§ 1. Чудо жизни

1. Какой вопрос возникает?

Что такое самовосстановление?

2. Что вам известно о регуляции? В каких случаях употребляется это слово? (Жизненный опыт)

Слово "регуляция" используется в научной сфере, причем имеет разные значения. Рассмотрим подробнее, что такое регуляция, в каких значениях употребляется данное слово. Регуляция — это процесс нормализации, упорядочивания каких-либо функций организма. Это стремление организма восстановиться после повреждения или потери какой-либо части.

В биологии выделяют гуморальную и нейрогуморальную регуляцию. Гуморальная регуляция относится к одному из ранних типов регуляции процессов в организме, который производится через жидкости (лимфа, кровь и т. д.). Участвуют в этом различные гормоны, которые выделяют клетки, ткани и органы. У высокоразвитых организмов гуморальная регуляция зависит от нервной регуляции, вместе они образуют общую систему. Нейрогуморальная регуляция — это форма физиологической регуляции, где нервные импульсы и вещества, переносимые жидкостями организма, участвуют в общем процессе регуляции. Высшие центры этого вида регуляции расположены в гипоталамусе, а нервное возбуждение, возникающее в головном мозге, передается через его подкорковые участки.

Назовите общие признаки живого. (7–8 класс)

1. Единство химического состава (в состав живых организмов входят белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды).

2. Единый принцип структурной организации (все живые организмы состоят из клеток).

3. Самовоспроизведение (репродукция).

4. Наследственность — способность живых организмов передавать свои признаки и свойства следующему поколению.

5. Изменчивость — это способность живых организмов существовать в различных формах и вариациях.

6. Рост и развитие.

7. Раздражительность.

8. Дискретность.

9. Авторегуляции.

10. Ритмичность.

Какие примеры поддержания гомеостаза в организме вы знаете? (8 класс)

Регуляция количества минеральных веществ и воды в теле — осморегуляция. Осуществляется в почках.

Удаление отходов процесса обмена веществ — выделение. Осуществляется экзокринными органами — почками, лёгкими, потовыми железами.

Регуляция температуры тела. Понижение температуры через потоотделение, разнообразные терморегулирующие реакции.

Регуляция уровня глюкозы в крови. В основном осуществляется печенью, инсулином и глюкагоном, выделяемыми поджелудочной железой.

Что называют функцией органа, организма? (8 класс)

Функция органа – та работа, для которой предназначен тот или иной орган.

Функция организма — это проявления жизнедеятельности, имеющие приспособительное значение. Осуществляя различные функции, организм приспособляется к внешней среде или же приспособляет среду к своим потребностям.

Вопрос 3. Какие свойства велосипеда мы называем устойчивостью? Обладает ли велосипед статической устойчивостью, пока им управляет велосипедист? Найдите изображения закрытой и открытой систем.

Свойства устойчивости велосипеда – это статическая и динамическая. На мой взгляд, при движении велосипед обладает статической устойчивостью (в отношении его неподвижных частей). Рисунок 1.3 - закрытая система, а 1.4 - открытая система.

Вопрос 4. Чем различается поведение двух систем на графиках?

При увеличении сложности системы с течением времени статическая устойчивость сменяется динамической. Чем сложнее система, тем большей динамической устойчивости он подвержен.

Вопрос 5. Какие объекты, изображённые на правом рисунке (1.6), соответствуют графикам слева (1.5)?

Растение и море соответствует графику динамической устойчивости, песок – статической.

Вопрос 6. Объясните, как различные показатели состояния стиральной машины влияют на её работу.

У стиральной машины есть определенные датчики или регуляторы, которые сигнализируют о том или ином процессе работы стиральной машины. Например, пластинка из стали и меди нагреваясь до определенной температуры, косается контакта, который отключает или включает нагрев воды. Датчик прозрачности подает сигнал на управление, если луч света попадает на фотоэлемент с другой прозрачностью, чем нужно. Датчик уровня воды включает или отключает водный насос. При незакрытой дверце стиральной машины, последняя даже не включится, потому что не сработал датчик запирания дверцы (в таком случае срабатывает сигнализация).

Вопрос 7. Назовите такие приборы. Сравните их работу с регулятором и без него (предположив, что он сломан).

Например, утюг, холодильник, микроволновая печь, кондиционер, мультиварка и многие другие современные приборы. При исправности регуляторов в них, они работают хорошо и безопасно. Но как только регуляторы выходят из строя, приборы становятся опасными для человека или вовсе перестают работать. Утюг может не нагреваться или нагреваться только до максимальной температуры; холодильник морозит сильно или не морозит совсем так и с остальными приборами.

Вопрос 8. Чем ограничены допустимые колебания уровня воды в ванне?

В стенке ванны есть дополнительное отверстие недалеко от «берегов» ванны. Оно соединено трубой с канализацией. Поэтому вода Вашу ванную комнату не затопит, а просто лишняя стечет в канализацию (но только при условии, что эта труба не засорена).

Вопрос 9. Какие приборы защищают компьютер, телевизор и т.д. от резких перепадов напряжения в сети?

Например, реле контроля напряжения, удлиннитель с фильтром.

Вопрос 10. Объясните, как изображается функция насыщения на графике. Какой параметр состава крови мог бы использоваться рецепторами организма в качестве сигнала?

Функция насыщения на графике изображается в виде волны: после восстановления внутренней среды функция плавно опускается к нижнему порогу оптимума, иногда выходя за пределы, а затем снова поднимается к верхнему пределу зоны оптимума. Кровь человека выполняет, главным образом, функцию перенесения к клеткам организма кислород. Поэтому параметр количества кислорода в крови мог бы использоваться рецепторами организма в качестве сигнала.

Вопрос 11. Продолжите последующие фазы осуществления этой функции… Объясните, как функция заполнения своего досуга может быть изображена на графике.

- 3-я фаза – поиск того, что подняло бы настроение и скрасило бы досуг.

- 4-я фаза – чтение, танцы, встреча с друзьями, прогулка по городу (любое действие, которое подходит именно Вам в определенной ситуации).

- 5-я фаза – восстановление настроения, удовлетворение. В таком случае функция заполнения своего досуга будет изображена на графике в виде волны, как и на рисунке 1.8.

Но может быть и так, что Вы не нашли чем заняться и настроение падает еще сильнее. Функция безвременно уходит вниз из зоны оптимума.

Вопрос 12. Чем отличается устойчивость камня от устойчивости живого организма?

Камень обладает статической устойчивостью (закрытая система), устойчивость живого организма – динамическая (открытая система).

Вопрос 13. Что такое управление и саморегуляция?

Управление – регулировка системы внешними силами.

Саморегуляция – свойство биологических систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном, относительно постоянном уровне те или иные физиологические или другие биологические показатели.

Вопрос 14. Какое отношение имеет физиологическое понятие «функция» к регуляции?

Физиологические функции организма наглядно показывают, как система регулирует те или иные процессы.

Вопрос 15. Может ли изолированная система расти?

Согласно закону сохранения импульса, полный вектор импульса замкнутой системы тел с течением времени не изменяется. При любых процессах, происходящих в замкнутой системе, скорость ее центра инерции сохраняется неизменной.

Вопрос 16. Что мешает камню обеспечить самовосстановление и что позволяет это делать организму?

При самовосстановление система «черпает силы» из экосистемы в которой живет, т. к. она открытая система. А камень не может обеспечить себе самовосстановление, потому что он – закрытая система. Проще говоря, организм живой, а камень – нет.

Вопрос 17. Сравните устойчивость биологической системы с ездой на двухколёсном велосипеде. Что в них общего и в чём различия?

Обе системы эффективны в состоянии равновесия (гомеостаза). В обеих системах автоматически равновесие не достигается. В обоих системах для достижения равновесия необходима энергия и управление.

Различие — потеря равновесия в биологических системах, приводящая к коллапсу системы, необратима (смерть); в биосистемах структуры управления и получение энергии интегрированы в систему.

Вопрос 18. Какой механизм поддерживает постоянный уровень воды в сливном бачке? Что будет, если этот механизм выйдет из строя?

Постоянный уровень воды в сливном бачке унитаза поддерживает поплавковый механизм и зависит от положения поплавка.

При поломке этого механизма, вода постоянно пополняет бачок, что приводит к непроизвольному выливанию воду в сам унитаз.