площадь поверхности это в биологии (6 видео)

Содержание

Как в биологии связаны объем и поверхность
То же самое для детей, которые не умеют вычислять площадь и поверхность куба
Учение о мегаворобье
Почему полные потеют
Площадь поверхности это в биологии
Размеры и соотношение площадь поверхности — объема.
план практической работы Отношение площади поверхности клетки и диффузия
Краткое описание документа:
🎬 Видео

Видео:Площадь поверхности призмы. 11 класс.Скачать

Как в биологии связаны объем и поверхность

Если сторона куба равняется а, то
объем куба будет равен а 3 ,
площадь одной стороны – а 2 , соответственно,
площадь шести сторон (т.е. площадь поверхности куба) – 6а 2 . Считаем:

а	1	2	3	4	5	6
S=6а 2	6	24	54	96	150	216
V=а 3	1	8	27	64	125	216
S/V	6	3	2	1,5	1,2	1

Что мы видим? С ростом размеров куба (зеленая строчка) площадь его поверхности (желтая строчка) постепенно растет (с 6 до 216). И объем куба (синяя строчка) тоже растет (с 1 до 216). Все растут, но объем растет быстрее, чем поверхность. Убедиться в этом можно с помощью красной строчки, которая показывает отношение поверхности к объему: на одну единицу объема у самого маленького кубика приходится шесть единиц поверхности, а у самого большого – только одна.

Как это можно оценить? Представьте, что каждая единица объема – это один «человечек», а единица поверхности – это окошко, через которое человечек может дышать. Тогда

в кубике со стороной 1 живет один человечек, и он может дышать через 6 окошек;

в кубике со стороной 2 живут 8 человечков, и они дышат через 24 окошка (каждому достается по 3);

в кубике со стороной 3 живут 27 человечков, и они дышат через 54 окошка (каждому достается по 2);

и так далее; вы замечаете, что человечкам все тяжелее и тяжелее дышать?

То же самое для детей, которые не умеют вычислять площадь и поверхность куба

– Маленькие дети ! Возьмите в руки кубик. Вы играете в кубики?

– Нет! Что мы, маленькие? Мы играем в сониплэйстейшен!

– Молодцы дети! Мы взяли кубики не для игры, а для изучения биологии! Представьте, что внутри кубика сидит человечек, а стороны кубика – это окошки, через которые он может проветривать комнату.

– У кубика 6 сторон – значит, у одного человечка 6 окошек и ему не душно. Теперь составьте вместе два кубика. Теперь человечков 2, а окошек осталось 10, то есть на каждого по 5.

– Теперь составьте 4 кубика квадратом. Человечков 4, окошек 16, на каждого по 4. А если поставить второй этаж, т.е. сделать суперкубик 2×2×2, то человечков будет 8, а окошек – 24, на каждого по 3. Вы чуете, что человечкам все труднее проветривать свои комнаты?

К – количество кубиков, С – количество сторон, оставшихся снаружи

Тема эта – сложная и малопонятная. Большинство моих учеников так и не врубается в нее – ни к девятому классу, ни к одинадцатому – а просто запоминают правило: чем больше организм, тем его поверхность относительно меньше, и наоборот. Но лучше все-таки не зубрить, а понять, поэтому настоятельно рекомендую вам взять свои личные кубики (в которые вы до сих пор играете в тайне от всех) и посчитать все самому. Дело того стоит: правило соотношения объема и поверхности очень часто используется в нашем биологическом хозяйстве. Вот вам парочка примеров.

Учение о мегаворобье

Масса птицы – это объем, умноженный на плотность, а площадь крыльев – это поверхность. Отсюда становится ясно, что с увеличением размера птицы её масса (кубическая функция) будет расти быстрее, чем размер крыльев (квадратичная функция). Медленно растущим крыльям будет все тяжелее поднимать быстро растущую массу.

Практическая работа: берем воробья и увеличиваем его длину в 10 раз. Масса птицы при этом увеличится в 1000 раз (10 3 ), а площадь крыльев – только в 100 раз (10 2 ). Получим нелетающего воробья, радость всех хищников района. Чтобы сделать нашего мегаворобья летающим, нужен второй шаг: увеличение площади крыльев еще в 10 раз. Славная получится тварь!

Почему полные потеют

Количество тепла, вырабатываемого организмом, зависит от количества клеток, т.е. от объема. Отдача тепла в окружающую среду происходит через поверхность тела. Следовательно, с увеличением размеров тела теплопродукция (кубическая функция) растет быстрее, чем теплоотдача (квадратичная функция). Поэтому крупным животным тяжело охлаждаться, для них существует опасность перегрева (и наоборот, мелкие звери все время рискуют переохладиться).

Слон со своим большим размером имеет, совершенно ясно, очень большую поверхность. Но относительно объема его поверхность очень маленькая. Для того, чтобы избавляться от лишнего тепла, слон использует огромные уши. Нужны они совсем не для хорошего слуха (хороший слух, например, у хищников – у них уши небольшие), а для увеличения поверхности тела, через которую происходит теплоотдача.

На этом месте дети спрашивают: «А почему же тогда слон живет на юге – в Индии и Африке – там ведь и так жарко?». Ответ: к сожалению, в наших прохладных широтах слон не смог бы найти себе достаточно пропитания (и куда бы он прятался во время зимы?) Мамонты (родственнники слона, живышие в чуть более прохладных условиях), экономили тепло: они имели нормального размера уши и шерсть (как и положено млекопитающим).

Жена, пока рисовала этот рисунок, несколько раз пожаловалась, что слон – типичный инопланетянин, только посмотрите на него! Действительно, для русских слон – вполне обычный зверь, даже родной, но это исключительно благодаря таланту Корнея Ивановича Чуковского: «И Слониха-щеголиха, стопудовая купчиха, и Жираф – важный граф, вышиною с телеграф». (Чуковский К.И. «Крокодил») Жители других стран, лишенные Чуковского, воспринимают слона совсем по-другому: «Ножищи его были как деревья, ушищи хлопали, как паруса, длинный хобот подъят, будто грозный, готовый наброситься змей, маленькие глазки воспалены». (Скромби С. «Доставка ценных грузов: советы специалиста»)

Видео:Влияние соотношения площади поверхности к объему на скорость диффузии. 10 класс.Скачать

Площадь поверхности это в биологии

Еще одним эволюционным преимуществом в развитии целомических животных явилась метамерия, или сегментация, — уровень организации, при котором тело животного поделено поперечными перегородками на несколько одинаковых частей, или сегментов.

Иными словами, тело животного представляет собой длинный ряд расположенных друг за другом одинаковых сегментов. Сегментация начинается в мезодерме, но обычно охватывает и мезодермальные, и эктодермальные участки тела.

Наиболее четко метамерия проявляется у кольчатых червей (аннелид), у которых это деление хорошо видно снаружи (перетяжки по всей длине тела). Внутренние сегменты отделяются друг от друга перегородками (септами), проходящими через целом. В каждом сегменте имеется свой собственный набор мышц, кровеносных сосудов, нервных клеток, а у некоторых групп и репродуктивных органов. Однако даже у аннелид сегменты не полностью независимы друг от друга, поскольку и нервная и особенно кровеносная системы должны проходить по всей длине тела животного.

Влияние увеличивающихся размеров тела на соотношение площадь поверхностиюбъем.

Как только сегментация и основной план строения каждого сегмента эволюционно закрепились, появилась возможность для дальнейших эволюционных изменений в пределах отдельных сегментов или их небольших групп, а также возможность для более узкой специализации и разделения труда у различных частей тела. Это происходит несколькими путями. Различные функции могут выполняться разными сегментами; возможно также слияние сегментов, как это произошло при цефализации, когда несколько сегментов сливаются для формирования головы; возможна даже потеря некоторых сегментов, что наблюдается у членистоногих.

Как мы увидим далее, у членистоногих число сегментов уменьшилось, а сегментация внешне проявляется не так отчетливо, например в головогруди у ракообразных. Однако внутренняя сегментация у членистоногих выражена также отчетливо, как и у аннелид. У хордовых наружная сегментация уграчена, но некоторые системы все еще сохраняют четкую сегментацию, например, миотомы (мышечные блоки) у зародышей и спинальные нервы.

Размеры и соотношение площадь поверхности — объема.

Организмы с относительно высоким отношением площадь поверхностиюбъем могут полагаться на диффузию для удовлетворения своих транспортных нужд. Кислород, питательные вещества и продукты обмена, такие как диоксид углерода, могут диффундировать достаточно быстро, чтобы обеспечить выживание организма без каких-либо специальных транспортных систем. Диффузия, однако, может обеспечить перенос веществ лишь на короткие расстояния.

Между тем по мере увеличения размеров какого-либо тела объем увеличивается быстрее, чем площадь его поверхности, и в результате отношение площадь поверхности .объем уменьшается. Это легко проиллюстрировать на примере куба, но тот же принцип действует и в случае сферических тел, клеток и целых живых организмов. У плоских живых организмов при увеличении объема площадь поверхности остается высокой, что характерно для плоских червей.

И у этих организмов диффузия вполне может удовлетворить все транспортные потребности. Однако целомическим животным необходимы специализированные системы для газообмена и транспортные системы.

Видео:Биология. 10 класс. Влияние соотношения площади поверхности к объему на скорость диффузииСкачать

план практической работы Отношение площади поверхности клетки и диффузия

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

Развитие управляющих функций мозга ребёнка: полезные советы и упражнения для педагогов

Сертификат и скидка на обучение каждому участнику

Практическая работа №3

Отношение площади поверхности клетки и диффузия

Почему клетки маленькие? Почему их рост останавливается после достижения определенного размера? Отношение площади поверхности клетки к ее объему играет важную роль, в большинстве биологических явлений включая всасывание и диффузию.

Определение площади поверхности куба к его объему:

Площадь поверхности = длина х ширина х количество сторон

Объем = длина х ширина х высота

В этом эксперименте Вы должны будете увидеть диффузию вещества в агаровые блоки. Эксперимент показывает связь между площадью поверхности и объемом и влияние его на скорость диффузии.

Цель: Показать связь между площадью поверхности и объемом и влияние его на скорость диффузии.

Материалы и оборудование:

1 пара защитных очков

1 пара резиновых перчаток

1 стакан, 250 мл

1 миллиметровая линейка

1 пластиковая ложка

1 пластический нож

1,5 л фенолфталеин агар

Используя пластиковый нож разрежте агар на три кубика размером 3 см, 2 см и 1 см соответственно ;

Поместите кубики в стакан и добавьте 0,1% НС l до полного погружения кубиков . Засеките время. Используйте пластиковую ложку для того чтобы переворачивать кубики в течении 10 минут.

ОСТОРОЖНО: НС l вызывает раздражение и может разрушить одежду. Избегать попадания на кожу / глаза; не глотать. В случае попадания немедленно промойте под проточной водой в течение 15 мин.

Начертите таблицу для ввода данных. Определение отношения площади поверхности к объему осуществляется по следующей формуле:

Отношение площади поверхности к объему = площадь поверхности /объем

Оденьте перчатки и используя пластиковую ложку вытащите из стакана кубики. Промокните фильтровальной бумагой. Отложите кубики пока они не высохнут. Разрежте каждый кубик на две половины и запишите свои наблюдения. Измерьте степень диффузии НС l в каждой из 3 кубиков.

Данные и результаты

А = размеры куба

Отношение может быть записано в виде площадь поверхности /объем. Отношение должно быть представлено в простой форме (например 3:1 или 24:8)

Анализ данных и дисскусия

Расположите кубики агара в порядке уменьшения размера. Расположите их в порядке уменьшения отношения площади поверхности к объему. Какая связь между размеров куба из агара и отношением площади поверхности к объему?

Что обладает большей площадью поверхностью куб со стороной 3 см или микроскопический куб размером с клетку кожицы лука? Что обладает большей площадью поверхности по отношению к объему?

Что является доказательством, того что НС l диффундировал в агар. Что доказывает, что для всех кубиков скорость диффузии была одинаковой. Объясните.

Что произошло с отношением площади поверхности к объему с увеличением размера?

Размеры большинства клеток и микрооргнаизмов составляют менее 0,01 см. Какя связь между скоростью диффузии и размером клетки.

Предложите гипотезу, которая объясняет почему организмы имеющие большие размеры имеют большое количество клеток, вместо малого числа больших клеток.

Краткое описание документа:

Тема эта – сложная и малопонятная. Большинство моих учеников так и не врубается в нее – ни к девятому классу, ни к одинадцатому – а просто запоминают правило: чем больше организм, тем его поверхность относительно меньше, и наоборот . Но лучше все-таки не зубрить, а понять, поэтому настоятельно рекомендую вам взять свои личные кубики (в которые вы до сих пор играете в тайне от всех) и посчитать все самому. Дело того стоит: правило соотнош Тема эта – сложная и малопонятная. Большинство моих учеников так и не врубается в нее – ни к девятому классу, ни к одинадцатому – а просто запоминают правило: чем больше организм, тем его поверхность относительно меньше, и наоборот . Но лучше все-таки не зубрить, а понять, поэтому настоятельно рекомендую вам взять свои личные кубики (в которые вы до сих пор играете в тайне от всех) и посчитать все самому. Дело того стоит: правило соотношения объема и поверхности очень часто используется в нашем биологическом хозяйстве. Вот вам парочка примеров ения объема и поверхности очень часто используется в нашем биологическом хозяйстве. Вот вам парочка примеров Тема эта – сложная и малопонятная. Большинство моих учеников так и не врубается в нее – ни к девятому классу, ни к одинадцатому – а просто запоминают правило: чем больше организм, тем его поверхность относительно меньше, и наоборот . Но лучше все-таки не зубрить, а понять, поэтому настоятельно рекомендую вам взять свои личные кубики (в которые вы до сих пор играете в тайне от всех) и посчитать все самому. Дело того стоит: правило соотношения объема и поверхности очень часто используется в нашем биологическом хозяйстве. Вот вам парочка примеров