Конспект урока на тему "Биологические системы. Структура, организация, основные закономерности. Виды биологических систем"

Биологические системы. Структура, организация, основные закономерности. Виды биологических систем

Тип урока: урок изучения нового материала

Цели: рассмотреть понятие «биологические системы»; изучить особенности организации, виды и свойства биологических систем;

Планируемые результаты обучения:

1. предметные: учащиеся понимают, что собой представляют биологические системы, могут привести примеры; понимают различия между открытыми и закрытыми системами; могут назвать признаки биологических систем, пояснить их значение и сущность, привести примеры;
2. метапредметные: усвоение нового материала; умение анализировать новую информацию, сравнивать и обобщать данные, делать самостоятельно выводы по услышанному материалу; умение участвовать в дискуссии, доказывать свою точку зрения и прислушиваться к мнению других;
3. личностные: воспитание любви к природе, познавательного интереса к изучению биологии, коммуникабельности и уважения к другим.

Оборудование: учебник.

Ход урока

1.Организационный момент – 2 минуты. Приветствие учащихся, проверка присутствующих, общая готовность к уроку.

2.Актуализация знаний и мотивация к уроку – 7 минут. Фронтальный письменный опрос. Взаимопроверка:

1.      биология – это…

2.      термин «биология» ввели такие ученые…

3.      наука о связях живых организмов между собой, видовом разнообразии и классификации, это…

4.      наука о внутреннем строении организмов…

5.      наука, которая изучает пути исторического развития отдельных групп живых организмов…

6.      впервые живые клетки увидел…

7.      методами биологических исследований являются…

8.      качественные изменения, связанные с появлением новых черт строения и организации, - это…

Сегодня на уроке мы рассмотрим такое понятие, как «биологические системы», их свойства, организацию и протекающие процессы.

Учащиеся записывают в тетрадях тему урока.

3.Изучение нового материала – 30 минут.

Раскрытие общих свойств живых организмов и объяснение причин их многообразия, выявление связей между их строением и условиями окружающей среды относятся к основным задачам биологии. Важное место в этой науке занимают вопросы возникновения жизни на Земле и законы ее развития.

Задание к учащимся: читаем на стр. 4 учебника, что такое биологическая система.

Понятие открытой системы ввел Л. фон Берталанфи. Основные отличительные черты открытых систем - способность обмениваться со средой массой, энергией и информацией. К ним безусловно относятся биологические системы. Одна из наиболее полных и интересных классификаций по уровням сложности предложена К. Боулдингом

Мир живых существ, включая человека, представлен биологическими (живыми) системами различной структурной организации и разного уровня соподчинения, или согласованности.  Остановимся на понятии «биологическая система», признаках биологических систем и их уровнях.

Биологические системы – это объекты различной сложности, имеющие несколько уровней структурно-функциональной организации и представляющие собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.

Примерами биологических систем являются: клетка, ткани, органы, организмы, популяции, виды, биоценозы, экосистемы разных рангов и биосфера.  Элементарной биологической системой, т.е.  системой самого низшего ранга, является клетка, т.к. нет систем еще более низкого ранга, которые бы обладали всей совокупностью признаков, присущих биологическим системам.

Человек занимает особое место среди систем, он не только живет в мире систем, но и сам является системой, персонифицированной составляющей природы. Несмотря на уникальное свойство человека – разум, он живет по законам природы, имеет такие же способы, законы функционирования как вся природа, представляя из себя сложную физико-химико-биологическую систему само регуляции.  Его «системность» многогранна и, например, проявляется в его деятельности в процессе создания технических, организационных и социальных систем и пронизывает все сферы его жизни.

Рассмотрим признаки биологических систем, т.е.  критерии, отличающие биологические системы от объектов неживой природы, и основные характеристики процессов жизнедеятельности, выделяющие живое вещество в особую форму существования материи.

Признаки биологических систем

1.      Единство химического состава.  В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы.  Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково.  В неживой природе самыми распространенными элементами являются кремний, железо, магний, алюминий, кислород. В живых же организмах 98% элементарного (атомного) состава приходится на долю всего четырех элементов: углерода, кислорода, азота и водорода.

2.      Обмен веществ.  Вопрос к учащимся: что такое обмен веществ? К  обмену  веществ  с  окружающей  средой  способны  все  живые организмы.  Они поглощают из среды элементы питания и выделяют продукты жизнедеятельности. В неживой природе также существует обмен веществами, однако при небиологическом круговороте они просто переносятся с одного места на другое или меняют свое агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед и др.  У живых же организмов обмен веществ имеет качественно иной уровень.  В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы синтеза и распада (ассимиляция и диссимиляция – см. дальше), в результате которых сложные вещества распадаются на более простые и выделяется энергия, необходимая для реакций синтеза новых сложных веществ. Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма и как следствие – постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

Обмен веществ (метаболизм) – совокупность химических и физических процессов, которые происходят как в отдельных клетках, так и в целостном многоклеточном организме.

3.      Самовоспроизведение (репродукция, размножение) – свойство организмов воспроизводить себе подобных.  Процесс самовоспроизведения осуществляется практически на всех уровнях жизни.  Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени, поэтому поддержание жизни связано с самовоспроизведением.  В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, обусловленное информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте – ДНК, которая находится в родительских клетках. Вопрос к учащимся: какие существуют виды и способы размножения?  В чем плюсы и минусы каждого из них?

4.      Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение.  Наследственность обеспечивается стабильностью ДНК и воспроизведением ее химического строения с высокой точностью.  Материальными структурами наследственности, передаваемыми от родителей потомкам, являются хромосомы и гены. Вопрос к учащимся: какой ученый первым открыл законы наследственности?

5.      Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства; в ее основе лежат изменения материальных структур наследственности. Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней. Изменчивость поставляет разнообразный материал для отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования, что, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

6.      Рост и развитие.  Способность к развитию – всеобщее свойство материи.  Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы.  В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, изменяется его состав или структура.  Развитие живой формы материи представлено индивидуальным развитием (онтогенезом) и историческим развитием (филогенезом). Филогенез всего органического мира называют эволюцией.

На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов.  В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие часто сопровождается ростом – увеличением линейных размеров и массы всей особи и ее отдельных органов за счет увеличения размеров и количества клеток. Историческое развитие сопровождается образование новых видов и прогрессивным усложнением жизни.  В результате эволюции возникло все многообразие живых организмов на Земле.

7.      Раздражимость – это специфические избирательные ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Всякое изменение окружающих организм условий представляет собой по отношению к нему раздражение, а его ответная реакция является проявлением раздражимости.  Отвечая на воздействия факторов среды, организмы взаимодействуют с ней и приспосабливаются к ней, что помогает им выжить. Реакции многоклеточных животных на раздражители, осуществляемые и контролируемые центральной нервной системой, называются рефлексами. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов, и их реакции выражаются в изменении характера движения (таксисы) или роста (тропизмы). Вопрос к учащимся: вспомните, какие существуют виды рефлексов? Каково строение рефлекторной дуги?

8.      Дискретность (от лат.  discretus – разделенный).  Любая биологическая система состоит из отдельных изолированных, то есть обособленных или отграниченных в пространстве, но тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Так, любая особь состоит из отдельных клеток с их особыми свойствами, а в клетках также дискретно представлены органоиды и другие внутриклеточные образования. Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности. Она создает возможность постоянного самообновления системы путем замены износившихся структурных элементов без прекращения функционирования всей системы в целом. Вопрос к учащимся: вспомните, с одинаковой ли скоростью обновляются клетки различных тканей?

9.      Само регуляция (авторегуляция) – способность живых организмов поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов (гомеостаз).  Само регуляция осуществляется благодаря деятельности нервной, эндокринной и некоторых других регуляторных систем. Сигналом для включения той или иной регуляторной системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы.

10.  Ритмичность – свойство, присущее как живой, так и неживой природе.  Оно обусловлено различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, фазами Луны и т.д. Ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов через определенные равные промежутки времени. Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих и многие другие. Ритмичность направлена на согласование функций организма с периодически меняющимися условиями жизни.

11.  Энергозависимость.  Биологические системы являются «открытыми» для поступления энергии. Под «открытыми» понимают динамические, т.е. не находящиеся в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним веществ и энергии извне. Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают из окружающей среды энергия и вещества в виде пищи.  В большинстве случаев организмы используют энергию Солнца: одни непосредственно – это фотоавтотрофных (зеленые растения и цианобактерии), другие опосредованно, в виде органических веществ потребляемой пищи, – это гетеротрофы (животные, грибы и бактерии).  Вопрос к учащимся: вспомните, кто такие хемотрофы?

12.  Движение. Движения свойственны не только животным, но и растениям. Вопрос к учащимся: приведите примеры движений у растений?

13.  Адаптация – появление приспособлений у живых систем в ответ на изменения, происходящие в их внешней или внутренней среде. Вопрос к учащимся: в чем значение адаптации? Какой ученый впервые упомянул данный термин?

Таким образом, биологические системы резко отличаются от объектов неживой природы своей исключительной сложностью и высокой структурной и функциональной упорядоченностью. Эти отличия придают жизни качественно новые свойства. Живое представляет собой особую ступень развития материи. Характеризуя жизнь как явление, следует учитывать ее разнообразие и многокачественность, поскольку она представлена на нашей планете биологическими системами различной сложности.

4.Рефлексия –  5 минут. Фронтальный опрос.

1.      Какие химические элементы являются наиболее распространенными в живых организмах?

2.      Почему биологические системы относятся к открытым?

3.      Что такое гомеостаз? Как запускается механизм его поддержания?

4.      Что такое адаптации и в чем их значение?

5. Домашнее задание - 1 минута. §1, стр. 4-6, читать; запомнить свойства живых систем.

Список источников:

1.      Биология: 10 кл.: Учебн. для общеобразоват. учебн. заведений: уровень стандарта, академический уровень / П.Г. Балан, Ю.Г. Вервес, В.П. Полищук; пер. с укр. – К.: Генеза, 2010. – С.12-14.

2.      Орлюк С.М. Биолгия. 10 класс: тетрадь для текущего и тематического оценивания /С.М. Орлюк. – Х.: ПЕТ., 2013. – С.6.

3.      Лекция №1. Предмет биологии. Составляющие части. Основные постулаты биологии. Организация биологически систем. Биологические признаки живых систем. Гомеостаз [Электронный ресурс] Режим доступа: https://inep.sfedu.ru/wp-content/uploads/ehamt/learn/nano-biology/lek_1.pdf (дата обращения: 06.09.2021)

Краткое описание документа:

Тип урока: урок изучения нового материала Цели: рассмотреть понятие «биологические системы»; изучить особенности организации, виды и свойства биологических систем; Планируемые результаты обучения: предметные: учащиеся понимают, что собой представляют биологические системы, могут привести примеры; понимают различия между открытыми и закрытыми системами; могут назвать признаки биологических систем, пояснить их значение и сущность, привести примеры; метапредметные: усвоение нового материала; умение анализировать новую информацию, сравнивать и обобщать данные, делать самостоятельно выводы по услышанному материалу; умение участвовать в дискуссии, доказывать свою точку зрения и прислушиваться к мнению других; личностные: воспитание любви к природе, познавательного интереса к изучению биологии, коммуникабельности и уважения к другим. Оборудование: учебник.