Rodzice: przeczytajcie i rozwijajcie zainteresowania przyrodnicze dziecka na spacerze w parku.

Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Rodzice: przeczytajcie i rozwijajcie zainteresowania przyrodnicze dziecka na spacerze w parku."

Transkrypt

1 Dzisiejszy artykuł pt. Fizyka spadających liści może zainspirować zarówno rodziców jak i nauczycieli. Można wykorzystać go i w szkole i podczas spaceru z dziećmi. Tematyka artykułu wpasowuje się zajęcia biologii, chemii, geografii w gimnazjum oraz liceum, a także w lekcje przyrody już od szkoły podstawowej. Znajdzie się także trochę matematyki. Rodzice: przeczytajcie i rozwijajcie zainteresowania przyrodnicze dziecka na spacerze w parku. Nauczyciele: wykorzystajcie artykuł w szkole i przeprowadźcie ciekawą lekcję z doświadczeniami oraz zadaniami powtórkowymi. W dzisiejszym opracowaniu zaproponuję kilka bardzo różnych pomysłów na wykorzystanie artykułu podczas pracy na lekcji lub w czasie jesiennego spaceru. To od Was zależy, które z nich wybierzecie. Niektóre pomysły można wykorzystać na każdym poziomie edukacyjnym, inne będą pasowały tylko do konkretnej lekcji. Akapit może być wstępem do dyskusji na temat przewidywalności zjawisk przyrodniczych. Dlaczego prognozy pogody nie zawsze się sprawdzają? Jak się je tworzy? Dlaczego nie udało się ostrzec ludności przed tsunami na Oceanie Indyjskim? Ze starszymi uczniami można porozmawiać o matematycznym modelowaniu zjawisk przyrodniczych. Młodym przyrodnikom można zaproponować wyszukiwanie informacji o zjawiskach, których człowiek nie umie dobrze przewidywać, przyczynach ich nieprzewidywalności, zagrożeniach, które niosą, obszarach ich występowania albo o prowadzeniu obserwacji świata przyrodniczego, które mogą informować o zmianie pogody. (źródło: DK, Przewidywanie pogody na podstawie własnych obserwacji przyrody, Dziennik Warto wiedzieć, Wyszukano: r.) Dla kogo: gimnazjum (geografia, fizyka), szkoła podstawowa (przyroda), szkoła ponadgimnazjalna (geografia, fizyka, matematyka, przyroda)

2 Nie sposób nie poruszyć tematu fotosyntezy czytając artykuł o liściach. Choć nie mamy w nim fragmentu szczegółowo omawiającego ten proces, można wpleść w jego lekturę zadania powtórzeniowe z tego obszaru. Przykładowe zadanie pochodzące z arkusza maturalnego z biologii z maja 2015 r. (egzamin w nowej formule): Mitochondria i chloroplasty pochodzą najpewniej od bakterii żyjących samodzielnie, które zostały pobrane do wnętrza komórki przodka organizmów eukariotycznych, ale nie zostały strawione. W obydwu organellach dochodzi do syntezy ATP. Zgodnie z modelem chemiosmozy, dzięki transportowi elektronów przez przenośniki związane z błoną, protony (H+) są przepompowywane na jej drugą stronę: w mitochondriach z matriks do przestrzeni międzybłonowej, a w chloroplastach ze stromy do wnętrza (światła) tylakoidu. W błonę wbudowany jest enzym syntaza ATP, który wykorzystuje do swojego działania powstałą różnicę stężeń H+. Źródła elektronów, przechodzących przez przenośniki łańcucha transportu elektronów, są różne w mitochondriach i w chloroplastach, ale istota procesu chemiosmozy jest taka sama w obydwu organellach co przedstawiono na poniższym schemacie. Zadanie 1. (0 1) Podaj jeden argument na rzecz endosymbiotycznego pochodzenia mitochondriów i chloroplastów.

3 Zadanie 2. (0 1) Na podstawie podanych informacji oceń prawdziwość stwierdzenia: Synteza ATP w mitochondriach i chloroplastach zachodzi bezpośrednio w procesie przepompowywania protonów (H+) podczas transportu elektronów przez przenośniki łańcucha transportu elektronów. Odpowiedź uzasadnij. Zadanie 3. (0 1) Określ, czy transport protonów (H + ) z matriks mitochondrium i stromy chloroplastu jest aktywny, czy bierny. Odpowiedź uzasadnij, korzystając z przedstawionych informacji. Zadanie 4. (0 1) Wyjaśnij, dlaczego zbyt wysoka temperatura może doprowadzić do zatrzymania syntezy ATP w mitochondriach i chloroplastach. Zadanie 5. (0 1) Podaj, w której fazie fotosyntezy (zależnej od światła czy niezależnej od światła) powstaje i do czego jest następnie wykorzystywany ATP wytwarzany w chloroplastach komórki roślinnej. Zadanie 6. (0 1) Podaj jeden przykład powiązania procesów metabolicznych zachodzących chloroplastach z metabolizmem mitochondriów tej samej komórki roślinnej. w 1. (0-1) Przykładowe rozwiązania: O endosymbiotycznym pochodzeniu chloroplastów i mitochondriów świadczy: obecność kolistego DNA/nagiego DNA/DNA niezwiązanego z białkami histonowymi, podobieństwo strukturalne rybosomów chloroplastowych i mitochondrialnych do rybosomów bakteryjnych/70s, otoczenie organellów dwiema (lub więcej w przypadku chloroplastów) błonami (z których wewnętrzna/najbardziej wewnętrzna przypomina budową bakteryjną błonę komórkową, a zewnętrzna błona/pozostałe błony mają budowę charakterystyczną dla eukariontów), powstawanie mitochondriów i chloroplastów przez podział istniejących/fakt samopowielania się mitochondriów i chloroplastów,

4 podobieństwo sekwencji DNA mitochondriów i chloroplastów do sekwencji DNA bakterii. 2. (0 1) Przykładowe rozwiązania: Stwierdzenie jest nieprawdziwe, ponieważ transport protonów/h+ przez przenośniki łańcucha transportu elektronów powoduje jedynie powstanie różnicy/zwiększa różnicę stężeń tych jonów po obu stronach błony (co napędza syntazę ATP, która bezpośrednio przeprowadza syntezę ATP). Stwierdzenie jest nieprawdziwe, ponieważ synteza ATP zachodzi podczas transportu biernego/dyfuzji protonów/h+ przez enzym syntazę ATP/kanał enzymu syntazy ATP/ kanał ATP-azy (a nie podczas transportu elektronów). 3. (0 1) Przykładowe rozwiązania: Transport protonów ze stromy chloroplastów i matriks mitochondriów jest transportem aktywnym, ponieważ zachodzi przy udziale energii uwalnianej podczas transportu elektronów. Transport H+ jest aktywny, ponieważ zachodzi w kierunku od stężenia niższego do stężenia wyższego. 4. (0 1) Przykładowe rozwiązania: Zbyt wysoka temperatura może doprowadzić do zahamowania syntezy ATP w chloroplastach lub mitochondriach ze względu na: denaturację enzymu syntazy ATP/zniszczenie struktury syntazy ATP i następnie utratę jego aktywności. denaturację białek w błonie mitochondrialnej uczestniczących w transporcie elektronów (cytochromów/kompleksów enzymatycznych) i następnie zahamowanie transportu elektronów. 5. (0 1) Przykładowe rozwiązanie: ATP w chloroplastach powstaje w fazie fotosyntezy zależnej od światła (fazie jasnej) i umożliwia przebieg fazy fotosyntezy niezależnej od światła (fazy ciemnej)/syntezę aldehydu 3-fosfoglicerynowego/triozy/cukru prostego/regenerację RuBP. 6. (0 1) Przykładowe rozwiązania: W chloroplastach powstaje cukier prosty/cukry/tlen, który może być substratem w oddychaniu wewnątrzkomórkowym/w procesach zachodzących w mitochondriach. W mitochondriach powstaje dwutlenek węgla/woda, która jest wykorzystywana w procesie fotosyntezy w chloroplastach. W chloroplastach wytwarzane są związki zasobne w energię, z których jest ona uwalniana podczas procesów zachodzących w mitochondriach. W procesach anabolicznych zachodzących w chloroplastach powstają produkty, które są substratami w procesach katabolicznych zachodzących w mitochondriach. Źródło: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Egzamin maturalny z biologii. Poziom rozszerzony, Zadanie 4 ( nowa matura ), Maj

5 Dodatkowo można zaplanować część doświadczalną: badanie procesu fotosyntezy w warunkach szkolnych z wykorzystaniem moczarki kanadyjskiej. W poniższych linkach znajdziecie scenariusz lekcji opisy doświadczeń, karty pracy dla uczniów: (Agnieszka Sutuła, Czynniki środowiska wpływające na fotosyntezę, Akademia Talentów Przyrodniczych, Wyszukano: r.) badanie ruchów tropicznych roślin: (Scholaris, Ruchy tropiczne roślin, Wyszukano: r.) proste doświadczenia z rzeżuchą, które może prowadzić uczeń szkoły podstawowej, a nawet przedszkolak w domu na parapecie: (Eduscience, Świąteczne doświadczenia: Czy rzeżucha się porusza?, Wyszukano: r.) Dla kogo: gimnazjum i szkoła ponadgimnazjalna (biologia), szkoła podstawowa (przyroda) Fragment dotyczący roli fotoreceptorów może wykorzystać nauczyciel biologii w szkole ponadgimnazjalnej i uzupełnić o zadanie z egzaminu maturalnego z biologii: Na schematach I i II przedstawiono reakcję rośliny na działanie bodźca fotoperiodycznego. Jest to roślina dnia krótkiego, którą hodowano w warunkach dnia długiego, co powodowało, że roślina nie kwitła. W celu określenia miejsca percepcji bodźca fotoperiodycznego przeprowadzono doświadczenie, w którym okresowo zasłaniano liście (schemat I) lub wierzchołek pędu (schemat II) tej rośliny. Przebieg i wyniki doświadczenia zilustrowano na poniższych schematach. Na podstawie: A. Szweykowska, Fizjologia roślin, Wyd. Naukowe UAM, Poznań 2000

6 Na podstawie wyników doświadczenia ustal, czy miejscem percepcji bodźca fotoperiodycznego są liście, czy wierzchołek pędu rośliny. Odpowiedź uzasadnij. Przykłady poprawnej odpowiedzi: Miejscem percepcji bodźca fotoperiodycznego są liście, ponieważ roślina dnia krótkiego zakwitła po zasłonięciu liści przed działaniem światła. Miejscem percepcji bodźca fotoperiodycznego są liście, ponieważ, gdy ich nie osłonięto, to roślina dnia krótkiego nie zakwitła mimo osłonięcia wierzchołka pędu rośliny. 1 p. za ustalenie, że miejscem percepcji bodźca fotoperiodycznego są liście, i poprawne uzasadnienie odnoszące się do działania światła lub jego braku. 0 p. za ustalenie miejsca percepcji bodźca fotoperiodycznego przy braku uzasadnienia lub za niepoprawne ustalenie miejsca percepcji tego bodźca. Źródło: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Egzamin maturalny z biologii. Poziom rozszerzony, Zadanie 23, Maj W programie nauczania biologii na poziomie ponadgimnazjalnym omawia się szczegółowo rolę barwników fotosyntetycznych. W artykule jest też o nich mowa. Ten fragment można wykorzystać na lekcji. Warto również przeprowadzić doświadczenie Wyodrębnianie i rozdzielanie barwników asymilacyjnych metodą Krausa. Opis doświadczenia oraz kartę pracy ucznia można znaleźć w: H. Wiśniewski, BIOLOGIA Z HIGIENĄ I OCHRONA ŚRODOWISKA dla kl. III LO, wyd. Agmen, 1997 r. oraz na stronie (instrukcja 10, ćwiczenie 2): p&id_m=6679 (Halina Wrońska, Instrukcje doświadczeń biologicznych do działu Cytologia, dotyczące budowy chemicznej komórki, Profesor.pl, Wyszukano: r.) Przykładowe zadania z matury dotyczące transportu asymilantów oraz zachowania się barwników asymilacyjnych pod wpływem związków chemicznych:

7 Na schemacie przedstawiono mechanizm transportu asymilatów w roślinie. Na podstawie: Fizjologia roślin, red. M. Kozłowska, Poznań a) Zaznacz grupę roślin, u których występuje mechanizm transportu asymilatów przedstawiony na schemacie. Odpowiedź uzasadnij. A. mszaki B. paprotniki C. nagonasienne D. okrytonasienne Uzasadnienie b) Określ, co jest siłą napędową ruchu roztworu sacharozy w rurkach sitowych. c) Uporządkuj poniższe stwierdzenia tak, aby prawidłowo przedstawiały kolejne etapy załadunku i rozładunku sacharozy w roślinie. W tym celu wpisz w pola tabeli brakujące oznaczenia cyfrowe. 1. Sacharoza nagromadzona w komórkach rurek sitowych obniża w nich potencjał wody. 2. Transport sacharozy z rurek sitowych do komórek akceptora, np. komórek miękiszowych korzenia. 3. Transport sacharozy z komórek przyrurkowych do rurek sitowych. 4. Wzrost potencjału wody w rurkach sitowych jest przyczyną przepływu wody do naczyń. 5. Zmniejszenie potencjału wody w rurkach sitowych skutkuje przepływem wody z naczyń. 6. Transport sacharozy z komórek miękiszu asymilacyjnego do komórek przyrurkowych.

8 Załadunek rurek sitowych Etapy: 6,... Rozładunek rurek sitowych Etapy: 2,... Przykładowe odpowiedzi: a) D. Uzasadnienie: ponieważ występują/są obecne naczynia/i rurki sitowe (charakterystyczne dla okrytonasiennych). b) Siłą napędową ruchu roztworu w rurkach sitowych jest różnica potencjałów wody/ różnica stężeń sacharozy między miejscem załadunku a rozładunku floemu. c) Załadunek rurek sitowych 6, 3, 1, 5. Rozładunek 2, 7, 4. Źródło: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Egzamin maturalny z biologii. Poziom rozszerzony. Przykładowy arkusz egzaminacyjny, Zadanie 11, Grudzień /445-biologia-poziom-rozszerzony-em Kapusta czerwona ma liście fioletowe. Za barwę są odpowiedzialne antocyjany barwniki znajdujące się w soku komórkowym, w komórkach skórki liścia. Przeprowadzono doświadczenie, w którym trzy kilkumilimetrowe skrawki skórki z liścia kapusty umieszczono na szkiełkach podstawowych: I. w kropli kwasu octowego II. w kropli zasady amonowej III. w kropli wody destylowanej. Zaobserwowano, że skrawki skórki liścia kapusty umieszczone w kwasie octowym zmieniły barwę na czerwoną, a w roztworze zasady amonowej na zielono-niebieską. Natomiast skrawki umieszczone w wodzie destylowanej nie zmieniły barwy i pozostały fioletowe. Sformułuj problem badawczy odpowiadający przedstawionemu doświadczeniu. Przykładowe odpowiedzi: Czy ph/odczyn środowiska wpływa na zmianę barwy liści kapusty/barwę antocyjanów? Wpływ ph/odczynu środowiska na barwę liści kapusty/barwę antocyjanów. Czy liście kapusty czerwonej mogą służyć jako wskaźnik ph? Źródło: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Egzamin maturalny z biologii. Poziom rozszerzony, Zadanie 13 ( stara matura ), Maj

9 Przy okazji jesiennych spacerów można zaproponować uczniom lub własnym dzieciom stworzenie zielnika. Zbieranie liści może być okazją do poznawania gatunków drzew lub roślin. Starsi uczniowie mogą uzupełnić zbiory w opisy roślin. Warto tworzyć zielniki tematyczne, ale jeśli chcecie robić zielnik z przedszkolakiem możecie po prostu zebrać kolekcję najpiękniejszych liści. Poniżej wskazówki przydatne do tworzenia zielnika: (Przyroda na 6, Jak wykonać zielnik? - instrukcja dla ucznia, Wyszukano: r.) Dla kogo: szkoła podstawowa (przyroda), gimnazjum i szkoła ponadgimnazjalna (biologia) Wykorzystajcie opisany w artykule sposób liczenia liści na drzewie. To może być fajna zabawa dla młodszych i starszych uczniów. Istnieje też prosty sposób na wyznaczanie wysokość drzewa na podstawie twierdzenia Talesa. W słoneczny dzień można to zrobić mierząc najpierw długość własnego cienia, a następnie długość cienia drzewa. Korzystamy wówczas z zależności, która polega na zauważeniu, że nasz cień jest tyle samo dłuższy/krótszy od nas, ile razy cień drzewa jest dłuższy lub krótszy do samego drzewa. Proste, prawda? (Jakub Grzegorzek, Wysokość drzewa na podstawie cienia, który rzuca, Matematyka.pisz.pl, Wyszukano: r.) Przykładową kartę pracy dla ucznia do tego zadania można znaleźć w: Aleksandra Opaska Nauczanie przedmiotów przyrodniczych, Biuletyn Polskiego Stowarzyszenia Nauczycieli Przedmiotów Przyrodniczych, Nr 54 (2/2015), Toruń 2015 Dla kogo: szkoła podstawowa i ponadgimnazjalna (przyroda, matematyka), gimnazjum (matematyka, biologia)

10 W artykule przeczytamy ciekawostkę o wpływie spadających liści na ruch Ziemi oraz o procesach butwienia liści. Przy okazji można otworzyć dyskusję: czy i jak można zagospodarować suche liście, czym lepiej jest palić, wierzbą energetyczną czy innymi drzewami? W ten sposób poruszamy problemy z zakresu ekologii, chemii oraz fizyki. (Redakcja, Suche liście do... kominka, Focus.pl, Wyszukano: r.) Dla kogo: gimnazjum (fizyka, chemia), szkoła ponadgimnazjalna (fizyka, chemia, przyroda) Joanna Cwynar-Wojtonis (w konsultacji z p. Iwoną Jezierską nauczycielką biologii z Liceum Ogólnokształcącego Nr XV we Wrocławiu) W materiale wykorzystano następujące ikony z portalu thenounproject.com (data dostępu: r.): 1. Leaf, Evan MacDonald, CC BY 3.0 US 2. Tree, James Keuning, Domena publiczna