shkolageo.ru 1 2 ... 10 11


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО «ВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


Е.В. КОНДРАТЮК


БИОЛОГИЯ


ОРГАНИЗАЦИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ,

И САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Учебно-методическое пособие


Нижний Новгород

2006

ББК 28.0:

К-64


К-64 Кондратюк Е.В. Биология: организация практических занятий, лабораторных работ и самостоятельной работы студентов: Учебно-методическое пособие. – Н. Новгород: ВГИПУ, 2006. – 128 с.


Рецензенты:

Кандидат биологических наук, доцент Максимова Надежда Львовна (Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет)

Кандидат медицинских наук Воропаев Алексей Алексеевич (Волжский государственный инженерно-педагогический университет).


Настоящее пособие состоит из трёх разделов: первый раздел – темы практических занятий; второй раздел – задания для самостоятельной работы, третий раздел – лабораторные работы. Для подготовки к практическим занятиям, выполнения самостоятельных и лабораторных работ приводятся соответствующие методические указания. В пособие включены задачи по соответствующим разделам курса, вопросы для самоподготовки, отдельные дополнительные теоретические и справочные материалы по биологии.

Учебное пособие предназначено для студентов Волжского государственного инженерно-педагогического университета, обучающихся по специальности 013400 – «Менеджмент и маркетинг в природопользовании».


© Е.В. Кондратюк, 2006

© ВГИПУ, 2006

Введение

Настоящее учебно-методическое пособие разработано для студентов специальности: 013400 – «Менеджмент и маркетинг в природопользовании». Пособие предназначено для организации практических занятий, лабораторных работ и самостоятельной работы студента по учебной дисциплине «Биология».


Вскрываемые биологией объективные закономерности живой природы – важнейшая составная часть современного естествознания. Она служит основой медицинских, сельскохозяйственных и экологических наук. Для эколога-природопользователя биологические знания являются фундаментом в понимании общеэкологических проблем планеты, основ природоохранной деятельности, а также тех локальных экологических проблем, которые постоянно возникают при производственной и бытовой деятельности человека и в значительной степени оказывают действие на среду обитания и Природу в целом.

Настоящее пособие разработано так, чтобы студенты, обучающиеся по специальности 013400 – «Менеджмент и маркетинг в природопользовании», пользуясь учебной, научной и справочной литературой, лекционным материалом, получили основополагающие знания по общей биологии, необходимые им как для изучения специальных экологических дисциплин, так и для профессиональной деятельности в будущем.

В пособии приводятся дополнительные справочные и теоретические материалы, которые необходимо изучить и использовать при подготовке к практическим занятиям, выполнении лабораторных и самостоятельных работ; приводятся примеры решения задач по разным разделам курса. Приводимый в пособии теоретический и справочный материал необходим для подготовки к практическим, лабораторным занятиям и выполнения самостоятельной работы.

Практические занятия, необходимы, чтобы студенты самостоятельно изучили теоретический материал и подготовили сообщения по предлагаемым к свободному обсуждению учебным вопросам. Студенту при этом следует самостоятельно проанализировать и систематизировать полученную информацию, сделать выводы. На практических занятиях каждый вопрос рассматривается, обсуждается, уточняются все ключевые моменты и основные положения, законы.

Самостоятельная работа представляет собой выполнение самостоятельных работ – заданий и составление отчета. Эту работу студент делает во внеаудиторное время. Преподаватель проводит консультации, устанавливает сроки выполнения каждого из заданий, контролирует правильность исполнения и оценивает их.


Лабораторные работы проводятся в аудиторное время, подготовка к работе осуществляется студентом самостоятельно. Она включает: проработку соответствующего теоретического материала; подготовку необходимого биологического материала; оформление задания на работу в лабораторной тетради с указанием названия работы, цели, задачи, хода выполнения работы. Преподаватель проверяет работу и сделанные в результате выводы и/или заключения.

В ходе изучения курса «Биология» предусмотрены следующие формы контроля знаний:

- входной контроль знаний по биологии в объёме средней школы с целью выявления уровня довузовской подготовки;

- текущая оценка степени подготовки студента к практическим занятиям;

- контрольные работы или тестирование по индивидуальным карточкам по итогам изучения разделов курса;

- оценка результатов самостоятельной работы;

- защита лабораторных работ;

- зачёт и экзамен.

В заключении пособия приводятся вопросы для самоподготовки.


ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ


Темы практических занятий и вопросы для изучения приводятся в настоящем пособии. Тема очередного занятия сообщается во время предыдущего занятия. Каждое занятие предусматривает обсуждение отдельной темы раздела курса, по поставленным вопросам. Некоторые теоретические вопросы кратко рассматриваются в настоящем пособии, для полного их рассмотрения необходимо обязательно использовать соответствующую литературу.

Подготовка к практическому занятию заключается в том, что студент самостоятельно изучает соответствующую тему, готовит ответы на вопросы. Для этого использует рекомендованную учебную литературу (список приводится к каждому занятию). В связи с тем, что в настоящее время имеется большое количество литературы как по общей биологии, так и отдельным её разделам, можно при подготовке пользоваться и другими источниками, имеющимися в библиотеках, но с обязательной ссылкой. Допускается использование публикаций и сообщений в средствах массовой информации, сведений из сети Интернет с обязательной ссылкой на источник.


Студент составляет краткий конспект в соответствии с планом, где отражает основные положения, позволяющие рассмотреть поставленный вопрос.

В плане ответа необходимо предусмотреть следующее;

- сформулировать задачу, проблему, определить направление доклада;

- выделить главные положения (сформулировать определения, законы);

- выделить ключевые понятия, слова и дать им определения;

- подобрать соответствующие примеры, сделать, если необходимо, рисунки, графики, схемы;

- сделать выводы или сформулировать главные положения.

Студент на занятии при ответе на вопрос должен отвечать свободно, при этом допускается использование конспекта, но не чтение. Выступление должно быть логически выстроено, время изложения вопроса не должно превышать 10-12 минут. При использовании демонстрационных материалов (схем, рисунков, диаграмм, графиков и т.п.) необходимо заранее предупредить преподавателя и подготовить их демонстрацию (нарисовать рисунок или начертить график на доске, найти иллюстрации в соответствующей книге, сделать тематическую подборку файлов в ПК и т.п.). Приводимые примеры должны быть знакомы, легко объяснимы, соответствовать теме доклада. После сообщения докладчик отвечает на заданные вопросы, уточняет или даёт пояснения по отдельным моментам. Все студенты активно участвуют в обсуждении вопроса, дополняют ответ, вносят поправки или уточнения, задают вопросы. Активность учитывается при сдаче зачёта и экзамена.

Конспект позволит подготовиться не только к практическому занятию, но и к контрольной работе, тесту, зачёту и экзамену. В составленный конспект во время обсуждения вопроса при необходимости вносят поправки, уточнения, замечания и т. п.


Занятие 1

Развитие и становление биологической науки


Вопросы:

1. Биологические знания и их роль в развитии общества.


2. Выдающиеся учёные-биологи прошлого.

3. Вклад российских учёных в развитие биологической науки.

4. Биология на современном этапе развития.


Биология изучает жизнь, представляет собой совокупность знаний о животных, растениях и микроорганизмах, вскрывает закономерности жизни и развития живых организмов. Название науки происходит от двух греческих слов: bios (био) – жизнь… – в сложных словах указывает на отношение данного слова к жизни, жизненным процессам, + logos – наука, учение, знание. Данное понятие является в какой то мере абстрактным, так как привести простое, чёткое определение жизни как реально существующего явления пока не в состоянии ни биологи, ни философы, последние определяют жизнь как особую форму существования и движения материи.

Живой мир сложен и разнообразен. Человек часть этого мира, его возникновение в прошлом и существование сегодня невозможно представить в отрыве от всего живого на планете. Накопление знаний о живой природе, их использование обеспечили не только элементарное выживание человека в доисторический период, но и способствовали развитию общества от первобытного человеческого стада до современной цивилизации. В наше время развитие и углубление биологических знаний их связь с практикой приобретает всё большее значение для выживания человечества в будущем.

Многообразие форм жизни настолько велико, что современная биология представляет собой комплекс наук, значительно отличающихся одна от другой, но их всех объединяет то, что, все они связаны с изучением живого, подчиняющегося одним и тем же законам образования и существования. Все биологические науки теснейшим образом принадлежат к единому комплексу естественных наук и связаны с физикой, химией, математикой, геологией, географией. Биологические законы и явления подчиняются строгим математическим закономерностям.

Основная задача биологии – широкое распространение биологических знаний, определение верных материалистических представлений о зарождении жизни на Земле, месте человека и других живых организмов в природе, их взаимосвязи. Сохранение качества жизни, природной среды, сведение к минимуму негативных последствий производственно-хозяйственной деятельности, охрана здоровья населения планеты и сохранения всех форм жизни на ней становится делом не только специалистов – биологов, но и каждого человека независимо от сферы его профессиональной деятельности.



Учёные – биологи


Карл Линней (1707 – 1778 гг.), – шведский натуралист. Родился в семье сельского священника. После окончания гимназии поступил в университет сначала в городе Лунде, а позже в Упсале, намереваясь получить профессию врача. В 23 года начал преподавать в качестве помощника одного из профессоров университета.

В 1732 г. весной по заданию Упсальского научного общества исследовал природу Лапландии – северной части Скандинавского полуострова, где собирал в горах образцы растений и минералов. По возвращении К. Линней напечатал свой первый труд – книгу «Флора Лапландии», продолжая работать в университете. Для получения учёной степени, чтобы иметь возможность читать лекции, он вынужден был поехать в Голландию для получения степени доктора медицины. Через несколько лет К. Линней вернулся на родину не только доктором медицины, но и ботаником с европейским именем, успевшим издать за границей несколько книг, принесших ему славу.

Вначале жизнь на родине оказалась полной лишений, но постепенно наладилась. К. Линней получил кафедру в университете в Упсале, появились студенты, ему отовсюду присылали коллекции растений и животных. Постепенно молодой натуралист перестал заниматься врачебной практикой. В 1749 г. вышла его книга «Вещества в медицине», где были описаны известные автору лекарственные растения, изготовление из них лекарств и области их применения. Большим успехом пользовались его книги о врачебном питании и гигиене. К. Линней был изобретателем термометра, который известен под неверным названием «термометра Цельсия».

Ещё студентом К. Линней собирал растения, изучал их, эти и дальнейшие исследования позволили ему впоследствии написать знаменитую работу «Система природы» (учёному было всего 28 лет, причём переиздавалась работа 12 раз). Весь растительный мир был разделён на 24 класса, классы – на порядки. Следует признать, что эта система классификации не была совершенной, так как в один класс попали растения не являющиеся родственными, а сходные лишь по внешним признакам. Система классификации была искусственной, но, будучи прирождённым классификатором, К. Линней, сам вносил поправки, перемещая растения из класса в класс, от этого она не улучшилась, хотя и просуществовала не один десяток лет. Однако при всех недостатках её ценность заключалась в том, что она позволяла разобраться в том огромном многообразии видов, которое уже было известно науке.


К. Линней первым ввел в научный обиход бинарную номенклатуру – научное наименование животных и растений, – которая сводится к тому, что каждому виду животного или растения даётся только одному ему свойственное научное название, состоящее из двух слов: родовое название (имя существительное) и видового (обычно прилагательного). Название вида постоянно, не может быть заменено другим и при описании вид должен быть назван именно так, а не иначе. Два вида в одном роде этом не могут носить одно название, разные роды также не могут носить одно название. Введение бинарной номенклатуры устранило невероятную путаницу, которая до этого существовала. Шведский натуралист, составив классификацию животных и растений, впоследствии объединил схожие роды в отряды и классы (у животных – шесть классов), хотя при этом также не избежал ошибок (всех животных, откладывающих яйца и покрытых перьями, отнёс в класс птиц). К. Линней не только составил классификацию, но и ввёл в биологическую науку, что до него никому из учёных – натуралистов не удавалось.

К. Линней заметил много общих признаков у человекообразных обезьян и человека, поэтому объединил их в одну группу, назвал её «приматами» («князьями»), поставив их во главу класса млекопитающих. При этом он не считал человека кровной роднёй обезьяны, а просто находил между ними большое сходство.

К. Линней не был эволюционистом, но и не был ярым последователем церковного учения о сотворении животных и растений. Он считал, что современные виды не созданы богом – они порождены природой, но исходные формы предков, из которых образовались отряды, создал бог, и число этих сотворённых видов равно116 по числу отрядов. Кроме биологии К. Линней занимался изучением минералов, руд, палеонтологией; к нему приезжали для обучения отовсюду, в том числе и из России (аттестат, выданный Карлом Линнеем, получил ставший в конце XVІІІ в. профессором Московского университета Афонин).

Александр Онуфриевич Ковалевский (1840 – 1901 гг.) – русский эмбриолог. Владимир Онуфриевич Ковалевский (1842 – 1883 гг.) – русский палеонтолог и геолог. Братья Ковалевские родились в семье помещиков Витебской губернии. За их работой внимательно следил знаменитый английский натуралист Чарльз Дарвин, их научные труды имели огромное значение для обоснования его учения.


Старший брат по настоянию отца поступил в Институт инженеров путей сообщения, младший обучался в школе, готовившей юристов и чиновников-администраторов. Однако тяга к изучению живой природы у Александра Онуфриевича была столь велика, что, нарушив волю отца, он оставил институт и перешёл на естественное отделение физико-математического факультета Петербургского университета.

А.О. Ковалевский, изучая ранние стадии развития зародышей самых различных животных, выявил у зародышей сходство, доказывающее единство происхождения и родственную близость, его исследования помогли установить родственные связи между различными группами животных, показать конкретные пути развития животного мира.

В.О. Ковалевский – гениальный палеонтолог – самоучка, один из последователей учения Жоржа Кювье. Он внес в палеонтологию много новых идей. В то время эта наука занималась в основном лишь описанием ископаемых останков животных. Изучая кости ископаемых животных, он показал, каким образом нужно их изучать, чтобы восстановить по ним историю развития животных.

Изучая найденные Жоржем Кювье кости предка лошади анхитерия, учёный сумел воссоздать его облик. В 1873 г. вышла первая работа В.О. Ковалевского об анхитерии и других предках лошади. Эта работа была представлена им в качестве диссертации в Петербургский университет, где в 1875 г. он получил степень магистра. В области палеонтологии гениальный русский учёный – самоучка сделал ряд замечательных открытий.

Исследования В.О. Ковалевского подтверждали эволюционную теорию Ч.Р. Дарвина, кроме того, было установлено, что относительная целесообразность строения организма вырабатывается в связи с определёнными условиями среды. Достигается такая целесообразность разными путями – глубокими и неглубокими изменениями в строении организма. Это основное положение в палеонтологии носит название закона Ковалевского. Применяя его метод, учёные Европы и Северной Америки, продолжая поиск ископаемых останков, восстановили почти полностью родословную лошади.


Все палеонтологические труды В.О. Ковалевского написаны за границей, до возвращения в Петербург. Несмотря на их высокую оценку Ч.Р. Дарвином, в России того времени не понимали их значения, геологические труды также не находили признания.

Мировая слава пришла к учёному уже после смерти, когда его признали замечательным продолжателем учения Ч. Дарвина и гениальным основателем новой науки – эволюционной палеонтологии.

Илья Ильич Мечников (1845 – 1916 гг.) – русский биолог – медик (патолог и микробиолог). Окончив в 19 лет Харьковский университет и имея уже к этому времени несколько печатных работ, первую из которых он написал будучи ещё учеником гимназии, И.И. Мечников уехал продолжать образование за границей. В 1867 г. по возвращении привёз несколько научных работ и готовую диссертацию, он защитил её в этом же году в Петербургском университете. Вскоре за выдающиеся исследования он получил от Академии наук премию имени Карла Бэра.

В 1869 году И.И. Мечников вновь едет за границу, так как главным образом занимается изучением зародышевого развития морских беспозвоночных, обитающих в тёплых морях. И.И. Мечников около тридцати лет дружил и сотрудничал с А.О. Ковалевским, работавшим в том же направлении, их справедливо называют создателями эволюционной эмбриологии.

В дальнейшем, будучи профессором Новороссийского университета (так назывался в то время Одесский университет) и впоследствии в Италии в городе Мессине (1883 г) И.И. Мечников продолжил работу над теорией фагоцитоза. По результатам своих исследований он написал много научных статей, опубликованных за границей и в русских журналах, несколько научных и общественнодоступных книг, популяризирующих биологические знания, «Этюды о природе», «Этюды оптимизма», «Сорок лет искания рационального мировоззрения» и др.

В 1888 г. Луи Пастер – один из создателей микробиологии  – пригласил И.И. Мечникова в свой институт в Париже, где в специально созданной для него лаборатории изучал многочисленные вопросы бактериологии и заразные болезни, вызываемые возбудителями тифа, чумы, холеры. Занимался он и вопросами продления жизни человека, считая, что преждевременная старость – результат постоянного отравления организма ядовитыми веществами (токсинами). И.И. Мечников рекомендовал бороться со старческими изменениями с помощью пищевого режима и употреблять в пищу особый вид простокваши, который угнетающе действовал на кишечных микробов.


Климент Аркадьевич Тимирязев (1843 – 1920 гг.) родился в Петербурге в дворянской семье. В 1860 г. стал студентом естественного отделения физико-математического факультета Петербургского университета, после окончания, которого выехал в Германию и Францию, постоянно переезжая из страны в страну в связи с тем, что работал в лабораториях химика П.Э. Бертло, физиолога Ж.Б. Буссенго, физика Г.Р. Кирхгофа, физиолога и физика - создателя метода спектрального анализа Г.Л. Гельмгольца, посетил Ч.Р. Дарвина в Англии в его имении Даун, для обсуждения результатов своих работ.

По возвращении К.А. Тимирязев начал преподавать в Москве в Петровской сельскохозяйственной академии, названной впоследствии его именем. Позднее стал профессором Московского университета.

Будучи горячим сторонником и последователем дарвиновского учения ещё в студенческие годы и в дальнейшем К.А. Тимирязев опубликовал ряд научных работ, где подчёркивал значение эволюционной теории для выяснения природы наследственности и образования форм у растений. Именно этим должна заниматься, по его мнению, особая наука о жизни растения – физиология растений, которой он и посвятил всю свою дальнейшую жизнь.

В результате исследований К.А. Тимирязев выяснил роль солнечного света в создании растением органического вещества; установил, что наиболее сильно поглощаются лучи красного и несколько слабее сине-фиолетового спектра; выяснил, что хлорофилл не только поглощает свет, но и химически участвует в процессе фотосинтеза, на который затрачивается всего 1-3 % поглощённой растением солнечной энергии.

Главная научная заслуга К.А. Тимирязева заключается в доказательстве того, что величайший закон природы – закон сохранения энергии – распространяется и на процесс фотосинтеза, а следовательно, и на живую природу. Основываясь на принципах дарвинизма, он объяснил, что зелёный цвет растений – это закономерный результат приспособления растений в процессе эволюции (естественного отбора), так как только те растения, которые могли поглощать наиболее богатые энергией красные лучи, выжили.


К.А. Тимирязев впервые на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде (1896 г.) организовал демонстрацию опытов, показывающих, каким образом происходит питание растений, для этой цели был построен вегетационный домик. Традиция публичной и наглядной демонстрации опытов сохранилась до сих пор.

Огромное влияние на развитие русской агрономической науки оказала книга «Земледелие и физиология растений», этот труд не утратил своей ценности и ныне. Особо примечательна в ней глава «Борьба растений с засухой», где показана роль воды в жизни растения, практические меры борьбы с засухой, которые получили широкое распространение в практике сельского хозяйства.

Иван Владимирович Мичурин (1855 – 1935 гг.) родился 27 сентября 1855 г. в деревне Долгое Пронского уезда рязанской губернии в обедневшей семье мелкопоместных дворян. С раннего детства он увлекался природой, работами в саду и огороде, выращиванием различных растений, настолько сильно, что порой не замечал остального. После окончания Пронского уездного училища поступил в Рязанскую гимназию, из которой был исключён за непочтение к директору. Следует отметить, что не имея даже среднего образования, путём самообразования он получил глубокие знания в биологии. Долгое время достижения И.В. Мичурина не признавали в научных кругах, но после революции 1917 года его исследования получили признание и поддержку государства.

Всю свою жизнь Иван Владимирович жил и работал в городе Козлове Тамбовской губернии (в 1932 году переименован в Мичуринск), лишь один рз он совершил поездку по Средней России для ознакомления с состянием плодоводства.

И.В. Мичурин был ориганатором – создателем новых сортов плодово-ягодных культур. Он создал свыше трёхсот сортов ценнейших сортов разнообразных растений, таких как Груша Бере зимняя Мичурина, вишня Краса Севера, яблони Бельфлёр-китайка, Пепин шафранный, Кандиль-китайка, Пармен зимний золотой и др. Им были разработаны методы, которые помогают создавать новые формы растений, хотя и до него хорошие сорта выводили, но до Мичурина никто не создал замечательные способы получения новых сортов.


В.И. Мичурин внес ценный вклад в изучение процесса наследственности и изменчивости организмов. Получая новые сорта культурных растений, он заранее планировал их свойства. Учёный указывал на огромную роль условий внешней среды на организм растений, утверждая, что их изменение влечёт за собой соответствующие изменения в организме. Такие изменения, по мнению И.В. Мичурина, могут передаваться потомству, если тип обмена веществ в организме глубоко изменён. Им также было установлено, что изменения передаются потомкам лишь в том случае, если внешние условия влияют на него в определённый период его развития. Наиболее пластичны растения в молодом возрасте и гибридные растения (полученные путём скрещивания разных сортов или даже видов). Много лет при этом, В.И. Мичурин руководствовался неверной теорией акклиматизации, широко распространённой в те годы (согласно этой теории, ценные южные сорта можно успешно выращивать на севере, прививая их на морозоустойчивые подвои). Впоследствии, убедившись в неправильности этой теории, он стал работать в другом направлении.

Работы Мичурина дали возможность понять, что приспособление растений к условиям окружающей среды есть процесс, тесно связанный с индивидуальным развитием растения.



следующая страница >>