Педагогическая и эстетическая роль аквариума

Учащиеся приходят в восторг от наблюдения за движением цитоплазмы.

Это для них открытие. Причем учитель может организовать урок так, что открытие станет самостоятельным, и это принесет особую радость учащимся. Движение -- один из признаков живого. Школьники наглядно убеждаются в том, что клетки, а следовательно все растения,-- это живые организмы.

Моховидные -- представители высших растений. Тело большинства из них состоит из побега, разделенного на стебель, и листьев (фонтиналис). У некоторых представителей, стоящих на более низкой ступени организации, тело -- это таллом, слоевище (риччия). Это доказывает сходство слоевищных мхов и низших растений и наряду с другими признаками (неразрывная связь с водной средой, невозможность размножения без нее, сам процесс размножения и развития) указывает на их родственные связи и общность происхождения.

Корней у мохообразных нет, но есть у ряда видов ризоиды -- одноядерные, многоклеточные волоски, отчасти заменяющие корни.

Водяные мхи играют значительную роль в жизни пресных водоемов, участвуя в процессах зарастания и заболачивания. Общее число водяных мхов достигает в некоторых водоемах 15 и более видов. Обычно это видоизмененные прибрежные растения, но при развитии в погруженном состоянии они так видоизменяются, что их трудно определить даже специалистам.

Из отечественных мхов в аквариумах можно успешно выращивать следующие: риччию плавающую, фонтиналис противопожарный.

Рис. 2. Риччия плавающая

Риччия плавающая распространена в теплых районах европейской части РФ, на Кавказе, в Средней Азии, Сибири и на Дальнем Востоке. Принадлежность ее к классу печеночников характеризуется отсутствием побегов. Тело ее состоит из вильчато разветвленного слоевища, образующего плотные подушки на поверхности воды. При хорошем освещении риччия сохраняется в аквариуме всю зиму, и в лабораторных условиях можно наблюдать особенности ее строения, размножения, значение для животного населения аквариума (рис. 2). Демонстрация риччии на уроках ботаники и общей биологии при сравнении с низшими растениями и листостебельными мхами может быть направлена на развитие эволюционного понятия о постепенном усложнении организации растительного мира. Учащиеся на наглядном материале наблюдают это усложнение: одноклеточные > многоклеточные нитчатые > слоевищные > листостебельные растения.

Таким образом, растения аквариума могут быть представлены в учебном процессе как своеобразная модель развития растительного мира.

Рис. 3. Водяной мох обыкновенный

Фонтиналис противопожарный по сравнению с риччией в эволюционном отношении более совершенный организм, обладает ветвящимся стеблем и трехрядно расположенными на нем листьями. Растение прикрепляется к камням и грунту подушкообразным сплетением ризоидов. В РФ фонтиналис распространен повсеместно, но предпочитает чистую воду. Во взмученной воде быстро покрывается грязью и начинает деградировать. В аквариумах фонтиналис успешно растет при хорошем освещении, но не под прямыми солнечными лучами, под которыми он быстро покрывается нитчатыми зелеными водорослями и погибает. Температура воды должна быть не выше 18 -- 20 °С. Лучше фонтиналис приживается, если взять его из природного водоема вместе с тем субстратом, к которому он там был прикреплен, например с камнем (рис. 3).

Свое видовое название фонтиналис противопожарный получил в связи с тем, что стебли мха даже в сухом виде не горят, поэтому его используют иногда для законопачивания деревянных построек. Листья фонтиналиса состоят из одного слоя клеток, поэтому их легко рассмотреть под микроскопом. В результате делается вывод о единстве строения клеток различных организмов, что в свою очередь, способствует развитию понятия о единстве происхождения живой природы. Такой вывод формируется на основании уже накопленных учащимися соответствующих наблюдений: рассматривание клеток кожицы лука и других высших растений, водорослей, мха. Кроме того, учащиеся могут проследить эволюцию важнейшего органа растения -- листа. У мха учащиеся наблюдают самое примитивное строение листа (один слой клеток), далее у папоротников и последующих в эволюционном отношении растительных организмов они увидят усложнение этого органа.

Наконец, знакомство учащихся с водяными мхами обогащает их знания о многообразии растительного мира и приспособленности его представителей к различным условиям жизни Средства обучения и методика их использования в начальной школе: книга для учителя / под ред. Г.Ф. Суворовой. - М.: Просвещение, 1990. - С.123.

Папоротниковидные, так же как и мохообразные,-- представители высших споровых растений. Папоротниковидные более сложны по строению (настоящие корни и хорошо развитые листья). В процессе эволюции эти растения приспособились к различным условиям среды, в том числе и к водной среде. В условиях школьного аквариума из папоротниковидных можно содержать представителей следующих родов: цератоптерис, марсилея, сальвиния.

Покрытосеменные -- наиболее высокоорганизованные растения на земном шаре. Наиболее характерно для них наличие цветка, в завязи которого укрыты семяпочки. После оплодотворения из завязи развивается плод с семенами внутри. Способность к видообразованию у покрытосеменных очень хорошая. Поэтому среди покрытосеменных много видов водных растений, чрезвычайно интересных по своим биологическим особенностям.

По отношению к почве, воде и атмосфере водные растения можно разделить на несколько экологических групп: 1. Жизнедеятельность происходит в основном в толще воды. 2. Необходимые условия жизни вида -- вода и атмосфера. 3. Растения связаны только с водой и почвой. 4. Растения нуждаются в почве, воде и атмосфере (укоренены на дне, листья плавающие). 5. Растения частично возвышаются над водой, будучи укорененными в почве.

Рис.4. Элодея канадская

К первой группе растений относятся элодея канадская, элодея зубчатая, роголистник темно-зеленый, пузырчатка обыкновенная, альдрованда пузырчатая, ряска трехдольная. Элодея канадская принадлежит к семейству водокрасовых (рис. 4). Родина -- пресные водоемы Америки. В XIX в. этот вид спонтанно акклиматизировался в Англии, а затем в Европе. Элодея канадская быстро освоила водоемы нового ареала, вытеснив многие аборигенные растения. За быстрое распространение этот вид получил название «водяная чума». В Европу попали только женские экземпляры растения (оно двудомное), позднейшие попытки целенаправленно акклиматизировать мужские экземпляры эффектов не дали, так как пригодные для обитания экологические ниши уже были заняты женскими растениями. Поэтому быстрое распространение элодеи обеспечивалось исключительно вегетативным размножением. В настоящее время элодея канадская широко распространена в водоемах европейской части РФ, а в последние десятилетия все чаще встречается и в Сибири, например в Ангаре, в районе Иркутска.

Листья элодеи собраны в мутовки по 3 -- 4, мелкие, обычно длиной 7 -- 12 мм, продолговатые, по краям мелкозубчатые (это заметно только в лупу). Стебель тонкий, ломкий, длиной 40 -- 60 см, ближе к поверхности воды ветвится. Цветки образуются в пазухах верхних листьев на тонкой и длинной трубке, похожей на цветоножку: у них три белых лепестка. Корневая система развита слабо, ассимиляция идет всей поверхностью растения. В природе встречается в прудах, тихих заводях речек и озер, предпочитает слабопроточные воды. В некоторых водоемах (Московская область) образует большую сырую биомассу--более 4 кг на 1 м2.

Заросли элодеи населены огромным количеством беспозвоночных пресных вод и охотно посещаются рыбами. Эти же заросли служат субстратом для икры рыб, среди ветвей элодеи первое время прячутся и кормятся стаи мальков. Растения употребляются в пищу многочисленными водными обитателями, в том числе карповыми рыбами, окунем, ондатрой.

Роголистник темно-зеленый (семейство роголистные) -- одно из самых распространенных растений в пресных водоемах нашей страны и представляет исключительный интерес как пример полной адаптации к водной среде (рис. 5). Роголистник -- единственное из наших водных растений, цветущее под водой. Как и другие растения этой группы, роголистник утратил тесную связь с почвой, корней у него нет. Изредка можно наблюдать отходящие от стеблей белые неветвящиеся нити, но они представляют собой видоизмененные ветки, играющие роль якоря.

Листья роголистника темно-зеленые, вильчато рассечены на 2 -- 4 доли. На одной из сторон мутовками расположены беловатые зубчики. При демонстрации растения следует обратить внимание на радиальную симметричность мутовок. Стебли тонкие, ломкие, особенно к концу лета, тянутся на 30 -- 80 см, густо ветвятся. Роголистник образует подводные леса в озерах, лесных болотах, речных заводях. Вся масса зарослей легкоподвижна, поэтому на быстрых течениях не растет, растения уносятся водой. Изредка летом при быстром реете отдельные верхушки игольчатых частей листа пронзают поверхностную пленку воды и выходят в воздушную среду, но остаются живыми, пока не обсохнут. Это единственная и не обязательная связь растений с воздушной средой. Цветет на широте Москвы в июле -- августе. Цветки однодомные, мелкие, невзрачные, сидят в пазухах листьев. Тычиночные цветки образованы зелеными листочками околоцветника и тычинками (10 -- 12, иногда больше), пестичные имеют 8 -- 12 листиков в околоцветнике и один пестик. Пыльники на 1/3 заполнены воздухом. Созревая, они отрываются и благодаря воздухоносной полости всплывают (сравните с валлиснерией), но не до поверхности, а держатся около нее. В момент подъема пыльник раскрывается, пыльца попадает в воду. Ее плотность такая же, как у воды, поэтому она остается в стоячей воде на том уровне, где вышла из пыльника. Таким образом, поднимающиеся к поверхности пыльники заполняют пыльцой всю толщу воды до поверхности, а слабые течения в воде, волны в глубине от проплывших рыб и насекомых перемещают пыльцу в слоях воды горизонтально. На рыльцах пестичных цветков есть клейкие вещества, нерастворимые в воде, к ним прилипает пыльца. Опыление, следовательно, происходит легко, и с августа зреют снабженные шипиками плоды.

Роголистник легко размножается вегетативно. От каждого кусочка стебля с мутовкой листьев могут начать жизнь новые растения. Эти обломки легко переносятся птицами и другими животными, а также лодками из водоема в водоем. Зимует растение подо льдом, к осени вся заросль утяжеляется и опускается на дно. Верхушки стеблей, тесно сжимая верхушечные листья, образуют своеобразную почку, которая может зимовать на стебле, а может отвалиться и опуститься на дно. Все эти особенности роголистника способствуют очень раннему пробуждению растения весной по сравнению с другими гигрофитами и быстрому заселению новых территорий и водоемов. Поэтому в ряде мест роголистник -- главное растение водоема, затеняет и подавляет другие виды.

Рис. 5. Роголистник темно-зеленый

2.1.2 Простейшие

Название типа в наше время можно считать условным. Возможности современной увеличительной техники позволили установить, что и по строению, и по своим физиологическим отправлениям простейшие не так уж просты. При сравнении клетки человека и простейшего видны одни и те же органоиды. Самые характерные признаки животных этого типа -- их одноклеточность и микроскопичность. Морфологическое многообразие также свойственная им черта. Есть виды, напоминающие бесформенные комочки, кляксы (амебы), а есть виды, отличающиеся геометрически правильной структурой (лучевики). Анатомически простейшие похожи на клетки многоклеточных организмов, но физиологически это самостоятельные организмы, активно взаимодействующие с окружающей средой. В процессе длительной эволюции они хорошо приспособились к ней, благодаря чему смогли дожить до наших дней, выдерживая постоянную конкуренцию в борьбе за существование с организмами других типов.

Среди приспособительных признаков простейших к среде обитания прежде всего можно выделить следующие:

1) микроскопические размеры (служат добычей только самым мелким животным);

2) быстрота размножения (при благоприятных условиях у некоторых видов деление происходит через каждые 8 -- 10 ч);

3) способность большинства из них образовывать цисту также микроскопических размеров, что обеспечивает быстрое и легкое расселение и переживание неблагоприятных условий.

Жизнь простейших, как и всех живых организмов, невозможна без постоянного обмена веществ с окружающей средой. Обмен веществ осуществляется специфическими органоидами. Некоторые из них можно рассмотреть на соответствующих уроках. Например, при изучении класса ресничных, или инфузорий, в качестве демонстрационного материала может быть представлена инфузория-туфелька с окрашенными пищеварительными вакуолями. Морфология и эволюция животных. / рец. Т.П.Евгеньева, Н.Н.Гуртова. М.: Наука, 1986. 8-25 с.

Для окраски используют краску конго-рот, акварельный кармин или мелко растертый древесный уголь. Красящее вещество добавляют в каплю настоя с инфузориями на предметном стекле и размешивают. Препарат закрывают покровным стеклом и рассматривают под микроскопом. Через несколько минут хорошо будут видны образующиеся пищеварительные вакуоли, в которые вместе с пищевыми частицами попало красящее вещество. Из пищеварительных вакуолей в цитоплазму проникают питательные вещества и вода.

Жидкие продукты обмена веществ выделяются в окружающую среду через сократительные вакуоли. Эти образования нельзя сравнивать с органами выделения высших животных. Такие своеобразные «насосы», служащие для удаления избытка воды, свойственны только простейшим, в основном пресноводным. Цитоплазма простейших, живущих в пресной воде, имеет более высокую концентрацию солей, чем окружающая среда, и вода проникает внутрь животного путем осмоса. Многие морские простейшие не имеют сократительных вакуолей, потому что концентрация солей в морской воде и в их цитоплазме примерно одинакова. Закон осмоса не действует в данном случае. Избытка воды в клетке не образуется, необходимости в сократительных вакуолях нет.

На уроках по теме «Тип простейшие» можно наблюдать у амебы обыкновенной и инфузории-туфельки выбрасывание излишков воды, сократительные вакуоли и их деятельность и способы передвижения различных простейших. Подвижность этих животных обеспечивается биением микроскопических волосков -- ресничек, жгутиков или медленным течением массы цитоплазмы (амебоидное движение).

У инфузорий-туфелек биение ресничек происходит в косом направлении, заставляя животное одновременно с поступательным движением вращаться вокруг продольной оси. Под микроскопом характер движения туфелек искажается, движение убыстряется. Чтобы представить, как на самом деле движутся инфузории, учащимся предлагается посмотреть на черном фоне пробирку с сенным настоем: инфузории движутся медленно и плавно. Сонин Н.И. Биология Многообразие живых организмов. М.: Дрофа, 2000. - С.141

У представителей класса жгутиковых (эвглена зеленая -- урок «Класс жгутиковые») передвижение с помощью жгутика трудно рассмотреть на уроке. Учащиеся из рассказа учителя знают, что жгутик -- это вырост цитоплазмы. Он ввинчивается в воду, увлекая за собой животное, которое при этом не только движется вперед, но и вращается вокруг своей продольной оси. На уроке можно рассмотреть жгутик. Для этого нужно к препарату с эвгленой добавить каплю йодной настойки.

Механизм амебоидного способа передвижения еще недостаточно изучен. Известно, что движется не вся цитоплазма, а только центральная ее часть, более жидкая. Более плотный слой цитоплазмы находится у поверхности клетки, но отсутствует на конце ложноножки (псевдоподии). Плотный слой способен сокращаться, выжимать в ложноножку более жидкую часть цитоплазмы. Особенно хорошо виден такой способ передвижения у амебы лимакс.

На уроке можно наблюдать ответные реакции простейших на раздражение окружающей среды. Если у высших животных на раздражения отвечают какие-то специализированные клетки, то здесь реагирует вся клетка, т. е. весь организм. Наиболее показателен опыт с выбрасыванием трихоцист у инфузорий. Трихоцисты -- длинные нити, выбрасываемые из цитоплазмы. Они помогают удерживать добычу, умерщвляют ее или имеют защитное значение. Трихоцисты вносят в ранку жертвы ядовитое вещество.

Для получения препарата с трихоцистами к препарату с инфузориями добавляют с одного края покровного стекла каплю уксуса, а с другого края при помощи кусочка промокательной бумаги, впитывающей настой, подтягивают уксус к центру препарата. При соприкосновении с химическим раздражителем инфузории выбрасывают трихоцисты Левушкин С.И., Шилов И.А. Общая зоология: Учеб. для студ. биол. спец. вузов ун-тов.- М.: Высшая школа, 1994. С. 269.

При более длительных наблюдениях во внеклассной работе можно наблюдать размножение простейших. Обычно оно происходит путем деления. Инфузории-туфельке свойственно своеобразное половое размножение -- конъюгация. Этот способ размножения наступает, как правило, при неблагоприятных условиях. Механизм его наблюдать в условиях школы невозможно.

2.1.3 Кишечнополостные

Изучение этого типа имеет большое познавательное мировоззренческое значение. На примере представителей кишечнополостных учащиеся видят эволюционное становление и дальнейшее совершенствование животного мира.

Кишечнополостные -- это многоклеточные животные. Они обладают некоторыми специализированными клетками, выполняющими разные функции, но простота их организации (наличие только двух слоев клеток, многие ткани находятся только в зачаточном состоянии, диффузность нервных клеток, отсутствие органов) указывает на принадлежность их к низшим многоклеточным животным Настольная книга учителя биологии: пособие для учителя / сост.Г.С. Калинова, В.С. Кучмечко. - М.: ООО «Издательство АСТ»: ООО «Издательство Астрель», 2002 - С.49.

В любительском аквариуме гидры -- нежелательные гости; в школьном -- один из интереснейших объектов для наблюдений и экспериментов. Появляются они в аквариумах случайно с кормами, прудовыми растениями (рис. 6). Выловленные из природных водоемов, гидры хорошо живут в любых сосудах с чистой водой и растениями. Их собирают в конце лета -- начале осени с растений (злодея, листья кувшинок, рдест и др.). Здесь же набирают в банки воду и дают ей отстояться на твердом грунте. Если в банку с растениями попали гидры, то через 20 -- 30 мин они расправят тела и щупальца и станут хорошо заметны через лупу или даже невооруженным глазом. Если гидр не окажется в банках, нужно собрать растения в другом месте.

Рис. 6. Гидры на растении

Извлекают гидр из сосудов при помощи стеклянной трубки с оплавленными концами. Один конец трубки плотно закрывают пальцем и опускают ее в воду рядом с гидрой. Нижним концом трубки осторожно сдвигают гидру с места, отрывая ее подошву от грунта. Сразу же устанавливают трубку над гидрой и быстро отпускают палец, которым было закрыто верхнее отверстие. Вода вместе с гидрой поднимается в трубку. Закрыв опять трубку, вынимают ее из воды и переносят в отдельный аквариум, где освобождают гидру.

Кормят гидр живыми циклопами, которых можно вылавливать и зимой в проруби. Для кормления используют также мелких дафний, трубочника, кусочки дождевых червей. При отсутствии живого корма гидр можно кормить мелко нарезанными кусочками мяса или рыбы, которые подносятся пинцетом к щупальцам гидры. После кормления гидр со дна аквариума при помощи стеклянной трубки удаляются все остатки пищи, так как гидра совершенно не переносит среды с разлагающимися органическими веществами. Необходимо также периодически менять часть воды в аквариуме с гидрами. При кормлении один раз в 2 -- 3 дня, умеренном освещении и температуре 18 - 22 °С гидры быстро размножаются почкованием, хорошо живут в аквариумах и могут быть использованы на уроках как раздаточный материал.

Гидры используются на уроках зоологии в качестве раздаточного материала. На часовом стекле в небольшом количестве воды (или в чашке Петри) на фоне белой бумаги через ручную лупу учащиеся рассматривают гидр. Учитель предупреждает учащихся, что недопустимы неосторожные резкие движения, так как от малейшего сотрясения тело гидры съеживается в малозаметный комочек. Биология Животные: Учебник для 7 - 8 классов средней школы / под ред. М.А. Козлова. - М.: Просвещение, 1991 - С.137

2.1.4 Моллюски

Тело большинства моллюсков заключено в известковую раковину, которая защищает их. Под раковиной находятся мантия, характерная для моллюсков.

Пресноводные моллюски встречаются почти во всех стоячих и слабо текущих наших водах. Они легко адаптируются в аквариумах, а некоторые успешно размножаются в них и живут годами. Многие виды пресноводных моллюсков сокращаются в числе, их нельзя собирать и держать в аквариумах. Из моллюсков наиболее распространены брюхоногие. У брюхоногих при передвижении из раковины высовывается часть тела, называемая ногой. Ее брюшная сторона уплощена и служит для движения, спереди расположена голова с подвижными щупальцами (они легко втягиваются при испуге), на голове видны глаза. Пресноводные брюхоногие делятся на дышащих легкими и жабрами. Первые вынуждены подниматься к поверхности воды, чтобы дышать атмосферным воздухом. Они могут и выползать над водой, поэтому аквариумы с такими улитками следует прикрывать покровным стеклом. Моллюски с жаберным дыханием требуют чистой, насыщенной кислородом воды.

Нога брюхоногих -- совершенный орган передвижения как по ровной поверхности, так и по остроугольному гравилю, как по плоскости, так и по тонким стеблям растений. Моллюск может двигаться в аквариуме и по невидимой нити слизи, выпущенной им или другой улиткой ранее. Создается впечатление, что он медленно плывет в толще воды. Замечательна способность ряда водных улиток скользить по поверхности воды, прикрепившись к ней снизу. Поверхностная пленка при этом прогибается вниз (это хорошо сверху видно), но не рвется. Однако молодые ампуллярии могут использовать пленку для движения, но крупных, старых она не выдерживает.

Тело улитки при опасности целиком прячется в раковине. У прудовика и катушки нога уходит в мантию, а мантия может сжиматься, уходя в глубь раковины. При пересыхании мантия сжимается и отодвигает тело в глубину, сохраняя остатки влаги. У жаберных моллюсков и ампуллярии на тыльной стороне задней части ноги закреплена известковая крышечка (она, так же как и раковина, приращивает свой размер кольцами). Когда нога прячется в раковину, крышка прикрывает устье и держится с большой силой (открыть живого моллюска, не сломав края раковины, практически невозможно). В закрытой раковине дольше сохраняется влага.

Легочные моллюски поднимаются к поверхности за воздухом. Прудовик легче воды, он отрывается от субстрата и всплывает, нога извивается, пока не коснется поверхности воды. Ампуллярии к поверхности ползут, но вниз уходят парашютированием, отрываются от субстрата и, выставив ногу, расправив щупальца, медленно опускаются на дно. Дыхательное отверстие открывается с легким хлопком или чмокающим звуком. У ампуллярии выдвигается дыхательная трубка (длиной до 10 см) и видно, как воздух закачивается движением тела в особую мантийную полость. У прудовика и катушки в мантии есть дыхательное отверстие, оно открывается при соприкосновении края мантии с воздухом. Чем более насыщена вода кислородом, тем реже поднимаются улитки за воздухом, так как, помимо воздушного, у моллюсков сильно развито кожное дыхание всей поверхностью тела. Тело прудовика и ряда других брюхоногих покрыто ресничками, которые все время движутся, обновляя вокруг воду. У катушки из раковины выдвигается мантийное крыло с большим количеством кровеносных сосудов. Оно служит дополнительным органом дыхания.

У прудовиков мантийная полость служит как для воздушного, так и для водного дыхания. Зимой улитки выбрасывают подо льдом воздух из мантии и наполняют ее водой. В эксперименте прудовики прожили без доступа воздуха три месяца, в мантиях была вода, изредка моллюск открывал отверстие, выбрасывая часть воды и всасывая новую порцию. Это редкий в природе случай, когда один орган работает то как легкое, то как жабры.

Рис. 7. Лужанка

В Женевском и других глубоководных озерах на глубинах более 100 м обитают мелкие формы обычных пресноводных прудовиков, которые никогда не поднимаются к поверхности; в их мантиях постоянно находится вода. То же можно наблюдать в озерах с сильным прибоем, который может разрушить раковины моллюсков, здесь, прудовики всегда на глубине, дышат растворенным в воде кислородом. Пресноводные брюхоногие -- преимущественно растительноядные животные. Во рту у них зубчатая терка, работа котором хорошо видна через стенку аквариума. Соскабливаются обычно водорослевые обрастания, но ряд прудовиков и виды ампуллярий едят к мягкие ткани высших растений, трупы водных животных. Ампуллярии охотно едят живой мотыль и трубочник. Все моллюски с удовольствием поедают сухую дафнию, сухой гаммарус, ампуллярии -- струганное мясо, белый хлеб. Донные формы (лужанки, битинии) питаются преимущественно детритом, экскрементами водных животных (рис. 7). Распространенные у любителей аквариума тропические и амурские улитки типа мелании в поисках детрита свободно пронзают грунт и тем самым дренажируют его, способствуют омыванию свежей водой корней растений (сравнить с ролью дождевых червей в почве).

В школьных аквариумах для содержания и наблюдения интересны следующие виды.

Обыкновенный прудовик -- раковина тонкостенная, вытянутая, крупная (высотой 6 -- 7 см), с острым завитком и тонкой верхушкой. Широко распространен в стоячих и медленно текущих водоемах РФ. Встречается в озерах. Размножается яйцами; кладка -- прозрачный изогнутый валик длиной 4 -- 5 см при ширине 6 -- 8 мм; яиц более 100. В аквариуме размножается успешно. Крупные улитки могут пожирать молодых. Гермафродиты. Развитие в яйцах 20 -- 25 суток.

Физа -- раковина тонкостенная, прозрачная, с острым завитком, высота до 1 см. Раковина завита влево. Край мантии выступает за раковину. Нога темно-бурая. Кладка яиц -- колбасовидная. Распространена в большинстве водоемов РФ. В аквариуме по невыясненным причинам иногда вылезает из воды на стенки, высыхает и гибнет.

Физастра, «красная физа», -- раковина тонкостенная, более тупая, чем у физы, высота до 2 см. Раковина завита влево. Тело и мантия розовые, коричневые или красные. Наибольшее распространение в аквариумах получила декоративная красная форма. Образ жизни схож с физой. Иногда проедает отверстия в мягких тканях листьев высших растений. Акклиматизирована в аквариумах из водоемов Южной Австралии.

Рис. 8. Катушка роговая

Катушка роговая -- раковина закручена в одной плоскости (рис. 8) темно-коричневая, стенки толще, чем у прудовиков, диаметр раковины 3 -- 4 см. Наряду с легкими имеется часть мантии, выставляемая из устья, играющая роль жабер. Тело коричневое, темно-вишневое, шоколадное, щупальца нитевидные. Питается водорослями, высших растений не трогает. Спаривание обязательно, одна улитка не размножается, кладка лепешковидная. Повсеместно в водоемах РФ.

Гелизома, «красная катушка»,-- внешне похожа на роговую катушку, но меньше (до 2 см) в диаметре раковины. Тело и просвечивающая через раковину мантия бывают коричневые, но чаще карминно-красные. Образ жизни, как у катушки. Популярный среди аквариумистов моллюск из водоемов Бразилии.

2.1.5 Членистоногие

Членистоногие -- самый многочисленный тип животных на Земле. По утверждению некоторых современных ученых, он насчитывает 2--3 млн. видов.

По разнообразию биологических особенностей членистоногих можно считать исключительной группой животных организмов. Благодаря этим особенностям, выработанным в процессе длительной эволюции, они освоили не только сушу, но и водную среду, вторично приспособившись к ней. Причем диапазон этих приспособлений весьма широк.

Общие особенности животных этого типа: 1) хитиновый покров, выполняющий защитную функцию и являющийся опорой тела; 2) членистое строение тела и конечностей; 3) дифференцирование тела на отделы; 4) более сложное, чем у других беспозвоночных, строение мускулатуры, обеспечивающей сложные движения; 5) большее развитие нервной системы, в том числе органов чувств, по сравнению с теми беспозвоночными, у которых они также имеются (моллюски, черви).

Членистоногие -- наиболее организованная группа беспозвоночных. При изучении данного типа на уроках биологии в качестве натуральных пособий, как правило, используются готовые покупные коллекции или материал, собранный и засушенный учащимися прошлых лет обучения.

Готовых коллекций обычно не хватает на каждый ученический стол, а сами объекты, неумело оформленные ребятами, не всегда отвечают соответствующим требованиям. Подчас из-за отсутствия усиков, конечностей, поврежденных крыльев они не могут обеспечить развития правильных представлений об особенностях внешнего строения членистоногих и их приспособленности к среде обитания.

В связи с этими обстоятельствами в условиях школы водные членистоногие, которые более или менее длительное время содержатся в аквариуме, имеют преимущества по сравнению с засушенными. Их можно использовать на уроках в живом виде, что уже само по себе вызывает к ним интерес учащихся и поэтому способствует лучшему развитию таких важных биологических понятий, как многообразие организмов, приспособленность к среде обитания, линька и др.

Из водных членистоногих в школе необходимо содержать прежде всего тех, которых можно использовать на уроках и которые хорошо переносят неволю. К таким животным в первую очередь относятся паук-серебрянка, водяной ослик, водные жуки. При определенных условиях хорошо и долго может жить речной рак. Можно добиться длительного содержания в уголке живой природы дафний, циклопов. Хорошо чувствуют себя в условиях школы различные водные клопы, личинки стрекоз, поденок, ручейников, но эти объекты не входят в учебную программу и работа с ними проводится только во внеклассное время Пономарева, И.Н. Общая методика обучения биологии: учебно-методическое пособие для студентов педагогических вузов. - М.: Академия, 2003. - С.187.

Первый изучаемый в школьной программе класс типа членистоногих -класс ракообразные. Из высших ракообразных подробно изучается только один представитель - речной рак.

Водяной ослик, относящийся также к подклассу высших ракообразных, наряду с дафниями и циклопами, представителями подкласса низших ракообразных, может быть продемонстрирован на уроке при обзорном ознакомлении учебного материала по теме «Пресноводные, морские, наземные ракообразные, их значение». Основная работа с ними (опыты и наблюдения) проводится в уголке живой природы.

Дафния, или водяная блоха, относится к отряду ветвистоусых (подкласс низшие ракообразные). Это типично планктонный обитатель вод, его взвешенность в воде обеспечивается капелькой жира, снижающей удельный вес, и сравнительно большой поверхностью тела за счет расправленных антенн, позволяющих дафнии как бы парить в воде, почти не снижаясь (рис. 9). В уголке живой природы интересно провести наблюдения за движением рачка. Дафния делает резкий взмах антеннами и подскакивает вперед-вверх, затем расправляет антенны и медленно парашютирует или неподвижно парит на одном уровне, снова взмахом обеспечивает скачок и т. д. Учащиеся могут установить, что дафнии никогда не садятся на субстрат -- нет надобности, отдых происходит во время парения. Кочетов С.М. Цихлиды в аквариуме. М. «Аквариум», 2000 - С.117

На внеклассных занятиях можно рассмотреть строение дафнии. Рачка помещают на предметное стекло с углублением посредине и покрывают покровным стеклом. Или рассматривают на обычном предметном стекле, а к покровному приделывают «ножки». Выбирать надо крупных рачков, размером 4 -- 5 мм. Под бинокуляром (или малым увеличением микроскопа) видны все особенности строения дафнии: двустворчатая хитиновая раковина с прозрачными створками. Голова спереди вытянутая клювообразно, на ней глаза -- сложный и простой. От головы отходят ветвистые антенны -- гребные усы, отсюда и название -- ветвистоусые. Короткие грудные ножки взмахивают 200 -- 300 раз в минуту, создавая непрерывный ток воды через раковину. Этот поток приносит кислород (дышат дафнии жабрами, расположенными у основания грудных ножек) и мелкие взвеси пищи. Питаются водяные блохи планктонными растениями и животными. Некоторые растительноядные виды охотно поедают хлореллу и другие водоросли так называемой «цветущей» воды, поэтому в аквариумной практике дафний помещают в те водоемы, где вода зазеленела, предварительно удалив оттуда опасных для рачков обитателей.

Рис. 9. Дафния

В зимний период дафний подкармливают мелкорастертой в ступке сушеной элодеей или растертым в порошок сушеным салатом. По рекомендаций некоторых практиков можно использовать истертый высушенный желток куриного яйца. Впрочем, характер питания зависит от вида ветвистоусых, а это чаще всего дафнии, симоцефалы, сиды, босмины, хидорусы. Все эти рачки различаются лишь при увеличении, а в воде невооруженным глазом смотрятся одинаково и называются дафниями.

2.1.6 Рыбы

Декоративные рыбы - обычные животные в аквариумах любителей природы. В школьном аквариуме рыбы встречаются в том случае, если школа расположена в городе и приобретает рыб в зоомагазине или у аквариумистов-любителей. В других школах приходится ограничиваться местными видами рыб или обходиться без рыб, заселяя аквариум только беспозвоночными животными.

Аквариум, в котором предполагается разместить любых рыб, должен прежде всего удовлетворять тем шести условиям, которые были изложены в начале книги. Но ухаживать за аквариумом для рыб значительно сложнее, чем за аквариумом для беспозвоночных. В аквариуме для рыб особенно важно уравновесить динамику абиотических и биотических условий.

На дно аквариума укладывают промытый речной песок. Если размер крупинок 1 мм и менее, песок быстро спрессовывается, корни растений, высаженных в грунт, подгнивают, в грунте со временем накапливаются гниющие органические остатки, возникает избыток органических кислот, скапливаются газы (например, метан). И те и другие влияют на свойства воды, вызывают ухудшение кислородного режима в воде, изменяют качество воды (например, активной реакции воды, окислительно-восстановительного ее потенциала). Крупный гравий размером с зерно фасоли лежит неплотно, корни растений омываются водой, но среди зерен гравия проваливаются остатки корма, обломки листьев и стеблей, они также загнивают и вызывают ухудшение условий существования рыб. Отсюда два вывода: в качестве грунта желателен песок с зернистостью от величины пшенной крупы до гороха; еженедельно необходимо убирать с поверхности грунта остатки кормов, гниющие, побуревшие части растений -- таким путем можно замедлить процесс заиливания, старения грунта в аквариуме Полонский А.С. Популярные аквариумные рыбки. М.: Аквариум Бук, 2005 - С.154.

В процессе развития модели экосистемы изменениям подвергается и состав растворенных в воде газов, насыщенность ими воды. В новый аквариум заливают обычно водопроводную воду, она находится в трубах под давлением, перенасыщена газами. Помещать в такую воду растения и рыб нельзя. Надо, чтобы вода несколько дней отстоялась. Обычно новый сосуд заполняют на 1/3 водой комнатной температуры (можно смешивать воду из-под крана с водопроводной водой, подогретой до 60 °С), затем засыпают чисто промытый песок (такой способ позволит избежать разницы в температуре песка и воды, что может повлечь трескание стекол аквариума) и доливают воду до уровня на 5 см ниже верхней кромки стенок водоема.

Высаживать растения можно через 2 -- 3 суток, когда избыток газов исчезнет; запускать рыб -- через неделю. Свежая вода содержит много кислорода, углекислого газа в ней мало. В результате жизнедеятельности растений и рыб соотношение растворенных в воде газов изменяется. Живые организмы насыщают воду углекислотой. Растения достаточно освещены днем, в процессе фотосинтеза усваивают углекислый газ и выделяют кислород. Осенью и зимой нужна комбинированная подсветка аквариума с помощью электроламп; интенсивность последней возрастает в зависимости от естественной освещенности аквариума. Избыток растений нежелателен: ночью они насыщают воду углекислым газом, затрудняя дыхание рыб, днем могут быстро усвоить весь этот газ, а продолжение процесса фотосинтеза путем извлечения углекислого газа из его соединений (например, бикарбонатов) доступно не всем гигрофитам, и голодающие растения начинают погибать, разлагаться при внешне благоприятных, как кажется, условиях, вследствие этого содержание кислорода в воде снижается, что плохо для рыб. Небольшое количество растений мало насыщает воду кислородом, что также плохо для рыб Кочетов А.М. Аквариумное рыбоводство. М.: Просвещение, 1991 - С.47.

В аквариуме постоянно меняются и другие свойства воды -- активная реакция, окислительно-восстановительный потенциал, состав солей и т. д. В природных экосистемах текущей и стоячей воды ее слои все время перемешиваются, волнение поверхности способствует насыщению воды кислородом, приток новых вод из рек, ручьев и через осадки изменяет свойства воды. В модели этих условий нет, вода стареет. С одной стороны, старая вода предотвращает многие заболевания рыб, с другой, для нее характерно тормозящее влияние на все жизненные процессы, у тех же рыб и растений. Выход -- в регулярной замене 1/5 объема воды не реже одного раза в два месяца. В естественной, развивающейся экосистеме статическое равновесие относительно, но обязательно. В аквариуме необходимо наладить динамику модели экосистемы таким образом, чтобы установить некоторый баланс -- гомеостат -- способность системы самостоятельно восстанавливать равновесную взаимозависимость всех абиотических и биотических компонентов. Эту способность к гомеостату модель живой системы в аквариуме сохраняет, если вмешательство человека в ее функционирование не превышает определенные пределы. Так, замена 1/5 объема воды нарушает уравновешенность системы, но она быстро восстанавливается в аквариуме. Замена 1/3 или 1/2 количества воды -- катастрофа, вызывающая гибель многих обитателей аквариума. Рыб необходимо кормить таким количеством корма, чтобы все было съедено за 20 -- 30 мин. При избытке корма он быстро разлагается, гниет, это ухудшает среду обитания, вызывает и гибель рыб.

Значительно упрощают уход за аквариумом различные приспособления, прежде всего приборы, обеспечивающие перемешивание воды -- аэроторы и инжекторные насосы. Первые подают от электрокомпрессора по системе трубок в воду комнатный воздух. Воздух может быть пропущен через распылители в воду (он выходит потоком мелких пузырьков) или направляется в фильтры с эрлифтными трубками (крупные пузырьки воздуха идут по трубке чередой, увлекая в промежутках воду, которая поступает для очистки в специальные аквариумные фильтровальные устройства). Инжекторные насосы перекачивают через фильтры воду, которая, поступая обратно в аквариум под некоторым напором, увлекает пузырьки воздуха. Движение воды, обеспечиваемое этими приборами, не только улучшает режим дыхания рыб, но и больше приближает условия существования к естественным, способствует устойчивости жизни в аквариуме, продлевает жизнь его обитателей.

Родители и школьники, имеющие навыки ухода за декоративными рыбками дома, пособия для аквариумистов, помогут в организации аквариумов для рыб.

Местных рыб из близлежащих водоемов труднее содержать в аквариумах, чем рыб декоративных, так как среда аквариума напоминает небольшие, сильно прогретые водоемы тропиков и резко отличается от условий жизни в водоемах средней широты. И если декоративные рыбы легко выносят переселение из одного аквариума в другой, адаптация рыб из естественных водоемов к искусственной среде проходит труднее и рыбы часто погибают. Поэтому заранее создают соответствующие условия в аквариуме и только затем в устоявшуюся среду переносят рыб.

Чем мельче рыбы относительно объема аквариума, тем легче их содержать. Крупным рыбам нужен большой объем воды, воссоздать для них типичный для природного водоема простор невозможно, достигнуть гомеостатического равновесия между организмом и окружающей его средой практически удается редко. Длительность жизни крупных рыб в аквариумах зависит от их природной адаптивной способности и степени совпадения природных и аквариумных условий. Так, тропические рыбы приспосабливаются лучше, из отечественных рыб более нетребовательны караси. Однако, в отличие, допустим, от акклиматизированных в аквариумах тропических цихлид и барбусов длиной 10 -- 15 см, такого же размера караси в аквариуме живут недолго. Поэтому заселять в аквариум рыб из местных водоемов можно только в исключительных случаях, они сравнительно быстро погибают. Любое вмешательство в жизнь модели (смена воды, появление новых рыб и растений, чистка дна с добавлением воды и т. д.) легче и безболезненнее протекает в крупном (100 л вместимостью и выше) аквариуме. Такие модели экосистемы живут значительно дольше, старение протекает медленнее, коренную переделку аквариума можно проводить через несколько лет. Рыбам в таком аквариуме намного лучше и поведение их более естественно.

При организации аквариума для рыб учитель должен тщательно выбрать размеры, продумать возможность технического оснащения (в первую очередь плафонами электроосвещения и аэраторами), целевое назначение и места установки аквариумов.

По назначению аквариумы для рыб подразделяются на декоративные, демонстрационные и лабораторные. Первые устанавливаются в рекреациях, кабинетах, учительской, актовом зале и служат для украшения, оживления интерьера. Обычно это крупные аквариумы, красиво оформленные снаружи и внутри, заселенные декоративными рыбками и освещенные электролампами. Демонстрационные аквариумы средних размеров вместимостью 20 -- 80 л устанавливают в кабинете биологии. Лабораторные аквариумы разных размеров -- для содержания взрослых рыб, их разведения (нерестовые водоемы) и выращивания молоди -- помещают в уголке живой природы. Они служат для длительных наблюдений над рыбами.

При подготовке аквариумов следует помнить, что тропические декоративные рыбы, различные варьететы золотой рыбки (комета, вуалехвост, телескоп) и рыбы из местных водоемов должны размещаться отдельно -- эти три группы требуют разных условий содержания.

2.2 Воспитывающая и обучающая роль аквариума

Аквариумы всегда привлекают детей разного возраста, вызывают их удивление, возбуждают любознательность. Но в условиях школы, когда ставится задача использовать аквариум на уроках ботаники, зоологии, общей; биологии, его декоративно-демонстрационная функция отступает на задний план. Аквариум становится подсобной лабораторией учителя.

Аквариум помогает развитию у учащихся важнейших биологических понятий, таких, как морфологические особенности организмов в связи со средой обитания, взаимосвязь организмов в биоценозе, специфика экологических групп, конвергенция, дивергенция, искусственный отбор, селекция и др. Даниленко, О.В. Методология и методы психолого-педагогических исследований - Орск: Издательство ОГТИ, 2005. - С.107-108

В опытах и наблюдениях за обитателями аквариума учащиеся открывают увлекательный мир сложных взаимоотношений и их закономерностей. Преимущество этих наблюдений и опытов в том, что для них не нужны большие площади, они не осложняются погодными и сезонными изменениями. Если велась летняя работа по изучению природы естественных водоемов, аквариумы обеспечивают исследования водных организмов осенью и зимой. Опыты и наблюдения за аквариумными животными увлекают учащихся, превращают их в исследователей. Если работа в школьном аквариумном уголке хорошо организована, она способствует развитию трудовых навыков учащихся, сплочению коллектива, помогает направить энергию школьников на общественно полезные дела и развить инициативу исследователя.

Аквариум приучает детей рационально использовать свободное время, приобщает к самообразованию -- поиску ответов на многие вопросы, связанные с аквариумоводством, в книгах и журналах по биологии.

Общение с аквариумом развивает школьников эстетически, помогает воспитанию хорошего вкуса. Известно, что простое созерцание аквариума со свежей зеленью и здоровыми рыбами улучшает состояние нервной системы, снимает возбуждение, успокаивает человека. Декоративные аквариумы помещают в больницах, пансионатах, санаториях. Их устанавливают на пультах управления автоматическими системами, так как они снимают усталость операторов, вызванную монотонностью работы. В коридорах школ, где дети находятся в перерывах между занятиями, аквариумы необходимы, так как дети любят живую природу. Маленький мир аквариума, зимнего сада живого уголка необходим для воспитания и развития ребенка. В общении с живым отдыхает нервная система, повышается эмоциональность, что очень важно детям при 9 -- 10-часовой рабочей нагрузке в школе и дома.

Аквариум воспитывает любовь к живому, к природе, к пониманию удивительного мира воды. Содержание понятия «аквариум» развивается в школе постепенно в рамках программы по биологии соответственно возможностям возрастных особенностей школьников Наумов Н.П., Карташев Н.Н. Зоология позвоночных.- Ч.1 - Низшие хордовые, бесчелюстные, рыбы, земноводные: Учебник для биол.спец.ун-тов.- М.: Высшая школа,1979. -С.177.

Познакомить учащихся с аквариумом нужно во внеклассной работе или на уроках в младших классах. Определение понятия системы аквариум дается на уроках по экологии в курсе общей биологии.

Остановимся кратко на конкретных примерах использования обитателей аквариумов при изучении биологии.

В курсе ботаники, при прохождении темы «Клетка», после лабораторной работы по изготовлению препарата кожицы лука и рассмотрению его под микроскопом учитель с целью конкретизации и дальнейшего развития понятия об особенностях строения клетки предлагает учащимся посмотреть клетки других растений. Несложно (поскольку не надо делать срезов) изготовить препараты из таллома водоросли нителлы и края листа водяного папоротника. Клетки этих растений крупны и хорошо просматриваются под микроскопом; их ярко-изумрудная окраска производит на ребят большое впечатление, они с восторгом разглядывают их и надолго запоминают урок.

К теме «Корень» учитель подготавливает черенки водных растений без корней. По мере прохождения темы черенки, помещенные в хорошо освещенные сосуды, образуют корни. Можно усложнить опыт и для выяснения роли минеральных солей в жизни растений часть черенков выращивать в дистиллированной воде. Использование средств обучения на уроках биологии: пособие для учителя. - М.: Просвещение, 1989. - С.98

При изучении внешнего строения листа целесообразно использовать разнообразные листья высших цветковых водных растений без корней. Набор видов этих растений в аквариумах школы позволяет учащимся увидеть простые и сложные листья, типы листорасположения, движение листьев, видоизменение их в зависимости от среды обитания.

Для демонстрации опыта по выделению зелеными листьями на свету кислорода используются обычно водные растения. Во многих методических пособиях по ботанике из издания в издание переходит описание этого опыта с элодеей канадской. Между тем именно это растение довольно плохо переносит зиму в аквариуме, часто в момент прохождения тема) элодеи не оказывается под рукой или она настолько в угнетенном состоянии, что опыт не удается. Поэтому гораздо проще такие опыты проводить с распространенными аквариумными растениями - людвигией, разными видами гигрофилы, валлиснерией и др.

Разнообразная водная растительность позволяет ставить длительные опыты, показывающие разные виды вегетативного размножения. Учащиеся могут сами проводить деление куста, черенкование, выращивать молодые растения от листа или его части. При изучении основных групп растений аквариумы позволяют всегда иметь под рукой любое количество различных водорослей, водяные мхи и папоротники. Водная растительность используется и при изучении приспособляемости растений к условиям среды. Несложные эксперименты позволяют выявить широкую адаптационную способность многих гигрофитов, показать, как меняются внешний вид и назначение листьев, стеблей, корней растений при переходе из водной среды в воздушную.

Большие возможности открывают перед учителем школьные аквариумы при изучении курса зоологии; всегда есть под рукой живые амебы, эвглена зеленая, инфузория туфелька.

В лабораторных водоемах удается довольно долго содержать пресноводную губку, а гидры и планарии даже размножаются в этих условиях. В сравнительно небольших сосудах можно содержать и размножать водных моллюсков. Раковины долго живущих в аквариумах улиток светлеют и становятся более прозрачными; поэтому для наблюдения они удобнее, чем те, что взяты из природных водоемов. Отлично развиваются в аквариумах и тропические брюхоногие моллюски ампулярии. На примере пресноводных лужанок и битиний можно показать учащимся брюхоногих моллюсков, дышащих жабрами и размножающихся живорождением. В специально подготовленных водоемах в живом уголке длительное время живут двустворчатые моллюски - беззубка и шаровка.

Все это - тот конкретный наглядный материал, который поможет сделать урок по соответствующей теме интересным и запоминающимся Оборудование педагогического процесса в начальной школе: пособие для учителя / сост. Г.Ф. Суворова. - М.: Просвещение, 1975. - С.89.

При изучении членистоногих можно демонстрировать содержащихся в аквариумах речных раков. Водяные ослики, бокоплавы, дафнии и циклопы живут в искусственных условиях по многу лет и успешно размножаются. Водный паук серебрянка легко акклиматизируется в лабораторных сосудах, строит воздушное гнездо; иногда удается наблюдать и его размножение. Весной в водоемах легко наловить личинок пресноводных клещей (они обладают яркой предупреждающей окраской), которые много месяцев могут жить в аквариумах.

В живом уголке можно содержать жуков-плавунцов, личинок стрекоз, различных водных клопов, которых используют для демонстрации, лабораторных работ и постановки длительных экспериментов (метаморфоз, размножение и т. п.).

Широкие возможности открывает аквариум при изучении класса рыб. В известной степени это относится и к отдельным видам лягушек и хвостатых земноводных.

Не меньшую роль играет комплекс лабораторных и декоративных аквариумов при изучении в школе курса общей биологии. Излагая материал о наследственности и изменчивости организмов, об искусственном отборе при многообразии пород домашних животных, учитель может демонстрировать различные водные растения, водных членистоногих, рыб. На примере водных животных (поверхностных и донных рыб, рыб с жаберным дыханием и дополнительными органами, усваивающими кислород из атмосферы, и т.п.) можно продемонстрировать, как организм приспособляется к среде обитания. Эти наблюдения на уроках, дополненные экологическими характеристиками видов рыб, данными учителем, подводят учащихся к самостоятельным выводам об органической целесообразности многообразия видов, взаимосвязи среды с дивергентными и конвергентными процессами в эволюции. Набор содержащихся в школьных аквариумах животных может стать живой иллюстрацией развития жизни на Земле - от одноклеточных (амебы и инфузории) до позвоночных (рыбы) при сохранении всех эволюционных уровней этой лестницы.