STEM мимикрия за най-малките

В дивата природа има два вида животни: ловуващи и ловувани. Добрият хищник винаги дебне за свежа плячка. Какво може да направи едно животно, за да остане „извън менюто”? В процеса на еволюция някои животни са развили различни тактики за камуфлаж, за да могат да заблудят хищниците и да увеличат шансовете си за оцеляване. Любопитни ли сте да проверите дали тези тактики наистина работят? В такъв случай се пригответе за лов на маскирани… бонбони! Разработихме за вас този лесен и много сладък STEM проект, с който да покажете на вашите ученици как работи мимикрията.

Същност на проекта

В този STEM проект учениците откриват някои стратегии за оцеляване на животинските видове, изследват видовото разнообразие в близкия парк или училищен двор и създават дизайн на окраска, повишаваща шансовете за оцеляване на даден животински вид. За да изследват реалната полза от маскировъчните адаптации, учениците влизат в ролята на хищници, които улавят своята плячка – M&M’s бонбони в различни цветове. Към тях се добавят бонбони Skittles, които ще играят ролята на отровни животни със същия външен вид. За определено време учениците трябва да съберат възможно най-много животни M&M’s, като същевременно избягват отровните животни Skittles. Ще имат ли по-добри шансове за оцеляване камуфлажните M&M’s?

Цели по предметно знание

В работата по този STEM проект са заложени следните учебни цели:

назоваване и описване на местни растителни и животински видове;
дефиниране на понятията: плячка, адаптация, оцеляване, хищник, камуфлаж, среда на живот, прикриващо оцветяване, фрагментирано оцветяване, маскировка, мимикрия;
даване на примери за животни с различни видове маскировъчно оцветяване;
създаване на дизайн на маскировъчна окраска;
преброяване и сравняване на количеството уловени бонбони от всеки цвят.

Цели по ключови умения

развиване на творческото мислене на учениците чрез създаване на дизайн по съществуващ модел;
повишаване наблюдателността на учениците посредством откриване на прилики между различни обекти;
създаване на условия за екипна работа в творческия процес.

Времетраене

Работата по проекта може да бъде осъществена в рамките на 1-2 учебни часа.

Необходими материали

За този STEM проект всяка от работните групи ще има нужда от следните материали:

Найлонови торбички;
Бонбони M&M’s, поне по пет броя от пет различни цвята (ако работните групи са четири, ще ви бъдат необходими 5 пакетчета бонбони);
Бонбони Skittles, поне по пет броя от всеки цвят (общо 2-3 пакетчета за целия клас);
По една бяла хартиена чиния за всеки екип;
Хронометър или таймер;
Цветни моливи;
Работен лист за изследване на мимикрията в природата.

Работния лист може да свалите тук

Теоретична постановка

В дивата природа всеки ден е въпрос на оцеляване. В процеса на еволюция различните видове животни са развили определени приспособления, които им помагат да оцелеят по-дълго време – някои имат здрави черупки или остри шипове, други отделят неприятни миризми, горчиви секрети или отровна слуз. На практика тези стратегии представляват адаптация на животните за обитаване на определена среда и са важен еволюционен механизъм.

Най-честият начин, по който животните могат да избегнат заплахата от хищници е чрез адаптация, наречена камуфлаж. Камуфлажът е набор от отличителни белези на организма, които му помагат да се „слее” с околната среда и увеличават възможностите му за оцеляване. Видът на камуфлажа зависи пряко от заобикалящата среда или от местообитанието му. Всяко животно трябва да се адаптира към конкретно местообитание.

Има четири вида камуфлаж. Първият вид камуфлаж е прикриващо оцветяване. Животните с такъв тип камуфлаж имат цветове и шарки, които съответстват на преобладаващи в местообитанието обекти. Например горските животни често са кафяви, което ги прави трудни за забелязване сред стволовете на дърветата, шумата и почвата. Аналогично, арктическите животни са бели, за да останат незабелязани на фона на снега. Някои животни, като хамелеоните, дори могат да променят цвета на кожата си, за да се сливат по-добре с фона.

Фрагментираното оцветяване е друг вид камуфлаж. Животните с такава окраска имат силно изразени белези или шарки по телата си. Примери за такова оцветяване са леопардовите петна, петната на жирафите и черно-белите ивици на зебрите. Ивиците и петната затрудняват виждането на формата на животното. Особено ясно се наблюдава това при животни, които живеят в големи групи, като зебрите. Техните ивици се смесват, правейки ги да изглеждат като едно голямо раирано петно. Това прави много трудно за хищника намирането и атакуването само на една зебра.

Маскировката е трети вид камуфлаж. Животните, които се маскират, имат тела, които изглеждат като нещо друго в околната среда. Това позволява на животното да се скрие на видно място. Има насекоми, които имитират много успешно листа и клонки, като по този начин се укриват и предпазват от хищниците.

Четвъртият вид камуфлаж е мимикрията. Животните, които използват мимикрия, изглеждат като други животни, които техните естествени врагове избягват. Най-често имитират опасни или отровни животни, както и такива, които имат лош вкус. Пеперудата Вицекрал е пример за животно, което е развило мимикрия. Цветът и шарката на крилете ѝ са точно копие на крилете на пеперуда Монарх. Последните са отровни и имат лош вкус, затова хищниците избягват да ядат животни, които приличат на тях. Други животни използват мимикрия, за да изглеждат по-големи, отколкото са в действителност. Някои молци и пеперуди имат рисунки на крилата си, които приличат на очи на по-големи животни. Когато крилата са разперени, хищниците се заблуждават, че имат пред себе си друг животински вид вместо пеперуда и така тя не става жертва на хищника.

Подготовка

За този STEM проект ще ви бъдат необходими няколко пакетчета бонбони M&M’s и Skittles. Те ще направят вашия проект много пъстър и сладък и със сигурност ще ви помогнат да отбележите точка в полза на науката.
Ако все пак предпочитате да използвате за експерименталната част неядливи предмети, можете да замените бонбоните с различни видове семена или мъниста, някои от които трябва да имат много сходен външен вид.
За всяка от групите трябва да подготвите по една торбичка, в която да има поне по пет M&M’s бонбона от всеки цвят. Ако приемем, че учениците са хищни птици, в тази торбичка ще има смесица от пет различни вида насекоми, които те използват за храна.
Пригответе още няколко торбички, във всяка от които да има по пет бонбона Skittles в един и същ цвят. Тези бонбони ще играят ролята на опасни или отровни животни, които хищниците трябва да избягват.

Ангажиращо въведение

Направете разходка в близкия парк или училищния двор. Проучете какви са условията за живот – какви растителни и животински видове има. Дискутирайте с какво се хранят забелязаните видове, какви са естествените им врагове и какви възможности имат за укритие в изследваното местообитание.
Съберете природни обекти с различни форми и цветове, които естествено се срещат в конкретния природен участък.
Обратно в класната стая проучете как животните използват камуфлаж, за да оцелеят. Можете да използвате подходящи видеа или снимки от интернет, както и да предложите на учениците ТАЗИ презентация.

Изпълнение

След като вече познават основните видове камуфлаж, които животните използват, учениците трябва да проверят до каква степен мимикрията наистина помага на животните да оцелеят по-дълго в природата. За целта те трябва да проведат следния лесен и вкусен експеримент:

Разделете учениците в четири групи и раздайте на всеки ученик по един работен лист за изследване на мимикрията в природата. Във всяка група трима ученици ще играят ролята на хищни птици, един ученик ще засича време за ловуване, а останалите ще помагат с броенето на уловените животни.
Дайте на всяка група по една картонена чиния и изсипете в нея торбичката с „плячка” – бонбоните M&M’s. След това добавете към тях едно от подготвените пликчета с пет еднакви бонбона Skittles (отровните животни). Двата вида бонбони се размесват. Те имат еднакви размери и приблизително еднакъв цвят. Когато се размесят е трудно да се определи кои от бонбоните са Skittles и кои са M&M’s, маскирани като Skittles. По този начин учениците могат да видят какво представлява мимикрията и как работи на практика. Препоръчително е за всяка от групите да изберете различен цвят бонбони Skittles.
За всеки цвят бонбон определете животно, което той ще представлява. Например оранжевите бонбони M&M’s могат да бъдат пеперуди Вицекрал, които имитират оранжевите Skittlеs – отровните пеперуди Монарх.
Обяснете на учениците, че в рамките на пет секунди трябва да уловят възможно най-много плячка, като същевременно избягват да взимат бонбони Skittles, защото Skittles са отровни животни, които разболяват птиците. Ловуващите ученици трябва да направят „клюн“, с който да улавят плячката си, като използват показалеца и палеца си. Уверете се, че всички ученици са измили ръцете си преди да започнете експеримента.
По ваш сигнал учениците засичат пет секунди и ловците започват да събират бонбони M&M’s. След пет секунди учениците преустановяват лова. Всички събрани M&M’s бонбони се групират по цвят, преброяват се и се записват в работния лист. След това се преброяват и записват в таблицата уловените бонбони Skittles, ако има такива, като се уточнява техния цвят.
Запишете получените от всяка група резултати на дъската и насърчете учениците да добавят в работните си листове всички резултати.
За всяка от групите, учениците трябва да сравнят броя на бонбоните M&M’s от всеки вид. От кой цвят са събрани най-малко бонбони? Съвпада ли с цвета на добавените бонбони Skittles? Какви изводи могат да бъдат направени относно шансовете за оцеляване на мимикриращите M&M’s животни?
Когато приключите с тестването, можете да оставите учениците да изядат бонбоните, ако искат.
На база направените наблюдения за влиянието на камуфлажа върху оцеляването на животните, учениците трябва да решат какъв вид камуфлаж би бил подходящ за бръмбар, обитаващ изследваното местообитание. Всяко дете трябва да изработи свой дизайн в работния лист за изследване на мимикрията. В случай, че изберат прикриващо оцветяване или маскировка, учениците могат да използват събраните природни материали, за да имитират максимално добре цвета или формата на обектите в местообитанието.

Заключителна част

Всяко дете представя своя дизайн на бръмбар, като обяснява какъв вид камуфлаж е избрало и по какъв начин той може да помогне на бръмбара да заблуди хищниците.
Анализирайте резултатите от ловуването. Забелязват ли се някакви зависимости между цвета на добавените Skittles и цвета на уловените M&M’s?
Въз основа на данните и анализите може ли да се заключи, че мимикрията е добра тактика за маскиране и защо? Или защо не е?

Възможности за надграждане на проекта

В дивата природа адаптацията и еволюцията се случват в продължение на няколко поколения. Има начин да се тества това явление с друг опит в рамките на проекта. Отново изберете един цвят Skittles, като този път поставете съдържанието на цяла опаковка M&M’s върху него, независимо от броя и вида на бонбоните в него. След цикъл на хищничество, както беше описано в научния проект, удвоете броя на M&M’s, които са останали. Например ако са останали 4 червени и 2 кафяви M&M’s, тогава добавете още 4 червени и още 2 кафяви M&M’s. След това повторете още един кръг от хищничество. Колко рунда са нужни, за да станат всички M&M’s с еднакъв цвят?
Направете проучване дали хищниците също използват камуфлаж? С какво им помага това?
Проверете дали различните видове камуфлаж са еднакво ефективни. Например можете да засечете за колко време различни ученици откриват на снимка животно с определен вид камуфлаж. Някои камуфлажни техники работят ли по-добре от други?
Различните животни са се адаптирали към различни среди и местообитания. Разгледайте животните в учебника по Околен свят. Запишете и нарисувайте какви приспособления имат те за живота в определени условия на средата? Някои от тези животни използват ли камуфлаж? Някои видове животни имат ли повече адаптации от други?
Можете да повторите експеримента, но да използвате различни видове бонбони, вместо Skittles. Колко е лесно за ловците на M&M’s да хванат плячката си, когато отровните животни са представени от бонбони с различна форма? Достатъчен ли е сходния цвят, за да предпази M&M’s животните от улавяне?

Как да адаптираме за различни нива

Можете да усложните проекта за ученици от трети и четвърти клас, като им възложите да направят стълбовидна графика. За целта могат да използват чертожни инструменти и милиметрова хартия или да използват различни уеб инструменти, за да направят графиката на компютъра. Цветовете на бонбоните M&M’s и използвания цвят Skittles се поставят върху оста x. По оста у се нанася броя на уловените животни.
При по-големи ученици можете да възложите също изчисляване на процентното участие на събраните бонбони от всеки цвят, както и определяне каква част от уловените животни са отровни.

В този интересен и вкусен STEM проект учениците имат възможност да опознаят видовото разнообразие в района, в който живеят и да изследват еволюционните механизми на организмите, които им помагат да оцеляват по-дълго в природата. Освен че се забавляват и похапват сладко, учениците развиват своята наблюдателност, творческо мислене и умения за работа в екип. А науката излиза от страниците на учебниците и се превръща в нещо интересно, забавно и дори вкусно. Убедихме ли ви да опитате?

За статията са използвани следните ресурси, които са допълнени с личния опит на автора: