Процесс толпления как один из способов выживания животных в экстремальных климатических условиях
Животные и растения Сахары. Выживание верблюдов в условиях жары. Антарктида - область с холодным климатом. Приспособленность пингвинов к окружающей среде. Процесс толпления как один из способов выживания животных в экстремальных климатических условиях.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | научная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.05.2019 |
| Размер файла | 3,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http: //www. allbest. ru/
ГБОУ ИЗМАЙЛОВСКАЯ ШКОЛА №1508
исследовательская работа по экологии
Процесс толпления как один из способов выживания животных в экстремальных климатических условиях
Мовсесян Грант Артакович
10 класс «Б» Научный руководитель:
Родионова Марина Александровна,
учитель географии
Москва 2017
Содержание
Введение
1. Методологические характеристики исследования
2. Процесс толпления как один из способов выживания
животных в экстремальных климатических условиях
2.1 Область с экстремально холодным климатом. Характеристика Антарктиды
2.1.1 Животные и растения Антарктиды
2.1.2 Императорские пингвины
2.1.3 Приспособленность к окружающей среде
2.2. Область с экстремально жарким климатом. Характеристика Сахары
2.2.1 Животные и растения Сахары
2.2.2 Одногорбые верблюды
2.2.3 Приспособленность к окружающей среде
2.3 Методика моделирования процесса измерения температуры внутри группы животных
2.4 Моделирование процесса теплового излучения
2.4.1 Моделирование процесса толпления (пингвины)
2.4.2 Моделирование процесса толпления (верблюды)
Заключение
Библиография
Приложение
Введение
Эффект «толпления» у животных
В сильный мороз пингвины сбиваются в плотную кучу. Внутри такого скопления температура достигает + 37 oС. Верблюды ведут себя подобным образом в сильную жару: сбиваются вместе, прижимаясь боками друг к другу. Как это объяснить? В суровых климатических условиях животные прижимаются друг к другу скорее всего, чтобы согреться (пингвины) или охладиться (верблюды). Почему животные остаются в таких условиях и не ищут более благоприятные? Как выживают?
Аннотация
С помощью датчика температуры цифровой лаборатории нам удалось смоделировать процесс теплообмена животных в группе, что позволило подтвердить гипотезу о том, что благодаря процессу толпления пингвины и верблюды способны приспособиться к выживанию в экстремально-суровых климатических условиях.
1. Методологические характеристики исследования
Актуальность: так как все компоненты природы тесно и неразрывно взаимосвязаны между собой, то нарушение одного компонента вызывает изменение состояния всех остальных. Изменение естественной среды обитания сегодня может изменить жизнь императорских пингвинов или верблюдов, завтра - нашу жизнь.
Проблема: выживание животных в экстремальных климатических условиях.
Гипотеза: при процессе толпления организм животного в зависимости от климатических условий теряет или приобретает тепло, что способствует его выживанию.
Объект исследования: толпление животных.
Предмет исследования: процесс толпления как один из способов выживания животных в экстремальных климатических условиях.
Тема: процесс толпления как один из способов выживания животных в экстремальных климатических условиях
Цель: доказать, что процесс толпления является важным условием выживания животных в экстремальных климатических условиях.
Задачи:
1. Изучить теоретический материал по теме.
2. Научиться работать с цифровой лабораторией «Архимед».
3. Провести измерения в лабораторных условиях и на улице зимой и летом.
4. Проанализировать полученные результаты и сделать вывод.
5. Оформить исследовательский проект.
Новизна: использование цифровой лаборатории при проведении практической части работы позволяет составить собственную характеристику температурного режима внутри группы живых организмов в холодное и жаркое время года при процессе толпления.
Методы:
1. Моделирование
2. Анализ
3. Сравнение
4. Обобщение
Теоретические основания: основы теории познания, экология, физическая география.
2. Процесс толпления как один из способов выживания животных в экстремальных климатических условиях
2.1 Область с экстремально холодным климатом. Характеристика Антарктиды
Антарктида -- самый южный материк, на территории которого находится Южный полюс. Площадь Антарктиды -- 14,1 млн. км2, это пятый по величине материк. Антарктида находится только в южном полушарии. Антарктида омывается водами Тихого, Индийского и Атлантического океанов, у ее берегов расположены море Росса, море Амундсена, море Беллинсгаузена и море Уэдделла, два последних разделены Антарктическим полуостровом. Географическое положение Антарктиды уникально - больше нет ни одного материка на Земле, который бы полностью располагался в полярной области планеты. Такое расположение и привело к возникновению на материке постоянного покровного оледенения и очень тяжелых климатических условий. В Центральной Антарктиде располагается полюс холода нашей планеты. На станции Восток 24 августа 1960 г. зарегистрирована температура -88,3°С. Средняя температура зимних месяцев от -60 до -70°С, летних от -30 до -50°С. Даже летом температура никогда не поднимается выше -20°С. На побережье, особенно в районе Антарктического полуострова, температура воздуха достигает летом 10-12°C, а в среднем в самый тёплый месяц (январь) составляет 1°С, 2°С. В Антарктиде осадки выпадают почти исключительно в виде снега: в центре материка их количество достигает в год 30-50 мм, в нижней части материкового склона оно увеличивается до 600-700 мм, несколько уменьшается у его подножия (до 400-500 мм) и снова возрастает на некоторых шельфовых ледниках и на северо-западном побережье Антарктического полуострова (до 700-800 и даже 1000 мм).
В связи с сильными ветрами и выпадением обильных снегов очень часты метели.
2.1.1 Животные и растения Антарктиды
Растительный мир: Флора Антарктиды, в силу особых климатических условий, чрезвычайно бедна. Больше всего здесь водорослей - около 700 видов. Побережье материка и его равнины, свободные ото льдов, покрывают мхи и лишайники. А вот цветущих растений всего два вида. Это колобантус кито и антарктический луговик. Колобантус кито относится к семейству гвоздичных Это травянистое растение подушкообразной формы с мелкими белыми и бледно-желтыми цветочками. Рост взрослого растения не превышает 5 см. Луговик антарктический относится к семейству злаковых. Растет он лишь на участках земли, хорошо освещаемых солнцем. Кустики луговика могут вырастать до 20 см. Само растение прекрасно переносит заморозки. Морозы не вредят растению даже во время цветения.
Все растения Антарктиды успешно приспособились к вечному холоду. В их клетках содержится мало воды, а все процессы происходят очень медленно.
Животный мир: Особенность фауны Антарктиды напрямую связана с ее климатом. Все животные обитают лишь там, где есть растительность. Несмотря на суровость климатических условий, в Антарктиде даже родился человек (это произошло в 1978 году). А раскопки показали, что на этом материке некогда обитали динозавры. Условно всех антарктических животных можно разделить на две группы: наземные и водные, причем полностью сухопутных животных в Антарктиде нет. Воды вокруг материка богаты зоопланктоном, который является главной пищей для китов и тюленей, морских котиков и пингвинов. А еще здесь обитают ледяные рыбы - удивительные создания, которые приспособились к жизни в ледяной воде. Из крупных животных чаще всего берега Антарктиды навещают голубые киты, которых привлекает сюда обилие креветок. В пресных водах озер обитают круглые черви и сине-зеленые водоросли, встречаются веслоногие рачки и дафнии. Мир пернатых представлен пингвинами, полярными крачками и поморниками. В Антарктиде обитает 4 вида пингвинов. Самая большая популяция - императорских пингвинов. Залетают на южный материк и буревестники. Млекопитающих также мало. В основном это животные, способные жить на суше и в воде. Больше всего в Антарктиде тюленей. На побережье обитают также морские леопарды, морские слоны и Росса. Из семейства дельфинов встречаются лишь небольшие группы черно-белых или песочного цвета дельфинов, известных среди китобоев под названием "морские коровы".
2.1.2 Императорские пингвины
Имперамторский пингвимн (лат. Aptenodytes forsteri) -- самый крупный и тяжёлый из современных видов семейства пингвиновых.
Описание: В среднем рост составляет около 122 см, а вес колеблется между 22 и 45 кг. Голова и задняя часть тела чёрная, брюшная часть -- белая, к верху становящаяся жёлтой. Как и все пингвиновые, императорские пингвины не умеют летать. Мускульная масса императорского пингвина также является самой большой из всех видов птиц (в основном за счёт грудных мускулов). Оперение императорского пингвина на спине чёрное, а на груди белое, что делает его в воде менее заметным для врагов. Под шеей и на щеках у них жёлто-оранжевая окраска. Птенцы покрыты белым или серовато-белым пухом.
Распространение: Императорский пингвин из всех видов пингвинов заходит далее всего на юг. Около 300 тысяч особей императорского пингвина живут на льдинах вокруг Антарктиды, но для спаривания и высиживания яиц мигрируют на материк.
2.1.3 Приспособленность императорских пингвинов к окружающей среде
«Приспособленность организмов - относительная целесообразность строения и функций организма, явившаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных в данных условиях существования особей»
|
Приспособленность |
Описание |
|
|
Организация жизни |
Хорошо плавает, ориентируется в океане, выходит на сушу. Лето проводят в море.Из-за долгого срока вывода потомства они зимуют в самом холодном месте Земли - на припае (морской лед на материке). Вдали от хищников и ледяных штормов.Может долго не есть, при этом кормить потомство. В желудке умещается более четырех килограммов.Пингвины пьют в основном морскую воду.Меняет оперение раз в год.Окраска является маскировочной |
|
|
Плавание |
Пингвины перемещаются в воде тремя способами - поверхностное плавание, выпрыгивание из воды и подводный «полет».Для обеспечения движения с наименьшим сопротивлением, плавая под водой, пингвин держит голову втянутой в плечи. Ноги он прижимает близко к телу напротив хвоста, что помогает пингвину в маневрировании.
|
|
|
Подводное плавание |
Большая часть добычи пингвинов населяет верхние водные слои, таким образом, большинству пингвинов вообще не нужно нырять на большую глубину и находиться в этой области в течение длительного времени.Большинство разновидностей не может находиться под водой даже минуту.Почти половина пингвинов погружается не глубже, чем на 10 м. (33 фута), и то всего лишь на 20 или 30 секунд.Исследования с помощью радиолокаторов и автоматических регистраторов глубины показывают, что императорские пингвины иногда охотятся на больших глубинах .Императорские пингвины охотятся в толще воды на кальмаров и рыб и поэтому имеют тенденцию нырять более глубоко и оставаться под водой дольше чем другие пингвины .Самое глубокое погружение, зарегистрированное для императорского пингвина, составило 535 м.Самое длительное зарегистрированное погружение для императорского пингвина - 21 минута. Оба этих измерения считаются крайностями; большинство погружений происходит в пределах 21 м от поверхности и длительностью от двух до 8 минут.Во время глубоких погружений замедляется норма сердечных сокращений пингвина.Сердечная норма ныряющего императорского пингвина приблизительно на 15 % ниже его сердечной нормы в состоянии покоя.При исследованиях погружений пингвинов, они показывают уменьшенный поток периферийной крови.Степень перераспределения крови у пингвинов во время глубоких погружений все еще хорошо не изучена. |
|
|
Дыхание |
Плавая, пингвины быстро вдыхают и выдыхают на поверхности. |
|
|
Сон |
Пингвин спит, подвернув клюв под плавник. Как утверждают некоторые источники, это не несет никакой практической пользы, а является пережитком, доставшимся пингвинам от их летающих предков. Другие исследователи полагают, что данный метод помогает пингвинам согреться, уменьшая количество тепла, потерянного через лицо, особенно через ноздри. |
|
|
Выведение потомства |
Выгодное соотношение массы и поверхности тела, препятствующее излишней теплоотдаче.Развитие происходит медленно, гнездовой период растянут на 10 месяцев.Отрыгивая пищу - кормят детеныша.Один птенец, который быстро адаптируется к холоду.Согласованные действия семьи. Яйцо передается от самки - самцу.Яйца у императорских пингвинов крупные: 12 см длины, 8-9 см ширины и около 500 г весом.Птенцы греются в сумке родителей. Группы птенцов образуют «детские сады». |
|
|
Приспособленность к холоду |
После разбивки на пары спокойно стоят, на ночь и при сильном ветре собираясь в плотную группу «черепаху».Императорские пингвины толпятся вместе, чтобы сохранить тепло. Целых 6,000 мужчин будут группироваться и объединяться, выводя яйца в течение середины антарктической зимы.Стоят неподвижно, сутулясь, втянув голову в плечи.Диапазон внутренней температуры пингвинов от 37.8°C до 38.9°C (100°F-102°F).Наложившиеся друг на друга перья создают поверхность, фактически непроницаемую для ветра или воды. Перья обеспечивают гидроизоляцию, необходимую для выживания пингвинов в воде, температура которой может опускаться до -2.2°C в Антарктике. Особое строение перьев пингвинов обеспечивают дополнительный слой воздуха. Этот слой воздуха обеспечивает 80-84 % тепловой изоляции пингвинов.Слой пойманного в ловушку воздуха сжимается во время погружений и может рассеяться после подводного плавания. Пингвины следят за своими перьями, прихорашиваясь и перебирая их.Чтобы сохранить высокую температуру, пингвины могут прижать плавники близко к телу. Они также могут дрожать, чтобы обеспечить себе дополнительную высокую температуру.Хороший полный слой воздуха улучшает изоляцию в холодной воде, но, вероятно, недостаточно, чтобы обеспечивать пингвинам устойчивую температуру тела в море долгое время.Пингвины должны оставаться активными во время пребывания в воде, чтобы поддерживать высокую температуру тела.
|
2.2 Область с экстремально жарким климатом. Характеристика Сахара
Сахамра -- крупнейшая жаркая пустыня на Земле, расположенная на севере Африканского континента. Вытянута примерно на 4800 км с запада на восток и от 800 до 1200 км с севера на юг; имеет площадь около 8,6 млн кмІ (около 30 % площади Африки, немногим больше площади Бразилии). С запада Сахара омывается Атлантическим океаном, с севера ограничена горами Атлас и Средиземным морем, а с востока -- Красным морем. Южная граница пустыни определяется зоной малоподвижных древних песчаных дюн на 16° с.ш., к югу от которой располагается Сахель -- переходный регион к Суданской саванне. Сахара частично захватывает территорию более десяти государств -- Алжира, Египта, Западной Сахары, Ливии, Мавритании, Мали, Марокко, Нигера, Судана, Туниса и Чада. Обширные пространства Сахары не заселены, оседлый образ жизни ограничен районами оазисов, долинами рек Нил и Нигер. Климат Сахары экстраординарный. Важным фактором является широкое положение Сахары к северу и югу от Северного тропика. Этим объясняется тот факт, что большая часть пустыни в течении всего года находится под воздействием северо-восточного пассата. Дополнительное влияние на климат оказывает расположенный на севере горный барьер Атлас, вытянутый с запада на восток и препятствующий проникновению в пустыню основной массы влажного средиземноморского воздуха. На юге со стороны Гвинейского залива на территорию Сахары беспрепятственно летом поступают влажные массы, которые, постепенно иссушаясь, достигают ее центральных частей. Чрезвычайная сухость воздуха, огромная величина дефицита влажности и соответственно исключительно большая испаряемость характерны для всей Сахары. По режиму осадков в Сахаре можно выделить три зоны: северную, центральную и южную. Для Сахары характерны высокие, можно сказать, рекордсмены температуры воздуха. Средняя температура самого холодного месяца - января почти во всей Сахаре не опускается ниже 10° С. Средняя температура июля в центральной части пустыни составляет 35° С. Во многих местах Сахары отмечены температуры выше 50° С. ночи в Сахаре прохладные, температура понижается до 10-15° С. На равнинах понижение температуры редко достигает минус 5° С. В горах часты заморозки. Очень велики суточные амплитуды температур воздуха - до 30° С, а на поверхности почвы - до 70° С. В начале лета на севере Сахары дуют горячие ветры сирокко, которые приходят из центральной части пустыни. Сильные ветры вызывают пыльные и песчаные бури, скорость ветра во время бури достигает 50 м/с. В воздух поднимаются массы песка и мелких камней, которые очень действуют на людей и животных. Бури возникают также внезапно, как и кончаются, оставляя после себя тучи медленно оседающего сухого пыльного "тумана".
2.2.1 Животные и растения Сахары
Растительный мир: Растительный покров Сахары насчитывает 1200 видов растений. Большинство их -- это ксерофиты или эфемеры. Каменистые участки кажутся безжизненными, но даже на такой, казалось бы, нереальной для жизни, почве можно встретить растения, которые поражают своей способностью приспособляться к суровым условиям пустыни. Иерихонская роза -- растение, короткие ветви которого как-будто пальцы зажимают его семена. Когда идет дождь, эти «пальцы» разжимаются и семена попадают в влажную почву, где очень быстро прорастают. Семена других растений также используют каждую каплю влаги, но если нет благоприятных условий, могут просидеть в сухой земле даже несколько лет. На песках и по камням стелются лишайники, небольшие растения с колючками и мелкими листьями. Серые, серо-зеленые и желтые тона растительного покрова придают безжизненный, печальный вид всей пустыне. У южной границы Сахары появляются кустарники и некоторые жесткие злаки, а на севере можно встретить дикие фисташки, ююба и олеандры.
Животный мир: Фауна Сахары бедная видами, но достаточно богатая особями. Она включает животных, которые могут быстро передвигаться в поисках пищи и воды, а также могут выносить все жестокие условия пустыни. Самыми типичными для Сахары являются антилопы орикс и аддакс, газель-дама, газель доркас, горные козлы и верблюды. Из-за их ценных шкур и вкусного мяса некоторые виды находятся на стадии исчезновения. Есть и птицы -- перелетные и постоянно живущие. Среди постоянно живущих особенно популярный пустынный ворон. Из рептилий преобладают ящерицы, а также много змей и черепах. А в некоторых водоемах сохранились самые настоящие крокодилы.
2.2.2 Одногорбые верблюды
Одногорбый верблюд (лат. Camelus dromedarius), или дромедамр (дромадемр), или арабиан -- вид млекопитающих, один из представителей семейства верблюдовых (Camelidae), относящийся наряду с двугорбым верблюдом (бактрианом) к роду собственно верблюдов (лат. Camelus).
Описание: В отличие от бактрианов, дромедары имеют лишь один горб. Они гораздо мельче своих двугорбых родственников: их длина достигает от 2,3 до 3,4 м, а высота в холке от 1,8 до 2,3 м. Вес дромедаров составляет от 300 до 700 кг. Хвост относительно короткий, не длиннее 50 см. Дромадер отличается довольно стройным телосложением и длинными ногами, а в его окраске преобладают пепельно-жёлтые тона. Шерсть у одногорбого верблюда как правило песчаного цвета, однако встречаются и другие окраски: от белого до тёмно-коричневого. Верхняя часть головы, шея и спина покрыты более длинными волосами. У одногорбых верблюдов длинная шея, на которой расположена вытянутая голова. Верхняя губа раздвоена, а ноздри имеют щелеобразную форму и верблюд может их при необходимости закрыть. На веках у него очень длинные ресницы. На коленях, ступнях и других частях тела у одногорбого верблюда многочисленные мозоли. На ногах, как у всех верблюдовых, имеются всего два пальца, увенчанных не копытами, а мозолевыми подушками. Желудок состоит, как и у близких родичей, из нескольких камер, что облегчает пищеварение при растительном питании.
Распространение: Дромедары распространены как домашние животные по всей Северной Африке и по всему Ближнему Востоку вплоть до Индии. Южной границей их ареала является приблизительно 13° северной широты, а наиболее северной точкой их обитания является Туркестан, где, как и в Малой Азии они встречаются вместе с бактрианами. Дромедары были интродуцированы на Балканах, в юго-западной Африке и на Канарских островах. С 1840 по 1907 их ввозили даже в Австралию, где до сегодняшнего дня в центральных регионах живут потомки выпущенных на волю или убежавших экземпляров. Эта популяция, численность которой насчитывает от 50 тысяч до 100 тысяч особей, является на сегодняшний день единственной крупной популяцией одногорбого верблюда в мире, живущей в дикой природе. Появившаяся похожим путём популяция одногорбых верблюдов существовала и на юго-западе США, однако вымерла на рубеже XIX-XX веках. Дромедар обитает в более южных регионах земного шара, чем бактриан, тем не менее встречается и в Центральной Азии.
2.2.3 Приспособленность к окружающей среде
|
Приспособленность |
Описание |
|
|
Организация жизни |
Приспособлены передвигаться по сыпучей поверхности или каменистым склонам Голос похож на крик осла, не самый приятный человеку. Животное всегда издает рев, когда оно поднимается или опускается с навьюченным грузом. Окрас плотной шерсти разных цветов: от белесого до темно-коричневого. Меховой покров схож с шерстью белых медведей или северных оленей. Линька проходит весной, и верблюды «лысеют» от быстрого выпадения шерсти. Примерно через три недели нарастает новая шуба, которая к зиме становится особенно длинной, от 7 до 30 см. Средняя продолжительность жизни одногорбого верблюда составляет от 40 до 50 лет. Верблюд может обходиться без воды около недели |
|
|
Ходьба |
У верблюдов по 2 пальца на ногах Подошва толстая, кожистая и роговых копыт нет Такое строение ног приспособлено для ходьбы по сыпучим пескам и мягкому снегу Верблюды - иноходцы, т.е. при ходьбе одновременно вперед выносятся задняя и передняя ноги одной стороны. При таком аллюре возникает характерное для идущего верблюда покачивание из стороны в сторону. |
|
|
Сон |
Из-за перепадов температур в пустыне тело верблюда охлаждается очень медленно во время сна. Верблюд может спать либо на боку, либо на животе, подогнув ноги. В такой позе он проводит всю ночь Во время сна ноздри верблюда улавливают жидкость из окружающего воздуха, которая затем используется им в процессе жизнедеятельности Он занимает для сна открытые пространства, чтобы услышать звуки приближающейся опасности и мгновенно встать |
|
|
Выведение потомства |
Спаривание происходит главным образом зимой и связано с периодом дождей. Продолжительность беременности составляет от 360 до 440 дней, после чего как правило на свет появляется один-единственный детёныш; близнецы рождаются редко. Новорождённые уже по истечении первого дня самостоятельно ходят. Мать заботится о потомстве от года до двух лет, а переход с молока на растительную пищу происходит уже спустя полгода. Через два года после родов самка вновь может забеременеть. Половой зрелости самка достигает в возрасте трёх лет, у самцов она наступает в возрасте от четырёх до шести лет. |
|
|
Приспособленность к жаре |
У верблюда мозолистые части тела, которые помогают ему при лежании. Благодаря этим и другим способностям, животное может ложиться на песок или землю, температура которой может составлять 70-80С. Учитывая то, что верблюд пустыни живет в сухом климате, он еще может обходиться длительное время без воды и при этом питаться солянками. Утолять жажду в жару ему помогает горб, из которого он черпает все необходимые питательные вещества. При необходимости, жир их горба перерабатывается в воду, и животное утоляет жажду. Горб является не только местом для хранения влаги, но он также уберегает животное от перегрева. Густая шерсть также помогает животным справляться с жарой, так как содержит хорошую изоляцию Также важной приспособленностью выживания является процесс толпления. Для того, чтобы выжить верблюды часто собираются вместе и толпятся, тем самым загораживая друг друга от прямых солнечных лучей. |
2.3 Методика моделирования процесса измерения температуры внутри группы животных
Цель работы:
Изучить температурные условия внутри группы животных
Теоретические основы:
Коллектив тем и отличается от простого скопления животных, что дает своим членам определенные преимущества. Животные помогают друг другу находить корм, защищают своих собратьев, охраняют их покой. Недаром даже завзятые отшельники в наиболее трудные периоды своей жизни (во время миграций, при воспитании потомства) собираются в крупные стаи или обзаводятся семьей. Чтобы защититься от холода, пингвины обращаются к способу совместного обогрева: они собираются все вместе и тесно прижимаются друг к другу, что и помогает им согреться. Используя этот способ обогрева, пингвины наполовину снижают потери тепла. Тех же птиц, которые остались вне их теплого круга, пингвины время от времени пускают к себе, давая и им погреться. Пингвины и представить себе не могут, что установленный распорядок их жизни может быть нарушен. Многие поколения этих птиц жили в согласии и гармонии, и еще многие поколения будут жить так.
Оборудование:
· Компьютер Nova
· 4 датчика температуры
· Стеклянные емкости с горячей водой
Монтаж экспериментальной установки
Подключить датчики
Установка параметров измерения
· частота - 1 раз в секунду
· длительность - 500 замеров (эксперимент можно остановить ранее, чем через 500 замеров)
Порядок проведения эксперимента
1. Расположить стеклянные емкости, обернутые в шерстяную ткань, в виде компактной группы и одну - отдельно. Налить горячую воду, приблизительно 40 градусов по Цельсию.
2. Поместить 3 датчика температуры в группу по мере удаления от центра группы и один датчик в отдельную пробирку.
3. Запустить опыт.
4. Производить измерения до тех пор, пока температура в отдельной пробирке не сравняется с температурой окружающего воздуха.
5. Сохранить результат эксперимента.
Обработка и анализ результатов
1. Открыть файл опыта на КПК или ПК.
2. Проанализируйте полученные графики температуры. Определите скорости изменения температуры в различных пробирках (производную).
3. Определите по графикам начальную и конечную температуру в каждой из исследуемых пробирок и по известной формуле ( Q= cm(t2-t1)) рассчитайте потери тепла в каждой.
4. Сделать выводы.
Вопросы для предварительного опроса и защиты работы:
1. Почему потери тепла в группе меньше, чем у отдельного животного?
2. В какой из пробирок потери тепла самые маленькие и почему?
3. Какую роль играет тесное прижимание животных друг к другу?
4. Что можно сделать в опыте, чтобы потери тепла стали еще меньше?
Методическое пособие: «Практикум в цифровой лаборатории» Родионова М.А., Шпичко В.Н.
Вывод по теоретической части работы:
В результате теоретической части работы собран материал об особенностях жизни императорских пингвинов и одногорбых верблюдов, способах приспособления к условиям жизни, изучена методика исследования одного из способов сохранения благоприятных условий - «толпления» пингвинов и верблюдов, во время суровых климатических условиях.
2.4 Моделирование процесса теплового излучения
Опыт № 1
Цель: проверка показаний датчиков температуры до проведения основного исследования.
Вывод: 4 датчика, помещенные в воду, показывают одинаковую температуру.
2.4.1 Моделирования процесса толпления (пингвины)
Опыт №1
Измерение температуры в двух колбах разного объема и анализ результатов
Цель: измерить температуру воды в двух колбах разного объема и, проанализировав результаты, определить какая колба остынет раньше.
|
Время, сек |
Т1(большая-красная) |
Т2(меньшая-синяя) |
|
|
100 |
88 |
82 |
|
|
200 |
85 |
78 |
|
|
400 |
81 |
73 |
|
|
600 |
77 |
66 |
|
|
800 |
74 |
62 |
|
|
1000 |
71 |
58 |
|
|
1500 |
65 |
52 |
|
|
2000 |
60 |
47 |
Вывод: По результатам графика прослеживается плавное снижение температуры в каждой колбе. Разница между максимальным и минимальным значением в большей колбе равна 28°С, а в меньшей 35°С. Значит быстрее остывает маленькая колба. Возникает вопрос: почему так происходит. Масса воды в колбе (и в одной и в другой) Площадь поверхности колбы . Масса зависит от куба радиуса колбы, а площадь поверхности зависит от квадрата радиуса, то есть масса растет быстрее, чем площадь поверхности, а значит, большая колба запасает больше тепла, чем отдает. Если смоделировать процесс толпления императорских пингвинов, то можно проведя необходимые измерения, сделать вывод:
чтобы выжить в условиях холода Антарктиды масса пингвина должна быть достаточно большой, так как с увеличением массы растет количество теплоты, которое запасает организм, несмотря на то, что с увеличением массы растет площадь поверхности, излучающей тепло.
Измерение температуры в пробирках и анализ результатов
Опыт №2
Цель: измерить температуру воды в стакане и в пробирке (без «одежды»)
Вывод: вода имеет высокую теплоемкость. Так как объем стакана больше объема пробирки, он остывает медленнее.
Опыт №3
Цель: измерить температуру в стакане и пробирке (в одежде)
|
№ опыта |
Пробирка в «одежде» |
Пробирка без «одежды» |
|
|
2 и 3 |
87-75=12 За 3 минуты |
67-47=20 За 3 минуты |
Вывод: стакан остывает медленнее, чем отдельная пробирка. Одежда на пробирке не позволяет быстро отдавать тепло. Оперение пингвинов играет большую роль в сохранении тепла.
Опыт№4
Цель: изучить температурный режим в группе пробирок (три круга)
Вывод: отдельно стоящая колба быстрее отдает тепло, чем группа. Один пингвин в холоде Антарктиды быстро охладится и может погибнуть.
Опыт № 5
Цель: измерить температуру в группе пробирок (два круга).
|
№ опыта |
температура в центре за 5 минут (гр.) |
температура на окраине за 5 минут (гр.) |
|
|
4(3 круга пробирок) |
90-87=3 |
87-77=10 |
|
|
5(2 круга пробирок) |
73-67=6 |
73-60=13 |
Вывод: чем больше пробирок, тем медленнее они остывают. Чем больше группа животных, тем они медленнее остынут при процессе толпления.
Опыт №6
Цель: изучить температурный режим группы пробирок, отдельно стоящей пробирки и стакана. Объем воды в стакане и в группе пробирок одинаковый.
1. В центре группы дольше всех держится тепло. (75-73=2 градуса)
2. Стакан, вмещающий столько же воды, сколько пробирки - остывает быстрее (76-68=8 градусов)
3. Пробирка на окраине группы остывает еще быстрее (75-63=12 градусов)
4. Отдельно стоящая пробирка остывает быстрее всех (75-57=18 градусов)
Вывод: отдельно стоящая пробирка и внешний круг пробирок остывает быстрее.
Опыт №7
Цель: моделирование процесса объединения пингвинов в группы при сильном ветре.
Обдув группы пробирок осуществляется с помощью вентилятора.
1. В центре группы температура менялась от 80 до 61 градуса (19)
2. Второй круг - от 88 до 64 градусов(24)
3. Окраина группы - от 88 до 62 (26)
|
№ опыта |
Центр группы ( падение Т. в гр.)за 5 минут |
Окраина группы (падение Т. в гр.) за 5 минут |
|
|
6 (без вентилятора) |
2 |
12 |
|
|
7(с вентилятором) |
19 |
26 |
Вывод: на окраине группы температура понижается быстрее, чем в центре.
При работе вентилятора группа пробирок остывает намного быстрее. Чтобы пингвины меньше теряли тепла в условиях холода и сильного ветра, им приходится толпиться (объединяться в группу и перемещаться по кругу), согреваясь по-очереди.
2.4.2 Моделирования процесса толпления (верблюды)
Опыт №1
Цель: изучить температурный режим группы пробирок, отдельно стоящей пробирки и стакана. Объем воды в стакане и в группе пробирок одинаковый.
|
Тела |
Время (через которое были вычислины значения) |
Температура (tк) |
Температура (tк) |
Результат (tк-tн) |
|
|
Центр группы |
16 мин |
8,6 |
11,8 |
3,2 |
|
|
Стакан |
16 мин |
8,6 |
12,3 |
3,7 |
|
|
Пробирка на окраине группы |
16 мин |
8,6 |
11,9 |
3,3 |
|
|
Пробирка |
16 мин |
8,6 |
15,6 |
7 |
1. В центре группы дольше всех держится холод. (11,8-8,6=3,2 градуса)
2. Стакан, вмещающий столько же воды, сколько пробирки - нагревается быстрее (11,9-8,6=3,3 градуса)
3. Пробирка на окраине группы нагревается еще быстрее (12,3-8,6=3,7 градусов)
4. Отдельно стоящая пробирка нагревается быстрее всех (15,6-8,6=7 градусов)
Вывод: отдельно стоящая пробирка и внешний круг пробирок нагревается быстрее.
Вывод по практической части работы:
Если смоделировать процесс толпления императорских пингвинов, то можно проведя необходимые измерения, сделать вывод: чтобы выжить в условиях холода Антарктиды масса пингвина должна быть достаточно большой, так как с увеличением массы растет количество теплоты, которое запасает организм, несмотря на то, что с увеличением массы растет площадь поверхности, излучающей тепло. Чтобы выжить в условиях жаркого климата пустыни Сахары, масса верблюда также должна быть достаточно большой.
В результате проведенных исследований удалось доказать, что процесс толпления позволяет сохранить тепло внутри группы животных при низких температурах длительное время и прохладу в внутри группы животных при высоких температурах. Этот факт позволяет сделать вывод, что процесс толпления является одним из важных способов выживания животных в природе. Они выживают при тесном сотрудничестве и взаимодействии и внутри семьи и внутри стаи.
Заключение
толпление выживание верблюд пингвин
С помощью датчика температуры цифровой лаборатории нам удалось смоделировать процесс теплообмена животных в группе, что позволило подтвердить гипотезу о том, что благодаря процессу толпления пингвины и верблюды способны приспособиться к выживанию в экстремально-суровых климатических условиях.
Для нас эти знания могут быть практически полезны.
Например, при эвакуации в зимнее время мы можем сохранить себе жизнь, моделируя процесс толпления.
«Вся природа стремится к самосохранению» (Цицерон Марк Туллий) - оберегая жизнь на Земле - человек сохраняет жизнь самому себе.
Библиография
1. А.Ф. Трешников «Антарктида Исследования, открытия» Географгиз, 1963г
2. https://geographyofrussia.com/geograficheskoe-polozhenie-antarktidy/
3. http://сезоны-года.рф/природа%20Антарктиды.html
4. https://geographyofrussia.com/klimat-antarktidy/
5. http://www.mir-ant.ru/
6. http://lifeglobe.net/blogs/details?id=970
7. https://ru.wikipedia.org/wiki/Сахара
8. http://webmandry.com/pustynya-sahara-v-afrike-zhivotnye-rasteniya-karta-interesnye-fakty-foto-kartinki-video-sahary/\
9. https://www.syl.ru/article/195122/new_verblyud-dvugorbyiy-i-odnogorbyiy
10.https://ru.wikipedia.org/wiki/Одногорбый_верблюд#.D0.9F.D1.80.D0.B8.D1.81.D0.BF.D0.BE.D1.81.D0.BE.D0.B1.D0.BB.D0.B5.D0.BD.D0.BD.D0.BE.D1.81.D1.82.D1.8C_.D0.BA_.D0.B7.D0.B0.D1.81.D1.83.D1.88.D0.BB.D0.B8.D0.B2.D0.BE.D0.BC.D1.83_.D0.BA.D0.BB.D0.B8.D0.BC.D0.B0.D1.82.D1.83
11. https://givotniymir.ru/dvugorbyj-verblyud-obraz-zhizni-i-sreda-obitaniya-dvugorbogo-verblyuda/
12. http://www.bolshoyvopros.ru/questions/429727-chto-vy-znaete-o-verbljudah.html
13. http://uznay-kak.ru/dom-sad-i-ogorod/jivotnyie/kak-spit-verblyud
14. http://www.8lap.ru/section/interesnye-fakty/sreda-obitaniya-verblyuda/\
Приложение 1
Космический снимок Антарктиды
Прилождение 2
«Толпление» пингвинов
Приложение 3
Космический снимок Сахары
Приложение 4
«Толпление» верблюдов
Приложение 5
Словарь
1. Антарктида - (греч. ?нфбскфйкьт -- противоположность Арктике) -- континент, расположенный на самом юге Земли, центр Антарктиды примерно совпадает с южным географическим полюсом.
2. Антарктика - южная полярная область.
3. Метаболизм - (от греч. мефбвплЮ, «превращение, изменение»), обмен веществ -- полный процесс превращения химических веществ в организме, обеспечивающих его рост, развитие, деятельность и жизнь в целом.
4. Приспособленность организмов - относительная целесообразность строения и функций организма, явившаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных в данных условиях существования особей
5. Терморегуляция - физиологический процесс, обеспечивающий поддержание постоянной температуры в организме теплокровных животных и человека.
6. Эзофагеальная железа- glandula oesophageae propriae (от лат. glandula f, гр. oisophagos пищевод и лат. proprius, a, um собственный) слизистые железы в подслизистой оболочке пищевода.
7. Экосистема - или экологическая система (от греч. уikos -- жилище, местопребывание и система), природный комплекс (биокосная система), образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания (косной, например атмосфера, или биокосной -- почва, водоём и т. п.), связанными между собой обменом веществ и энергии.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Загрязнение питьевой воды в современных условиях. Шум, вибрация и радиация: их влияние на состояние здоровья. Медицинская помощь, водообеспечение, средства связи и сигнализации, ориентирование по местности в автономных условия существования человека.
курсовая работа [45,1 K], добавлен 15.01.2014Экология как научная дисциплина, ее разновидности и направления деятельности, особенности описательной экологии. Адаптация организмов к окружающей среде и ее значение для выживания в неравновесных условиях. Динамика питательных веществ в водных системах.
анализ учебного пособия [526,6 K], добавлен 04.11.2009Характеристика климатических условий и демографической ситуации в Ханты-Мансийском автономном округе. Медико-социальные и этно-экологические аспекты выживания народов Севера. Выявление наиболее распространенных заболеваний среди коренного населения.
реферат [81,0 K], добавлен 11.09.2010Полеводство в условиях радиоактивного загрязнения. Режимы содержания животных в условиях радиоактивного загрязнения, симптомы заражения животного. Использование мяса, загрязненного радионуклидами, дизактивация продукта. Очистка молока от радионуклидов.
реферат [23,7 K], добавлен 20.02.2010Роль животных в биосфере и жизни человека. Воздействие человека на животных. Воздействие производственных процессов в АПК на животный мир. Охрана охотничьих животных, промысловых рыб, других промысловых и непромысловых животных, редких животных. Заповедни
курсовая работа [59,7 K], добавлен 23.10.2004Значение животных в биосфере и жизни человека: формировании ландшафта, жизни растений. Воздействие человека на животных, причины вымирания животных: переселение животных, прямое и косвенное влияние человека. Мероприятия по охране животного мира.
контрольная работа [26,9 K], добавлен 24.11.2007Проблемы выживания человечества. Причины глобальных проблем. Локальные конфликты и противоречия. Угроза экологического кризиса. Научно-технический прогресс и экологическая альтернатива. Проблемы мира в современных условиях, недопущение ядерной войны.
презентация [710,7 K], добавлен 22.12.2010Животные как одна из двух основных групп мира живых существ. Их строение и функции. Защита животных как вид деятельности, направленной на регулирование обращения с животными. Современные концепции обращения с животными. Движение за освобождение животных.
презентация [643,5 K], добавлен 30.01.2010Классификация промысловых животных Ханты-Мансийского автономного округа. Непосредственные ресурсы охотничьих животных на особо охраняемых природных территориях регионального значения. Причины сокращения численности охотничьих животных ХМАО-Югры.
реферат [37,6 K], добавлен 04.03.2015Проблема изменения климата Земли как один из главных вопросов выживания человечества. Сущность и предпосылки глобального потепления, направления и перспективы разрешения связанных с ним проблем. Причины роста концентрации углекислого газа в атмосфере.
презентация [864,3 K], добавлен 06.04.2014
