Уважаемые педагоги, учащиеся! Вашему вниманию представляется проектная

Уважаемые педагоги, учащиеся! Вашему вниманию представляется проектная
работа «Пространственная симметрия у живых организмов».
Биосимметрика – направление в учении о симметрии – изучает связь
проявлений симметрии у живых организмов и возникающих у них патологий. Это
дает возможность контролировать течение заболеваний человека и животных.
Именно данными аспектами и обусловлена актуальная значимость выбранной
темы.
Целью работы является расширение сферы математических знаний и
анализ основных особенностей симметрии в биологии.
Изучив понятие симметрии в «Словаре иностранных слов», «Словаре С. И.
Ожегова», определения Вейля, Вернадского, Урманцева, делаем вывод: симметрия
– понятие, означающее сохраняемость, повторяемость каких–либо особенностей
структуры
изучаемого
объекта
при
проведении
с
ним
определенных
преобразований. Преобразованиями симметрии называют повороты, переносы,
отражения и их комбинации.
В школьном курсе геометрии мы рассматривали некоторые виды
пространственной симметрии: центральную, зеркальную. Существуют и другие
виды симметрии: поворотная, переносная, винтовая, радиальная, билатеральная.
Определив виды симметрии, рассмотрим их проявления в живой природе.
Законы симметрии открывают пути к пониманию законов морфологии
растений. Одноклеточные растения имеют центральную симметрию. Поворотная
симметрия характерна для цветка ромашки, шиповника. Цветок анютины глазки
имеет нечётное количество лепестков, поэтому он обладает осевой симметрией и
совместится сам собой только при повороте на 360°. Если перегнуть кленовый лист
по среднему вертикальному стебельку–прожилке, то получившиеся части совпадут
друг с другом. Значит, кленовый лист также обладает осевой симметрией.
Состояние симметричности характерно для внешней формы всех живых
организмов: от одноклеточных до многоклеточных животных. Одноклеточные
организмы, цисты бактерий, амеб построены по принципу центральной симметрии.
Центральной симметрией обладает и зигота – зародыш многоклеточного организма,
несущий наследственную информацию. Радиальносимметричные – это отряд
кишечно–полостных,
гидроидных,
иглокожих.
Билатеральность
присуща
1
большинству животных, включая насекомых, рыб амфибий, рептилий, птиц,
ракообразных, млекопитающих. На базе билатеральных организмов появились
животные с переносной симметрией – метамерией. Ярко выраженное метамерное
строение у червей.
В развитии человека, как биологического вида, также присутствуют
закономерности симметрии. Симметрична хромосома, состоящая из двух хроматид
– идентичных нитей одинакового диаметра. Зигота человека имеет центральную
симметрию. Первое дробление зиготы воспроизводит переносную симметрию.
Форма тела человека обусловлена скелетом. Скелет имеет билатеральную
симметрию, проявляющуюся в почти полной идентичности левой и правой
половин.
С целью выявления особенностей симметрии листа комнатного растения,
проведем практические измерения и сделаем выводы о симметрии листа
спатифиллума.
Использован
набор
из
3
морфологических
признаков,
характеризующих стабильность формообразования листа в онтогенезе: ширина
половинки листа, длина жилки второго порядка, угол между главной жилкой и
жилкой второго порядка. Промеры делались при помощи циркуля, линейки и
транспортира.
Оценка данных морфометрических параметров пластины листа спатифиллума
№
Морфологический признак
1
ширина половинки листа (от
границы центральной жилки до
края листа)
длина жилки второго порядка,
второй от основания листа
угол между главной жилкой и
второй от основания листа жил-кой
второго порядка
2
3
Промер
характеристики
правой стороны
3,3 см
Промер
характеристики
левой стороны
3 см
Коэффициент
асиметрии
6 см
6,3 см
0,3
37º
35º
2
0,3
Интерпретируя представленные данные, делаем вывод: не нуждающаяся в
доказательствах видимая осевая симметрия пластины листа, не проявляется с
математической точностью. Отклонения от строгой симметрии определяются как
флуктуирующая асимметрия –
следствие несовершенства онтогенетических
процессов. Практическая значимость измерений заключается в следующем:
2
фиксация и оценка
параметров листьев городских растений даст достоверную
картину состояния городской среды. Зеленый лист – наиболее чувствительный
орган растений, именно он подвержен действию токсических газов.
Проанализируем геометрические параметры кистей рук человека. Для
определения необходимых параметров обратимся к биометрии – науке о методах
распознавания людей на основе одного или нескольких неотъемлемых признаков.
Результаты геометрических параметров кистей рук человека
№
Геометрический параметр
1
A (расстояние от конца
указательного
пальца
до
нижнего сустава)
B (ширина безымянного пальца
в районе верхнего сустава)
C (ширина ладони на уровне
нижних суставов пал)
D (ширина ладони на уровне
среднего сустава большого
пальца)
2
3
4
Промер
характеристики
правой стороны
8,9 см
Промер
характеристики
левой стороны
9 см
Коэффициент
асиметрии
1,6 см
1,4 см
0,2
7,9 см
8 см
0,1
9,4 см
9,6 см
0,2
0,1
На основе данных измерений делаем вывод: внешняя билатеральная
симметрия кистей рук человека – симметрия условная, с определенными
оговорками и допусками, не проявляющая математической точности. Кроме
внешних отличий существует и неодинаковая двигательная активность правой и
левой кистей рук, так называемая – функциональная асимметрия. Изучение
симметрии человека перспективно для диагностики его заболеваний. Пока
установлены факты связи асимметрии полушарий головного мозга с особенностями
психических расстройств.
Таким образом, живые существа обладают лишь определенной симметрией
своего строения. Однако, полной геометрической симметрии у организмов нет. В
данной проектной работе, в очередной раз доказаны известные слова Ф. Дайсона:
«Жизнь – это нарушение симметрии. Мы не можем ответить на вопрос, что такое
жизнь, но имеем способ отличить живое от неживого. Асимметрия – это
разграничительная линия между живой и неживой природой».
Благодарю за внимание!
3
4