INTEGROVANÝ VĚDNÍ ZÁKLAD III Vzdělávání pro udržitelný život, rozvoj a zdraví ve 21. století IVZ a vědy o životě ve studijním programu Učitelství pro 1. st. ZŠ: hledání a chápání souvislostí života prostřednictvím klíčových témat a slov BIOLOGIE Přednáška č. 2 POTRAVA A VÝŽIVA (pojmy:potrava a výživa jako součást koloběhu látek a energií v přírodě i metabolismu organismů, třídění rostlin a živočichů dle nároků na výživu, Výživa a dýchání, růst, vývoj, pohyb organismů. Potravní pyramida, potravní řetězce a síť v přírodě) Ing. Helena Jedličková, Ph.D. [USEMAP] POJMY: POTRAVA, VÝŽIVA, POTRAVINY, ŽIVINY - v orgánech a soustavách (organologie) - v metabolickém procesu (v buňce) - v potravních řetězcích (ekologie) •POTRAVA, VÝŽIVA - poskytuje materiál pro stavbu a obnovu těla - živiny • - je zdrojem energie •Potrava = výživa (živiny) + balast (vylučování), který přijímá organismus •Výživa = Živiny - látky, které se mohou začlenit do buněčného metabolismu: •přímo •po hydrolýze základní složky (častější) • •ORGANISMY AUTOTROFNÍ: •Minerální výživa rostlin: hnojení - přírodní a průmyslová hnojiva: • pro zdraví přírody a člověka je důležité třídění rostlin podle nároků na výživu: •Využití : Osevní plány = PĚSTOVÁNÍ ROSTLIN V TRATÍCH: I, II. III (viz IVZII) • •Organismy heterotrofní: •Potraviny, výživa a syntéza látek tělu vlastních u živočichů: •Potraviny + enzymy (trávení) = • = výživa (živiny) + enzymy (přeměna) + balast (vylučování) • METABOLISMUS AUTOTROFNÍCH ORGANISMŮ •A, METABOLISMUS NIŽŠÍCH ROSTLIN: •ve vodním prostředí , které zajišťuje: zdroj H2 a O2, tepelnou regulaci, rozpouštědlo a příjem živin difůzí a osmózou •Stavba těla = buňka, stélka (nelze rozlišit orgány) • metabolismus probíhá v cytoplazmě a organelách • •B, METABOLISMUS VYŠŠÍCH ROSTLIN •na souši - mají cévní svazky •Stavba těla = orgány: kořen, stonek, list (vnější, vnitřní stavbu, funkce, modifikace a třídění - dostudovat !) •metabolismus orgánový = vedení živin a plynů prostřednictvím cévních svazků v orgánech •metabolismus v buňkách probíhá v cytoplazmě a organelách METABOLISMUS VYŠŠÍCH ROSTLIN orgánový a buněčný: 1,příjem miner. látek (CO2, H2O, minerální výživa - roztoky hnojiv, O2): - kořeny (kořenové vlášení z půdy, vzdušné kořeny epifytů ze vzduchu) - listy ze vzduchu a aerosolů (mimokořenová výživa) ze živných roztoků = hydroponie a aeroponie 2, vedení (živných roztoků a plynů ) cévními svazky (dřevo, lýko): Transpirační proud-od kořene k listu = nutnost vodivých pletiv = cévní svazky Vedení živných roztoků způsobuje: kořenový vztlak, kapilarita, transpirace (př. dub: asi 570 l vody denně v létě) 3, Fotosyntéza a vylučování - cesta: průduchy - příjem CO2 a H2O - cévní svazky – buňky:proces v chloroplastech zelených částí rostliny - cévní svazky - průduchy -vylučování O2 a H2O 4, Dýchání: Rostlina O2 vdechuje – průduchy – cévní svazky – buňky - oxidace v mitochondriích - cévní svazky – průduchy rostlina vydechuje CO2, H2O 5, Biosyntetické reakce : v buňkách, produkty = asimiláty primárního i sekundárního metabolismu: stavební, funkční a regulační látky TŘÍDĚNÍ ROSTLIN PODLE NÁROKŮ NA VÝŽIVU využití: Zdravá výživa člověka, OSEVNÍ PLÁNY-“pěstování v tratích“ •Rostliny I. tratě = rostliny velice náročné na výživu • dokáží veškerá hnojiva přeměnit na metabolity, • N neukládají do zásoby v podobě dusičnanů •(košťáloviny - kromě rané kedlubny, plodová zelenina, cibulová - pór, kořenová - celer) • •Rostliny II. tratě = rostliny středně náročné na výživu = pěstují se v osevním plánu jako 2. rostlina po vyhnojení, •(listová, kořenová-kromě celeru, cibulová-kromě póru, z košťálovin-raná kedlubna) • •Rostliny III. tratě = rostliny nenáročné na výživu •pěstují se v osevním plánu jako 3. rostlina po vyhnojení •(lusková zelenina – symbióza s dusíkatými bakteriemi, kořeninová zelenina) VYŠŠÍ ROSTLINY VÝŽIVA: RŮST, VÝVIN, (ONTOGENEZE ), POHYB •VÝŽIVA a RŮST: •3 fáze růstu buňky: - embrionální (vznik nových buněk v meristémech) • - prodlužovací ( zvětšování buněk růstem vakuoly) • - diferenciační ( specializace buněk na funkce - pletiva) nezvratné = přibývání hmotnosti, spojené s dělením buněk, jejich zvětšováním a diferenciací • •Růstové regulátory: •Vnitřní: -fytohormony, stimulátory (př. auxiny), inhybitory(př. etylen)-využití v technologiích •Vnější: • - Teplota – (fyziologická a genetická adaptace během života i fází): • r. chladnobytné (horské, tundra), r. teplobytné • jarovizace =vliv nízkých teplot na klíčení nebo přechod do fáze kvetení - Světlo - fotoperiodismus = vliv délky dne na přechod r. do fáze rozmnožování (nasazení květů) : r. dlouhého, krátkého dne a neutrální • •Růst zastavuje:nedostatek vody, kyslíku, živin, znečištěné prostředí: prašný spad, solení vozovek, pesticidy, ropné l., výfukové plyny- Pb…,exhalace: SO2, H2S, přízemní ozón... METABOLISMUS HETEROTROFNÍCH ORGANISMŮ (včetně hub, živočichů a člověka) –Přijímají organické látky v potravě: –živiny + esenciální látky (vitamíny, min.l., aminokyseliny, mastné kyseliny) + voda + balast •HOUBY: • tělo je stélka: podhoubí + plodnice -chybí plastidy, v buněčné stěně mají chitin -zásobní látky: glykogen, tuk, •Dle způsobu výživy: Saprofiti, paraziti, destruenti • •ŽIVOČICHOVÉ: •- monofágové = potravní specialisté (koala, bourec morušový..) •- fytofágové = býložravci (chroust, jelen) •- zoofágové = masožravci (střevlík, vlk) •- polyfágové = všežravci (mravenec, prase, člověk) • •Trávení - rozklad potravy může být: •Nitrobuněčné (př. prvoci), •mimobuněčné (př. trávicí trubice + žlázy - hadi) •mimotělní trávení (př. pavouci) VÝŽIVA a VÝVIN ROSTLIN (ONTOGENEZE)= životní cyklus: od několika týdnů až několik tisíciletí (sekvoje, dub) OPLOZENÍ – ZYGÓTA- VÝVOJ ZÁRODKU (u semenných v semenu)—RŮST VEGETATIVNÍCH ORGÁNŮ—RŮST GENERATIVNÍCH ORGÁNŮ (rostliny jednoleté, dvouleté, víceleté-1x kvetoucí, vytrvalé) - STÁŘÍ -SMRT VÝŽIVA a POHYB: -projev dráždivosti, orientace v prostoru: -pasivní (větrem, vodou…) -aktivní: - fyzikální (hygroskopické-bobtnání, explozivní-netýkavka,..) - vitální: - taxe (lokomoce = celý pohyb rostliny) - ohyb - autonomní-bez podmětu samovolné - indukované: a, tropismy-orientované: fototropismus+stonek,-kořen, geotropismus+kořen, chemo..= pohyb kořenů za výživou b, nastie-neorientované: fotonastie-otevírání květů podle světla, termo-podle tepla, seismonastie-na otřesy=mimoza, thigmonastie-na podráždění ŽIVOČICHOVÉ – příjem a přeměna potravy, dýchání, vylučování •TRÁVICÍ SOUSTAVY : trávicí dutina, trávicí trubice •- Býložravci: důkladnější mechanické rozmělnění, enzym celuláza – symbióza s bakteriemi, • potrava málo vydatná - velké množství, trávicí trubice je členitější: • - přežvýkavci: čtyřdilný žaludek • - ptáci: dvoudílný žaludek, vole • - Masožravci: ústroje na zmocnění se potravy - chapadla, drápy • Vstřebávání v žaludku a ve střevě • •DÝCHACÍ SOUSTAVY : povrch těla, žábry, vzdušnice, plíce • Vodní - povrch těla – prvoci, žahavci, členovci, korýši, kroužkovci, některé ryby • - ŽÁBRY – MNOHOŠTĚTINATCI, MLŽI, mladí pulci •Vzduch - chitinem vyztužené vzdušnice - vzdušnicovci • - plícní vaky - plži, pavoukovci • - plíce - obojživelníci, plazi, ptáci, savci • •A, VNĚJŠÍ DÝCHÁNÍ ORGÁNOVÉ: prostředí---tělní tekutiny, vázáno na barviva: • -červený :hemoglobin (kroužkovci, plži, obratlovci) • -modrý : (měkkýši, korýši) • -Zelený: kroužkovci •B, Vnitřní DÝCHÁNÍ ORGÁNOVÉ: tělní tekutiny - tkáně •TĚLNÍ TEKUTINY: hydrolymfa, hemolymfa, krev, míza, tkáňový mok •OBĚH TĚLNÍCH TEKUTIN : CÉV. SOUSTAVA - OTEVŘENÁ A UZAVŘENÁ • •Vylučování: celým povrchem těla, dýchací a vylučovací soustavou • ŽIVOČICHOVÉ - RŮST, VÝVIN (ONTOGENEZE), POHYB •Zárodečný vývoj embryonální: •Oplozené vajíčko-zárodečné listy, • specializované tkáně, orgány •Vývoj přímý: vyvíjející se jedinec je podobný dospělci • plazy, ptáci, savci •Vývoj nepřímý:vyvíjející se jedinec není podobný dospělci • - s proměnou nedokonalou:zárodek-larva=nymfa - imago • - s proměnou dokonalou:zárodek-larva-kukla - imago • Neotenie = rozmnožování v larvárním stádiu • •Vývoj postembryonální:(po narození) •kojenec, batole, ml. Škol. věk, puberta, adolescent , dospělec • •péče o potomstvo: * O oplozená vajíčka (pavouci, korýši,ryby, ptáci aj.), * péče o mláďata: • Nošení na těle (štíři, koala), • krmení mláďat (pěvci) • kojení (savců), • ochrana (nory,hnízda, stádo) • ŽIVOČICHOVÉ - pohyb •pohyb pasivní a aktivní •lokomoční: reakce na potravu, na nebezpečí, • při rozmnožování •pohyby vnitřních orgánů: trávení, srdce…zvuk •Pohyby vycházejí ze stažitelných bílkovin cytoskeletu: •měňavkovitý, pomocí brv a bičíků, pohyb svalový • •Typy pohybu: •Plavání, plazení, chůze, běh, skákání, let •- adaptace organismů=vytváření orgánů-evoluce • •Řízení pohybu: - látkové, nervové, imunní Potravní řetězce, potravní pyramida •Výživa je pro organismy zdrojem energie a látek (živin); je jednou z nejsložitějších složek životního prostředí; souvisí s přeměnou látek a energií v organismech (s metabolismem). •Potravní řetězce jsou základem výměny látek. Je to sled několika postupně se konzumujících organismů; například housenka obaleče dubového požírá listy dubu a sama je potravou sýkory, ta se může stát zase kořistí krahujce;Prvním článkem každého potravního řetězce je zpravidla rostlina •Potravní řetězce tvoří několik stupňů organismů, které jsou na sobě potravně závislé •– 3 typy potravních řetězců: •1) Pastevně-kořistnický •– od zelených rostlin, přes býložravce k masožravcům (popřípadě na vrchol pyramidy) •– počet jedinců klesá s jejich vyšší úrovní (jednoduchý masožravec je malý, složitý – vyšší úrovně – je větší) •2) Rozkladný-dekompoziční •– základem jsou odumřelá organická těla → jsou postupně rozkládána na jednoduché látky •– zaručují koloběh látek v přírodě •– s vyšší úrovní se velikost těla dekompozitora zmenšuje a počet se zvětšuje •3) Parazitický •– základem jsou živé organismy (všech úrovní) •– dochází pouze ke specializaci parazitů • •Potravní pyramida (trofická pyramida) •schématické znázornění potravní struktury ekosystému, Vzniká spojením všech potravních řetězců v ekosystému a znázorňuje tok látek a energie mezi jednotlivými články (tento tok je jednosměrný a na každém stupni pyramidy dochází ke ztrátám v podobě tepelné energie). Základem je úroveň producentů a nad ní jsou umístěny další úrovně konzumentů podle počtu článků v potravním řetězci; jak energie nebo biomasa směrem nahoru (ke konzumentům) ubývá, tak se pyramida zužuje. Jednotlivé populace v potravní pyramidě zaujímají pevné trofické (výživné) úrovně. Mezi trofickými úrovněmi existují závislosti – při jejich porušení dochází k rozpadu ekosystému. Primární produkce je základnou pro další stupně pyramidy (stačí jí využívat 1% slunečního záření). Každý stupeň v pyramidě využívá 10-20% předchozího stupně – jakékoliv překročení spotřeby vede ke zhroucení pyramidy. Na každém stupni pyramidy dochází ke ztrátam – vznikají odpady. Ppotravní pyramida mívá 4-5 úrovní a dochází k jednosměrnému toku energie → hromadí se škodlivé látky (rezudie). Nejvíc rezudií je na špičce pyramidy (člověk). •→ jsou zakázány některé látky (hlavně rozpustné v tucích) → DDT, difenyly (nikdy se z organismu neodbourají) • •Tok energie: rozhodujícím zdrojem je energie sluneční, trvalý tok energie je předpokladem vývoje a fungování •ekosystému; KLÍČOVÁ SLOVA: Tématický okruh: Potrava a výživa •Metabolismus autotrofních a heterotrofních organismů pojmy:potrava a výživa jako součást metabolismu organismů • •Dýchání, růst a vývoj organismů – ontogenese, pohyb organismů, třídění rostlin a živočichů dle nároků na výživu, • • Získávání potravy a pohyb – adaptace , fylogeneze • •potravní pyramida, potravní řetězce a potravní síť v přírodě, koloběh látek a tok energie v přírodě) • • •- absolvent by měl znát gnozeologický základ tak, aby obsah nejen chápal, ale i na modelových příkladech pro 1. st. jej uměl vysvětlit žákům KONEC lDĚKUJI ZA POZORNOST, lPŘEJI PŘÍJEMNÝ DEN l Helena Jedličková >