Чтение онлайн

Какими же значимыми особенностями обладают животные и растения, которые, так или иначе, входят в сферу познания дошкольника?

Главная характерная черта – это разнообразие живых объектов, с которым сталкивается ребенок в период дошкольного детства. Ближайшее природное окружение позволяет ему видеть множество цветущих растений, высокие деревья и низкие травы, ползающих жуков и порхающих бабочек, различных птиц. Многообразие объектов и явлений природы стихийно врывается в жизнь ребенка и становится предметом его познания.

Все многообразие растений и животных предстает перед ребенком не в статичном, неизменном виде. Даже без специального педагогического руководства он может наблюдать контрастные состояния растений в летний и зимний периоды, во время их цветения и увядания, динамичность животных при различных формах их поведения, видеть детенышей и взрослых особей. Все явления оставляют яркие эмоциональные впечатления. Между тем, модификации живых объектов, их изменяющиеся состояния в самом общем виде обусловлены двумя факторами: взаимодействием со средой обитания и онтогенетическим развитием. Таким образом, многообразие растений и животных их связь с внешней средой, рост и развитие являются атрибутами окружающей ребенка природной действительности, которые без напряжения входят в сферу его познавательной деятельности.

Видовое многообразие живых объектов, их тесная взаимосвязь со средой обитания, особенности онтогенетического развития растений и животных – три важных аспекта биоэкологии. Они могут стать исходными положениями для построения дидактичной системы экологических знаний о живой природе для дошкольников. Среди выделенных аспектов важнейшим является понятие связи живого организма со средой обитания.

Взаимосвязь организма и среды – центральное понятие биоэкологии

В экологии и философии организм и среда рассматриваются как целостная система. Их тесная взаимосвязь обусловливается спецификой живого организма, нуждающегося в притоке энергии извне. «Единство организма с окружающей его средой, – пишет В. Г. Афанасьев, – с необходимостью вытекает из самой сущности жизни, из присущего живому обмена веществ. С одной стороны, будучи частью природы, организм представляет собой сложную целостную систему, которая в каждый данный момент времени уравновешивается с внешними силами среды; с другой стороны, только благодаря этому уравновешиванию, постоянной связи со средой организм и способен существовать как целостная система»{Афанасьев В. Г. Проблема целостности в философии и биологии. – М., 1964. – С. 370-371.}. Взаимосвязь организма и среды носит определенный, конкретный характер, вытекающий из специфики живого, которому необходимы не всякие, а лишь определенные условия, соответствующие его внутренней природе. На этой основе исторически выработался тип взаимоотношений живых организмов с внешней средой – он выражается в четкой приспособленности первых к последней.

Приспособленность животных к среде обитания. Экологи (Д. Н. Кашкаров, Н. П. Наумов, Р. Дажо, П. Фарб, Ю. Одум, Ф. Дре и др.) выделяют три группы факторов, определяющих особенности жизни и приспособленности животных. Это – абиотические (климатические, эдафические и пр.), биотические (растительный и животный мир и микроорганизмы) и антропогенные (воздействие человека на природу) факторы (рис. 3). Многообразие внешних факторов, а также вариабельность их сочетаний создают большое количество природных биом, в конечном счете, определяющих состав животного мира и специфику его адаптации. Среда обитания животного (по Кашкарову – все то, что его окружает) определяет конкретные условия его жизни. Взаимодействие животного со средой обитания осуществляется посредством различных типов приспособленности (адаптации), охватывающих все уровни живого организма – от клеточного до надорганизменного: физиологической, структурной (морфологической) и поведенческой. Приспособленность дает животному возможность жить в определенных условиях (рис. 4), размножаться и эффективно использовать материальные ресурсы среды. Оно оказывается способным не только биологически адекватно, с выгодой для себя реагировать на свет, температуру, влагу и т. п. и значительные колебания этих компонентов среды (например, фенологические), но и обеспечивать себя пищей, жилищем, обезопасить от природных врагов и превратностей погоды и других неблагоприятных воздействий.

Рис. 3. Факторы среды обитания животных

Для познания дошкольников наиболее значимыми являются два типа адаптации животных: структурная и поведенческая, то есть те, которые имеют четкое внешнее выражение и доступны непосредственному наблюдению ребенка. К внешним морфологическим признакам приспособленности животных относятся: общее строение тела, строение органов передвижения, способы передвижения животных (локомоции), играющие первостепенную роль во всех сферах их жизни – питании, защите от врагов, размножении, выращивании потомства и др. (рис. 5). Подвижные объекты вызывают особый интерес у дошкольников, оставляют в их памяти яркие образы. С. Л. Рубинштейн, обсуждая причину возникновения детских вопросов, писал: «Материал вопросов черпается по преимуществу из ближайшего окружения. Центральное место обычно занимают резко действенные элементы окружения – люди и животные. Все это характерно для мысли, функционирующей внутри восприятия: она направляется на наглядную ситуацию ближайшего окружения и обращена по преимуществу к действию; носители действия вызывают особый интерес»{Рубинштейн С. Л. Основы общей психологии. – СПб., М., Харьков, Минск, 2002. – С. 352.}.

Конкретные формы передвижения у разных видов животных строго приспособлены к условиям среды обитания. Известно, что животные, обитающие в водной, воздушной, наземной средах, сильно различающихся механическими свойствами, имеют и очень несхожие, специфические локомоторные органы. Большое разнообразие локомоции наблюдается также среди животных, живущих в наземной среде, чрезвычайно разнородные условия которой создают немало различных экологических ниш; заселение ниш животными и приводит к многообразию приспособительных форм. Большое значение имеет в этом отношении и структура субстрата, по которому передвигается животное. О значении приспособленности к передвижению хорошо сказал морфолог П. П. Гамбарян: «Млекопитающие занимают господствующее положение в мире животных. Этому немало способствует их высокая активность, выразившаяся в возникновении совершенных и очень разнообразных способов передвижения в разных средах: наземной, подземной, воздушной и водной. Эволюция млекопитающих шла в основном по пути усовершенствования именно наземного передвижения; остальные типы движения возникли вторично на его основе»{Гамбарян П. П. Бег млекопитающих. – Л., 1972. – С. 3.}. Исключительная роль локомоторных адаптаций в процессе эволюции была детально вскрыта и глубоко обоснована выдающимися зоологами А. Н. Северцовым, И. И. Шмальгаузеном, Б. С. Матвеевым.

В приспособленности животных к передвижению выделяется ряд зависимостей, отражающих связь способа и скорости передвижения со строением тела, в частности конечностей. Как указывает П. П. Гамбарян, тот или иной аллюр и предельная скорость движения обеспечивается комплексом морфологических признаков: общей длиной конечностей и относительной длиной их сегментов, способом их постановки, строением позвоночника, мышц, площадью опоры и пр. Некоторые из этих зависимостей универсальны и хорошо просматриваются во внешнем строении органов передвижения (например, зависимость способа и скорости передвижения от длины и площади опоры передних и задних конечностей). Эти зависимости доступны для понимания дошкольников (рис. 5).

Немаловажную приспособительную функцию выполняют покровы животных, в частности их окраска. По этому вопросу существует обширная литература (Д. Н. Кашкаров, Хью Б. Котт, В. Ковалев, И. С. Ошанин, Ф. Шеппард, П. Фарб и др.). В своей монографии Хью Б. Котт{Хью Б. Котт. Приспособительная окраска у животных. – М., 1950.} выделяет несколько видов приспособительной окраски, обеспечивающей животному выживание, особенно в тех случаях, когда отсутствуют другие формы защиты: покровительственную окраску, обусловленную подбором подходящего фона или быстрым изменением цвета кожи; предостерегающую, расчленяющую и др. Защитная окраска как форма приспособленности животного в сфере питания, защиты от врагов, выращивания потомства и др. достигает эффекта лишь в том случае, если она жестко сочетается с определенной формой поведения. Например, маскирующий эффект достигается сочетанием покровительственной окраски с неподвижностью, пугающий эффект – путем сочетания демонстрации ярко окрашенных участков тела с резкими, устрашающими движениями.

Специфические защитные структуры покрова (утолщения, панцирные покрытия, рога, иглы и пр.) также вполне доступны для наблюдения дошкольниками. И в данном случае морфологические признаки проявляют свою приспособительную защитную функцию лишь в сочетании с определенными формами поведения (например, поднятием игл).

Отдельно следует остановиться на приспособительном значении поведения, являющегося совокупностью функций рабочих (экзосоматических) органов животных. Особенности строения каждого данного органа определяют характер его функций, то есть соответствующих форм поведения животного. Амплитуда поведенческих адаптаций шире амплитуды морфологических адаптаций. Она включает в себя и элементы, которые непосредственно не вытекают из особенностей строения органов животного, а как бы функционально дополняют их. С поведением связаны процессы научения, накопления индивидуального опыта. А. Н. Северцов указывал на ведущую адаптивную роль таких благоприобретаемых компонентов поведения животных в процессе эволюции, которые дают ему максимальную гибкость при приспособлении к постоянно меняющимся условиям окружающей среды.

Наблюдение за поведением животных может содействовать умственному воспитанию дошкольников. С поведением как функцией животного организма связано одно из интересных явлений экологии – конвергентное сходство неродственных особей основывающееся, прежде всего, на функциональной аналогии различных организмов. Примером конвергентной эволюции является развитие крыльев у летающих пресмыкающихся, птиц, млекопитающих, а также у насекомых. Во всех этих случаях, говоря словами И. И. Шмальгаузена, «ясно видно значение среды в определении строения органа. Среда здесь влияет через функцию органа и, конечно, через естественный отбор наиболее приспособленного к несению этой функции, жизненно важной в данных условиях среды»{Шмальгаузен И. И. Пути и закономерности эволюционного процесса // Избранные труды. – М., 1983. – С. 146.}.

Явления конвергентной приспособленности интересны тем, что носят исключительно внешний характер, доступны наблюдению и ярко отражают факт приспособительной взаимосвязи различных животных со средой обитания. «Широкое распространение конвергенции обусловлено тем, что направление эволюции нередко определяется ограниченным числом способов решения функциональных задач, возникающих в процессе приспособления организмов к конкретным экологическим условиям и в выполнении определенных адаптивных функций»{Галл Я. М., Георгиевский А. Б., Колчинский Э. И. Дарвинизм: история и современность // Биология в школе. – 1983. – № 1. – С. 21.}.

Применительно к дошкольному возрасту явления конвергентного сходства животных (рис. 6) интересны по целому ряду моментов: они носят внешний характер и доступны наблюдению; особенности внешней морфологии животных неразрывно связаны с общей функциональной направленностью организма, то есть с динамикой их поведения; однородность среды, являющаяся причиной самого явления конвергенции, создает нередкие возможности ее наблюдения в природе (например, легко можно наблюдать одновременный полет в воздухе бабочек и птиц). Все это отвечает ситуативности восприятия и мышления дошкольников. Говоря об интеллектуальном своеобразии детей, С. Л. Рубинштейн подчеркивал, что их мышление расчленяет и связывает свое содержание по преимуществу так, как оно членится и связывается в воспринимаемой ситуации. Это мышление, включенное в восприятие и подчиненное логике восприятия.

Приспособленность растений к среде обитания. Растения как живые существа резко отличаются от животных. Наиболее выраженное различие проявляется в способе питания. Зеленое растение – это производитель органического вещества: поглощая из окружающей среды углекислоту, воду, минеральные соли, то есть неорганические элементы, на свету оно создает органическое вещество. Это – автотрофный (или растительный) способ питания. Он не требует от растений необходимости перемещаться в пространстве в поисках пищи, поэтому в процессе эволюции сложился их оседлый образ жизни и характерное строение. Взаимоотношения растений с окружающей средой сложны и многообразны. «Вся совокупность экологических факторов, влияющих на данное растение или данную группировку растений, – пишет академик В. Н. Сукачев, – образует его условия местопроизрастания (местообитания) или среду»{Сукачев В. Н. Основы лесной типологии и биогеоценологии. – Т. 1. – Л., 1972. – С. 142.}.

Экологические факторы, воздействующие на растения, автор объединяет в четыре группы: I – климатические (атмосферные): тепло, влажность воздуха, состав воздуха, свет, ветер; II – почвенные (эдафические): химический состав почвы, вода в почве, количество и состав почвенного воздуха, тепло почвы, механические свойства почвы, реакция почвы; III – орографические (рельефные): высота над уровнем моря, крутизна склонов, экспозиция; IV – биотические: человек (вырубка, сенокошение, пожар, осушение и орошение местности, обработка почвы), животные (пастьба, вытаптывание, удобрение, рыхление и пр.), растения (накопление перегноя в почве, затенение и пр.). Ко всему многообразию факторов внешней среды добавляется изменчивость интенсивности каждого из них.

Факторы внешней среды действуют на растение не изолированно, а во всей их совокупности. Например, питательные вещества почвы используются растением лишь при наличии оптимальной температуры, влажности и реакции почвы. Изменение одного фактора приводит к повышенной или пониженной потребности в другом факторе. Столь сложные взаимоотношения растения со средой обитания, учет всего многообразия факторов и их изменений не доступны детям дошкольного возраста. Однако их модификация и упрощение до нескольких факторов, наиболее значимых в жизни растений, вполне доступны пониманию и усвоению в старшем дошкольном возрасте (это доказано практикой и исследованиями).

В отличие от животных, у которых разные формы поведения обнаруживают различные функции внешних органов и частей тела или организма в целом, функциональная деятельность растительного организма протекает на физиологическом уровне. Обнаружить ее можно только косвенным путем – по тем или иным морфологическим изменениям различных органов растения; при этом необходимо знать строение и функцию каждого органа.

Основная масса растений состоит из надземной и подземной частей. Под землей находится корень, функция которого – закрепление растения в земле и всасывание из почвы воды и минеральных солей. У большинства растений корни уходят глубоко в землю, имеют множество разветвлений и тонких волосков. Старые части корня покрыты пробковой тканью, которая не пропускает воду. Функцию поглощения воды и питательных веществ выполняют только молодые тонкие корни. Стебель (ствол, ветки) выполняет проводящую функцию – передает воду и соли листьям, цветам, плодам.

Чрезвычайно важна функция листьев у растений. Еще в XVIII веке было обнаружено, а потом доказано, что растение днем при солнечном свете выделяет кислород, в листьях осуществляется процесс фотосинтеза – окислительно-восстановительной реакции образования органических веществ из углерода воздуха с помощью световой энергии, улавливаемой хлорофильными элементами зеленого растения. Таким образом, основная функция зеленых листьев – поглощение света. Ее довольно легко наблюдать на комнатных растениях, листья которых всегда располагаются перпендикулярно потоку световой энергии.

При наличии всех необходимых условий растение бурно растет, затем начинает цвести и плодоносить. Появление цветов сигнализирует о завершении вегетативного периода и наступлении качественно нового этапа в онтогенетическом развитии растения. Цветок – это орган размножения, в опыленном состоянии он дает начало развитию плода. Созревание плодов завершает жизненный цикл растений: однолетние – погибают, многолетние – переходят в состояние покоя.

Как и все живые организмы, растения хорошо приспособлены к среде обитания. Приспособленность проявляется в различных морфологических особенностях растений, в их физиологических процессах, которые можно наблюдать в сезонной смене их состояний. Осеннее сбрасывание листвы, например, имеет биологический смысл: сильно уменьшается общая поверхность надземной части растения, а следовательно, и опасность зимнего испарения влаги. Сбрасывая листву, растение облегчает себе зимовку, сокращает возможные потери воды. Это одно из приспособлений, позволяющих лучше переносить суровые условия холодного времени года. Многолетние травянистые растения, зимовка которых проходит под толстым слоем снега (то есть в совершенно иных условиях), приобрели другие формы приспособленности: у одних выработалась холодоустойчивость, и они зимуют в зеленом виде (например, копытень, брусника), у других отмирает лишь надземная часть растения, а под землей в состоянии покоя сохраняются корневища, клубни, луковицы, которые весной дают новые молодые побеги.