Исследовательский проект по биологии с презентацией, 10 класс

Описание: Материал будет полезен учителям биологии и экологии, педагогам естественно-научного профиля и дополнительного образования, занимающихся проектированием, студентам и учащимся среднего и старшего школьного возраста, которые интересуются проектной деятельностью.
Применение:
Проект выполнен в рамках работы по созданию атласа электронных фотографий сенсилл дорожных и роющих ос территории России Биологическим институтом Томского государственного университета, далее БИТГУ, г. Томска.
Авторы: Баранова Алёна Александровна и Мандракова Дарья Сергеевна, 10 класс, МАОУ «Молчановская средняя общеобразовательная школа №1», с. Молчаново, Томской области.
Руководитель проекта: Перковская Ольга Владимировна, учитель биологии высшей квалификационной категории.
Научный руководитель: Багиров Руслан Анатольевич, канд. биол. наук, доцент БИТГУ.
Введение.
Многообразие представителей класса Насекомых (Insecta) и успешное освоение насекомыми практически всех сред обитания длительное время приковывает внимание исследователей к их адаптивным особенностям в строении и, в частности, к высокосовершенной чувствительной системе. Благодаря современной электронной технике открылась возможность глубже изучить проблемы химической взаимосвязи насекомых и растений, исследовать вещества, выделяемые растением-хозяи¬ном, которые служат пищевыми стимуляторами для насекомых. Поэтому считаем, что наш проект актуальный.
Цель исследования: изучение морфологических особенностей сенсилл концевого членика усиков дорожных ос рода Arachnospila, обитающих на территории России.

Задачи:
1. Сделать серию снимков концевых члеников усиков на электронном сканирующем микроскопе Hitachi ТМ3030.
2. Изучить морфологию сенсилл самцов и самок дорожных ос рода Arachnospila по полученным снимкам.
3. Сделать на основе снимков рисунки сенсилл и сет для атласа.
4. Типизировать всё разнообразие выявленных сенсилл.
5. Провести сравнительный анализ сенсилл изучаемых видов ос.
6. Отметить расположенность и частоту встречаемости сенсилл рода Arachnospila на концевом членике.
7. Установить является ли внешняя морфология и набор сенсилл видовым признаком.
Исследованный материал.
Изучено 7 видов (5 видов самок и 4 видасамцов), из 32 указанных для России.
В работе были использованы коллекционные фонды кафедры зоологии беспозвоночных БИТГУ г. Томска.

Методы исследования.
Электронно-микроскопические исследования, наблюдение и анализ.
Исследование проведено на сканирующем электронном микроскопе Hitachi ТМ3030 в лаборатории ТГУ. В работе была использована классификация сенсилл по Снодграссу 1935 и Шнейдеру 1969.

Образцы монтировали на бумажный треугольник размером 1 на 3 мм. на каплю сахарного сиропа. Все образцы этикетированы согласно общеэнтомологическим требованиям. Получено более 40 электронограмм.
1.Обзор литературы.
Сенсилла представляет собой специализированный и морфологически обособленный рецепторный орган, включающий рецепторные клетки, комплекс гиподермальных вспомогательных клеток и кутикулярный отдел, в котором содержатся дендриты рецепторных клеток.
Рассматривая распределение сенсилл на антеннах, можно увидеть различную степень их концентрации на поверхности кутикулы. Диффузное распределение сенсилл наблюдается у самцов и самок дорожных ос. Существует несколько принципов типизации сенсилл. Первая типизация была основана исключительно на особенностях внешней морфологии кутикулярного отдела сенсилл. В последние десятилетия эта типизация существенно дополнена и учитывает также ультраструктурную организацию кутикулярного отдела сенсилл насекомых. В работе была использована классификация сенсилл по Снодграссу 1935 и Шнейдеру 1969. Основными типами сенсилл на антеннах у дорожных ос исследованных видов являются трихоидные, хетоидные, базиконические, плакоидные и сеты. У большинства видов, наряду с типами, выделены также подтипы сенсилл, например: трихоидные А и В, которые отличаются своей верхней частью. Хеморецепторные волоски разделяются на хетоидные сенсиллы — длинные прямые волоски с толстой кутикулой и острым кончиком и трихоидные сенсиллы — длинные, обычно слегка изогнутые волоски. Поверхность хетоидных сенсилл несет продольные борозды. Бороздчатые хетоидные сенсиллы обычно контактные хеморецепторы, а ветвящиеся, видимо, имеют механорецепторную функцию [1].
К тому же существующее деление сенсилл по типам не отражает их функциональной принадлежности. Так, базиконические сенсиллы могут быть или вкусовыми, или обонятельными, или воспринимающими изменение влажности. Большинство трихоидных, сенсилл — механорецепторы. Окончательная классификация сенсилл может быть произведена лишь при комплексном использовании электронно-микроскопического и электрофизиологического методов [2].
Чтобы представить всю сложность работы исследователей, остается назвать размеры объектов, с которыми приходилось работать. Длина самой большой сенсиллы около 50 мкм, а самой маленькой — 9…10 мкм. Даже фильтрующий вирус табачной мозаики по сравнению с сенсиллой выглядит великаном, он примерно в 10 раз больше сенсиллы! [3]
2. Исследовательский блок.
Для работы с электронным сканирующим микроскопом Hitachi ТМ3030 мы обратились в ТГУ г. Томска. Объектами исследования были дорожные роющие осы рода Arachnospila, а точнее их усики. Для исследований сканировали самый сенсорно вооруженный – дистальный членик, поэтому и работали именно с этим отделом усиков ос.

Первый этап работы.
Образцы усиков дорожных ос монтировали на бумажный треугольник размером 1 на 3 мм. на каплю сахарного сиропа. Все образцы этикетированы согласно общеэнтомологическим требованиям.
Второй этап работы. Получено более 40 электронограмм.

Третий этап работы.
Все полученные электронограммы увеличивали на компьютере и согласно классификации сенсилл по Снодграссу 1935 и Шнейдеру 1969 определяли, к какому типу относятся. Затем каждый тип сенсилл 7 видов (5 видов самок и 4 вида самцов) переводили на специальную бумагу.
Четвёртый этап работы.
Сканировали переведённые сенсиллы и вставляли на электронограмму, указывая на ней место расположения сенсиллы.

Пятый этап работы.
Увеличивая на компьютере электронограмму, красным цветом отмечали расположение сенсилл рода Arachnospila на концевом членике, чтобы понять частоту встречаемости сенсилл каждого типа.


Шестой этап работы.
На общем слайде выделяли разнообразные виды сенсилл у дорожных ос видов рода Arachnospila Kincaid исследованных видов, которые мы рассматривали: трихоидные, хетоидные, базиконические, плакоидные и сеты. Выделены также подтипы сенсилл: трихоидные А и В. Причём у самцов и самок эти сенсиллы, которые отличаются по внешнему виду, были занесены отдельно, что демонстрировало половые отличия.


Для обазначения сенсилл ввели сокращения: трихоидная сенсилла типа А (tA), трихоидная сенсилла типа В (tВ), плакоидная сенсилла (sp), хетоидная сенсилла (Het), Сета (Seta), базиконические (spА) и базиконические (spВ).
Выводы по проекту.
1. Сделали серию снимков концевых члеников усиков на электронном сканирующем микроскопе. Настоящее исследование было проведено на 7 видах ос, из них на самцах (4-е) и самках (5-и).
2. В работе была использована классификация сенсилл по Снодграссу 1935 и Шнейдеру 1969. По ней типизировали всё разнообразие выявленных сенсилл и выяснили, что основными типами сенсилл на антеннах у дорожных ос исследованных видов являются трихоидные, хетоидные, базиконические, плакоидные и сеты. У большинства видов, наряду с типами, выделены также подтипы сенсилл , например: трихоидные А и В, которые отличаются своей верхней частью.
3. Сделали в работе 42 рисунка сенсилл и сет дорожных ос.
4. Провели сравнительный анализ сенсилл и определили их диффузное распределение у самцов и самок дорожных ос с разной степенью концентрации.
5. Провели типизацию сенсилл изучаемых видов ос. Тринхоидные обонятельные сенсиллы с тонкими стенками представляют собой один из наиболее распространенных типов обонятельных сенсилл насекомых.
К обонятельным органам относятся небольшие базиконические сенсиллы, скрытые в углублении кутикулы, имеющем вид капсулы с отверстием наружу. Плакоидные сенсиллы имеют вид тонкой кутикулярной пластинки овальной или продолговатой формы. Очень тонкая мембрана сенсиллы пересечена радиально идущими утолщениями, между которыми расположены поры. К тому же существующее деление сенсилл по типам не отражает их функциональной принадлежности. Так, базиконические сенсиллы могут быть или вкусовыми, или обонятельными, или воспринимающими изменение влажности. Окончательная классификация сенсилл может быть произведена лишь при комплексном использовании электронно-микроскопического и электрофизиологического методов.
Практически одинаковое строение имеют плакоидные сенсиллы у разных видов самцов и самок. Базиконические сенсиллы мы обнаружили только у самки Clericalis, а хетоидные сенсиллы были обнаружены только у самцов трёх видов Anceps, Mongolica и Usuriensis.
6. Отметили на усиках частоту встречаемости сенсилл. Выяснили, что Трихоидные сенсиллы типа В (tВ) встречается редко, плакоидные сенсиллы (sp) расположены по всей внутренней поверхности, сеты (Seta) диффузно разбросаны по концевому членику, но встречаются реже, чем плакоидные сенсиллы. Базиконические сенсиллы (sb) у самцов clericalis встречаются часто и расположены в центральной части усиков. Сеты (Seta) больше сконцентрированы с краёв усиков. У самок clericalis плакоидные сенсиллы расположены скученно и часто. Сеты (Seta) находятся у краёв усиков тонкой сплошной лентой, а трихоидные сенсиллы типа В (tВ) встречается как вкрапления между плакоидными типа А(spА) и сетами (Seta). Базиконические сенсиллы (sb) у самок мinutula в виде единичных экземпляров расположены в центральной части усиков. Ктиноидные сенсиллы находятся скоплениями с краю усиков.
Трихоидные сенсиллы типа В (tВ) встречается редко, но кое-где по нескольку экземпляров вместе. Плакоидные типа А (spА) расположены сплошь по поверхности сенсилл. Базиконические сенсиллы (sb) у самок kaszabi встречаются дорожками по несколько экземпляров. Трихоидные сенсиллы типа В (tВ) встречается редко, но кое-где по нескольку экземпляров вместе. Плакоидные типа А (spА) расположены чаще, чем плакоидные типа В (spB), которые отмечены несколькими экземплярами.
Трихоидные сенсиллы типа А (tА) встречаются по всей поверхности сенсилл диффузно.
7. Установили, что внешняя морфология и набор сенсилл не являются видовым признаком, но отличаются у самцов и самок.

Выражаем благодарность нашему научному руководителю Багирову Р. А. за возможность работы в научной лаборатории ТГУ и материалы, которые были предоставлены для исследования. В настоящее время на кафедре БИТГУ уже издана монография, в которую включены и наши электроногриммы.
Алёна Баранова и Дарья Мандракова, выступая с этим проектом получили дипломы I степени на научной конференции в БИТГУ, а также на региональной научной конференции "Юные исследователи окружающей среды". В феврале 2018 года они защищали проект на очном туре регионального этапа Всероссийского конкурса имени В. И. Вернадского. Результаты пока неизвестны.

Скачать эту презентацию

Рекомендуем посмотреть:

Экологическая игра в 6 классе. Сценарий Конспект урока-исследования по биологии для 9 класса Сценарий досугового экологического мероприятия, посвященного Дню эколога, 7-11 класс Конспект урока биологии по теме: Хищные птицы 8 класс

Похожие статьи:

Внеклассное мероприятие по биологии 6-7 класс

Конспект урока биологии для 5 класса по УМК Вахрушев А.А. в рамках ФГОС

Конспект урока биологии в 8 классе

Мастер-класс. Изготовление макета инфузории-туфельки

Конспект урока биологии для 7 класса