327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
27.03.2017


Кейс-урок «Сложный мир простейших»

Раздел: Науки, природа и человек

Уровень (класс): 5 +

Тема: Биология

Цель: Раскрыть тайны мира простейших, определить их роль и значение в окружающем мире

Какая информация меня здесь ждет?

  • К какому царству живой природы принадлежат простейшие?
  • Каково влияние простейших на окружающий мир?
  • Есть ли среди простейших хищники?
  • Для чего они нужны? Есть ли среди них полезные?
  • Какие фундаментальные и практические знания мне пригодятся?
  • Какие из простейших самые древние?
6 разверток по предметам, явлениям и практикам:
Вступление

Сколько место не обходимо для существования 3.000.000 живых существ? Всего 1 миллилитр! А организм человека весом 80 кг содержит 2,5 кг микробов!

И среди них бурлит и борьба за выживание, и конкуренция за территорию и ресурсы. За незначительный, на наш взгляд, промежуток времени, в мире простейших проходит смена нескольких поколений!

Так ли уж прост мир простейших? Найдем ответ на этот вопрос!

Биология
Амеба – это животное? На первый взгляд одноклеточный организм трудно отнести к царству животных или растений, ведь обладая общими признаками, они все же имеют существенные различия. Хотя определенное (и довольно продолжительное!) время простейшие были разделены по этим двум царствам.

Но когда ученые выяснили, что общих черт у таких одноклеточных организмов значительно больше между собой, чем с их многоклеточных «соседями» по царствам растений и животных, их объединили в отдельное царство протистов или простейших.

Сами простейшие – это животные, тело которых представляет одну клетку, а функции ним выполняются как для отдельной живого существа. Это клеточный уровень организации жизни. Общее количество видов простейших составляет около 70.000.

Сам термин «протист» был введен Эрнстом Геккелем еще в 1866 году, а открытые они были вообще в 1673 году Антони ван Левенгуком. Благодаря своему изобретению – микроскопу – он увидел невероятно малых существ в капле воды.

Вот так выглядит капля воды под микроскопом:

Если простейшие – это одна клеточка, то возникает логичный вопрос: у кого более сложное строение, у простейших или у отдельной клетки многоклеточного организма? Однозначным ответом будет: у простейших! Ведь клетки многоклеточного организма входят в состав специализированных клеточных групп – тканей, выполняя какую-то определенную функцию. А вот клетка простейшего заменяет ему все тело с его специализированными тканями и органами («и швец, и жнец, и на дуде игрец»). Убедиться в этом можете сами, просто сравнив строение двух таких клеток:

 

Царство простейших также состоит из многих таксонов: можно выделить саркодовых, жгутиковых, споровиков, грибы. Одноклеточные организмы способны также объединяться в колонии.

Какие же функции выполняют клетки-организмы простейших?

 

 

Средой обитания для простейших могут бать водные объекты, почвы, другие организмы или неживые фрагменты окружающей среды.

Если рассматривать простейших как часть биосферы, то они займут такое место в цепах питания:

 

Чем похожи, а чем отличаются между собой разные виды простейших?

Для наглядности схожие и отличные черты можно проиллюстрировать так (согласно источника http://disted.edu.vn.ua/courses/learn/2038):

 

Задание:


Попробуйте на основе этой иллюстрации сформулировать сравнительную характеристику таких пар организмов (на выбор): эвглена – амеба, амеба – инфузория, инфузория – эвглена.
Если каждая такая клетка – организм («животное»), может существуют и специальные зоопарки? Да, существуют. Например:

Вопрос:


Подумайте, способствует ли такое строение большей стойкости простейших по сравнению с многоклеточными, или, наоборот, делает их более чувствительными к внешним воздействиям?
Математика

Все простейшие могут размножаться делением. Для стороннего наблюдателя процесс выглядит очень быстрым:

Такое свойство используют для разведения так называемой «чистой культуры» инфузории. Инфузорию используют для кормления мальков многих видов аквариумных рыб. Вот как происходит вывод чистой культуры в капле свежей воды (обратите внимание на скорость размножения инфузории):

Так что, например в начале в капельку свежей воды «перешло» 3 инфузории. Деления клетки происходит каждые 20 с (для примера). Сколько же будет инфузорий через 2 минуты?

Учтем, что деление инфузорий не происходит одновременно. Но для упрощения расчета добавим себе еще дополнительное условие – все инфузории начали делиться одновременно в «новой капле», сразу же после перехода.

Если мы учитываем только этих инфузорий, то к концу первой минуты их количество будет такой:

 

Тогда для второй минуты количество будет таким:

 

Если бы мы учитывали, что не все инфузории начали делиться одновременно, то подсчет бы немного отличался, но число все равно было бы впечатляющим! Такие ряды чисел называются прогрессией. Они достаточно часто встречаются в природе. Прогрессиям подчиняется и развитие насекомых, а не только микроорганизмов: например, тля способна за 1 месяц лета оставить 300.000.000 потомков!

Построим график роста популяции инфузорий в новой капле. По оси абсцисс отложим время, а по оси ординат – количество особей инфузории в капле. Используем такие координатные точки:

 

Поэтому, попадание даже небольшого количества болезнетворных или паразитирующих простейших в организм опасно. Вместе с тем, использование их в качестве корма для других организмов или биотехнологической сырья очень перспективно, ведь они обладают необычайной способностью самообновления популяции, воспроизводства и роста.

Задание:


Используя предложенную схему действий, рассчитайте, каким будет количество инфузорий в капле через 3 минуты, если бы в нее перешли только 2 инфузории. Сравните с результатом в примере: что даст большее количество потомков – 2 инфузории через 3 минуты или 3 инфузории через 2 минуты?
Наука/Экология

Быстрое восстановление количества, высокая способность к адаптации, наглядность реакций на раздражители, делают простейших ценными тест-объектами. О чем идет речь? Что такое биотестирование?

Биотестирование – оценка качества среды (воды, почвы, воздуха, специального субстрата) по реакции тест-объекта. Это один из распространенных методов современного экологического контроля. Чаще всего используют инфузорий. Из них очень легко получить «чистую культуру», и их количество восстанавливается достаточно быстро. Геном инфузорий содержит около 27.000 генов, а геном человека 25.000 (поэтому сложно сказать, кто здесь самый «простейший»?).

Как проводят биотестирование? Инфузорий чистой культуры вносят в оцениваемую среду (объем фиксированный, кратность опытов – не менее 3 для каждой среды) и через некоторое время проводят подсчет количества «оставшихся в живых» особей. Этот метод используют как отдельно, так и в комплексе с другими исследованиями. Таким образом часто проверяют лекарства, питьевую воду, полимерные материалы. Есть исследования по биотестированию пищевых добавок.

В большинстве старых методик использовали визуальное наблюдение с помощью микроскопа. Но это трудно, долго и неудобно! И тогда на помощь пришли сложные приборы и специально написанные программы. Что же используют? Прежде всего оптические приборы и лазерные спектроскопы:

 

Можно ли провести экологическую оценку, не «изымая» тест-объекты из природной среды? Например, оценить состояние водоема по тем же инфузориями, но в том водоеме, где они и живут. Можно, и этот метод называется биоиндикацией! Этот метод относительно прост, нагляден и поэтому используется для первичной оценки экологического состояния окружающей среды.

Современные стандарты и нормативы, в том числе и международные, и общеевропейские, опираются именно на такие методы.

В качестве объектов-индикаторов состояния окружающей среды используют не только инфузорий. Например, для водных объектов существует такое понятие, как зона сапробности: по тому, какие виды организмов и в каком количестве обитают в воде, можно оценить ее чистоту. Ведь некоторые организмы выживают только в чистой воде, богатой кислородом. А есть такие, которые прекрасно живут в грязных болотах, ведь там много питательных веществ, а кислород им совсем не нужен! Какие же зоны существуют и какие организмы являются их индикаторами?

 

Методы биоиндикации активно используются сетью глобального мониторинга состояния окружающей среды, ее региональными и локальными составляющими. Мониторинг – система наблюдения из специальных станций, лабораторий и постов для контроля состояния окружающей среды, включая и спутниковую сеть для космического наблюдения, и лаборатории на местах, которыми используетсябиоиндикация ибиотестирование.

Задание:


Попробуйте себя в роли специалиста побиомониторингу. Когда будете вблизи водоема, ручья или иного объекта, присмотритесь к качеству воды: прозрачна ли она, есть ли в ней водоросли, личинки, поденки?

Если вода цветет или мутная, то возможно в ней есть простейшие. По возможности, рассмотрите каплю воды при увеличении (под микроскопом или лупой).

Удалось найти простейших? Сделайте вывод о зональной принадлежности водоема. Создайте «протокол биоиндикациного обследования водного объекта»:

 

Здоровье

Среди простейших существует много таких, которые способны вызвать болезни. Некоторые из них живут в природной среде, а другие являются паразитами. Познакомимся с ними «поближе».

Амеба. Знакомое по урокам биологии существо, у которого есть псевдоподии и нет определенной формы. Обитает преимущественно в водоемах.

Она является возбудителем амебиаза – кишечной инфекции, которая может привести даже к язве кишечника. Переносчиком амебы могут быть мухи, а может быть питьевая вода и продукты питания. Сонная болезнь – это заболевание, распространенное только в Африке в пределах между 15 ° с.ш. и 28 ° ю.ш. Ежегодно сонную болезнь диагностируют у 50 – 70 тысяч человек. Смертность от сонной болезни настолько высока, что, например, в некоторых районах Уганды, численность населения за 6 лет снизилась с 300 тысяч до 100 тысяч человек.

Только в Гвинее ежегодно отмечали 1500-2000 смертей. На борьбу с этим страшным недугом 36 стран Африканского континента, где она свирепствует, ежегодно тратят около 350 млн долларов в год, однако до настоящего времени все еще не создано вакцины против сонной болезни.

Возбудителем является трипаносома, часть жизни которой проходит в организме человека, так как она является паразитом. Переносит ее муха цеце, передавая возбудителя в организм человека при укусе. Вот так трипаносомы выглядят в образце крови больного:

 

Сначала, на первой стадии болезни, наблюдается высокая температура тела, головная боль, боль в суставах, зуд. Эти симптомы появляются после того, как с момента укуса прошло 7 – 21 день (инкубационный период, как у большинства инфекционных заболеваний).

Вторая стадия начинается через несколько недель или месяцев, и ее симптомами являются нарушение сознания и ориентации, плохая координация, отсутствие чувствительности и нарушения сна. С развитием инфекции, симптомы сонной болезни проявляются каждый раз сильнее. У больных отсутствует осмысленное выражение лица, отвисает нижняя губа, опускаются веки. Пациенты словно впадают в ступор, и чем дальше, тем труднее заставить их выполнять простейшие действия.

Лечение достаточно сложное, не всегда эффективное, поэтому важна именно профилактика.

История/Археология
Как давно появились на Земле первые простейшие? Ученые считают, что около 3 млрд. лет назад. Первые простейшие питались неорганическими веществами, которые были растворены в многочисленных водоемах.

С течением времени количество доступного вещества начало уменьшаться, и первые простейшие должны были погибнуть. Но включились механизмы приспособления! Часть из простейших «научилась» использовать солнечную энергию, и так появились предки растений. А некоторые начали питаться другими видами простейших. Они стали предками животных – травоядных и хищных. И так выстроились первые цепи питания, которыми «окутана» и современная Земля.

Оживленно эволюционные изменения происходили именно в то время, когда планета была молода. Конкуренция и постоянная необходимость выживания заставляла организмы приспосабливаться, меняться. В основе лежало движение. Так появились органы движения: псевдоподии амебы, реснички инфузорий, жгутики эвглены. Некоторые простейшие начали объединяться в колонии, например вольвокс.

Удачные изменения закреплялись, передавались потомкам. Неудачные «умирали» вместе с носителями, отсеивались самой природой.

В источнике http://pti.kiev.ua/uroki/uroki11/109-rozrobki-urokiv-do-temi-istorichnijj-rozvitok-ta.html так представлены описанные процессы:

 

Как же выглядели эти самые древние простейшие? 

 

Задание:


Найдите информацию об одном из ископаемых видов простейших. Подготовьте о них небольшое сообщение. Вы можете проиллюстрировать его. Особое внимание обратите на то, сохранился ли этот вид до наших дней, принимал ли он участие в формировании современных осадочных горных пород? Поинтересуйтесь, каких именно?
Эмоции

Кто хотел бы поиграть с амебой? Большинство сказало бы: «Фу!» Но и она может быть забавной и милой ... Если она плюшевая игрушка.

 

Плюшевые микроорганизмы начали свою историю в 2002 году. Их придумал Дрю Оливер, на тот момент молодой выпускник Гарварда. Он решил, что увеличенные во много раз разноцветные микробы будут выглядеть совсем не страшными, а «прикольными»!

Больному другу можно подарить плюшевого микроба «Простуда» вместо открытки «Выздоравливай!».

 

Такие игрушки выполнены в форме настоящих микробов или клеток. За эти годы их было продано более 10.000.000 штук.

Каждая из них имеет подробное описание, которое рассказывает, что это за существо или клеточка, какие имеет особенности. Так что такие игрушки не только забавные, но и познавательные.

Вопрос:


А вы хотели бы вы такую игрушку? Если да, то какую именно?
Подведение итогов кейс-урока:

Наименование

Содержание

1

Результаты кейс-урока можно дополнить такими находками учеников:

 

2

Какие 3 сайта помогли найти наиболее значимую информацию?

http://edufuture.biz/

http://shkolyar.in.ua/nayprostishi

http://disted.edu.vn.ua/courses/learn/2038

3

В помощь ученику и коучу:

http://edufuture.biz/

http://intranet.tdmu.edu.ua/data/kafedra/internal/med_biologia/classes_stud/uk/med/biol/ptn.2001.htm

4

Где брать информацию для кейса:

http://edufuture.biz/

http://shkolyar.in.ua/nayprostishi

http://techno.bigmir.net/discovery/1540047-Chudesa-v-kaple-vody--Neverojatnye-sucshestva-pod-mikroskopom--FOTO--VIDEO-

http://disted.edu.vn.ua/courses/learn/2038

http://ru.osvita.ua/vnz/reports/biolog/27119/

http://olympica.com.ua/704013-yak-z-yavilisya-tvarini.html

http://www.ammonit.ru/fossil/38.htm

http://www.ievbras.ru/ecostat/Kiril/Library/Book1/Content244/Content244.htm

https://uk.wikipedia.org/wihttps://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BC%D0%B5%D0%B1%D1%96%D0%B0%D0%B7ki/%D0%90%D0%BC%D0%B5%D0%B1%D1%96%D0%B0%D0%B7

http://giant-microbes.ru/

5

Локация проведения кейс-урока:

Урок – кейс проходит в классе. Возможно проведение в музее, библиотеке.

6

Соревновательность:

Команды мальчиков и девочек.

Счет составил:….

Задания для них: Каждая из команд выбирает себе направление для создания проекта "Полезные свойства простейших" или "Простейшие, но опасные". Такой поект должен включать описание позитивных или негативных черт, присущих простейшим. Он может быть проиллюстрирован рисунками. фото, графиками, схемами. При оценки необходимо учитывать и целесообразность иллюстративного материала. 

 

7

Домашнее задание:

Выберите «главного героя» - один  из видов простейших, включите фантазию и попробуйте разработать его « Анкету» для какой-нибудь социальной сети. Не стоит буквально воспринимать все опции существующих анкет. Вы можете фантазировать! Среди предпочтений можно писать, чем этот организм питается, как реагирует на раздражители. А в «адресе» указать, в каких средах и местностях живет. Креативьте и фантазируйте вволю!

8

Продолжительность:

90 мин (спаренный урок)

 

9

Проведение учеником-дублером:

Возможно

10

Полученные результаты и наработанные компетенции:

Знания о мире простейших, их месте в природе и в иерархии живых организмов.

Знание об эволюционном значении простейших.

Знание теоретических основ и получение практических навыков по первичной биоиндикации окружающей среды.

11

Теги:

Противсты, простейшие, жгутиковые, саркодовые, инфузория, амеба, эвглена, вольвокс, гетеротрофы, автотрофы, миксотрофы, биотестирование, биоиндикация, амебиаз, сонная болезнь

12

Авторы:

Грабовская Лариса Леонидовна

13

Принимали участие в разработке кейса:

 

The End

«Знання завжди повинні бути свіжими!»

Цікаві факти

Протягом життя у людини виділяється така кількість слини, що нею можна заповнити два басейни середнього розміру.

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!