Проектный Колледж: Отрывок из диплома... - Проектный Колледж

Перейти к содержимому

-----
2.1.1. Формирование представлений о роли растений в биосфере.
Хищнический, потребительский антропоцентризм лежит в основе взаимодействия человека и окружающей среды. Система взаимоотношений человека с растениями не исключение. Классический курс ботаники за 6 класс средней школы не ставит перед собой задачи изменения потребительских представлений учащихся в отношении растений. В то же время, является бесспорным, что профанное отношение к фитоценозу (как и любое иное профанное отношение) приводит к негативным последствиям для самого профана. 
Как выстроить деятельность по формированию представлений о системной роли растений в биоценозе на базе школьного курса ботаники и дополнительного образования? На уроках ботаники учащиеся знакомятся с основами анатомии и физиологии высших растений. На материале учебника удаётся сформировать представление о корневом и воздушном питании растения, представления о способах размножения (см. приложение 6 Презентация «Размножение растений»), о типах тканей и их функциях. У учащихся формируется представление об организменной целостности, о взаимодействии организма с абиотическими факторами окружающей среды (освещённость, влажность, состав грунта, температура воздуха), но представление о взаимодействии растений с биотическими факторами среды не формируется. Подобная односторонность в изложении материала должна быть преодолена за счёт построения практических работ по выявлению синергизма и антагонизма в растительных сообществах, а так же формированию представлений о взаимодействии животных и растений в биоценозе.

Даже изучая в курсе общей биологии процесс фотосинтеза (см. презентацию «Фотосинтез и дыхание растений», рис….), учащиеся не видят за принципом захвата лучистой энергии что-либо, выходящее за рамки их обыденных представлений. Преодолеть подобное отношение возможно, исходя из энергетических представлений об окружающем мире Капустян В.М..
Рис……
Каждый год фотосинтезирующими организмами захватывается 4×1020 калорий лучистой энергии Солнца, благодаря чему происходит фиксация углерода, эквивалентная 5×1010 тоннам углекислого газа! При этом общее тепловое излучение Земли в космическое пространство за год составляет 2,4×1020 калорий за год. Как видно из приведённых данных ("Знание-сила"), общее количество удержанной в живом веществе энергии составляет 1,6×1020 калорий. Т.о. растения являются одновременно акцепторами лучистой энергии, преобразователями лучистой энергии в энергию химических связей и аккумуляторами энергии в виде органических веществ. Если исходить из логики энергоэффективности, чем больше энергии система тратит на совершение работы (чем меньше энергии рассеивается в среду), тем выше её коэффициент эффективного действия. Энергоэффективность биоценоза, его сложность и устойчивость прямо пропорциональны друг другу. Все свойства растения как организма, изучаемые в биологии, могут быть сведены к данным трём фундаментальным свойствам. Поскольку рост и развитие растений во многом определяется математически последовательностью Фибоначчи (последовательность чисел, каждое последующее из которых равно сумме двух предыдущих), например ветви деревьев, листовая мозаика, расположение семян в корзинке сложноцветных, закономерным является вопрос: как соотносится энергоэффективность фотосинтеза и расположение фотоулавливающих элементов?
Для преподавания в общеобразовательной школе возможность заинтересовать предметным материалом биологии учащихся, определивших свою дальнейшую профессионализацию в областях не биологического знания крайне важно. Переход к энергетическому языку описания функционирования биосистем позволяет раскрыть способности учащихся, выбравших для себя физико-техническое направление развития, а сопоставление роста и развития растений с числовым рядом Фибоначчи, может представлять интерес для учащихся, для которых мир идеальных объектов представляет единственную реальность, которую следует изучать. Возможность развития проекта на данном материале можно проиллюстрировать материалом сайта Мембрана На рисунке… приведён чертёж солнечной энергетической установки построенной по числам Фибоначчи, согласно расположению ветвей и листьев на деревьях. Автор установки – 13-ти летний житель Нью-Йорка Эйдан Дуайер (Aidan Dwyer).

Рис…..
Одним из возможных направлений работы школьников может стать усовершенствование данной конструкции и проверка её эффективности в сравнении с классическими солнечными батареями.
Теперь позволю остановиться на преобразовании солнечной энергии в энергию химических связей. Для общеобразовательного школьного курса биологии введение в тему «Фотосинтез» информации о донорах и акцепторах водорода, возбуждённых электронных состояниях, энергетических каскадах внутри хлоропласта совершенно излишне. Однако сама идея воспроизвести процесс фотосинтеза на искусственной системе, приблизив её эффективность к эффективности живой – задача, способная раскрыть перед учащимися одно из инновационных направлений в энергетике журн.Потенциал 2011№11 стр.31. Группа исследователей из Массачусецкого технологического института сумели создать, на основе кремниевой пластины, покрытой каталитическими материалами, устройство, которое они назвали «искусственный лист». Устройство улавливает солнечную энергию и преобразует её в водном растворе в энергию химических связей.
Ещё один вопрос, поиск ответа на который может увлечь школьников: почему листья зелёного цвета? Из курса физики известно, что цвет объектов определяется спектром, отражённым от их поверхности. Почему высшие растения не используют зелёную область спектра, на долю которого приходится значительная часть солнечной энергии? В ответе на данный вопрос ключ к пониманию взаимодействия первых эукариотических фотосинтезирующих организмов с фотосинтезирующими археобактериями, использовавшими в качестве фотосинтетического пигмента бактериородопсин – красный пигмент, поглощающий кванты света в зелёной части спектра Глаголев С.М. журн. Потенц.№11. Именно по этой причине новой биосфере Земли (биосфере эукариотической) оставалось развиваться через использование не захваченной археями лучистой энергии.
Как соединить данный теоретический фрагмент с практическим применением биологических знаний? Ход на описание биологических процессов в энергетической онтологии позволяет обосновать структуру биоценоза через механизм энергоэффективности. Данные представления согласуются с законами биологического развития, эмпирически выявленными в экосистемах -объясняют ярусность фитоценоза и листовую мозаику каждого растения (через увеличение поверхности фотосинтеза и, как следствие, увеличении энергосбора на единицу поверхности). Энергоэффективность определяет и количество ступеней в пирамиде биомасс (см. Приложение 8), где все живые организмы (кроме продуцентов-акцепторов энергии) являются преобразователями запасённой энергии в поток мощности, рассеивающими энергию вовне и на совершение работы.
Экосистема, как сложное образование из множества элементов (принадлежащих ко всем царствам живой природы) обладает:
• ёмкостью, возрастающей по мере увеличения захваченной энергии акцепторами;
• резистивностью (устойчивостью), которая возрастает по мере усложнения структуры экосистемы;
• лабильностью, т.к. экосистемы «прорастают» друг в друга, замещаясь на другие экосистемы в процессе сукцессии;
• комлексностью, благодаря которой каждый элемент экосистемы дублирует некоторую часть других элементов по тем или иным функциям, что позволяет производить перестроения связей при утрате какого-либо элемента или связи между элементами;
• предельной устойчивостью, определяющей некий порог в деградации структуры экосистемы, при которой дальнейшее упрощение экосистемы приводит к лавинообразному обрушению оставшихся связей и элементов.
Построение агроэкосистемы на принципах существования природных экосистем позволяет на практике (см. приложение 5) проследить формирование связей между элементами системы, отработать синергетические взаимодействия элементов, как разнесённых по времени (сидераты и предшествующие культуры), так и существующие одновременно (смешанные посадки, увеличивающие общую биомассу урожая).
0
 

0 комментариев к записи

Trackbacks для записи [ Trackback URL ]

Для данной записи нет trackbacks.

Ссылки

Ноябрь 2018

П В С Ч П С В
   1234
567891011
12 131415161718
19202122232425
2627282930  

0 пользователей просматривает

0 Гости
0 пользователей
0 скрытых пользователей

Добавить запись

Чтобы добавить запись в блог, нажмите на ссылку ниже: http://1314.ru/forum...logid=3

Поиск по блогу