Файл: Рабочая программа внеурочной деятельности по функциональной грамотности. Модуль естественнонаучная грамотность для учащихся 59 классов.pdf

Тема 4: Экологические системы
Тексты для чтения:
Текст 1
Искусственные экосистемы
Искусственные экосистемы – экосистемы, созданные человеком. Простейшим приме- ром такого рода может служить аквариум. В нем имеются растения, осуществляющие фото- синтез, рыбы или другие животные, микроорганизмы, перерабатывающие продукты жизне- деятельности животных. Но аквариум не является самостоятельной устойчивой системой, т.

77 к. он нуждается в поступлении определенных веществ извне, например, корма для рыб, и выведения части продуктов путем замены или фильтрации воды.
Основные особенности искусственных экосистем:
1) Большинство искусственных экосистем являются гетеротрофными, т.е. потребля- ющими органические вещества (готовую пищу) из воды.
2) Искусственные экосистемы имеют незамкнутый цикл обмена веществ и энергии.
Часть пищевых цепочек в таких экосистемах разрушается, и, как следствие, человек стано- вится звеном экосистемы, обеспечивая устранение продуктов распада, создавая комфортные условия существования. Цепи питания в аквариумах короткие и характеризуются наличием
2-4-х звеньев.
3) Искусственные экосистемы характеризуются видовой малочисленностью. Действи- тельно, человек в аквариуме создает экосистему для обеспечения существования одного или нескольких видов рыб и растений.
Нормальное функционирование аквариума возможно лишь в условиях равновесного состояния биологической системы при оптимальных параметрах среды. В становлении и поддержании равновесия принимают участие все водные организмы (рыбы, амфибии, мол- люски и др.), растения (высшие растения и водоросли), одноклеточные микроорганизмы
(бактерии, простейшие). Малейшее нарушение баланса в системе ведет к потере равновесия, что включает механизмы, направленные на стабилизацию биосистемы. При невозможности восстановления баланса, аквариумная биосистема гибнет.
Вопросы для обсуждения:

Кислотность воды pH оказывает большое влияние на биохимические и биологиче- ские процессы и имеет важное значение в жизни рыб. В процессах фотосинтеза, протекаю- щих на свету, растения потребляют углекислый газ, что повышает уровень pH. Ночью кис- лотность воды понижается, что связано не только с отсутствием фотосинтеза, но и с выделе- нием CO
2
при дыхании растений. Многие рыбы вполне безболезненно переносят отклонения кислотности воды от нейтрального показателя (pH= 7-8). Это объясняется тем, что организм имеет целый ряд систем, сглаживающих колебания pH. Однако резкое изменение кислотно- сти воды может стать причиной гибели рыб. Почему?
Между какими обитателями аквариума может возникнуть конкуренция
9
: видами со сходными потребностями, видами, извлекающими пользу из связи друг с другом, хищника- ми и жертвами, паразитами и хозяевами?
Задания:
9
Конкуренция – это взаимоотношения активного соревнования между особями одного или разных видов со сходными потребностями за средства существования и условия размножения.

78 1.Аквариумные растения разрастаются над водой или плавают на поверхности, где освещение более интенсивно и где они дополнительно получают углекислый газ из атмосфе- ры. В процессе фотосинтеза молекулы хлорофилла растений становятся наиболее активными при освещении фотонами с длиной волны из интервала от 600 до 700 нанометров (область оранжевого и красного цвета). Это наиболее важный световой диапазон для интенсивного роста листьев и осевых органов растений. На рисунке приведены графики зависимости отно- сительной интенсивности света от толщины слоя воды в аквариуме для излучения разных цветов.
Используя эти данные, объясните, почему растения, которые во время своего жизнен- ного цикла постоянно погружены в воду на достаточную глубину, часто испытывают не- хватку диоксида углерода и недостаток освещения, и не могут достигнуть необходимого уровня фотосинтеза.
2.Для нормального функционирования аквариума необходим контроль уровня pH.
Перечислите возможные способы измерения уровня кислотности воды. Проведите поиск в различных источниках информации о природных индикаторах уровня кислотности воды.
Оцените возможность их использования в аквариумах.
Текст 2
Для объяснения вымирания динозавров, которое произошло примерно 65 миллионов лет назад, были выдвинуты две гипотезы:
Гипотеза A (столкновение с астероидом)
Гипотеза B (извержения вулканов)
Динозавры исчезли, потому что громад- ный астероид столкнулся с Землей. В ре- зультате столкновения начались пожары и выбросы облаков пыли и сажи. Затем по- следовал длительный период темноты, ко- торый привел к тому, что существование растений стало практически невозмож- ным.
Динозавры исчезли потому, что произо- шло много сильных извержений вулканов.
В результате извержений начались пожа- ры, и выбросы облаков пыли и сажи. Затем последовал длительный период темноты, который привел к тому, что существова- ние растений стало практически невоз- можным

79
Ученые, проводя исследования по этим двум гипотезам, обнаружили три следу- ющих факта:
Факт 1
Факт 2
Факт 3
От удара астероида около 65 миллио- нов лет назад вбли- зи Мехико образо- вался огромный кратер.
В горных породах, образовавшихся
65 миллионов лет назад, очень высокий уровень содержания иридия. Элемент иридий редко встречается на поверхно- сти Земли, но в то же время находится ниже поверхности Земли, в ее мантии.
Также его находят в астероидах.
Около 65 миллионов лет назад образовались слои сажи. Эти слои обнаружили на Земле в разных местах. Сажа образуется, когда горят леса.
Вопросы для обсуждения:
Какую из гипотез подтверждает каждый из этих трех фактов? Обведите «А»
(Столкновение с астероидом), «В» (Извержения вулканов) или «Обе» (обе гипотезы) в каждой строке. Обоснуйте свою позицию, используя при необходимости информацию из других источников
Факт
А В 1. Образование кратера
А В 2. Иридий в горных породах
А В 3.Слои сажи
Задания:
1. Так как динозавры вымерли, их можно обнаружить только в виде ископаемых остатков. Верны или неверны следующие утверждения об ископаемых остатках? Обведите
«Верное» или «Неверное» напротив каждого утверждения.
Утверждения
Верное или неверное
Были найдены остатки ископаемых растений, которые жили до вымирания динозавров
Верное / Неверное
Можно найти ископаемые остатки видов, которые живут в настоящее время
Верное / Неверное
Процесс формирования на Земле ископаемых остатков в настоящее время не происходит
Верное / Неверное
2.Чтобы получить более точное представление о среде обитания и экологии Земли в прошлом, геологи изучают горные породы и ископаемые остатки. Некоторые из возможных находок ученых и сделанных ими выводов приведены ниже в таблице.
Следует ли каждый вывод из соответствующих находок?
Находки
Можно ли сделать следующие выводы?
Да/Нет?
В осадочных породах при- брежных зон найдены отпе- чатки следов разных видов
Когда-то на этой территории жили разные ви- ды динозавров
Да / Нет

80 динозавров
На территории были обна- ружены нефть и каменный уголь
В прошлом на этой территории проходила ин- тенсивная вулканическая деятельность
Да / Нет
На вершинах горной систе- мы найдены окаменелые остатки
Горы возникли в результате поднятия дна мо- ря, вызванного движениями плит земной коры
Да / Нет
Тема 5: Наследственность биологических объектов
Тексты для чтения:
Текст 1
Генная модификация растений
Генетически модифицированный организм (ГМО) – организм, генотип которого был искусственно изменён при помощи методов генной инженерии. Это определение может применяться для растений, животных и микроорганизмов. Генетическая модификация отли- чается целенаправленным изменением генотипа организма в отличие от случайного, харак- терного для естественного и искусственного мутационного процесса. Основным видом гене- тической модификации в настоящее время является использование трансгенов для создания трансгенных организмов. Трансгенез – это процесс введения человеком либо природой чу- жеродного гена, называемого трансгеном, в живой организм. При этом организм получает свойства, которые он может передавать потомству.
В сельском хозяйстве и пищевой промышленности под ГМО подразумеваются только организмы, модифицированные внесением в их геном одного или нескольких трансгенов.
Генная инженерия используется для создания новых сортов растений, устойчивых к небла- гоприятным условиям среды и вредителям, обладающих лучшими ростовыми и вкусовыми качествами. За период с 1996 года по 2013 год площади, занятые под возделывание генети- чески модифицированных растений, увеличились в 100 раз и составили в мире более 170 млн га.
Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значи- тельной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последователь- ностей. Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты – рестриктазы и лигазы. С по- мощью рестриктаз ген и вектор можно разрезать на кусочки. С помощью лигаз такие кусоч- ки можно «склеивать», соединять в иной комбинации, конструируя новый ген или заключая его в вектор. Популярными методами введения вектора в клетку растений является исполь- зование особых почвенных бактерий или генной пушки.

81
Техника введения генов в бактерии была разработана после открытия явления бакте- риальной трансформации. В основе этого явления лежит примитивный половой процесс, ко- торый у бактерий сопровождается обменом небольшими фрагментами нехромосомной ДНК, плазмидами. Плазмидные технологии легли в основу введения искусственных генов в бакте- риальные клетки.
В настоящее время специалистами получены научные данные об отсутствии повы- шенной опасности продуктов из генетически модифицированных организмов в сравнении с продуктами, полученными из организмов, выведенных традиционными методами. Главный вывод, вытекающий из усилий более чем 130 научно-исследовательских проектов, охваты- вающих 25 лет исследований и проведённых с участием более чем 500 независимых иссле- довательских групп, состоит в том, что биотехнологии и, в частности, ГМО как таковые не более опасны, чем, например, традиционные технологии селекции растений.
Вопросы для обсуждения:

Что изучает генная инженерия, в отличие от клеточной?

Где и как применяется искусственный мутагенез?

Исследования, связанные с пересадкой гена бактерий, способствующего усвоению азота из атмосферного воздуха, в генотип злаков, проводятся в области микробиологическо- го синтеза, генной или клеточной инженерии, а может быть в биохимии?

Где и когда вы сможете применить эти знания?
Текст 2
Мутации
Основное свойство генов заключается в точном самокопировании, благодаря чему и происходит наследственная передача множества признаков от родителей к детям. Однако, это свойство это не является абсолютным. Гены обладают еще и способностью изменяться, приобретать новые свойства. Такие изменения генов называются мутациями. Мутации генов создают изменчивость, необходимую для эволюции живой материи, многообразия форм жизни. Мутации возникают в любых клетках организма, но передаваться потомству могут только гены половых клеток.
Причины мутаций заключаются в том, что многие факторы внешней среды, с которы- ми на протяжении жизни взаимодействует каждый организм, могут нарушать строгую упо- рядоченность процесса самовоспроизведения генов, хромосом в целом, приводить к ошиб- кам в наследовании. В экспериментах установлены следующие факторы, вызывающие мута- ции: ионизирующее излучение, химические вещества и высокая температура. Очевидно, что все эти факторы имеются и в естественной среде обитания человека (например, естествен-

82 ный фон радиации, космического излучения). Мутации существовали всегда как вполне обычное природное явление.
Будучи в своей сути ошибками в передаче генетического материала, мутации носят случайный и ненаправленный характер, то есть могут быть как полезными, так и вредными и относительно нейтральными для организма.
Полезные мутации закрепляются в ходе эволюции и составляют основу прогрессив- ного развития жизни на Земле, а вредные, снижающие жизнеспособность, являются как бы обратной стороной медали. Они лежат в основе наследственных болезней во всем их много- образии.
Мутации делятся на естественные и искусственные. Естественные мутации возникают непроизвольно, а искусственные - при воздействии на организм различных мутагенных фак- торов риска.
Различают:
1) Геномные мутации – это мутации клеток, в результате которых изменяется число хромосом, что ведет к возникновению изменений в геноме клетки. Геномные мутации связа- ны с изменением числа хромосом в клетке.
2) Хромосомные мутации – это мутации, при которых происходит перестройка структуры отдельных хромосом, в результате чего наблюдаются потеря или удвоение части генетического материала хромосомы в клетке, изменение ориентации сегментов хромосом в отдельных хромосомах, а также перенос части генетического материала с одной хромосомы на другую.
Хромосомные мутации связаны с изменением хромосомы, обменом участков негомо- логичных хромосом.
3) Генные мутации – это мутации, при которых идет изменение одной или несколь- ких различных частей гена в клетке. Генные мутации охватывают один ген и белок, который кодируется этим геном. На генном уровне изменения первичной структуры ДНК генов под действием мутаций менее значительны, чем при хромосомных мутациях, однако генные му- тации встречаются более часто. В результате генных мутаций происходят замены и вставки одного или нескольких нуклеотидов, дупликации и инверсии различных частей гена.
Реальная частота мутаций для отдельных генов человека составляет в среднем от
1:105 до 1:108. Это значит, что примерно одна из миллиона половых клеток в каждом поко- лении несет новую мутацию. Однажды возникнув, та или иная новая мутация может затем передаваться в последующие поколения, то есть закрепляться механизмом наследования, по- скольку обратные мутации, возвращающие ген в исходное состояние, столь же редки.
Задания:

83 1.Установите соответствие между характеристикой мутации и ее типом:
ХАРАКТЕРИСТИКА
ТИП МУТАЦИИ
А) включение двух лишних нуклеотидов в молекулу ДНК
Б) кратное увеличение числа хромосом в клетке
В) нарушение последовательности аминокислот в молекуле белка
Г) поворот участка хромосомы на 180 градусов
Д) уменьшение числа хромосом в соматической клетке
Е) обмен участками негомологичных хромосом
1) хромосомная
2) генная
3) геномная
2.В одном из предложений текста «Мутации» найдите ошибку и исправьте ее: а. Мутационная изменчивость — один из способов увеличения генетического разно- образия популяции. б. Генными называют мутации, связанные с изменением нуклеотидной последова- тельности одного конкретного гена. в. В течение жизни в клетках человека происходит множество мутаций, однако боль- шинство из них не передаются потомкам. г. Потомкам могут передаться только мутации, происходящие в соматических клет- ках.
3. Найдите ошибки в приведённом тексте. а. Мутациями называются наследственные изменения в молекулах РНК. б. Есть много разных видов мутаций – генные, хромосомные, комбинативные, геном- ные. в. Мутация, возникшая в одной из соматических клеток, может изменить наслед- ственные признаки самой этой клетки и тех частей организма, которые образуются из её по- томков. г. Мутации, происходящие в половых клетках, изменяют только геномы потомков. д. Мутации вызываются мутагенами, среди которых, например, радиоактивное излу- чение, воздействие химических препаратов и др. е. Небольшое число мутаций оказывается полезным для организмов.
Тема 6: Здоровье человека
Тексты для чтения:
Текст 1
Исследователи установили, что у студентов, которые слушали музыку в наушниках более двух часов в день и посещали дискотеки хотя бы один раз в неделю, слуховая чувстви- тельность снижалась в среднем на 10 децибел. Особенно у них ухудшалось восприятие зву-