Опыт гаузе с инфузориями решу егэ

Спрятать пояснение

Спрятать критерии

Источник: ЕГЭ по биологии 14.06.2022. Основная волна. Разные задачи

Методическое пособие уроков с видеоматериалами

Тип урока — комбинированный

Методы: частично-поисковый, про­блемного изложения, репродуктивный, объясни­тельно-иллюстративный.

Цель:

— осознание учащимися значимости всех обсуждаемых вопросов, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;

Задачи:

Образовательные: показать множественность факторов, действующих на организмы в природе, относительность понятия «вредные и полезные факторы», многообразие жизни на планете Земля и варианты адаптаций живых существ ко всему спектру условий среды обитания.

Развивающие: развивать коммуникативные навыки, умения самостоятельно добывать знания и стимулировать свою познавательную активность; умения анализировать информацию, выделять главное в изучаемом материале.

Воспитательные: 

Воспитывать культуру поведения в природе, качества толерантной личности, прививать интерес и любовь к живой природе, формировать устойчивое положительное отношение к каждому живому организму на Земле, формировать умение видеть прекрасное.

УУД

Личностные: познавательный интерес к экологии.. Понимание не­обходимости получения знаний о многообразии биотических связей в природных со­обществах для сохранения естественных биоценозов. Способность выбирать целевые и смысловые установки в своих действиях и поступках по отношению к живой природе. Потребность в справедливом оценивании своей работы и работы одноклассников

Познавательные: умение работать с различными источниками информации, пре­образовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.

Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.

Коммуникативные: участвовать в диалоге на уроке; отвечать на вопросы учителя, товари­щей по классу, выступать перед аудиторией, используя мультимедийное оборудование или другие средства демонстрации

Планируемые результаты

Предметные: знать — понятия «среда обитания», «экология», «экологические факторы» их влияние на живые организмы, «связи живого и неживого»;. Уметь — определять понятие «биотические факторы»; характеризовать биотические факторы, приводить примеры.

Личностные: высказывать суждения, осуществлять поиск и отбор информации; анализировать связи, сопоставлять, находить ответ на проблемный вопрос

Метапредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география. Планировать действия с поставленной целью; находить необходимую информацию в учебнике и справочной литературе; осуществлять анализ объектов природы; делать выводы; сформулировать собственное мнение.

Форма организации учебной деятельности – индивидуальная, групповая

Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и учебником, с ЦОР.

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

Изучение нового материала

Опыты Г. Ф. Гаузе

Г. Ф. Гаузе решил проверить положения Лотки-Вольтерра и в 1930-1934 гг. провел эксперименты в системе, включающей две попу­ляции инфузорий. Эксперименты показали, что хищник — инфузория дидиниум — может полностью уничтожить свою добычу — инфузорию туфельку, но после этого сама погибает от недостатка пищи. Если же для жертвы создаются какие-либо убежища, где могут спрятаться от­дельные ее особи, то через определенное время популяция хищников погибает от голода, а сохранившиеся особи жертвы начинают интен­сивно размножаться.

Опыты свидетельствовали, что устойчивое взаи­модействие хищника и жертвы проявляется чрезвычайно редко и только тогда, когда отдельные особи последней недоступны для хищков.

Принцип Гаузе (теорема Гаузе, 1934), принцип конкурентно­го исключения, гласит, что два вида со сходными экологически­ми условиями не могут длительное время занимать одну и ту же экологическую нишу (принцип Гаузе уже рассматривался ранее).

Межвидовые взаимоотношения в системе хищник(паразит) — жертва (хозяин) в чистом виде в природе никогда не наблюдаются. Хищник, к примеру, питается не одним видом, а жертва преследу­ется также многими хищниками. Поэтому строго циклических ко­лебаний численности хищников (паразитов) и добычи (хозяина), предполагаемых математической теорией Лотки-Вольтерры, опы­тами Гаузе и других исследователей, в природе не существует. Тем не менее принцип математического моделирования сложных меж­видовых взаимоотношений позволяет углубить наши представления о механизме регуляции численности организмов в биоценозах

Проверь свои знания

Дайте определения или характеристику основным понятиям и терминам раздела «Демэкология»:

популяция; демэкология; пространственное распределение осо­бей; численность популяции; плотность популяции; рождае­мость; смертность; прирост популяции; темп роста; возрастная структура популяции; биотические факторы; гомотипические реакции: эффект группы, эффект массы, конкуренция; прин­цип Олли; гетеротипические реакции: конкуренция, симбиоз, сотрудничество, комменсализм, аменсализм, хищничество, па­разитизм; принцип конкурентного исключения Гаузе; экологи­ческая ниша; гомеостаз; динамическое равновесие; биоценоз; модель Лотки-Вольтерра «хищник-жертва».

Принцип Гаузе.

Основные экологические характеристики популяции

ШКОЛЬНЫЕ УРОКИ Генетические процессы в популяциях

Ресурсы:

С. В. Алексеев. Экология: Учебное пособие для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений разных видов. СМИО Пресс, 1997. — 320 с

Сайт YouTube: https://www.youtube.com /

Хостинг презентаций

— http://ppt4web.ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-chto-takoe-ehkonomika.html

Биология ЕГЭ Задание 26 проверяет умение применять знания эволюции органического мира и закономерностей экологии в нестандартных ситуациях. Чтобы выполнить такое задание, надо уметь анализировать ситуации с точки зрения эволюции или экологии, прогнозировать последствия человеческой деятельности, формулировать грамотный, развёрнутый и обоснованный ответ на вопрос, владеть научным языком и биологической терминологией.

Выбрать другое задание
  Вариант ЕГЭ с пояснениями
  Кодификатор ЕГЭ

Линия 26 ЕГЭ по Биологии. Обобщение и применение знаний в новой ситуации об эволюции органического мира и экологических закономерностях. Коды проверяемых элементов содержания (КЭС): 6.1–6.5, 7.1–7.5. Уровень сложности: В (высокий). Максимальный балл: 3. Примерное время выполнения: 15 мин. Средний % выполнения: 14,8 (!).

Задание представляет собой вопрос, на который необходимо дать не менее трех вариантов ответа с пояснением или обоснованием.

Алгоритм выполнения задания № 26

1. Внимательно прочитайте задание.
2. Проанализируйте, о каком биологическом объекте (структуре, процессе, явлении) идёт речь.
3. Сформулируйте и запишите от 3 до 6 развёрнутых аргументированных ответов. Лучше использовать в ответе научный язык и биологическую терминологию, чем отвечать своими словами.

Примечание: иногда, чтобы получить максимум 3 балла, нужно осветить до 4 критериев, а иногда — не менее 5! Смотрите примеры 13 и 14 (ниже).

Задание 26 (пример выполнения с пояснением)

Линия 26. Пример № 1.
Популяции многих видов организмов способны к саморегуляции своей численности. Какие существуют механизмы торможения роста численности популяций? Ответ поясните.

Элементы ответа:

1) при возрастании плотности популяции повышается частота контактов между особями, что вызывает у них стрессовое состояние, уменьшающее рождаемость и повышающее смертность;
2) при возрастании плотности усиливается эмиграция в новые местообитания, краевые зоны, где условия менее благоприятные и смертность увеличивается;
3) при возрастании плотности происходят изменения генетического состава популяции, например, быстро размножающиеся особи заменяются медленно размножающимися.

Тренировочные задания

Выполните самостоятельно примеры Биология ЕГЭ Задание 26 и сверьте свой ответ с правильным (спрятан в спойлере).

Пример № 2.
При каких условиях относительные частоты аллелей в популяции остаются неизменными из поколения в поколение (соблюдается закон Харди-Вайнберга)? Укажите не менее четырёх условий.

Пример № 3.
На какие процессы расходуется энергия, поступившая животному с пищей? Ответ поясните.

Пример № 4.
Связь человека с окружающим миром сложилась эволюционно и является системой взаимоотношений симбионтов. Бактерии-симбионты живут в нашем кишечнике, на слизистых, коже. Какую роль они играют в пищеварительном тракте человека? Укажите не менее трёх утверждений.

Пример № 5.
Каковы главные отрицательные последствия кислотных дождей? Ответ поясните.

Пример № 6.
Почему предприятия-природопользователи сами по себе не заинтересованы в природоохранной деятельности?

Реальные задания ЕГЭ 2020 с ответами специалистов

Биология ЕГЭ Задание 26 Пример № 7.
Виды, адаптируясь к среде в процессе эволюции, могут использовать одну из двух возможных стратегий приспособления: при r-стратегии организмы стремятся к максимально возможной скорости роста численности, а при К-стратегии, наоборот, размножаются медленно.
Классическими К-стратегами являются слоны. За счёт каких особенностей размножения и поведения им удаётся поддерживать постоянную численность и избегать вымирания? Ответ обоснуйте.

Пример № 8.
Какие биотические отношения сложились в экосистеме смешанного леса между берёзой и обитающими в экосистеме сосной, ястребом-перепелятником, подберёзовиком, трутовиком? Ответ поясните.

Пример № 9.
Объясните, почему животные, ведущие сидячий или малоподвижный образ жизни, обитают в основном в водной среде. Приведите не менее двух примеров таких животных.

Пример № 10.
Отечественный учёный Г.Ф. Гаузе провёл ряд экспериментов с тремя видами инфузорий. При совместном выращивании двух видов, использующих одинаковый пищевой ресурс (бактерии, находящиеся в толще воды), численность одного из них сокращалась, и через некоторое время этот вид был вытеснен другим видом. Однако отдельно друг от друга оба вида могли жить совместно с третьим видом, питающимся дрожжевыми клетками, обитающими в донном иле. Какое явление исследовал Г.Ф. Гаузе? Какие закономерности существования видов в одном биоценозе им были открыты?

Пример № 11.
Виды, адаптируясь к среде в процессе эволюции, могут использовать одну из двух возможных стратегий для поддержания численности вида: при г-стратегии организмы имеют высокую скорость размножения, а при К-стратегии, наоборот, размножаются медленно. Классическими r-стратегами являются кролики. За счёт каких особенностей размножения они достигают большого прироста численности за короткий промежуток времени? В каких условиях среды (стабильных или переменчивых) такая стратегия наиболее выгодна? Объясните почему.

Пример № 12.
Известно, что мамонты имели уши небольшого размера. Современные слоны имеют уши гораздо крупнее. Как с физиологической точки зрения объяснить подобные различия в строении ушных раковин у названных видов хоботных?

Пример № 13.
Какие приспособления во внешнем строении, сформированные в процессе эволюции, обеспечивают водный образ жизни у гусеобразных птиц? Приведите не менее пяти особенностей и объясните значение каждой из них.

Пример № 14.
Использование инсектицидов в период цветения растений в течение нескольких лет привело к сокращению численности насекомых-опылителей. Приведите не менее четырёх изменений, которые произойдут в экосистеме луга после таких обработок.

Вы смотрели: Биология ЕГЭ Задание 26. Что нужно знать и уметь, план выполнения, примеры с ответами и пояснениями (комментариями) специалистов, анализ типичных ошибок.

Выбрать другое задание
  Вариант ЕГЭ с пояснениями
  Кодификатор ЕГЭ

Биология ЕГЭ Задание 26

«Ряд интересных экспериментов на простейших и микроорганизмах провел советский ученый Г.Ф. Гаузе. Два простейших организма одного семейства, но разных видов он поместил в общий стеклянный сосуд с ограниченным количеством пищи.

Крошечные существа умудрились сотрудничать, делились пищей и оба выжили.

Затем Гаузе поместил в сосуд с таким же количеством пищи два организма одного вида. На этот раз подопытные начали драться и оба погибли. […]

Кстати, Ч. Дарвин предвосхитил результаты эксперимента Гаузе в главе III «Происхождения видов путем естественного отбора»:

«Борьба [за существование] почти неизбежно будет самой суровой между индивидами одного вида, потому что они населяют одни и те же районы, требуют одной и той же пищи и подвергаются одним и тем же опасностям… Так же как виды одного рода имеют обычно… некоторое сходство в привычках и строении и всегда в структуре, борьба обычно происходит более жестокая между видами одного рода, когда они начинают конкурировать друг с другом, чем между видами разных родов… мы смутно понимаем, почему конкуренция должна быть более жестокой между близкими формами, которые заполняют почти одно и то же пространство в экономике природы».

Кроме того, эксперименты привели Г.Ф. Гаузе к выводу о том, что два конкурирующих вида могут сосуществовать только при наличии более чем одного скудного ресурса.

Две популяции вступают в соревнование, если одна понижает уровень роста другой. Они могут сделать это, поедая обеды соперников, вторгаясь на их территорию или включая свои магнитофоны на такую громкость, чтобы все соперники лишили себя жизни. Вариантов достаточно.

Г.Ф. Гаузе определил три возможных результата войн простейших организмов:  Два вида вторгаются на территорию друг друга одновременно. Границы между ними стираются, и они приходят к сосуществованию на одном и том же пространстве.

 Только один вид вторгается на территорию другого. В результате он становится господствующим. Оккупированный вид уничтожается.

 Ни один из видов не переходит границу. Так же как во время недавней «гонки вооружений», между ними существует баланс сил, обеспечивающий мир. Биологи называют это состояние бистабильностью».

Ричард Кох, Законы Силы, Минск, «Попурри», 2003 г., с. 90-92.

«Выражение «закон Гаузе» появилось в 1940-х гг., после того как Гаузе в экспериментах на простейших (1931-1935) показал, что два вида не могут устойчиво существовать в ограниченном пространстве, если они конкурируют за ресурс, ограниченность которого является непосредственным и единственным фактором, лимитирующим обе видовые популяции.

Иногда закон Гаузе формулируется в терминах экологической ниши: два вида не могут сосуществовать, если они занимают одну экологическую нишу. Представления об экологической нише существовали давно. Так, американский натуралист Дж. Гринелл (Grinell, 1917), впервые предложивший термин «экологическая ниша», характеризовал его как пространственное распределение видов. Экологическая ниша определялась в качестве понятия, близкого к местообитанию. […]

Вначале для экспериментов объектами исследований служили Paramecium aurelia и P. caudatum. Был изучен рост каждого вида в чистой культуре, вычислены коэффициенты размножения, внутривидовой конкуренции, максимальная численность популяции в определенном объеме среды обитания.

Затем были созданы смешанные культуры из двух видов, в которых определялся уровень межвидовой конкуренции, и выяснялись причины вытеснения видов. В этих исследованиях небольшая часть популяции ежедневно изымалась при помощи платиновой петли, и, следовательно, искусственная смертность приближала ситуацию к естественным условиям, в которых часть организмов всегда погибает.

Конкуренция между двумя видами инфузорий, которые питались одним из видов дрожжей и обитали в одном пространстве, всегда заканчивалась вытеснением одного из видов. При этом исход конкуренции зависел не только от факторов среды, но также и от наличия продуктов обмена веществ конкурирующих видов. Это было новым и важным выводом, поскольку теоретические расчёты Вольтерры — Лотки обычно основывались лишь на учете исходных биологических свойств взаимодействующих видов.

Совсем по-иному складывались конкурентные отношения между P. aurelia и P. bursaria. Хотя и в этих опытах инфузории конкурировали за пищу и пространство, ни один из видов не исчезал, оба могли существовать неопределенно долгое время. Поскольку пищей для инфузорий в этой серии опытов служил смешанный корм, состоящий из дрожжей и бактерий, причину сосуществования видов можно было усмотреть в их пищевой специализации, которая должна была ослабить интенсивность конкуренции.

Действительно, оказалось, что P. bursaria обитала в основном на дне пробирки и питалась оседающими дрожжевыми клетками, а P. aurelia находилась в верхней части пробирки и питалась преимущественно бактериями. Однако и на корме, состоящем из одних только дрожжевых клеток, достигалось равновесие между видами, но при одном условии: если пробирка интенсивно освещалась. Объяснялось это тем, что вид, обитающий на дне пробирки, неминуемо исчез бы не от недостатка пищи, а от недостатка кислорода. Но этого не происходило, так как вид существовал в симбиозе с водорослью зоохлореллой, которая при ярком освещении снабжала его кислородом. Вид, более чувствительный к недостатку кислорода, обитал в верхней части пробирки, где его было вполне достаточно.

Следовательно, каждый вид существовал в своей собственной зоне, но выживание одного из них обеспечивалось симбиозом с водорослью.

На основании этих экспериментов Гаузе предложил свою концепцию экологической ниши, в которой объединил положение вида в пространстве и его функциональную роль в сообществе. Эти опыты по конкурентному вытеснению видов составили экспериментальную основу положения, вошедшего в мировую литературу под названием закона Гаузе, или принципа конкурентного исключения».

Галл Я.М., Г.Ф. Гаузе: от борьбы за существование к антибиотикам, синтез экологии и теории эволюции, в Сб.: Создатели современного эволюционного синтеза / Отв. ред. Э.И. Колчинский, СПб, «Нестор-История», 2012 г., с. 639-640.