Экологические понятия из области аутэкологии, которые могут быть использованы при построении методики экологического образования.

 

1. Организм — любое живое существо.

Он отличается от неживой природы определенной совокупностью свойств, присущих только живой материи, таких как: определенные размеры и формы, обмен веществ, подвижность, раздражимость, рост, размноже­ние и приспособляемость.

 

Знакомясь с многообразием растений и животных, дошкольники в первую очередь познают их внешние параметры; характерные черты строе­ния, размеры, форму, окраску и прочие признаки, по которым в дальнейшем они могут узнавать знакомые объекты и сравнивать их с новыми. Тем самым дети исподволь учатся суммировать и обоб­щать сходные особенности (например, у всех растений есть листья; листья зеленого цвета и пр.). Таким образом, первый из признаков живого (внешние параметры) будет ши­роко представлен знаниями о многообразии растений и животных

Второй признак — обмен веществ в живом организме {метабо­лизм). Как биохимический процесс в целом обмен веществ, ко­нечно, недоступен наблюдению дошкольников. Однако началь­ные и конечные акты процесса метаболизма дети наблюдают вся­кий раз, когда ухаживают за обитателями живого уголка (кормят животных, поливают растения и пр.). Такое неполное, казалось бы, представление об обмене как особенности живого на самом деле является достаточно убедительным для детей дошкольного возраста, так как оно воспринимается по аналогии с собственны­ми процессами роста, происходящими в результате поглощения пищи. Познавая условия жизни живых существ, дети, естествен­но, поставят на первое место пищу (т. е. питание в широком смысле) как основной фактор существования.

Третья особенность живых организмов — это их способность к движению. Подвижность большинства животных совершенно оче­видна: они ползают, плавают, бегают или летают. У растений дви­жения гораздо более медленны и не так заметны, но они все же происходят». В определении живого признак движения у детей дошкольного возраста является доминирующим. Движущиеся объекты воздействуют на эмоции ребенка и оставляют яркие впечатления. Именно поэтому дети без колебаний относят к живому животных и сомневаются в случае с растениями.

Еще одно свойство живых организмов — раздражимость — хо­рошо представлено у тех животных, которые имеют специальные органы — рецепторы восприятия, обеспечивающие возможность видеть, слышать, ощущать запах и пр. Проявление раздражимости у животных тесно связано с их поведением — специфическими действиями, движениями. Раздражимость животных легко обна­руживается и может быть понята дошкольниками.

Два последующих признака — рост и размножение — тесно связаны между собой и чрезвычайно значимы для характеристики живого. В случае с животными признаки легко прослеживаются, так как расти, развиваться, а затем превращаться и родительскую аналогию может только вновь народившийся (от­почковавшийся) организм, что достигается не чем иным, как размножением. В случае с растениями дети невольно становятся свидетелями их размножения: наблюдая за ростом и развитием растения, выращиваемого из семени, они получают урожай новых семян (одно семя — одно растение — много новых семян). На примере растений старшие дошкольники знакомятся с разными способами размножения — семенным, вегетативным.

В качестве признака живого выступает связь животного или растения со средой их обита­ния, а их приспособленность — как одно из проявлений этой связи.

 

Взаимодействуя с окружающей средой (как абиотической, так и биотической), живой организм выступает как целостная сис­тема. В данном случае принято говорить о такой совокупности, как биологический вид, состоящий из сходных особей, которые тем не менее как индивидуумы отличаются друг от друга. Они точно так же непохожи, как непохож один человек на другого. Но всех их объединяет единый генофонд, обеспечивающий их способность к размножению в пределах вида. Не может быть потомства от особей различных видов, даже близкокровных, объ­единенных в один род.

Поскольку каждый отдельный индивид (особь) имеет свои специфические особенности, то и отношение их к состоянию среды, к воздействию ее факторов различное. Например, повы­шение температуры часть особей может не выдержать и погиб­нуть, но популяция всего вида выживает за счет других, более приспособленных.

 

2. Понятие взаимосвязи живого организма со средой обитания.Оно обусловлено тем, что любой живой организмобладает потребностями, которые не могут быть удовлетворены его внутренними ресурсами. Потреб­ности живого организма (живого существа, особи) удовлетворя­ются факторами внешней среды. Это прежде всего потребности в питательных веществах, воде, кислороде, которые посредством об­мена веществ создают жизненную энергию и позволяют особи реа­лизовать себя во всех сферах жизни.

Конкретизацией данного понятия является понятие среды оби­тания.Взрослый вполне может обсуждать с детьми, что необхо­димо для жизни растения или животного (субстрат, вода, воздух, пища, определенные температурные условия идр.), какими пред­метами, материалами они окружены, какими свойствами они обладают.

Среда обитания – эта та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды обитания. Водная среда была первой, в которой возникла и распространилась жизнь. В последующем живые организмы овладели наземно-воздушной средой, создали и заселили почву. Четвертой специфической средой жизни стали живые организмы, каждый из которых представляет собой целый мир для населяющих его паразитов.

Наземно-воздушная среда – самая сложная по экологическим условиям. Жизнь на суше потребовала таких приспособлений, которые оказались возможными лишь при достаточно высоком уровне организации и растений, и животных.

Наземная жизнь адаптирована к специфическим влияниям важнейших факторов этой среды. Всем живым организмам для осуществления процессов жизнедеятельности необходима энергия, поступающая извне. Основным источником ее является солнечная радиация. Зеленым растениям свет нужен для образования хлорофилла, самое большое значение имеет свет в воздушном питании растений, в использовании ими солнечной энергии в процессе фотосинтеза. Для животных солнечный свет не является таким необходимым фактором, как для зеленых растений, поскольку они, в конечном счете, существуют за счет энергии, накопленной растениями. Но свет для животных необходимое условие видения, зрительной ориентации в пространстве.

От температуры окружающей среды зависит температура организмов, и, следовательно, скорость всех химических реакций, составляющих обмен веществ. Растения, будучи организмами неподвижными, должны существовать при том тепловом режиме, который создается в местах их произрастания. В отличие от растений, животные, обладающие мускулатурой, производят гораздо больше собственного, внутреннего тепла. Протекание вех биохимических процессов в целом возможны только при достаточном обеспечении его водой – необходимым условием жизни. Дефицит влаги – одна из наиболее существенных особенностей наземно-воздушной среды жизни. Вся эволюция наземных организмов шла под знаком приспособления к добыванию и сохранению влаги. Режимы влажности среды на суше очень разнообразны. Это привело к развитию у наземных организмов множества адаптаций к различным режимам водообеспечения. У растений это различные корневые системы. Животные получают воду тремя основными путями: через питье, вместе с сочной пищей и в результате метаболизма (за счет окисления и расщепления жиров, белков, углеводов).

 

Вода как среда обитания имеет ряд специфических свойств, таких, как большая плотность, сильные перепады давления, относительно малое содержание кислорода, сильное поглощение солнечных лучей. Плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм. Плотность и вязкость воды сильно влияют на возможность активного плавания. Животные, быстро плавающие в воде, имеют обтекаемую форму тела и сильно развитую мускулатуру. Жизнь в постоянных сумерках сильно ограничивает возможности зрительной ориентации гидробионтов. В связи с быстрым затуханием световых лучей в воде, даже обладатели хорошо развитых органов зрения ориентируются при их помощи лишь на близком расстоянии. Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе. Ориентация на звук развита у гидробионтов в целом лучше, чем зрительная. Наиболее древний способ ориентации, свойственный всем водным животным – восприятие химизма воды.

Почва представляет собой рыхлый тонкий поверхностный слой суши, контактирующий с воздушной средой. Она пронизана полостями, заполненными смесью газов и водными растворами. В почве сглажены температурные колебания по сравнению с приземным слоем воздуха и поэтому в ней складываются чрезвычайно разнообразные условия, благоприятные для жизни множества микро и макроорганизмов. В почве концентрируются запасы органических и минеральных веществ, поставляемых отмирающей растительностью и трупами животных. Все это определяет большую насыщенность почвы жизнью. У животных, живущих в почве, хорошо развито обоняние, шерсть растет в одном направлении.

 

Использование одними живыми организмами других в качестве среды обитания – очень древнее и широко распространенное в природе явление. Паразиты обитают в специфических условиях внутренней среды хозяина. Это, с одной стороны, дает ряд преимуществ, а с другой – есть ряд трудностей. Преимущества – неограниченные пищевые ресурсы, обильная и легкодоступная пища служит условием быстрого роста паразитов, у них высок потенциал размножения. Паразиты защищены от непосредственного влияния факторов внешней среды. Основные экологические трудности, с которыми сталкиваются сожители живых организмов – это ограниченность внутреннего пространства, сложности снабжения кислородом, защитные реакции организма хозяина против паразитов. В ряде случаев паразиты сами становятся средой обитания других видов – возникает такое явление как гиперпаразитизм.

 

3. Морфофункциональная приспособленность (адаптация) организма к среде обитания- раскрывает механизм взаимосвязи живого существа со средой обитания.

Морфологическая приспособленность – особенности строения живого существа (внешнего и внутреннего), зависящие от среды обитания.

Функциональная приспособленность – особенности функционирования органов живого существа, зависящие от среды обитания.

Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называют экологическими факторами. Они делятся на: абиотические факторы – это все свойства неживой природы, которые влияют на живые организмы (температура, свет, радиоактивные излучения, давление, влажность воздуха, солевой состав воды, ветер, течения, рельеф местности); биотические факторы – это формы воздействия живых существ друг на друга; антропогенные факторы – это формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни. Все перечисленные экологические факторы могут влиять как прямо, так и косвенно.

 

У животных и растений есть специфика во взаимодействии со средой обитания.

 

Взаимодействие живот­ного со средой обитания осуществляется посредством различных типов приспособленности (адаптации), охватывающих все уров­ни живого организма — от клеточного до надорганизменного:

фи­зиологической,

структурной (морфологической) и

поведенческой.

Дошкольникам важно узнать о двух типах адаптации живот­ных — структурной и поведенческой, т.е. тех, которые имеют четкое внешнее выражение и доступны непосредственному наблюдению ребенка.

К внешним морфологическим признакам приспособлен­ности животных относятся: общее строение тела, строение органов передвижения, покровы живот­ных, в частности их окраска.

С поведением связаны процессы научения, накоп­ления индивидуального опыта. Подвижные объекты вызыва­ют особый интерес у дошкольников, оставляют в их памяти яркие образы.

Внешние морфологические (относящиеся к строению) особенно­сти растений и животных доступны восприятию дошкольника, поэтому и, в целом, знание о приспособленности, продемонст­рированное на конкретных примерах, может быть ему понятным.

Внешние проявления функционирования (у животных это пове­дение) также доступны наглядно-образному мышлению ребенка и интересны ему. Поведение животных целиком соответствует особенностям его строения, оно демонстрирует, что можно де­лать внешними органами (частями тела) в таких условиях. Ма­ленького ребенка также привлекает динамичность поведения животных: быстрая смена образов легко сосредотачивает на себе его еще неустойчивое внимание и восприятие, дает «пищу» для размышлений.

 

Растения как живые существа значительно отлича­ются от животных.

Наиболее выраженное различие проявляется в способе питания. Зеленое растение — это производитель органи­ческого вещества: поглощая из окружающей среды углекислоту, воду, минеральные соли, т.е. неорганические элементы, оно со­здает органическое вещество. Это автотрофный (или раститель­ный) способ питания. Он не требовал (и не требует) от растений необходимости перемещаться в пространстве в поисках пищи — пища для них имелась повсюду. Поэтому в процессе эволюции сложились их оседлый образ жизни и характерное строение.

Экологические факторы, воздействующие на растения, объединяют в уже в четыре группы:

I — климатические (атмосферные): тепло, влажность воздуха, состав воздуха, свет, ветер;

II — поч­венные (эдафические): химический состав почвы, вода в почве, количество и состав почвенного воздуха, тепло почвы, механи­ческие свойства почвы, реакция почвы;

III — орографические (рельефные): высота над уровнем моря, крутизна склонов, экс­позиция;

IV — биотические: человек (вырубка, сенокошение, по­жар, осушение и орошение местности, обработка почвы), живот­ные (пастьба, вытаптывание, удобрение, рыхление и пр.), расте­ния (накопление перегноя в почве, затенение и пр.).

Строение частей растения зависит от функций, которые они выполняют.

У большинства растений есть надземная и подземная части. Под землей находится корень, функции которого — закрепление растения в земле и всасывание из почвы воды и минеральных солей. У большинства растений корни уходят глубоко в землю, имеют множество разветвлений и тонких волосков. Старые части корня покрыты пробковой тканью, которая не пропускает воду. Функцию поглощения воды и питательных веществ выполняют только молодые тонкие корни. Стебель (ствол, ветки) выполняет проводящую функцию — передает воду и соли листьям, цветам, плодам.

Чрезвычайно важна функция листьев у растений. Растение днем при солнечном свете выделяет кислород, в листьях осуществляется процесс фотосинтеза — окислительно-восстановительной реакции образования органических веществ из углерода воздуха с помощью световой энергии, улавливаемой хлорофильными элементами зеленого растения. Таким образом, основная функция зеленых листьев — поглощение света. Ее довольно легко наблюдать на комнатных растениях, листья которых всегда располагаются перпендикулярно к потоку световой энергии. При наличии всех необходимых условий растение бурно рас­тет, затем начинает цвести и плодоносить. Появление цветов сиг­нализирует о завершении вегетативного периода и наступлении качественно нового этапа в онтогенетическом развитии растения. Цветок — это орган размножения, в опыленном состоянии он дает начало развитию плода. Созревание плодов завершает жиз­ненный цикл растений: однолетние — погибают, многолетние — переходят в состояние покоя.

 

Как и все живые организмы, растения хорошо приспособлены к среде обитания. Приспособленность проявляется

1) в различных мор­фологических особенностях растений, которые определяются особенностями местного кли­мата — прежде всего температурой и количеством осадков в разные периоды года. Например, имеются растения, которые приспособились к суро­вым условиям пустынь (обезвоженность, сильная жара, резкие тем­пературные колебания), относятся к группе ксерофитов. Крайняя форма ксерофитов — кактусы, обитатели американских пустынь: их строение направлено на длительное сохранение и очень эко­номное расходование влаги — вместо листьев колючки, чрезмер­но толстый стебель (основное хранилище влаги) покрыт толстой водонепроницаемой кутикулой, мощная корневая система распо­лагается в поверхностных слоях почвы, что помогает максималь­но использовать каждый случай выпадения осадков.

Противоположное явление представляют собой растения, при­выкшие к изобилию влаги, — их тонкие стебли и листья легко испаряют ее и быстро реагируют на недостаток воды. Все эти морфологические приспособительные особенности хорошо представлены на разнообразных комнатных растениях. Эти особенно­сти можно наблюдать с детьми и учитывать при уходе за расте­ниями.

2) в их физиологических про­цессах, которые можно наблюдать в сезонной смене их состояний. Осеннее сбрасывание листвы, например, имеет определенный биологический смысл: значительно уменьшается общая поверх­ность надземной части растения, а следовательно, и опасность зимнего испарения влаги. Сбрасывая листву, растение облегчает себе перезимовку, сокращает возможные потери воды. Это одно из приспособлений, позволяющих лучше переносить суровые ус­ловия холодного времени года. Многолетние травянистые расте­ния, которые зимуют под толстым слоем снега (т.е. в совершенно иных условиях), приобрели другие формы приспособленности: у одних выработалась холодоустойчивость, и они зимуют в зеленом виде (например, копытень, брусника); у других отмирает лишь надземная часть растения, а под землей в состоянии покоя сохра­няются корневища, клубни, луковицы, которые весной дают но­вые молодые побеги.

 

Названные понятия выражают первую - и главную - экологиче­скую идею: любой живой организм через свои потребности и необхо­димость их удовлетворения связан со средой обитания посредством морфофункциональной приспособленности (адаптации) к опреде­ленным условиям жизни.Эта идея конкретно и образно может быть доведена до понимания дошкольника. Рассмотрим пример (из Николаевой).

Белка - лесной зверек, сведения о котором дети получают в до­школьном возрасте. Как живое существо,она имеет потребности в пище, воздухе, тепле и др., которые может удовлетворить лишь в своей среде обитания - смешанном или хвойном лесу. Среда оби­таниябелки - это:

• твердый субстрат деревьев и крупных веток, растущих друг от друга на некотором расстоянии;

• разное (в зависимости от сезона) состояние деревьев: с лист­вой, семенами, плодами - летом, голое и в снегу - зимой;

• растения, служащие кормом зверьку (орехи лещины, желуди, семена ели, грибы и пр.);

• другие животные леса, среди которых и хищники - враги белки;

• сезонно меняющиеся температурные условия

Белка обладает хорошей морфофункциональной приспособленно­стью, которая позволяет выжить в этой среде обитания. К приспо­собительным внешним признакам строения и поведения белки, значимым для нашего обсуждения, относятся следующие:

• острые загнутые когти, позволяющие хорошо цепляться, удерживаться и передвигаться по дереву;

• сильные и более длинные, чем передние, задние ноги, кото­рые дают возможность делать белке большие прыжки;

• длинный и пушистый хвост, действующий как парашют в прыжках и согревающий ее в гнезде в холодное время года;

• острые, самозатачивающиеся зубы, что позволяет грызть твер­дую пищу;

• линька шерсти, которая помогает белке не замерзнуть зимой и чувствовать себя легче летом, а также обеспечивает смену мас­кировочной окраски.

Эти приспособительные особенности позволяют белке легко передвигаться по деревьям во всех направлениях, находить пищу и поедать ее, спасаться от врагов, делать гнездо и выращивать по­томство, оставаться оседлым животным, несмотря на сезонные пе­репады температуры. Таким образом осуществляется взаимосвязь белки со средой обитания.

Данное экологическое представление может быть постепенно сформировано за дошкольный период, в результате к шести-семи годам ребенок не только усвоит конкретные факты жизни белки в лесу, но и поймет приспособительную взаимосвязь животного со своей средой обитания.