Przeglądałem starszy podręcznik szkolny do biologii. Moją uwagę zwrócił fragment o chemosyntezie. Dostrzegłem błąd lecz to nie o błędzie będzie dywagacja. O czymś więcej. Będzie o tym jak uogólniamy i jak czasem logiczne rozumowanie prowadzi na manowce.
W podręcznikach szkolnych trzeba dokonywać skrótów i uproszczeń. To zrozumiałe. Ale gdy z tych uproszczeń próbujemy wyciągnąć wnioski to czasem czynimy spore błędy. Tak mają uczniowie i studenci, czytający podręczniki i w swojej głowie przetwarzający wyczytane informacje, by zbudować swój własny, spójny system wiedzy. Czynią tak też nauczyciele a czasem autorzy podręczników. W dobrej wierze.
By poszerzyć uczniom wiedzę w podręcznikach do biologii wspomina się nie tylko fotosyntezę, ale i chemosyntezę. Logiczne rozumując, skoro chemosynteza jest analogiem fotosyntezy to jak to zapisać by przejrzyście wyglądało w podręczniku i ułatwiło zrozumienie zagadnienia przez ucznia? Czy różnica jest tylko w źródle energii? Na ten szczegół starał się zwrócić autor lekcji w podręczniku. Resztę dopasował. Skoro w fotosyntezie jest dwutlenek węgla i woda, to pewnie w chemosyntezie też tak będzie. Skoro w fotosyntezie powstaje cukier glukoza i tlen, to w chemosyntezie pewnie też tak jest? Dwa błędne założenia. W efekcie mamy błąd w podręczniku. Błąd uproszczenia i złudzenie logicznego myślenia. Nie wiem czy w nowszych wydaniach tego podręcznika opisywany błąd został poprawiony. Ważniejsze jest to, jak takie błędy myślowe powstają. I jak je korygować. Najlepiej przez sięgnięcie do źródeł bardziej szczegółowych. Uczeń tego nie zrobi, ale nauczyciel powinien. Realizacja "podręcznika" nie wystarczy. Potrzebna własna, głębsza i szersza wiedza oraz umiejętność weryfikowania informacji. Trudnością jest także to, że nie wszystko da się prosto i skrótowo wyjaśnić. A trzeba. By uczeń zrozumiał a nie tylko zapamiętał.
Autotrofy to organizmy samożywne w przeciwstawieniu do heterotrofów. Wśród nich są fotoautotrofy i starsze ewolucyjnie chemoautotrofy. Heterotrofy wykorzystują energię chemiczną ze związków organicznych. Ale przecież chemoautotrofy też wykorzystują energię chemiczną, jaka więc między nimi różnica? I jak o takich różnicach prostym językiem opowiedzieć uczniom. By rozumieli a nie tylko wiedzieli (zapamiętali).
Owszem, chemosynteza jest samożywnością, analogiczną z fotosyntezą ale przebiega inaczej. Inne jest nie tylko źródło energii, lecz inne są substraty (składniki) i inne produkty. Choć sens biologiczny ten sam. Chemosynteza polega na wiązaniu dwutlenku węgla i produkcji materii organicznej, wykorzystując energię chemiczną, pozyskiwaną w procesach utleniania substancji nieorganicznych: wodoru, siarki, siarkowodoru, amoniaku, związków żelaza. Zachodzi bez udziału światła (czym się różni od fotosyntezy). W odróżnieniu od heterotrofii, wykorzystywane są związki nieorganiczne (heterotrofy wykorzystują energię chemiczną związków organicznych, choć to nie jedyna różnica). Bakterie nitryfikacyjne utleniają azotyny do azotanów. Bakterie siarkowe utleniają zredukowane związki siarki (siarczki, tiosiarczany, politioniany) oraz siarkę pierwiastkową do siarczynów. Bakterie żelaziste utleniają jony żelaza 2+ do 3+ (zmienia się wartościowość). A bakterie wodorowe utleniają wodór cząsteczkowy do wody (woda jako produkt a nie substrat). Tak więc powyższy schemat z podręcznika nie pasuje zbyt dobrze do chemosyntezy. Owszem pojawia się pojęcie "utlenianie" a nawet dwutlenek węgla i woda. Pojawia się też czasem tlen lecz jako substrat a nie produkt. Ale nie układają się w prosty schemat z podręcznika (rysunek wyżej).
W procesie chemosyntezy (u chemoautotrofów) energia uwalniana podczas utleniania substratu przejściowo jest magazynowana w ATP a następnie wykorzystywana do wiązania dwutlenku węgla. Jednak u metanotrofów zamiast dwutlenku węgla wiązany jest formaldehyd.
Jak "wyciągnąć" istotę chemosyntezy u autotrofów i prosto ją przestawić uczniom? Czy wystarczy słownie wspomnieć, że jest analogiem fotosyntezy i że jest wcześniejszym procesem pierwszych autotrofów, że fotosynteza pojawiła się później. I że efektem chemoautrofii jest synteza związków organicznych, w tym cukrów? Nie ma jednak uwalniania tlenu jako produktu, tak jak to się dzieje w fotosyntezie.
Sam nie bardzo wiem jak zgrabnie, prosto, przejrzyście i poprawnie przedstawić temat chemosyntezy u chemoautotrofów. Być może czasem uproszczenia są potrzebne, mimo że mogą zawierać błędy. Bo ważniejszy jest sens niż szczegóły?
Akurat należę do tych uczniów, którzy sami sobie doczytali, to czego nie wytłumaczył nauczyciel. Z drugiej strony wiedza którą wtedy "posiadłem" okazała się całkowicie nieprzydatna. Natomiast skrótowe przedstawienie tego jako "szereg reakcji chemicznych" - z ramką gdzie zainteresowani mogą doczytać więcej jest w sam raz podręcznikowym rozwiązaniem.
OdpowiedzUsuń