INTEGROVANÝ VĚDNÍ ZÁKLAD II Vzdělávání pro udržitelný život, rozvoj a zdraví (dále VUR) ve 21. století IVZ II biologická část - přednáška č.1 Co je podstatou přechodu neživé přírody na přírodu živou? Vznik a specifikum života na Zemi. Co je společné všem živým organizmům? - IVZ a vědy o životě ve studijním programu Učitelství pro 1. st. ZŠ: hledání a chápání souvislostí prostřednictvím klíčových otázek a slov - PODMÍNKY, VZNIK, PROJEVY A VÝVOJ ŽIVOTA Ing. Helena Jedličková, Ph.D. Vzdělávání pro udržitelný život, rozvoj a zdraví (VUR) ve 21. století Obsah přednášky biologie č.1: hledání a chápání souvislostí prostřednictvím klíčových slov: I. Úvod: - IVZ a vědy o životě ve studijním programu Učitelství pro 1. st. ZŠ povinné a volitelné předměty: podmínky a cíle studia, ZADÁNÍ SKUPINOVÉHO ÚKOLU, literatura II. Vznik a vývoj života – přehled teorií ! Teorie evoluční ! III. Podmínky života - Neživá a živá příroda v SOUSTAVĚ BIOLOGICKÝCH VĚD (klíčová slova) shrnutí z 1. semestru: IVZ I + Praktikum z pěstitelství a aplikované ekologie – zopakovat, velmi důležité !!!!) přehled biologických věd + předmět zkoumání. - dostudovat samostatně z literatury ( Lze najít v př. ŽNP 2 !) IV. Projevy života • Přehled o vývoji rostlin, živočichů a člověka dle evoluční teorie v základním vzdělávání Úvod: - IVZ a vědy o životě ve studijním programu Učitelství pro 1. st. ZŠ Povinné a volitelné předměty – podmínky studia: IVZ – přednášky = 4 semestry: 1., 2., 3. semestr zakončen testem, 4.sem. - ZK Na přednášky IVZ v jednotlivých semestrech navazují: volitelné přednášky, povinná a volitelná cvičení Informace, obsah, podmínky studia a literatura viz.e-learning předmětů v IS PdF MU Povinné předměty navazující na přednášky IVZ: 1. ročník: 1.semestr - Terénní cvičení z pěstitelství a aplikované ekologie - zápočet orientace na neživou přírodu: mineralogii, geologii, pedologii, klimatologii a užitou ekologii pro uč. 1. st : základní vztahy mezi neživou a živou přírodou, využití. Demonstrováno na uživatelském třídění organismů a pěstování pokojových rostlin v ZŠ 2. semestr pouze volitelné přednášky a cvičení 2. ročník: 3. semestr - Základy biologického učiva – kolokvium (teorie z IVZ 1 + 2 +3 +cvičení) orientace na ZÁKLADNÍ PRINCIPY ŽIVOTA – demonstrováno převážně na žiivočné říší 4. semestr - Praktikum z biologie, geologie a pěstitelství – kolokvium ( IVZ 1+2+3+4 + cv.) porozumění , procvičování a ověřování : praktické využití znalostí ZÁKLADNÍCH PRINCIPŮ ŽIVOTA orientace na rostliny a souvislosti v ekosystémech 3. ročník: 5. semestr - Aplikovaná biologie - zápočet orientace na praktické využití poznatků z biologie pro základní vzdělávání (RVP ZV) VOLITELNÉ PŘEDMĚTY = ŽIVÁ a NEŽIVÁ PŘÍRODA, ENVIRONMENTÁLNÍ VZDĚLÁVÁNÍ A PĚSTITELSTVÍ (1.-10. semestr) mají studentům umožnit: PŘEDNÁŠKY učení o přírodě (kód: ZS1Bp/k_..... nebo Bi1Bp/k_.....) - snadnější proniknutí do problematiky pokud studenti nemají dostatečné středoškolské znalosti z některé části učení o přírodě, požadované v povinných předmětech 1.sem.:mineralogie, geologie, užitá ekologie. 2.sem.: obecná biologie, fyziologie, genetika. 3.sem.: mikrobiologie,zoologie, botanika, mykologie. 4.sem.: aplikovaná biologie a ekologie - rozšíření středoškolských vědomostí pro výuku dle RVP ZV IVZ II - BIOLOGIE : cíle studia ŽIVOT – přehled o teoriích vzniku života (umět vysvětlit vlastní názor) - evoluční teorie Oparin, Darvwn, Haeckel, neodarwinismus ŽIVOT – podmínky vzniku a vývoje - podmínky abiotické a biotické - vývoj života - časový přehled, charakteristické etapy vývoje rostlin, živočichů, člověka - současné třídění biologických věd, znát předmět zkoumání ŽIVOT – projevy žIvých organismů a jejich vývoj - absolvent by měl znát gnozeologický základ tak, aby obsah nejen chápal, ale i na modelových příkladech pro 1. st. jej uměl vysvětlit žákům !!! Literatura: Klíčová slova / viz. tématické okruhy : u každé přednášky/ lze vyhledat v následujících publikacích: (pozn. doporučený studijní materiál je podtržen, ostatní publikace jsou alternativní) • 1. Stockley,Corinne. a kol: Ilustrovaná encyklopedie fyzika, chemie, biologie, Fragment, Český Těšín , 3. vydání 2003 • 2. Stockley,Corinne. : Ilustrovaná encyklopedie biologie, Fragment, Havlíčkův Brod 2000 • 3. Jelínek,J., Zicháček,V. : Biologie pro gymnázia, Olomouc, Olomouc 1999 jakékoliv středoškolské event. vysokoškolské učebnice biologie k vyhledání klíčových slov Další vhodná literatura : • 4, Učebnice přírodopisu a biologie pro II. st. ZŠ a SŠ Kvasničková,D.aj.: Přírodopis 5(6) roč., Fortuna, Praha 1993 Kvasničková,D.aj.: Poznáváme život-přírodopis 6(7) roč., 1, Fortuna, Praha 1994 Kvasničková,D.aj.: Poznáváme život-přírodopis 6(7) roč., 2, Fortuna, Praha 1995 Dobroruka,L.J. aj.: Přírodopis , Scientia, Praha , 1998 aj. 5, Hamčová, H., Vlková,I. : Biologie v kostce I, II, Fragment, Praha 1997 nebo podrobné náročné vysokoškolské učebnice: Rosypal,S. : Přehled biologie, Scientia, Praha 1994 Romanovský,A. a kol. : Obecná biologie, SPN, Praha 1984 Doplňující literatura : • Beckett.B., Gallagherová,R.M.: Přehled učiva biologie, Svojtka , Oxford-Praha, l998 Čížková,J., Bradáčová,L. : Přehled živé přírody, Alter, Praha 1993 • a jiné VZNIK A VÝVOJ ŽIVOTA - teorie Představy člověka o tom, co je život (odkud se vzal, jak vznikla příroda a rozmanité tvary organismů, proč jsou takové a jak se mění), jsou poznamenány úrovní společenského vědomí určité doby. • TEORIE pro ZÁKLADNÍ VZDĚLÁVÁNÍ lze rozdělit do 4 skupin: • 1, SAMOPLOZENÍ – naivní abiogeneze (od starověku – 19. stol., vyvrátil L. Pasteur) - V přírodě vše podléhá principu účelnosti (Aristoteles) - Živé organismy vznikají nejen množením organismů předchozí generace, ale také z anorganických látek (př. komáři se líhnou z tlejícího bahna) • 2, KREAČNÍ (dříve IDEALISTICKÉ – NÁBOŽENSKÉ) - Příčinou života je myšlenka – idea, na jejímž základě se tvoří hmota – materie • (teorie „Inteligentního designu“) • 3, PARSPERMICKÁ - Kosmozoa – zárodky života v kosmickém prostoru – v přijatelných podmínkách se „zabydlují a zdokonalují“ • 4, MATERIALISTICKÉ – sem patří i teorie EVOLUČNÍ: - vyvíjí se hmota - její organizací vzniká myšlenka • a, Oparinova teorie vzniku života – vědecká abiogeneze: • Období astrální (vznik sluneční soustavy a Země) • Období geologické • Období vzniku koacervátů a později eobiontů • b, CH. Darwin: Teorie o vzniku druhů přírodním výběrem = darwinismus • základ současné teorie evoluce • c, Ernst Haeckel – Biogenetický zákon: • Ontogeneze je zkráceným opakováním fylogeneze • d, Neodarwinismus: obohacený o poznatky genetiky • - Konvergence - různé organismy žijí ve stejném prostředí - adaptace • (př. hmyz i ptáci žijí ve vzduchu a loví) • - Divergence - rozšíření druhu do různých areálů -adaptace(př. sýkorky) • - Hypotéza z aspektů molekulární biologie: Teorie vzniku RNA a DNA !!!!! ŽIVOT - základní obecné pojmy : ŽIVOT je zvláštní forma neživé hmoty: 1, život = život jedince (vznik-smrt) Každý ORGANISMUS je vždy prostorově ohraničená soustava o níž říkáme že ŽIJE, má-li všechny charakteristické projevy života: chemické složení, buněčná stavba, metabolismus, růst a vývin (ontogeneze), dráždivost, autoregulace, pohyb, rozmnožování - dědičnost i proměnlivost, vývoj (fylogeneze) 2, život = přírodní děj V živé přírodě probíhá přírodní děj = ŽIVOT, který je složitý, ale jeho podstatou jsou fyzikální a chemické pochody !!! ŽIVOT jako přírodní děj po smrti organismu nezaniká, pokračuje dále životem potomků. Živé soustavy se od neživých předmětů liší složitostí organizace. NEŽIVÁ A ŽIVÁ PŘÍRODA – rozdíly • 1, Živé soustavy jsou tvořeny stejnou hmotou jako je hmota neživých předmětů. (Jsou složeny z chemických prvků a sloučenin! Viz. př. CH) Hmota živých soustav je však organizována velmi složitě, je tvořena BIOGENNÍMI PRVKY (makrobiogenní, mikrobiogenní - stopové) , které tvoří : organické sloučeniny, organely, orgány, orgánové soustavy, organismy….populace…společenstva….biocenózu • 2, V živých organismech platí všechny zákony fyziky a chemie stejně jako v neživé přírodě. !! Rozdíl spočívá v tom, jak je hmota organizována v prostoru a v čase. 3, !! V živé přírodě (v organismu, buňce…) probíhají chemické přeměny, které jsou nutné pro zachování její existence. Přeměna látek a energií. Tyto procesy směřují k uchování soustavy a k její reprodukci, tj. k uchování existence jedince a druhu na úrovni: - buňky - organismu - ekosystému Kdyby tomu tak nebylo, soustava by se rozpadla, přestala by být živou !! ŽIVOT - základní pojmy ekologické !!!!! PŘÍRODA = BIOSFÉRA ZEMĚ = množina všech ekosystémů na Zemi = globální ekosystém Země • BIOTA = soubor živých soustav v biosféře • Biotop (stanoviště) – soubor všech faktorů, vytvářející prostředí organismu ( nebo populace, společenstva) • Biocenóza (společenstvo) = živá část ekosystému (fytocenóza, zoocenóza…) EKOSYSTÉM (vodní, suchozemský) (příkladyJ). = základní stavební a funkční jednotka v přírodě. Základní vlastnosti: Ekosystém přirozený = přírodní (příkladyJ). - schopnost sebeobnovování = autoreprodukce - vlastní řízení = autoregulace - Vývoj Ekosystém umělý = (příkladyJ). složení je udržováno člověkem, je nestabilní. Nutno dodávat látky a energie = dodatková energie: pesticidy, hnojení, obdělávání…. PODMÍNKY ŽIVOTA viz, 1. semestr !!! PODMÍNKY ŽIVOTA – faktory: - Neživotné (neživá příroda)= ABIOTICKÉ světlo teplo, voda, vzduch, živiny - nejčastěji z půdy - Životné (živá příroda) = BIOTICKÉ organismy a vztahy mezi nimi Společně vytvářejí MAKROKLIMA a MIKROKLIMA (např. mikroklima posluchárny) Ekologická valence (přizpůsobivost) - hranice snášenlivosti (tolerance) k působení faktorů v prostředí (minimum, maximum, optimum) (příkladyJ). Liebigův zákon minima: Základní podmínky platí současně, limitující je minimální faktor … bioindikátor (příkladyJ). !! Prostředí je jednotou abiotických a biotických faktorů, které umožňují organismům život a které přímo či nepřímo na živé soustavy působí !!! FAKTORY ABIOTICKÉ – viz. 1. sem.: KLIMATICKÉ (klimatologie, meteorologie) - energetické = teplo, světlo - atmosférické = chemické a fyzikální = voda srážky, vlhkost a proudění vzduchu, živiny TOPOGRAFICKÉ (geografie) - místo k žití = vegetační zóny PEDOLOGICKÉ (pedologie) - živiny, místo k žití = půda Soubor podmínek, vytvářejících prostředí se nazývá BIOTOP = STANOVIŠTĚ Biotop tvoří NIKY = místa, kde žijí a živí se individua BIOTICKÉ FAKTORY ŽIVOTA představují živé organismy a vztahy mezi nimi v přírodě • BIOLOGICKÝ DRUH = soubor organismů podobných vlastností, schopných se navzájem rozmnožovat a mít PLODNÉ potomstvo př.rody KŮŃ x OSEL (mají podobné vlastnost, mohou se pářit, ale potomstvo je neplodné) POPULACE = soubor jedinců TÉHOŽ DRUHU, který žije v určitém prostoru a čase. V rámci populace existují vnitrodruhové vztahy: 1, konkurence:potravní, teritoriální, hierarchie, 2, sociální (př. vztah matka - mládě) BIOCENÓZA-SPOLEČENSTVO = soubor populací různých druhů na biotopu. Potravní řetězce (příkladyJ): - pastevně kořistnický: rostlina – býložravec – konzument 2…x řádu - Detritový: organismus – rozkladač 1…x řádu - Parazitický: hostitel – parazit (různá vývojová stádia) MEZIDRUHOVÉ VZTAHY = INTERAKCE (příkladyJ): 1,Vztahy neutrální -populace se vzájemně neovlivňují, mají vzájemně rozdílné niky 2,Vztahy pozitivní = prospěšné soužití, které může mít určitou sílu vazby: a, protokooperace = nezávislé sdružování (sojka v lese varuje ostatní) b, komenzialismus = soužití dvou organismů, kdy jeden druh je závislí na druhém, ale nepoškozuje jej c. symbióza-mutualismus=trvalé vzájemné soužití (př. lišejník) 3, vztahy negativní a, konkurence mezidruhová: = kompetence- soupeření o životní potřeby u jedinců se stejnými nikami – vyhrává silnější —selekce = výběr, migrace - stěhování b, predace = potravní závislost mezi dravcem (predátorem) a kořistí adaptace ochranné: mimikry- napodobování – tvar, barva, zvuk aj. ostny, trny, běhavé nohy… vysoká plodnost adaptace na lov: mrštnost(stavba těla) drápy, tvar zobáků, trháky aj. c, parasitismus = vztah mezi hostitelem a parazitem. U složitého vývoje- mezihostitelé Př. člověk-prase-tasemnice, jmelí-strom= poloparazit d, antibioza = jeden druh=inhibitor poškozuje svými metabolity jiný druh. Př. Trnovník akát,antibiotika(metabolity plísní proti bakteriím ABIOTICKÉ FAKTORY PEDOFICKÉ n Půda: soubor abiotických i biotických podmínek!! Nutno znát !! n - definice : Povrchová vrstva zemské kůry, která vzniká zvětráváním hornin a nerostů (mateční horniny- anorganická složka) a současně působením organismů - půdního edafonu =(tlením vzniká humus = organická složka). - vlastnosti půd : 1, struktura = podle hrudek=půdních agregátů: půdy - strukturní – struktura hrudkovitá (hrudky 2-20 mm): - nestrukturní: hroudovitá, prašná, -význam pro vzlínání a vsakování vody kapilarita 2. pórovitost - velikost a množství pórů ovlivňuje přítomnost půdní vody a vzduchu ( písčitá---jílovitá) 3,sorbční schopnost 4,vlhkost půd = vsakování+ vzlínání 5,Chemické složení – pH 1-10, obsah živin(makrogenních, mikrogenních a životu toxických prvků) 6, zpracovatelnost : půdy lehce spracovatelné = lehké, středně těžko spracovatelné a těžké 7, úrodnostpřirozená, umělá Třídění půd - podle obsahu a struktury = půdní druhy !!!!!: písčitá, hlinitopísčitá, písčitohlinitá, hlinitá, jílovitohlinitá, jílovitá, jíl -podle půdních horizontů - GENETICKÉ PŮDNÍ TYPY: = podle podmínek vzniku a vývoje půdy v určitém místě : půdní horizonty: MATEČNÍ HORNINA, PODORNIČNÍ VRSTVA, ORNICE- charakteristika, nákres n ČERNOZEM –vznik: nížiny, hluboká ornice, mnoho humusu,úrodná, zelinářská a kukuřičná oblast n HNĚDOZEM- roviny – řepařská výrobní oblast n HNĚDÁ PŮDA –pahorkatiny-bramborářská n PODZOLY-hory-lesy, pastviny n GLEJOVÁ P.-vysoká spodní voda n NIVNÍ P. podél řek n RENDZINY-VÁPENATKY na vápenci -uživatelské třídění půd : podle zpracovatelnosti n Lehké, středně těžké, těžké půdy EVOLUCE ČLOVĚKA – ZÁKLADNÍ VÝVOJOVÉ STUPNĚ: Co je společné a jak TŘÍDÍME BIOLOGICKÉ POJMY: (viz. cvičení PAEK - přehled!) * EKOLOGICKÉ – dle vztahů a funkce v přírodě př. producent, konzument, destruent,…. * BIOLOGICKÉ – dle stavby těla a projevů života: základní taxonometrická jednotka je biologický druh * UŽIVATELSKÉ - různé, dle podmínek života, užití, specializace (viz. cvičení PAEK) TŘÍDĚNÍ BIOLOGICKÝCH VĚD dle předmětu zkoumání – dostudovat! KLÍČOVÁ SLOVA: • Tématický okruh: BIOLOGIE – věda o životě • KLÍČOVÁ SLOVA: • Teorie vzniku a vývoje života, (přehled vysvětlení na příkladech) teorie evoluční a teorie podpůrné • Biologické vědy - třídění, předmět zkoumání (samostudium) • Podmínky života abiotické (navazuje na IVZ I –1. sem.) klimatické, topografické – horizontální a vertikální vrstvy krajiny pedologické – definice, charakteristika a třídění půd • Podmínky biotické – biologický druh, populace, biocenóza, vztahy a jejich třídění, potravní řetězce, adaptace. • Utváření ekosystémů, základní pojmy ekologické Vývojové etapy přírody - vývoj rostlin, živočichů, člověka – přehled v souvislosti s tříděním organismů KONEC l DĚKUJI ZA POZORNOST, l PŘEJI PŘÍJEMNÝ DEN Helena Jedličková