Компетенции
<<  Системный подход Новая школа - новые подходы  >>
Основные положения системного подхода
Основные положения системного подхода
Отличия содержания основной школы и базового уровня старшей школы
Отличия содержания основной школы и базового уровня старшей школы
Отличия содержания основной школы и базового уровня старшей школы
Отличия содержания основной школы и базового уровня старшей школы
1. С4
1. С4
5. С4
5. С4
9. C4
9. C4
11
11
13
13
Свойства биологических систем
Свойства биологических систем
Системный подход-
Системный подход-
Экологическая система
Экологическая система
Экологическая система
Экологическая система
Экологическая система
Экологическая система
Экологическая система
Экологическая система
Экологическая система - лес
Экологическая система - лес
Схема простой пищевой цепи
Схема простой пищевой цепи
Живые системы – открытые системы
Живые системы – открытые системы
Свойства экологической системы
Свойства экологической системы
Большой геологический круговорот веществ
Большой геологический круговорот веществ
Энергия в экологических системах и их продуктивность
Энергия в экологических системах и их продуктивность
Энергия в экологических системах и их продуктивность
Энергия в экологических системах и их продуктивность
Энергия в экологических системах и их продуктивность
Энергия в экологических системах и их продуктивность
Энергия в экологических системах и их продуктивность
Энергия в экологических системах и их продуктивность
Действие двух законов термодинамики в случае превращения энергии
Действие двух законов термодинамики в случае превращения энергии
Продуктивность экосистем
Продуктивность экосистем
Продуктивность экосистем
Продуктивность экосистем
Продуктивность экосистем
Продуктивность экосистем
Продуктивность экосистем
Продуктивность экосистем
Продуктивность экосистем
Продуктивность экосистем
Соотношение между поступлением солнечной энергии и первичной
Соотношение между поступлением солнечной энергии и первичной
Упрощенная схема потока энергии в линейной пищевой цепи
Упрощенная схема потока энергии в линейной пищевой цепи
Устойчивость экологической системы
Устойчивость экологической системы
Управляющие механизмы, действующие на уровне экосистемы
Управляющие механизмы, действующие на уровне экосистемы
2.Субсистемы «хищник – жертва», регулирующие плотность популяции,
2.Субсистемы «хищник – жертва», регулирующие плотность популяции,
3.Избыточность функциональных компонентов
3.Избыточность функциональных компонентов
Алгоритм изучения биологических систем
Алгоритм изучения биологических систем
Клетка как биологическая система
Клетка как биологическая система
Основные положения системного подхода
Основные положения системного подхода
Взаимосвязи частей в клетке
Взаимосвязи частей в клетке
Основные положения системного подхода
Основные положения системного подхода
Живые системы – открытые системы
Живые системы – открытые системы
Биологическая информация:
Биологическая информация:
Биологическая информация в клетке:
Биологическая информация в клетке:
Процессы саморегуляции в клетке
Процессы саморегуляции в клетке
Избирательная проницаемость клеточной мембраны
Избирательная проницаемость клеточной мембраны
Молекулярно-кинетическая теория строения вещества
Молекулярно-кинетическая теория строения вещества
Клеточная мембрана
Клеточная мембрана
Диффузия
Диффузия
Облегченная диффузия
Облегченная диффузия
Осмос
Осмос
Активный транспорт
Активный транспорт
Основные положения системного подхода
Основные положения системного подхода
Избирательная проницаемость клеточной мембраны
Избирательная проницаемость клеточной мембраны
Избирательная проницаемость клеточной мембраны
Избирательная проницаемость клеточной мембраны
Активность ферментов, зависящей от синтеза белков
Активность ферментов, зависящей от синтеза белков
Механизм регуляции синтеза белка у прокариот
Механизм регуляции синтеза белка у прокариот
Взаимовлияние элементов на систему и на окружающую среду
Взаимовлияние элементов на систему и на окружающую среду
Влиянием самой системы на ее структурные элементы
Влиянием самой системы на ее структурные элементы
Живые организмы – термодинамически открытые системы
Живые организмы – термодинамически открытые системы
Согласно второму закону термодинамики или закону энтропии процессы,
Согласно второму закону термодинамики или закону энтропии процессы,
Энтропия
Энтропия
Важнейшая термодинамическая характеристика живых систем
Важнейшая термодинамическая характеристика живых систем
Этапы превращения веществ и энергии в процессе диссимиляции
Этапы превращения веществ и энергии в процессе диссимиляции
Этапы превращения веществ и энергии в процессе диссимиляции
Этапы превращения веществ и энергии в процессе диссимиляции
Этапы превращения веществ и энергии в процессе диссимиляции
Этапы превращения веществ и энергии в процессе диссимиляции
Основные положения системного подхода
Основные положения системного подхода
Таким образом, биологические системы представляют собой открытые
Таким образом, биологические системы представляют собой открытые
Принцип устойчивого неравновесия живых систем - Эрвин Бауэр
Принцип устойчивого неравновесия живых систем - Эрвин Бауэр
Алгоритм изучения биологических систем
Алгоритм изучения биологических систем
Рассмотрение организмов в качестве систем с позиции информационного
Рассмотрение организмов в качестве систем с позиции информационного
Рассмотрение организмов в качестве систем, генерирующих и использующих
Рассмотрение организмов в качестве систем, генерирующих и использующих
Основные положения системного подхода
Основные положения системного подхода
Изучение в живых системах (от клетки до экосистемы) процессов
Изучение в живых системах (от клетки до экосистемы) процессов
Саморегуляция - ключевое свойство открытых систем
Саморегуляция - ключевое свойство открытых систем
Канал обратной связи
Канал обратной связи
Обратные связи
Обратные связи
Отрицательная обратная связь
Отрицательная обратная связь
Механизм регуляции артериального давления по принципу отрицательной
Механизм регуляции артериального давления по принципу отрицательной
Основные положения системного подхода
Основные положения системного подхода
Основные положения системного подхода
Основные положения системного подхода
Основные положения системного подхода
Основные положения системного подхода
Схема переноса электронов при циклическом и нециклическом
Схема переноса электронов при циклическом и нециклическом
Положительная обратная связь
Положительная обратная связь
Таким образом, без прямой связи система не может «командовать»
Таким образом, без прямой связи система не может «командовать»
Обратная связь – это связь на выходе системы
Обратная связь – это связь на выходе системы
Механизм регулирования по отклонению
Механизм регулирования по отклонению
Например, лабораторная водяная баня с термостатом установленным на 37
Например, лабораторная водяная баня с термостатом установленным на 37
Регуляторные механизмы, работающие на входе системы
Регуляторные механизмы, работающие на входе системы
4.При такой регуляции система реагирует на сигналы о возможном
4.При такой регуляции система реагирует на сигналы о возможном
Регуляторные механизмы, работающие на входе системы
Регуляторные механизмы, работающие на входе системы
Отличие систем регуляции «по согласованию» и «по возмущению»
Отличие систем регуляции «по согласованию» и «по возмущению»
Например, при действии на глаз струи пыльного воздуха срабатывают оба
Например, при действии на глаз струи пыльного воздуха срабатывают оба
В любой гомеостатической реакции можно наблюдать сочетанное действие
В любой гомеостатической реакции можно наблюдать сочетанное действие
Схема функциональной системы регуляции по гомеостатическому показателю
Схема функциональной системы регуляции по гомеостатическому показателю
Клеточная сигнализация
Клеточная сигнализация
Химические распознавания в иммунной системе
Химические распознавания в иммунной системе
Основные элементы сенсорной системы
Основные элементы сенсорной системы
Корковые центры пяти основных ощущений
Корковые центры пяти основных ощущений
Восприятия сигналов различной природы сенсорными системами
Восприятия сигналов различной природы сенсорными системами
Алгоритм изучения биологических систем
Алгоритм изучения биологических систем
Задание
Задание

Презентация: «Основные положения системного подхода». Автор: Пользователь. Файл: «Основные положения системного подхода.ppt». Размер zip-архива: 1131 КБ.

Основные положения системного подхода

содержание презентации «Основные положения системного подхода.ppt»
СлайдТекст
1 Основные положения системного подхода

Основные положения системного подхода

Системный подход – направление методологии научного познания, в основе которого лежит рассмотрение объектов, явлений и процессов как систем в целостности выявленных в нем многообразных и разнообразных связей

2 Отличия содержания основной школы и базового уровня старшей школы

Отличия содержания основной школы и базового уровня старшей школы

Критерии

Основная школа

Старшая школа БУ

Цели образования

Ориентированы на овладение учащимися умениями объяснять особенности процессов и явлений окружающей и живой природы и процессы жизнедеятельности собственного организма; на освоение практических приемов ухода за растениями, животными, собственным организмом, оказание первой помощи себе и окружающим.

Нацелено на освоение учащимися знаний и умений, значимых для формирования научного мировоззрения, современных представлений о естественнонаучной картине мира.

3 Отличия содержания основной школы и базового уровня старшей школы

Отличия содержания основной школы и базового уровня старшей школы

Критерии

Основная школа

Старшая школа БУ

ОМСБО и ТУПВ 1.Структурирование материала

Содержательные блоки выделяются на основе целостности жизни и ее отличительных особенностей

На основе идеи системной организации живой природы.

2.Характер содержания

Преобладает изучение организменного уровня

Биологических систем

3.Уровень теоретических обобщений

Изучаются биологические процессы и явления на уровне понятий

Биологические теории, законы, идеи, учения, гипотезы.

4. Степень практической направленности

В большей мере ориентировано на практику.

4 1. С4

1. С4

Почему растения (продуценты) считают начальным звеном круговорота веществ и превращения энергии в экосистеме? 2. С4. Каковы внешние и внутренние причины смены биогеоценозов? 3. С2. Цветки многих покрытосеменных растений опыляются насекомыми. Объясните, в чем проявляется взаимная польза этих организмов. 4. С2. Почему круговорот веществ в экосистеме кукурузного поля незамкнутый?

5 5. С4

5. С4

Почему агроценозы менее устойчивы, чем биогеоценозы? 6. C4. В чем проявляется участие функциональных групп организмов в круговороте веществ в биосфере? 7. С2. К каким изменениям в экосистеме озера может привести сокращение численности хищных рыб? 8. С2.От чего зависит устойчивость экосистем?

6 9. C4

9. C4

Объясните, как осуществляется регуляция численности насекомых, насекомоядных и хищных птиц в экосистеме смешанного леса. Приведите не менее 3-х закономерностей. 10. С4. К каким изменениям в экосистеме луга может привести сокращение численности насекомых – опылителей?

7 11

11

C3. Известно, что реакции метаболизма ускоряются ферментами. К каким последствиям приведет снижение активности ферментов, участвующих в кислородном этапе энергетического обмена животных? 12. С3. Почему бактерии нельзя отнести к эукариотам?

8 13

13

С3. Чем отличаются грибы от растений? 14. С3. Опишите особенности царства Растения. Приведите не менее 4-х признаков. 15. С3. Чем отличаются растения от животных? Назовите не менее трех признаков.

9 Свойства биологических систем

Свойства биологических систем

Целостность, которой не обладает ни один из ее частей. Новые свойства возникают из взаимодействий и взаимоотношений частей. Эти свойства нарушаются, когда система рассекается физически или теоретически на изолированные части. Можно распознавать индивидуальные части любой системы: эти части не изолированы, однако природа целого всегда отличается от суммы его частей. Живые системы открытые, они поддерживают себя в «устойчивом состоянии». «Устойчивое состояние» поддерживается за счет саморегуляции.

10 Системный подход-

Системный подход-

Совокупность методов и средств, позволяющих исследовать свойства, структуру и функции объектов, явлений или процессов в целом, представив их в качестве систем со всеми сложными межэлементными взаимосвязями, взаимовлиянием элементов на систему и на окружающую среду, а также влиянием самой системы на ее структурные элементы.

11 Экологическая система

Экологическая система

В 1935 году англ. ботаник А. Тенсли развил представление об элементарных единицах, в пределах которых осуществляется на Земле круговорот веществ и поток энергии, ввел понятие «экосистема»

12 Экологическая система

Экологическая система

Под экосистемами Тенсли понимал «исторически сложившиеся открытые, но целостные и устойчивые системы живых и неживых компонентов, имеющие односторонний поток энергии, внутренние и внешние круговороты веществ и обладающие способностью регулировать все эти процессы».

13 Экологическая система

Экологическая система

Состав экосистемы: 1. Неорганические вещества (С,N, CO2, H2O и др.), включающиеся в круговорот. 2.Органические соединения (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества и т.д.), связывающие биотические и абиотические части. 3. Воздушную, водную и субстратную среду, включающую климатический режим и др. физические факторы.

14 Экологическая система

Экологическая система

Состав экосистемы: 4.Продуценты –автотрофные организмы. 5. Макроконсументы, или фаготрофы, - гетеротрофные организмы, в основном животные, питающиеся др. организмами. 6. Микроконсументы, сапротрофы (от греч. Sapros – гнилой), деструкторы – в основном бактерии и грибы, получающие энергию, либо путем разложения мертвых тканей, либо путем поглощения растворенного органического вещества, выделяющего самопроизвольно, или извлеченного сапротрофами из растений и др. организмов.

15 Экологическая система - лес

Экологическая система - лес

Экотоп

Атмосфера

Почвогрунт

Биоценоз

Растительность

Животный мир

Микроорганизмы

16 Схема простой пищевой цепи

Схема простой пищевой цепи

Со2

Сол.Эн.

Продуценты

Растительноядные

Хищники

Опад, гибель отд. особей и их частей

Отбросы, остатки пищи, трупы

Минерализация

Биоредуценты, деструкторы

17 Живые системы – открытые системы

Живые системы – открытые системы

Бс

Энергия Вещества

Отработанная энергия, вещества

Среда на входе

Среда на выходе

Информация

Информация

18 Свойства экологической системы

Свойства экологической системы

Круговорот веществ: малый биотический, большой геологический Поток энергии.

19 Большой геологический круговорот веществ

Большой геологический круговорот веществ

Горные породы

Мировой океан

Выветр.

Продукты выветривания

Потоки

Разрушение

Воды

Суша

Морские напластывания

Геотектонические изменения: поднятие морского дна, перемещение морей и океанов; извлечение человеком организмов

20 Энергия в экологических системах и их продуктивность

Энергия в экологических системах и их продуктивность

Энергию определяют как способность производить работу. Первый закон термодинамики, или закон сохранения энергии, гласит, что энергия может переходить из одной формы в другую, но она не исчезает и не создается заново. Например, энергия света превращается в энергию пищи.

21 Энергия в экологических системах и их продуктивность

Энергия в экологических системах и их продуктивность

Согласно второму закону термодинамики или закону энтропии процессы, связанные с превращением энергии, могут происходить самопроизвольно только при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную. Например, тепло горячего предмета самопроизвольно стремиться рассеятся в более холодной среде.

22 Энергия в экологических системах и их продуктивность

Энергия в экологических системах и их продуктивность

Энтропия – мера количества связанной энергии, которая становится недоступной для использования. Термин энтропия используется как мера изменения упорядоченности, которая происходит при деградации энергии. Важнейшая термодинамическая характеристика организмов, экосистем, биосферы в целом – способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т.е. состояние с низкой энтропией. Низкая энтропия достигается постоянным и эффективным рассеянием легко используемой энергии (энергии света, пищи) и превращение ее в энергию, используемую с трудом (например, тепловую)

23 Энергия в экологических системах и их продуктивность

Энергия в экологических системах и их продуктивность

Упорядоченность экосистемы, т.е. сложная структура биомассы, поддерживается за счет дыхания всего сообщества, которое постоянно «откачивает из сообщества неупорядоченность». Экосистемы и организмы представляют собой открытые неравновесные термодинамические системы, постоянно обменивающиеся с окружающей средой энергией и веществом, уменьшая этим энтропию внутри себя, но увеличивая энтропию вовне в согласии с законами термодинамики.

24 Действие двух законов термодинамики в случае превращения энергии

Действие двух законов термодинамики в случае превращения энергии

Солнца в энергию пищи (сахара) путем фотосинтеза

(А) лучи солнца (100 ед., рассеянная форма энергии)

Лист (система трасформ. энергии)

Солнце

(В) Сахара (2 ед., концентр. форма энергии)

(Б) Тепло (98 ед., очень сильно рассеянная энергия)

Пзт: а= б+в ; взт: в < а

25 Продуктивность экосистем

Продуктивность экосистем

В процессе жизнедеятельности сообщества создается и расходуется органическое вещество т.е. каждая экосистема обладает определенной продуктивностью. Различают первичную и вторичную продуктивность.

26 Продуктивность экосистем

Продуктивность экосистем

Различают первичную и вторичную продуктивность. Первичная продуктивность экологической системы, сообщества определяется как скорость с которой лучистая энергия усваивается организмами – продуцентами в процессе фотосинтеза, накапливаясь в форме органических веществ, которые затем могут быть использованы в качестве пищи. В процессе производства органических веществ выделяют четыре последовательные ступени.

27 Продуктивность экосистем

Продуктивность экосистем

1.Валовая первичная продуктивность –это общая скорость фотосинтеза, включая те органические вещества, которые были израсходованы на дыхание. Иначе ее называют «валовым фотосинтезом» или общей ассимиляцией 2.Чистая первичная продуктивность – это скорость накопления органического вещества в растительных тканях за вычетом того органического вещества, которое использовалось при дыхании растений за изучаемый период. (Чистая ассимиляция)

28 Продуктивность экосистем

Продуктивность экосистем

3. Чистая продуктивность сообщества – скорость накопления органического вещества, не потребленного гетеротрофами, т.е. чистая первичная продуктивность минус потребление гетеротрофами за учетный период, за вегетативный период, за год. 4. Вторичная продуктивность – это скорость накопления энергии на уровне консументов

29 Продуктивность экосистем

Продуктивность экосистем

В соответствии со вторым законом термодинамики поток энергии с каждой ступенью уменьшается, т.к. при превращениях одной формы энергии в другую часть энергии теряется в виде тепла.

30 Соотношение между поступлением солнечной энергии и первичной

Соотношение между поступлением солнечной энергии и первичной

продуктивностью (использование в %)

Этапы превращения энергии

Общая лучистая энергия Солнца

Поглощение на автотрофном уровне

Валовая ПП

ЧПП, доступная гетеротрофам

Максимум

100

50

5

4

Среднее в благопр. условиях

100

50

1

0,5

Среднее для биосферы

100

50

0,2

0,1

31 Упрощенная схема потока энергии в линейной пищевой цепи

Упрощенная схема потока энергии в линейной пищевой цепи

Трофические уровни

1

2

Неиспользуемая энергия

3

Общее освещение

Чпп

I

L

ВПП или A

Вп

Вп

Тепло

Дыхание

Дыхание

Дыхание

32 Устойчивость экологической системы

Устойчивость экологической системы

Состояние подвижно- стабильного равновесия экосистемы носит название гомеостаза («гомео» - тот же, «стазис» - состояние). В результате взаимодействия круговоротов веществ и потоков энергии, а также сигналов обратной связи от субсистем в большинстве экосистем возникает саморегулирующий гомеостаз.

33 Управляющие механизмы, действующие на уровне экосистемы

Управляющие механизмы, действующие на уровне экосистемы

1. Микробные субсистемы, регулирующие накопление и высвобождение биогенных элементов. 2. Поведенческие механизмы и субсистемы «хищник – жертва», регулирующие плотность популяции, посредством обратных связей. 3.Избыточность функциональных компонентов

34 2.Субсистемы «хищник – жертва», регулирующие плотность популяции,

2.Субсистемы «хищник – жертва», регулирующие плотность популяции,

посредством обратных связей

(+)

Рост численности Ж

Рост Численности Х

(-)

35 3.Избыточность функциональных компонентов

3.Избыточность функциональных компонентов

36 Алгоритм изучения биологических систем

Алгоритм изучения биологических систем

Структура, свойства, функции объектов, явлений или процессов в целом; информация в биологической системе; устойчивость и саморегуляция системы; межэлементными взаимосвязями в системе; взаимовлиянием элементов на систему и на окружающую среду; влиянием самой системы на ее структурные элементы;

37 Клетка как биологическая система

Клетка как биологическая система

Свойства : для всех клеток характерна способность к росту, размножению, дыханию, выделению, использованию и превращению энергии, саморегуляции, реагируют на раздражители. Структура: цитоплазма содержащая органические и неорганические вещества, внутриклеточные структуры, состоящие из химических веществ и имеющие определенную форму, такие как клеточное ядро, митохондрии, рибосомы и др. Функции: осуществляет обмен веществ и энергии, растет, размножается и передает по наследству свои признаки, реагирует на внешние раздражители и способна двигаться,. Отдельные части не могут выполнять весь комплекс жизненных функций, только совокупность структур, образующих клетку, проявляет все признаки живого. Природа целого всегда отличается от суммы его частей.

38 Основные положения системного подхода
39 Взаимосвязи частей в клетке

Взаимосвязи частей в клетке

Пм

Пин-з

П/м

Лиз

Мономеры

ЭПС рибосомы

Ядро

К.Гольджи

Митохондрии

40 Основные положения системного подхода
41 Живые системы – открытые системы

Живые системы – открытые системы

Бс

Энергия Вещества

Отработанная энергия, вещества

Среда на входе

Среда на выходе

Информация

Информация

42 Биологическая информация:

Биологическая информация:

Генетическая информация содержится в наборе генов, кодирующих синтез белков организма (последовательность расположения нуклеотидов) Нейрологическая информация связанная с поведенческой информацией, которая лежит в основе действий организмов, ведущих активный, подвижный образ жизни (т.е. животных, начиная с моллюсков и червей), и контролируется особенностями нервной системы и с логической информацией, носителем которой является речь (на уровне человека).

43 Биологическая информация в клетке:

Биологическая информация в клетке:

44 Процессы саморегуляции в клетке

Процессы саморегуляции в клетке

Внутренняя среда организма и ее регуляция рассматривается на двух уровнях – клеточном и тканевом. Состав цитоплазмы клеток изменяется благодаря: 1) избирательной проницаемости клеточной мембраны; 2) активности ферментов, зависящей от синтеза белков.

45 Избирательная проницаемость клеточной мембраны

Избирательная проницаемость клеточной мембраны

Диффузия Осмос Активный транспорт Перемещением мембранных структур (экзоцитоз и эндоцитоз: фагоцитоз и пиноцитоз)

46 Молекулярно-кинетическая теория строения вещества

Молекулярно-кинетическая теория строения вещества

1) все вещества состоят из частиц – молекул; 2) молекулы совершают непрерывное беспорядочные движения; 3) между молекулами существуют силы взаимодействия, которые зависят от расстояния между ними и могут быть силами притяжения и отталкивания.

47 Клеточная мембрана

Клеточная мембрана

48 Диффузия

Диффузия

Движение молекул или ионов из области с высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией, т.е. движение по градиенту концентрации. Например, в легких кислород диффундирует в кровь, а диоксид углерода в то же самое время диффундирует из крови в альвеолы; через мембрану по обычным законам диффузии передвигаются вещества хорошо растворимые в жирах. Для ионов направление диффузии определяется по градиенту концентрации и по электрохимическим градиентам.

49 Облегченная диффузия

Облегченная диффузия

При которой веществу помогает пройти через мембрану какая-либо специфическая молекула: транспортные белки мембраны - пермеазы. Они работают по принципу: белок связывается с веществом, как фермент связывает субстрат - изменяется конфигурация белка, в результате в мембране открываются каналы. У этих молекул может быть особый канал, пропускающий вещества только одного определенного типа. Например, поступление глюкозы в эритроциты. Транспортные белки отвечают за перенос сахаров, аминокислот, ионов кальция, натрия, калия и др. веществ.

50 Осмос

Осмос

Это переход молекул растворителя из области высокой их концентрации в область с более низкой концентрацией через избирательно проницаемую мембрану. Осмос – это особый вид диффузии. Во всех биологических системах растворителем служит вода. Вода через мембрану перемещается из гипотонического раствора в гипертонический путем осмоса до установления равновесия - растворы станут изотоническими.

51 Активный транспорт

Активный транспорт

Это сопряженный с потреблением энергии перенос молекул или ионов через мембрану против градиента концентрации или против электрохимического градиента (ионов).

52 Основные положения системного подхода
53 Избирательная проницаемость клеточной мембраны

Избирательная проницаемость клеточной мембраны

54 Избирательная проницаемость клеточной мембраны

Избирательная проницаемость клеточной мембраны

Эндоцитоз: фагоцитоз и пиноцитоз Экзоцитоз

55 Активность ферментов, зависящей от синтеза белков

Активность ферментов, зависящей от синтеза белков

56 Механизм регуляции синтеза белка у прокариот

Механизм регуляции синтеза белка у прокариот

57 Взаимовлияние элементов на систему и на окружающую среду

Взаимовлияние элементов на систему и на окружающую среду

С3. Известно, что реакции метаболизма ускоряются ферментами. К каким последствиям приведет снижение активности ферментов, участвующих в кислородном этапе энергетичеcкого обмена животных?

58 Влиянием самой системы на ее структурные элементы

Влиянием самой системы на ее структурные элементы

Взаимосвязь структуры и функции клеток различных типов тканей.

59 Живые организмы – термодинамически открытые системы

Живые организмы – термодинамически открытые системы

Энергию определяют как способность производить работу. Свойства энергии описывается следующими законами. Первый закон термодинамики или закон сохранения энергии, гласит, что энергия может переходить из одной формы в другую, но она не исчезает и не создается заново. Например, свет- одна из форм энергии, его можно превратить в работу, тепло или потенциальную энергию пищи, но энергия при этом не пропадает.

60 Согласно второму закону термодинамики или закону энтропии процессы,

Согласно второму закону термодинамики или закону энтропии процессы,

связанные с превращением энергии, могут происходить самопроизвольно только при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную. Например, тепло горячего предмета самопроизвольно стремиться рассеяться в более холодной среде.

61 Энтропия

Энтропия

Мера количества связанной энергии, которая становиться недоступной для использования. Термин энтропия используется как мера изменения упорядоченности, которая происходит при деградации энергии.

62 Важнейшая термодинамическая характеристика живых систем

Важнейшая термодинамическая характеристика живых систем

Важнейшая термодинамическая характеристика организмов, экосистем, биосферы в целом – способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т.е. состояние с низкой энтропией. Низкая энтропия достигается постоянным и эффективным рассеянием легко используемой энергией (энергии света, пищи) и превращением ее в энергию используемую с трудом (например, тепловую). Упорядоченность живых систем, т.е. сложная их структура, поддерживается за счет дыхания, которое постоянно «откачивает неупорядоченность».

63 Этапы превращения веществ и энергии в процессе диссимиляции

Этапы превращения веществ и энергии в процессе диссимиляции

1 этап – подготовительный: сложные органические вещества под действием пищеварительных ферментов распадаются на простые, при этом выделяется только тепловая энергия. Белки аминокислоты Жиры глицерин и жирные кислоты Крахмал глюкоза

64 Этапы превращения веществ и энергии в процессе диссимиляции

Этапы превращения веществ и энергии в процессе диссимиляции

П этап – гликолиз (бескислородный): осуществляется в гиалоплазме; в нем участвуют ферменты; расщеплению подвергается глюкоза:

65 Этапы превращения веществ и энергии в процессе диссимиляции

Этапы превращения веществ и энергии в процессе диссимиляции

Ш этап – кислородный: осуществляется в митохондриях; в нем участвуют ферменты, расщеплению подвергается пировиноградная кислота:

66 Основные положения системного подхода
67 Таким образом, биологические системы представляют собой открытые

Таким образом, биологические системы представляют собой открытые

неравновесные термодинамические системы, постоянно обменивающиеся с окружающей средой энергией и веществом, уменьшая этим энтропию внутри себя, но увеличивая энтропию вовне в согласии с законами термодинамики.

68 Принцип устойчивого неравновесия живых систем - Эрвин Бауэр

Принцип устойчивого неравновесия живых систем - Эрвин Бауэр

«Теоретическая биология»

«Все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и исполняют за счет своей свободной энергии постоянно работу против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях». Из этого принципа Э Бауэр выводит основные свойства живых организмов – обмен веществ и ассимиляция, раздражимость, способность к размножению (деление клеток), рост, старение.

69 Алгоритм изучения биологических систем

Алгоритм изучения биологических систем

Структура, свойства, функции объектов, явлений или процессов в целом; информация в биологической системе; устойчивость и саморегуляция системы; межэлементными взаимосвязями в системе; взаимовлиянием элементов на систему и на окружающую среду; влиянием самой системы на ее структурные элементы;

70 Рассмотрение организмов в качестве систем с позиции информационного

Рассмотрение организмов в качестве систем с позиции информационного

подхода

Направления информационно-биологического подхода: 1) семантический: рассмотрение организмов в качестве систем, генерирующих и использующих информацию; 2) биокибернетический: изучение в живых системах (от клетки до экосистемы) процессов саморегуляции, протекающих с участием механизмов обратной связи(прежде всего – механизмов гомеостаза); 3) семиотический: коммуникационные явления на разных уровнях Жизни (клеточная сигнализация, химические распознавания в иммунной системе, восприятия сигналов различной природы сенсорными системами и т.д.)

71 Рассмотрение организмов в качестве систем, генерирующих и использующих

Рассмотрение организмов в качестве систем, генерирующих и использующих

информацию:

Биологическая информация: -генетическая -нейрологическая.

72 Основные положения системного подхода
73 Изучение в живых системах (от клетки до экосистемы) процессов

Изучение в живых системах (от клетки до экосистемы) процессов

саморегуляции, протекающих с участием механизмов обратной связи (прежде всего – механизмов гомеостаза);

74 Саморегуляция - ключевое свойство открытых систем

Саморегуляция - ключевое свойство открытых систем

Концепция обратной связи, разработанная Н.Винером

А б в г, , ,

Р

Обратная связь

Рис. Петля обратной связи

Начальное , «входное» звено подвергается влиянию конечного, «выходного». Это означает само(авто) регулирование всей системы, поскольку изначальное влияние модифицуруется каждый раз, когда оно обходит всю петлю.

75 Канал обратной связи

Канал обратной связи

А б в г . . .

Ис

Ис

Ис

Р

Объект управления

Управляющий элемент

Канал ОС

Важнейшей функцией системы регуляции является выработка управляющего сигнала, который включает, усиливает, ослабляет или выключает ту или иную регулируемую реакцию. Канал передачи в управляющий элемент информации о состоянии объекта управления в каждый момент времени является каналом обратной связи. Между элементами системы управления существуют только информационные связи Изменения в системе вызываются информацией, поступающей изнутри или извне.

76 Обратные связи

Обратные связи

В теории управления связью называется передача информации. Прямая связь – это передача команды исполнения. По обратной связи передается информация о состоянии исполнительного органа. Различают отрицательную и положительную обратные связи.

77 Отрицательная обратная связь

Отрицательная обратная связь

Отрицательная обратная связь (ООС) стабилизирует состояние системы, предотвращает самовозбуждение или возврат ее в исходное состояние, иначе говоря, уменьшает возникшее отклонение, сводит его к нулю. Она «отрицает» возникшее отклонение, устраняет его и тем самым способствует возврату системы в состояние, от которого она отклонилась. Отрицательная обратная связь действует по принципу «если больше, то меньше, если меньше, то больше». Без ООС система не способна компенсировать отклонения от гомеостатического состояния: ООС обеспечивает механизм самоограничения, который заключается в удержании системы на заданном уровне.

78 Механизм регуляции артериального давления по принципу отрицательной

Механизм регуляции артериального давления по принципу отрицательной

обратной связи

Окончания чувственого депрессорного нерва, находящиеся в стенке дуги аорты

Нервные импульсы

Повышение давления крови в кровеносном сосуде

Оос

Падение давления

Уменьшение частоты и силы сокращения сердца, расширение артериол

Нервные импульсы

Мозг

79 Основные положения системного подхода
80 Основные положения системного подхода
81 Основные положения системного подхода
82 Схема переноса электронов при циклическом и нециклическом

Схема переноса электронов при циклическом и нециклическом

фотофосфорилировании

83 Положительная обратная связь

Положительная обратная связь

В ситуациях, когда необходим быстрый, скачкообразный переход в новое состояние, возникшее отклонение нужно не уменьшить, а, наоборот, еще более увеличить. В этом случае система использует положительную обратную связь. Положительная обратная связь действует по принципу «если меньше, то меньше, если больше, то больше». Например, опасность - нервная система - усиливается секреция адреналина (подготавливает организм к борьбе) - нервная система - усиливается секреция адреналина – содержание адреналина в крови резко увеличивается. Без ПОС система не может, когда это потребуется, быстро, скачкообразно переходить на новый уровень функционирования: ПОС создает механизм самовозбуждения, она должна действовать кратковременно. В противном случае в системе могут возникнуть нарушения, вплоть до выхода из строя.

84 Таким образом, без прямой связи система не может «командовать»

Таким образом, без прямой связи система не может «командовать»

исполнительными элементами, тогда как без обратной связи не «знает», как командовать, так как не получает информации о состоянии. В реальных условиях отрицательная и положительная обратные связи обеспечивают эффективную регуляцию.

85 Обратная связь – это связь на выходе системы

Обратная связь – это связь на выходе системы

обратная связь улавливает те или иные уже возникшие отклонения. Основанные на ней регуляторные механизмы работают по принципу «рассогласования», и деятельность их включается в момент наступления любых отклонений от заданного параметра, т.е. рассогласования между необходимой и фактической величиной.

86 Механизм регулирования по отклонению

Механизм регулирования по отклонению

Эталонный сигнал

Управляющее устройство

Исполнительное устройство

Канал обратной связи

87 Например, лабораторная водяная баня с термостатом установленным на 37

Например, лабораторная водяная баня с термостатом установленным на 37

С.

Вода остывает T < 37?С

Включается нагреватель

Нагреватель отключается

T = 37?с

88 Регуляторные механизмы, работающие на входе системы

Регуляторные механизмы, работающие на входе системы

1.Сигналом к их деятельности служит отклонение от заданной величины не на выходе, а на входе системы вследствие действия раздражителей, отличающихся по параметрам. В этом случае регулятор работает «по возмущению». 2.Такие воздействия могут превышать допустимую величину и вызывать нежелательные нарушения, поэтому должны быть механизмы, предотвращающие неблагоприятные последствия. 3.Системы работающие «по возмущению», имеют на выходе не просто сигнал «да-нет» или «все или ничего», но и содержат элементы пропорционального контроля: при уменьшении ошибки сигнал на выходе тоже уменьшается или совсем исчезает

89 4.При такой регуляции система реагирует на сигналы о возможном

4.При такой регуляции система реагирует на сигналы о возможном

отклонении; это регуляция на основе предупреждающей информации, поступающей с опережением. 5.Здесь происходит не восстановление уже нарушенного состояния, а предупреждение возможности таких нарушений. 6.Подобная регуляция характерна для сложных биологических, технических и социальных систем управления

90 Регуляторные механизмы, работающие на входе системы

Регуляторные механизмы, работающие на входе системы

91 Отличие систем регуляции «по согласованию» и «по возмущению»

Отличие систем регуляции «по согласованию» и «по возмущению»

Системы регуляции «по согласованию» и «по возмущению» устремлены на сохранение системы и отличаются друг от друга как, скажем, средства тушения уже возникшего пожара от средств и мер их предупреждения Оптимальным вариантом будет комбинированная система, которая может работать и по отклонению, и по возмущению В любых физиологических регуляторных защитных, компенсаторных реакциях имеет место взаимодействие обеих систем регуляции, функционирующих как на входе, так и на выходе системы

92 Например, при действии на глаз струи пыльного воздуха срабатывают оба

Например, при действии на глаз струи пыльного воздуха срабатывают оба

механизма.

Мигательный рефлекс предупреждает попадание пыли – механизм работающий на входе системы «по возмущению». Рефлекторное слезоотделение и обмывание склеры и роговицы слезами удаляет уже попавшую пыль – механизм, работающий на выходе системы «по рассогласованию».

93 В любой гомеостатической реакции можно наблюдать сочетанное действие

В любой гомеостатической реакции можно наблюдать сочетанное действие

обоих механизмов, работающих на этих различных принципах Общий принцип работы подобных механизмов представлен П.К.Анохиным в схеме «функциональной системы»

94 Схема функциональной системы регуляции по гомеостатическому показателю

Схема функциональной системы регуляции по гомеостатическому показателю

Р е ц е п т о р ы

Реакция ВНС

Гомеостатический показатель

Цнс

Эндокринные реакции

Поведение

Каналы обратной связи

95 Клеточная сигнализация

Клеточная сигнализация

Коммуникационные явления на разных уровнях Жизни (клеточная сигнализация, химические распознавания в иммунной системе, восприятия сигналов различной природы сенсорными системами и т.д.)

96 Химические распознавания в иммунной системе

Химические распознавания в иммунной системе

97 Основные элементы сенсорной системы

Основные элементы сенсорной системы

Сенсорная система – это совокупность элементов НС, необходимых для возникновения определенного вида ощущения.

98 Корковые центры пяти основных ощущений

Корковые центры пяти основных ощущений

99 Восприятия сигналов различной природы сенсорными системами

Восприятия сигналов различной природы сенсорными системами

100 Алгоритм изучения биологических систем

Алгоритм изучения биологических систем

свойства, структура, функции объектов, явлений или процессов в целом; информация в биологической системе; устойчивость и саморегуляция системы; межэлементными взаимосвязями в системе; взаимовлиянием элементов на систему и на окружающую среду; влиянием самой системы на ее структурные элементы; коммуникационные явления на разных уровнях Жизни.

101 Задание

Задание

Проанализировать учебники по биологии и выявить используется ли в них системный подход при изучении биологических систем разного уровня организации: клетка, организм, популяция, вид, экосистема. Что освещено с позиции системного подхода и что упущено?

«Основные положения системного подхода»
http://900igr.net/prezentacija/pedagogika/osnovnye-polozhenija-sistemnogo-podkhoda-163274.html
cсылка на страницу
Урок

Педагогика

135 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по педагогике > Компетенции > Основные положения системного подхода