто тратят много времени и энергии на поиск, перемещаясь по большим пространствам.

Первую группу животных принято называть «жнецами», а вторую «охотниками». «Жнецы» обычно используют пищу, имеющуюся в изобилии, а «охотники» специализированы на поиске реже встречающейся пищи. «Охотники», как правило, активно охраняют занятый ими участок территории. Такое свойство животных называют территориальностью. «Жнецы» редко защищают свою территорию. В природе нет резких границ, отсутствуют они и между двумя рассмотренными группами животных. Виды. Ощипывающие листья с какого-либо редкого дерева, с большим основанием следует отнести к «охотникам», чем виды, питающиеся семенами обычного растения. Однако подобные промежуточные типы встречаются довольно редко.

Энергетическая стоимость движения зависит как от размера тела животного, так и от характера самого движения. Передвижение по суше требует наибольших затрат, полет характеризуется некоторой средней величиной энергетических затрат, а плавание при хорошей обтекаемости тела наиболее экономично.

С энергетическим бюджетом тесно связан тепловой баланс организма. Тепловой баланс организма – это соотношение получаемого и отдаваемого во внешнюю среду количества тепла за тот или иной период времени. В целом эти величины должны быть точно уравновешены; в противном случае организм будет либо перегреваться, либо переохлаждаться. Живые организмы поддерживают тепловой баланс по-разному. Поддержание теплового баланса организма, находящегося в условиях непостоянной среды, требует выработки разнообразных приспособлений.

В разное время суток или в разные сезоны года температура окружающей среды может меняться, становясь то слишком высокой, то слишком низкой по сравнению с оптимальной для данного конкретного организма. Животные жаркого климата должны избегать перегрева и, следовательно, должны быть способны эффективно рассеивать тепло. Сокращая тепловые нагрузки. Животные холодных мест обитания, напротив, вынуждены избегать переохлаждения, и в ходе эволюции у них появились эффективные средства удержания тепла, например, мех, перья, жировая прослойка. Для поддержания теплового баланса организм может просто «позволять» его температуре следовать за изменениями температуры окружающей среды. Другой случай – поддержание абсолютно постоянной температуры тела. Организмы, получающие свое тепло из окружающей среды, называют эктотермными в отличие от эндотермных, производящих собственное тепло за счет биохимических окислительных реакций.

Все растения и большая часть животных относятся к эктотермным организмам. Настоящие эндотермные организмы – это птицы и млекопитающие, но и среди них имеются исключения. У эндотермных животных в холодное время года потребление энергии увеличивается, так как эта энергия расходуется на дополнительное тепло для организма.

Эктотермные организмы регулируют свою температуру тела, перемещаясь в зоны с подходящим температурным режимом. В определенных условиях подобный тип регулирования имеет некоторые преимущества. Ведение наземной пустынной ящерицы, ведущей дневной образ жизни. Рано утром при невысокой температуре воздуха ящерица выбирается на участок с наиболее теплым микроклиматом, стараясь расположиться таким образом, чтобы лучи солнца падали на ее тело под прямым углом. По мере повышения температуры в течение дня ящерицы начинают искать более прохладные участки. Таким образом, ящерицы регулируют свою активность и сохраняют ее на более продолжительное время, чем при пассивном следовании за повышением температуры окружающей среды. У холоднокровных животных температура среды влияет на скорость физиологических процессов внутри организма. Они могут замедляться или прекращаться при охлаждении и при перегревании.

Самостоятельно регулируя свою активность, ящерицы экономят энергию, которую в жаркое время суток эндотермные (теплокровные) животные (птицы и млекопитающие) тратят на охлаждение организма. Поэтому не случайно, что численность ящериц в засушливых районах больше, чем численность птиц и млекопитающих. Леса и степи представляют собой слишком прохладные и затененные местообитания для эктотермных ящериц, они не могут в таких условиях прогреться на солнце в достаточной мере, чтобы стать активными. В противоположность этому птицы и млекопитающие чувствуют себя в умеренных областях хорошо, что во многом объясняется их эндотермной природой.

Практическая часть занятия: выполнение творческих заданий.

Задание 1: приведите примеры животных с различными способами поддержания теплового баланса организма. Обсудите в группе. Запишите в тетрадь.

Задание 2: какая связь существует между потреблением энергии и размерами организма. Найдите примеры в информационных источниках. Обсудите в группе. Запишите в тетрадь.

3. Заключительная часть занятия. Подведение итогов занятия.