V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Введение.

Адаптация — все виды врожденной и приобретенной приспособительной деятельности, которые обеспечиваются на основе физиологических процессов, происходящих на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. На уровне организма человека под адаптацией понимают его приспособление к постоянно меняющимся условиям существования. Адаптация вызывает оптимизацию процессов жизнедеятельности, сохранение здоровья, обеспечивает высокий уровень трудоспособности.

Исследования по адаптации приобрели особое значение в связи с интенсивным развитием НТР, выходом людей за пределы привычной для них среды обитания — освоение экстремальных районов (Арктика, Антарктика, пустыни, океанический шельф, высокогорья), космического пространства. Одновременно возникла необходимость изучать адаптацию к новым факторам среды — радиация, химическое загрязнение, шум, вибрация, электромагнитные поля. Важную роль стали играть изучения не только человеческих адаптаций к новым условиям, но и адаптации других организмов. Особенно тех, с которыми человек взаимодействует в ходе жизни. Поэтому углубленное изучение адаптаций организмов в школьном курсе биологии может быть одним из приоритетных направлений развития современного биологического образования в школе.

Тема «Основы экологии» в школьный курс биологии включена в 9 классе, одна из тем посвящена адаптации организмов к различным условиям существования, и в нашей работе мы попытаемся определить возможности углублённого изучения адаптации в школе. Такова цель данной работы.

Для достижения цели мы поставили и постарались решить следующие задачи:

1. Рассмотреть понятие адаптаций и историю ее изучения.

2. Выяснить современную ситуацию в экологическом образовании.

3. Найти место углубленного изучения данной темы в современной школе.

Объектом нашего исследования является возможности углубленного изучения отдельных тем в рамках существующей программы школьного курса биологии, а предметом – изучение именно адаптации.

В основе нашего исследования лежит, в первую очередь, контент-анализ образовательных программ и учебников. Выявленные закономерности мы сравним с существующими требованиями образовательного стандарта и программы школьного курса биологии. На основе чего сделаем вывод о возможности углубленного изучения адаптаций в современной школе.

Результаты наших исследований могут быть использованы для разработки новых рабочих программ изучения биологии в школе, либо использоваться практикующими педагогами для разработки собственных элективных курсов преподавания биологии.

Глава 1.

В ходе эволюции добиваются успеха те организмы, которые лучше других приспособлены к окружающей среде. Механизмы эволюции обеспечивают соответствие развивающейся живой системы условиям её существования – высокую приспособленность жизненных форм к внешней среде. В основе приспособленности лежат процессы самовоспроизведения макромолекул и живых организмов и дискретность всего живого на Земле. У организмов в процессе эволюции выработалось множество разнообразных относительных приспособлений (адаптаций) к окружающей среде. Адаптацией считается любая особенность особи, популяции, вида или сообщества организмов, которая способствует успеху в конкуренции и обеспечивает устойчивость к абиотическим факторам. Это позволяет организмам существовать в данных условиях среды и оставлять потомство. Критериями адаптации являются: жизнеспособность, конкурентоспособность и фертильность.

Жизнеспособность - это способность организма жить и нормально развиваться в условиях среды.

Конкурентоспособность — это способность организма добиваться успеха в борьбе за средства жизни.

Фертильность - это способность организмов нормально размножаться (Билич , Крыжановский, 2004).

1. Виды адаптации

Все адаптации делят на аккомодации и эволюционные адаптации. Аккомодации представляют собой обратимый процесс. Они возникают при резком изменении условий среды. Например, при переселении животные попадают в новую для них обстановку, но постепенно привыкают к ней. Эволюционная адаптация необратима и возникшие изменения генетически закрепляются. Сюда относят все приспособления, на которые действует естественный отбор. Например, покровительственная окраска или быстрый бег.

Приспособления также делят на организменные и видовые. Организменные адаптации в свою очередь подразделяются на морфологические, физиологические, биохимические и этологические.

Морфологические адаптации проявляются в преимуществах строения, покровительственной окраске, предостерегающей окраске, мимикрии, маскировке, приспособительном поведении.

Преимущества строения – это оптимальные пропорции тела, расположение и густота волосяного или перьевого покрова и т.п. Хорошо известен облик водного млекопитающего – дельфина. Идеальной приспособленности дельфина к среде обитания и образу жизни способствует форма тела. Торпедовидная форма тела позволяет избежать образования завихрений потоков воды, обтекающих дельфина.

Обтекаемая форма тела способствует быстрому передвижению животных и в воздушной среде. Маховые и контурные перья, покрывающие тело птицы, полностью сглаживают его форму. Птицы лишены выступающих ушных раковин, в полёте они обычно втягивают ноги. В результате птицы по скорости передвижения намного превосходят всех других животных.

У животных, ведущих скрытный, затаивающийся образ жизни, полезным оказываются приспособления, придающие им сходство с предметами окружающей среды. Причудливая форма тела у рыб, обитающих в зарослях водорослей (морской конёк-тряпичник, рыба-клоун, морская игла и др.), помогает им успешно скрываться от врагов. Сходство с предметами среды обитания широко распространено у насекомых. Известны жуки, своим внешним видом напоминающие лишайники, цикады, сходные с шипами тех кустарников, среди которых они живут.

Покровительственная окраска позволяет быть незаметным среди окружающего фона. Благодаря покровительственной окраске организм становится трудно различимым и, следовательно, защищенным от хищников. Гусеницы бабочек часто зелёные, под цвет листьев, или тёмные, под цвет коры или земли. Донные рыбы обычно окрашены под цвет песчаного дна (скаты и камбалы). При этом камбалы обладают ещё способностью менять окраску в зависимости от цвета окружающего фона. Животные пустынь, как правило, имеют желто-бурую или песочно-желтую окраску. Однотонная покровительственная окраска свойственна как насекомым (саранча) и мелким ящерицам, так и крупным копытным (антилопы) и хищникам (лев).

Если фон среды не остается постоянным в зависимости от сезона года, многие животные меняют окраску. Например, обитатели средних и высоких широт (песец, заяц, горностай, белая куропатка) зимой имеют белую окраску, что делает их незаметными на снегу.

Предостерегающая (угрожающая) окраска предупреждает потенциального врага о наличии защитных механизмов (наличие ядовитых веществ или специальных органов защиты). Предостерегающая окраска выделяет из окружающей среды яркими пятнами или полосами ядовитых, жалящих животных и насекомых (змеи, осы, шмели).

Эффективность предостерегающей окраски послужила причиной очень интересного явления – подражания (мимикрии). Мимикрией называется сходство в окраске, форме тела безопасных животных с ядовитыми и опасными животными. Отдельные виды мух, не имеющие жала, похожи на жалящих шмелей и ос, неядовитые змеи – на ядовитых. Во всех случаях сходство чисто внешнее и направлено на формирование определенного зрительного впечатления у потенциальных врагов. Сейчас известны два основных вида мимикрии: мимикрия Бейтса и мимикрия Мюллера.

При мимикрии Бейтса модель хорошо защищена и обычно имеет яркую, предостерегающую окраску. При мимикрии Мюллера сходными оказываются два и более несъедобных вида: в результате их сходства хищник скорее отучается схватывать таких животных. Пример мимикрии Бейтса: часто под видом ос скрываются беззащитные мухи, формой тела и жёлто-чёрной окраской имитирующие ос (муха-сирфида и муха-большеголовка). Пример мимикрии Мюллера: некоторые виды бабочек капустных белянок похожи на несъедобных южноамериканских геликонид.

Мимикрия – это результат гомологичных (одинаковых) мутаций у разных видов, которые помогают выжить незащищённым животным. Для видов-подражателей важно, чтобы их численность была невелика по сравнению с моделью, которой они подражают, иначе у врагов не будет выработан устойчивый отрицательный рефлекс на предостерегающую окраску. Низкая численность мимикрирующих видов поддерживается высокой концентрацией летальных генов в генофонде. В гомозиготном состоянии эти гены вызывают летальные мутации, в результате чего высокий процент особей не доживает до половозрелого состояния.

Кроме защитной окраски, у животных и растений наблюдаются и другие средства защиты. У растений нередко образуются иглы и колючки, защищающие их от поедания травоядными животными (кактусы, шиповник, боярышник, облепиха и др.). Такую же роль играют ядовитые вещества, обжигающие волоски, например у крапивы. Кристаллы щавелевокислого кальция, накапливающиеся в шипах некоторых растений, предохраняют их от поедания гусеницами, улитками и даже грызунами. Образования в виде твёрдого хитинового покрова у членистоногих (жуки, крабы), раковин у моллюсков, чешуи у крокодилов, панциря у броненосцев и черепах хорошо защищают их от многих врагов. Этому же служат иглы у ежа и дикобраза. Все эти приспособления могли появиться лишь в результате естественного отбора, т.е. преимущественного выживания лучше защищенных особей.

Маскировка – приспособления, при которых форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например, в тропических лесах многие змеи неразличимы среди лиан, лохматый морской конёк похож на водоросль, насекомые на коре деревьев похожи на лишайники (жуки, усачи, пауки, бабочки).

Защитное действие покровительственной окраски или формы тела повышается при сочетании её с соответствующим поведением. Приспособительное поведение – принятие определённых поз покоя (гусеницы некоторых насекомых в неподвижном состоянии очень похожи на сучок дерева; бабочка каллима со сложенными крыльями удивительно напоминает сухой лист дерева), либо, наоборот, демонстративное поведение, отпугивающее хищников. Помимо затаивания или демонстративного, отпугивающего поведения при приближении врага существует много других вариантов приспособительного поведения, обеспечивающего выживаемость взрослых особей или молоди. Сюда относится запасание корма на неблагоприятный сезон года. Особенно это присуще грызунам. Примером приспособительного поведения служит и время наибольшей активности. В пустынях многие животные выходят на охоту ночью, когда спадает зной.

Физиологические адаптации - приобретение специфических особенностей обмена веществ в разных условиях среды. Они обеспечивают функциональные преимущества организма. Их условно разделяют на статические (постоянные физиологические параметры — температура, водно-солевой баланс, концентрация сахара и т. п.) и динамические (адаптации к колебаниям действия фактора — изменение температуры, влажности, освещенности, магнитного поля и т. п.).

Соответствующая форма и окраска тела, целесообразное поведение обеспечивают успех в борьбе за существование только тогда, когда эти признаки сочетаются с приспособленностью процессов жизнедеятельности к условиям обитания, т.е. с физиологической адаптацией. Без такой адаптации невозможно поддержание устойчивого обмена веществ в организме в постоянно колеблющихся условиях внешней среды.

Разнообразные механизмы физиологической адаптации к неблагоприятным условиям выработали птицы и млекопитающие. Многие пустынные животные перед наступлением засушливого сезона накапливают много жира: при его окислении образуется большое количество воды. Птицы и млекопитающие способны регулировать потери воды с поверхности дыхательных путей. Например, верблюд при лишении воды резко сокращает испарение как с дыхательных путей, так и через потовые железы.

Путем естественного отбора возникают и совершенствуются приспособления, облегчающие поиск пищи или партнера для размножения. Поразительно чувствительны органы химического чувства насекомых. Самцов непарного шелкопряда привлекает запах ароматической железы самки с расстояния 3 километров. Ночные хищники, например совы, превосходно видят в условиях слабого освещения.

Биохимические адаптации обеспечивают оптимальное течение биохимических реакций в клетке, например, упорядочение ферментативного катализа, специфическое связывание газов дыхательными пигментами, синтез нужных веществ в определенных условиях и т. п. (Мамонтов, Захаров, Козлова, 1992).

Этологические адаптации представляют собой все поведенческие реакции, направленные на выживание отдельных особей и, следовательно, вида в целом. Такими реакциями являются:

- поведение при поиске пищи и полового партнера,

- спаривание,

- выкармливание потомства,

- избегание опасности и защита жизни в случае угрозы,

- агрессия и угрожающие позы,

- незлобивость и многие другие.

Некоторые поведенческие реакции наследуются (инстинкты), другие приобретаются в течение жизни (условные рефлексы). У различных организмов соотношение инстинктивного и условнорефлекторного поведения неодинаково. Например, у беспозвоночных и низших хордовых преобладает инстинктивное поведение, а у высших млекопитающих (приматов, хищных) - условнорефлекторное. Высший уровень поведенческой адаптивности, основанный на механизмах высшей нервной деятельности, имеется у человека.

Особенно большое значение имеют приспособления, обеспечивающие защиту потомства от врагов.

Забота о потомстве может проявляться в разной форме. Многие рыбы охраняют икру, откладываемую между камнями, активно отгоняя и кусая приближающихся возможных врагов. Азовские и каспийские бычки откладывают икру в ямки, вырытые в дне, и охраняют её затем в течение всего развития.

Наибольшая безопасность потомства достигается, очевидно, в тех случаях, когда зародыши развиваются в теле матери. Плодовитость в этих случаях снижается, однако это компенсируется возрастанием выживаемости молоди.

Значительно более сложные и многообразные формы заботы о потомстве наблюдаются у высших позвоночных. Сложные инстинкты и способность к индивидуальному обучению позволяют им со значительно большим успехом выращивать потомство. Так, птицы откладывают оплодотворённые яйца в специальные сооружения – гнёзда, а не просто в наружную среду, как поступают все виды нижестоящих классов. Гнездо родители защищают от врагов. Выведенных птенцов длительное время выкармливают и охраняют.

Наивысшей степени развития достигают формы поведения у млекопитающих животных. Это проявляется и в отношении к детёнышам. Звери не только кормят своё потомство, но и обучают ловить добычу. Ещё Ч.Дарвин отмечал, что хищные звери учат своих детёнышей избегать опасностей, в том числе охотников.

Таким образом, особи с более совершенными формами заботы о потомстве выживают в большем числе и передают эти черты далее по наследству.

Видовые адаптации обнаруживаются при анализе группы особей одного вида, по своему проявлению они весьма разнообразны. Основными из них являются различные конгруэнции, уровень мутабильности, внутривидовой полиморфизм, уровень численности и оптимальная плотность населения.

Конгруэнции представляют собой все морфофизиологические и поведенческие особенности, которые способствуют существованию вида как целостной системы. Репродуктивные конгруэнции обеспечивают размножение. Некоторые из них непосредственно связаны с репродукцией (соответствие половых органов, приспособления к вскармливанию и др.), тогда как другие лишь опосредованно (различные сигнальные признаки: зрительные - брачный наряд, ритуальное поведение; звуковые - пение птиц, рев самца оленя во время гона и др.; химическими - различные аттрактанты, например, феромоны насекомых, выделения у парнокопытных, кошачьих, собачьих и др.).

К конгруэнциям относят все формы внутривидовой кооперации,— конституциональной, трофической и репродуктивной. Конституциональная кооперация выражается в согласованных действиях организмов в неблагоприятных условиях, которые повышают шансы на выживание. Зимой пчелы собираются в шар, и выделяемое ими тепло расходуется на совместное согревание. При этом самая высокая температура будет в центре шара и особи с периферии (где холоднее) будут постоянно стремиться туда. Таким образом происходит постоянное перемещение насекомых и они совместными усилиями благополучно перезимуют. Также сбиваются в тесную группу пингвины во время насиживания, овцы в холодное время и др.

Трофическая кооперация состоит в объединении организмов с целью добывания пищи. Совместная деятельность в этом направлении делает процесс более продуктивным. Например, стая волков гораздо эффективнее охотится, нежели отдельная особь. При этом у многих видов имеет место разделение обязанностей - одни особи отделяют выбранную жертву от основного стада и гонят ее в засаду, где затаились их сородичи и т. д.

Репродуктивная кооперация повышает успешность размножения и способствует выживанию потомства. У многих птиц особи собираются на токовищах, и в таких условиях облегчается поиск потенциального партнера. То же самое происходит на нерестилищах, лежбищах ластоногих и др. Вероятность опыления у растений повышается, когда они растут группами и расстояние между отдельными особями невелико.

Мутабильность - представляет собой частоту возникновения мутаций в единицу времени (количество поколений) и на один ген. Для каждого вида характерна своя частота, которая определяется уровнем стабильности генетического материала и устойчивостью к мутагенам. Мутации делают популяции гетероморфными и дают материал для осуществления отбора. Для вида опасна как чрезмерно высокая, так и недостаточная мутабильность. В первом случае возникает угроза целостности вида, а во втором — невозможно осуществляться отбору.

Внутривидовой полиморфизм обусловливает уникальность сочетания аллелей у разных особей. Причиной полиморфизма служат половое размножение, которое обеспечивает комбинативную изменчивость, и мутации, изменяющие субстрат наследственности. Поддержание внутривидового полиморфизма обеспечивает устойчивость вида и гарантирует его существование в различных условиях среды.

Уровень численности определяет крайние значения количества особей вида. Снижение численности ниже порогового уровня ведет к гибели вида. Это связано с невозможностью встречи партнеров, нарушением внутривидовых адаптации и др. Чрезмерное увеличение численности также губительно, поскольку подрывает кормовую базу, способствует накоплению в популяции больных и ослабленных особей, у некоторых это приводит к развитию стресса.

Оптимальная плотность населения показывает специфические для каждого вида особенности сосуществования особей. Многие организмы предпочитают одиночный образ жизни и встречаются лишь для спаривания. Так ведут себя, например, тигры, леопарды, самцы слонов и др. У других сильно выражен инстинкт коллективности, поэтому они нуждаются в высокой численности. Например, самые многочисленные группы среди позвоночных образовывали американские странствующие голуби, стаи которых насчитывали миллиарды особей.

Наличие разнообразных адаптаций к условиям жизни, зачастую экстремальным, - основа, позволяющая видам занять самые трудно доступные и неожиданные места обитания. Жизнь распространена повсеместно: от высоких широт Арктики, где обитают белые медведи, до охладительных контуров ядерных реакторов, где обитают некоторые виды микроорганизмов; от горных вершин, где встречаются лишайники, и до глубин океана, где обитают рыбы и другие животные. Каждый организм имеет множество различных адаптаций, но тем не менее представляет собой единое целое. Следовательно, у представителей любого вида осуществляется координация и взаимодействие адаптаций так, чтобы приспособленность организмов была максимальной.

Ни одна адаптация не является абсолютно идеальной. Некоторые из них достигают своего предела, например, глаз человека способен воспринимать отдельные фотоны, но в обычной жизни эта возможность не может быть достигнута, поскольку мешает атмосферная пыль, другие источники света. Следовательно, такие адаптации (они называются абсолютными) не используются в полной мере. Однако большинство адаптации не достигает своего предельного значения (относительные адаптации).

Адаптации не бывают универсальными - каждая из них облегчает выполнение лишь определенной функции. Например, длинные крылья стрижа, позволяющие ему быстро летать, затрудняют взлет с ровной поверхности. Постоянный рост резцов у грызунов дает возможность грызть очень твердые предметы, однако если их не стачивать, отрастают так, что животное не может закрыть рот. Поэтому любой адаптивный признак оказывается целесообразным лишь в определенной среде. При резком изменении условий обитания чрезмерно развитые признаки могут оказаться нецелесообразными и принести вред организму. Поэтому после глобальных экологических катастроф преимущественно погибают высокоспециализированные виды. То же самое происходит при отрицательном действии биотических факторов, например, гигантский торфяной олень был полностью уничтожен хищниками из-за своих огромных рогов, сделавших его малоподвижным.

Следует помнить, что все приспособления, сколь бы совершенными они не были, носят относительный характер. Дело в том, что естественный отбор есть результат переживания и более эффективного размножения в данном месте и в данное время. Значит, естественный отбор конкретен, т. е. обеспечивает развитие приспособлений к существующим, а не ко всем возможным условиям среды. Понятно, что развитие способности к полету не очень хорошо совмещается с возможностью быстро бегать. Поэтому птицы, обладающие наилучшими способностями к полету, плохие бегуны. Напротив страусы, которые не способны летать, прекрасно бегают. Приспособление к определенным условиям может быть бесполезно или даже вредно при появлении новых условий. Однако условия обитания меняются постоянно и иногда очень резко. В этих случаях накопленные ранее адаптации могут затруднить формирование новых, что может вести к вымиранию больших групп организмов.

Говоря об адаптации видов к условиям существования, мы часто приходим к неверному заключению о том, что каждая черта строения и функционирования организма имеет существенное адаптивное значение. В действительности дело обстоит не так. Одна из причин этого состоит в целостности организма и плейотропном действии генов. Пусть в данных условиях преимущество получают организмы с ферментной системой, обеспечивающей детоксикацию ядовитых веществ в среде путем их превращения в нерастворимый пигмент. Приспособленность организмов к условиям среды возрастет, однако изменение окраски может не иметь к этому никакого отношения. Хотя в других условиях, как видно в примере с индустриальным меланизмом, окраска бабочек имеет принципиальное значение для выживания вида.

Таким образом, следует подчеркнуть, что формирование адаптации — сложный результат взаимодействия факторов эволюционного процесса, где направляющую роль играет естественный отбор, который связует требования среды со структурой генотипа и фенотипа организмов.

Так же происхождение адаптации связано с мутационной изменчивостью, которая ведет к появлению новых признаков или изменению старых, и действием отбора. Однако признак должен не только появиться, но и быть наследственно закреплен, а также распространен в популяции. В процессе образования адаптации выделяют три фазы: инадаптивную, преадаптивную и постадаптивную.

Инадаптивная фаза имеет место при резких изменениях условий среды обитания. При этом может погибнуть значительная часть популяции, но часть особей, фенотип которых наиболее соответствует сложившимся условиям, выживает и дает потомство, в генотипе которого будут закреплены предпосылки нужных качеств.

Преадаптивная фаза наступает после элиминации особей с неподготовленным фенотипом. Она определяется генетическими факторами (мутационной и комбинативной изменчивостью) совместно с действием естественного отбора. В эту фазу предпосылки преобразуются в реальную адаптацию, которая отвечает возникшим условиям среды. Важно отметить, что при этом отбор обязательно меняет свое направление (например, стабилизирующий сменяется движущим).

Постадаптивная фаза представляет собой постепенное совершенствование появившейся адаптации. При этом признаки, которые были раньше полезны, могут оказаться ненужными. В таком случае происходит их постепенная редукция и ранее полезные структуры преобразуются в нефункционирующие рудименты.

Пример: выход позвоночных на сушу в девоне. Для этого необходимы были две предпосылки: 1. наличие конечностей, позволяющих перемещаться по твёрдой почве в условиях резко возросшей силы тяжести, и 2. органов воздушного дыхания – лёгких. Этими особенностями строения обладали кистепёрые рыбы, что позволило им дать начало наземным позвоночным.

Явление преадаптации лишний раз подчеркивает приспособительный характер эволюции, основанной на отборе полезных наследственных изменений и прогрессивных преобразований существующих структур в процессе освоения новых условий среды (Рувинский, 1993 ).

Целесообразность живой природы – результат исторического развития видов в определённых условиях, поэтому она всегда относительна и имеет временный характер. В ходе эволюции добиваются успеха те организмы, которые лучше других приспособлены к окружающей среде. Если условия среды изменятся, то организм, чтобы выжить и продолжать размножаться, может адаптироваться путём модификации, но только в рамках наследственно определённой для него нормы реакции. Гены определяют норму реакции, а от внешней среды зависит, какой вариант в пределах этой нормы реакции реализуется в данном случае. Каждое приспособление и весь их комплекс не появляются в готовом виде, а вырабатываются в процессе борьбы за существование в результате отбора случайных наследственных изменений в ряду поколений, повышающих жизнеспособность организмов в конкретных условиях среды. Другими словами, приспособленность организмов – результат действия движущихся сил эволюции в данных условиях существования. Одно из главных доказательств естественного происхождения приспособлений – их относительный характер. Любое приспособление полезно только для тех условий, в которых оно исторически возникло. Об относительном характере приспособленности свидетельствуют и рудименты – органы, потерявшие свою полезность в новых условиях, но еще до конца не исчезнувшие. Относительность приспособлений выступает не только в пространстве, но и во времени, что доказывается фактами вымирания многочисленных органических форм в прошлые эпохи истории Земли. Таким образом, приспособленность в органическом мире – следствие естественного процесса эволюционного развития. Явление преадаптации лишний раз подчеркивает приспособительный характер эволюции, основанный на отборе полезных наследственных изменений и прогрессивных преобразований существующих структур в процессе освоения новых условий среды.

Глава 2.

В последнее время все большее внимание уделяется экологическому образованию и воспитанию, поскольку без этого невозможно решить важнейшие проблемы развития цивилизации. Однако в средней школе дело обстоит не так. Экология вот уже несколько лет не выделяется в отдельный предмет, а ее основы рассматриваются в курсе общей биологии. При этом имеется тенденция к сокращению количества часов, отводимых на изучение биологии и других естественно - научных дисциплин. Все это заставляет всерьез задуматься над тем, как может быть организован процесс изучения экологии и биологии в школе, в том числе в профильных и специализированных классах.

Под экологическим образованием понимается непрерывный процесс обучения, воспитания и развития, направленный на формирование общей экологической культуры, экологической ответственности каждого жителя планеты. Ответственность - универсальная форма связи и взаимной зависимости личности и общества, соответственно она является существенной характеристикой человека. Развитие личности тесно связано с воспитанием чувства ответственности за судьбы своей страны и близких людей, природы родного края и всей планеты. Экологическая ответственность связана с такими качествами личности. Как самоконтроль, умение предвидеть ближайшие и отдалённые последствия своих действий в природной среде, критическое отношение к себе и другим. Соблюдение моральных требований, связанных с отношением к природе, предполагает развитую убеждённость, а не страх за возможное наказание и осуждение со стороны окружающих.

Различают экологическое образование и экологизацию системы образования. Хотя они взаимосвязаны, но характеризуют в некотором отношении различные явления. Экологическое образование - это непосредственное усвоение экологических знаний различного характера и уровня. Выделяют два основных направления экологического образования:

1. Воспитание в духе общих идей охраны окружающей среды и здоровья людей;

2. Приобретение специальных, профессиональных знаний об общих закономерностях существования природных и антропогенных систем.

Оба эти направления взаимосвязаны, ибо в их основе лежит познание принципов, подходов, закономерностей экологии.

Экологизация системы образования - характеристика проникновения экологических идей, понятий, принципов, подходов в другие дисциплины, а также подготовка экологически грамотных специалистов различного профиля.

В связи с тем, что экологическое образование школьников приобретает в настоящее время особый статус, оно должно строиться как единый модуль, обеспечивающий становление биологически грамотной личности, обладающей экологическим мышлением и применяющей свои знания на практике.

Эколого-нравственное образование школьников является одной из самых актуальных задач нашего времени и характеризуется следующими положениями:

Экологическое образование должно быть связано с региональными вопросами. Изучение краеведческого материала даёт возможность подкрепить теоретические знания.

Развитию экологического мышления и практических навыков работы с искусственными экосистемами способствует проведение экспериментов и наблюдений.

Эколого-нравственное образование должно проходить через весь учебно-воспитательный процесс школы.

Таким образом, экологическое образование - это целенаправленное воздействие на учащихся, в процессе которого они усваивают научные основы решения проблем взаимодействия природы и общества и овладевают прикладными знаниями, практическими навыками охраны природы. Очень важно, что бы это воздействие носило комплексный и преемственный характер.

Для начала отметим некоторые актуальные проблемы, с которыми приходится сталкиваться при прохождении курса экологии и биологии. Наиболее ярко эти проблемы проявляются при углубленном преподавании в специализированных или профильных классах.

Изучать экологию невозможно отдельно от биологии, поскольку экосистемный, или биогеоценотический, уровень – это одна из ступеней организации живых систем. Изоляция, отделение экологии от биологии приводит к потере представлений о единстве всех уровней организации жизни, их общих свойствах, таких как открытость, обмен веществ и энергии, наличие онто- и филогенеза, способности к регенерации. Очень важно рассматривать экосистему как живую систему.

Часто происходит смешение и подмена понятий «экология» и «состояние среды», «экология» и «охрана природы». (Недопустимо говорить: «Здесь плохая экология», это почти равнозначно выражениям «плохая анатомия», «плохая физиология», «плохая физика»).

Дисциплины естественно-научного блока наиболее благоприятны для реализации экологического образования. На наш взгляд именно школьный курс биологии наиболее тесно связан с вопросами природопользования. В случае грамотного методического подхода, при изучении любой темы в рамках школьного курса биологии появляется возможность для реализации экологического воспитания и образования. Тема адаптаций, которая выбрана для выполнения данной работы, является одной из самых благоприятных для реализации данной задачи, что определяется целым рядом причин. К сожалению, в современной школе экологическому воспитанию уделяется недостаточное внимание.

В данной курсовой работе внимание уделяется изучению реализации экологического образования при углубленном изучении адаптаций в средней школе как составной части единого модуля экологического образования.

Проведенный нами анализ программ основного полного образования по биологии 6-11 классов для общеобразовательных школ (авторский коллектив под руководством Н.И. Сонина) и (авторский коллектив: В. В. Пасечник, В. В. Латюшин, Г. Г. Швецов) свидетельствует о том, что хотя в программах вводится понятие приспособленности организмов к среде обитания, термин «адаптация» встречается только в первой линии программ, в курсе общей биологии в 9 классе и в 10-11 классе.

Анализ Государственного образовательного стандарта, а так же ряда авторских программ, посвященных изучению в школьном курсе биологии такой важной темы как «Адаптация», привело нас к следующим выводам:

- Изучению адаптации в школьном курсе биологии как базового, так и профильного уровня уделяется очень мало времени. В основном термин вводится только на уровне понятия, раскрытия и подробного рассмотрения процесса не производится.

- Существуют планы уроков, посвященных конкретно адаптациям, которые на достаточном для школьников уровне раскрывают суть процесса. Но они являются инициативами отдельных преподавателей. Например, уроки Л.Л. Никаненок и Е.А. Клименко .

- Дидактическая единица «адаптация», как важный элемент экологического образования и богатый материал для экспериментов и практических опытов, не прописана в государственном образовательном стандарте или программах по биологии.

Исходя из этого, можно говорить о существующих предпосылках для углубленного изучения адаптаций в школьном курсе биологии. Это наглядно показывают уроки вышеприведенных авторов. Но, к сожалению, сегодня еще не существует регламентированного места данного процесса и термина в школьной программе по биологии.

Заключение.

Таким образом, изучение адаптаций в природе по праву должно стать узловым в структуре биологического образования, одним из факторов его развития. Если литература и история нужны для усвоения ценностей культуры, естествознание - закономерностей природы, то знание об адаптациях необходимо для формирования компетентного отношения к природе, усвоения специфических закономерностей и норм поведения, при которых возможно дальнейшее существование и развитие человека.

Важное место в программах к школьным учебникам должно быть уделено практическим работам и решению проблемных задач, которые развивают экологическое мышление учащихся. Практические занятия по физиологии проводятся в целях наглядной демонстрации биологического материала, развития навыков лабораторной и исследовательской деятельности учащихся, иллюстрации пройденного материала.

В результате проделанной работы, было установлено, что в настоящее время наблюдается очень серьёзная проблема в изучении адаптаций в школе, которая заключается в несоответствии между потребностью времени в углубленном изучении адаптаций в школе и неготовностью к этому системы образования.

Из проведённого исследования следует, что углубленному изучению адаптаций в школе не отводится должного внимания, несмотря на то, что знания о влиянии внешней среды на организм и взаимосвязь человека и природы необходимо прививать детям со школы.

Однако, проблема углубленного изучения адаптаций в школе по-прежнему стоит достаточно остро, несмотря на то, что некоторые попытки её решения всё же осуществляются. Реально система образования всегда отстаёт от требования времени и от научных исследований. Учитывая специфику данной проблемы, когда решение многих её проявлений требует большей оперативности, такое отставание должно быть сведено до минимума.

Список используемой литературы.

Билич Г.Л., Крыжановский В.А. Биология [Текст] : / Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. – М. : ООО Издательский дом "Оникс 21 век", 2004. – 1088 с.

Воронцов Н.Н. Теория эволюции: истоки, постулаты и проблемы [Текст] : / Н.Н. Воронцов– М. : Знание, 1984. – 64 с.

Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора [Текст] : кн. для учителя / коммент. Яблокова А.В., Медникова Б.М. – М. : Просвещение, 1986. – 383 с.

Мамонтов В.Б., Захаров Т.А., Козлова Основы биологии [Текст] : / В.Б. Мамонтов, Т.А.Захаров, Козлова – М. : Просвещение, 1992. – 414 с. Рувинский А.О. Общая биология [Текст] : / А.О. Рувинский – М. : Просвещение, 1993 – 544с.

Соколова Н.П. Биология [Текст] : / Соколова Н.П. – М. : Высшая школа, 1987. – 464 с.

Тихомиров В.В. Экологическое образование и углубленное изучение биологии [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://bio.1september.ru/article.php?ID=200501303 , свободный. – (Дата обращения : 17.01.2013). Автор не указан Адаптации организмов [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://ours-nature.ru/b/book/5/page/2-glava-2-organizm-i-sreda-obschie-zakonomernosti/11-2-2-adaptatsii-organizmov , свободный. – (Дата обращения : 05.01.2013). Покровского В. М., Коротько Г.Ф. Организм и внешняя среда. Адаптация [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.bibliotekar.ru/447/4.htm , свободный. – (Дата обращения : 05.01.2013). Никаненок Л. Л. Адаптация организмов к условиям обитания как результат действия естественного отбора [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://festival.1september.ru/articles/592010/ , свободный. – (Дата обращения : 07.01.2013). Малов Ю.С. Адаптация и здоровье [Текст] / Ю.С. Малов // Клиническая медицина– 2001. – № 12. – С. 61-63.

Агаджанян Н.А., Труханов А.И., Шендеров Б.А. Этюды об адаптации и путях сохранения здоровья [Текст] : / Н.А. Агаджанян, А.И. Труханов, Б. А. Шендеров – М. : Сирин, 2002. – 156 с.

Бородюк Н. Р. Адаптация. Новое в приспособлении к окружающей среде [Текст] : / Н. Р. Бородюк – М. : Глобус, 1998. – 88 с.

Акофф Р., Эмерли Ф. О целеустремленных системах [Текст] : / Р. Акофф, Ф. Эмерли – М .: Советское радио, 1974. — 272 с.

Автор не указан Адаптации организмов [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://batrachos.com/%D0%90%D0%B4%D0%B0%D0%BF%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8_%D0%BE%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%BE%D0%B2, свободный. – (Дата обращения : 05.01.2013).

Код для цитирования: Скопировать