Основные закономерности эволюции (биологический прогресс и регресс). Главные закономерности эволюции. Дивергенция, конвергенция, параллелизм Основные закономерности эволюции таблица
МБОУ «Новомирская ООШ»
КОНСПЕКТ ОТКРЫТОГО УРОКА ПО БИОЛОГИИ
«Общие закономерности биологической эволюции»
9 класс
Подготовила: учитель биологии
Животкевич Н.Н
2014/15 уч.год
Цель урока:
рассмотреть общие закономерности биологической эволюции, выявить закономерности эволюционного процесса, продолжить формирование умений и навыков самостоятельной работы, выделять главное, анализировать, делать выводы.
Задачи:
Обучающие: на основе знаний об эволюционной зависимости ароморфозов и идиоадаптаций углубить представление о результатах эволюции, рассмотреть общие закономерности биологической эволюции, выявить закономерности эволюционного процесса, проанализировать явление дивергенции и конвергенции на микроэволюционном уровне.
Развивающие: продолжить развитие интеллектуальных и информационных умений через развитие биологических задач, требующих логического мышления, продолжить формирование умений анализировать, обобщать, работать с различными источниками информации, умений устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы, логически мыслить, оформлять результаты мыслительных операций в устной и письменной форме. Развитие коммуникативных и рефлексивных умений.
Воспитывающие: воспитание ответственного отношения к учебной деятельности, культуры труда и общения, формирование диалектико-материалистического мировоззрения, развитие познавательного интереса к предмету, признание ценности знаний для саморазвития.
Тип урока: комбинированный.
Вид урока: урок усвоения знаний.
Метод ведения: диалоговое общение на основе работы с материалами учебника, таблиц, слайдов.
Уровень усвоения: частично-поисковый.
Формы организации учебной деятельности: устные ответы с места, самостоятельная работа с информационным материалом, заполнение таблицы, решение биологических задач, выполнение тестовой работы самостоятельно, осуществление самоконтроля и рефлексии.
Приемы деятельности учителя: создание условий для постановки проблемы, помощь учащимся в поиске ответов и решении спорных вопросов, создание ситуации успеха, подведение итогов работы.
Развитие умений учащихся: взаимодействовать в группах, применять знания в новой ситуации, решать нестандартные задачи, устанавливать причинно-следственные связи, развивать способности к самоанализу.
Основные понятия урока: филогенез, дивергенция, конвергенция
Источники информации: Биология. ОБЩИЕ ЗАКОМЕРНОСТИ. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений/ С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, Н.И. Сонин – М.: Дрофа, 2011. – 66 стр; электронная презентация.
Выставление оценок за урок: по усмотрению учителя, самооценка учащихся.
План урока:
Организационный момент.
Актуализация знаний.
Постановка учебной проблемы.
Поиск решения проблемы.
Первичное закрепление знаний.
Вторичное закрепление знаний. Выполнение теста.
Подведение итогов урока. Рефлексия.
Домашнее задание.
Ход работы:
№п.п
Этап урока
Деятельность учителя
Деятельность обучающихся
Сопровождение
Орг. Момент
1 мин
Здравствуйте, ребята. Садитесь. Дежурный сообщите имена отсутствующих?
Сегодня на уроке отсутствуют……..
Опрос д/з
10 мин
На прошлом уроке мы с вами изучили тему: «Главные направления эволюции».
И так, давайте повторим изученный материал:
1. задание: Дайте определение понятиям: ароморфоз, идиоадаптации, общая дегенерация, приведите примеры.
2. задание: На доске изображены примеры, описывающие разновидности направлений эволюции, распределите их в тир графы: ароморфозы, идиоадаптации, общая дегенерация..(выполните письменно в тетради)
3. задание: электронные тест (1 человек)
Задание:
Ароморфоз – это усложнение структурно-функциональной организации, поднятие ее на более высокий уровень. (переход от пассивного питания к активному – появление челюстей у позвоночных)
Идиоадаптация – это приспособление к специальным условиям среды, полезное в борьбе за существование, но не изменяющее уровня организации животных или растений.
(пятипалая конечность млекопитающихся)
Задание:
ячеистые легкие у рептилий;
первичная кора головного мозга у рептилий;
голый хвост у бобра;
отсутствие конечностей у змей;
отсутствие корней у повилики;
возникновение перегородки в желудочке сердца у рептилий;
молочные железы у млекопитающих;
образование ластов у моржей;
отсутствие кровеносной системы у цепней;
отсутствие потовых желез у собак
Слайд №1,2
Изучение новой темы:
15мин
Целеполагание:
Поиск решения проблемы
Групповая работа с текстом учебника.
Диалоговое общение на основе работы с материалами учебника:
Запись в тетради:
Сравните дождевого червя и личинку майского жука.
Чем можно объяснить, то, что дождевой червь и пиявка имеют различия в строении, хотя и относятся к одному типу?
Чем можно объяснить, то, что дождевой червь и личинка майского жука обладают некоторыми чертами сходства, но относятся к разным типам животных?
Как вы думаете, что сегодня мы с вами будем изучать на уроке?
Дополнительно мы узнаем о правилах эволюции.
Продолжим учиться работать с учебной литературой, извлекать из нее нужную информацию; составлять небольшие сообщения, излагать их содержание и формулировать вопросы; мыслить и четко отвечать на поставленные вопросы, решать биологические задачи и задания тестового характера, оценивать свою работу.
Вспомните определение эволюции?
Среди форм эволюции выделяют:
Дивергенцию
Конвергенцию
Рассмотрим более подробно эти формы и выясним их эволюционное значение.
- Задание для 1 группы: прочитайте текст учебника с.66-67 “Дивергенция”. Раскройте содержание понятия дивергенция. Чем можно объяснить различие признаков у организмов родственных групп.
Задание для 2 группы: прочитайте текст учебника с.67-70 “Конвергенция”.
Раскройте содержание понятия конвергенция. Чем можно объяснить возникновение общего сходства у неродственных групп организмов. Приведите примеры сходства строения органов у неродственных групп животных, обитающих в одинаковых условиях.
- Что такое дивергенция?
Расхождение признаков организма в пределах одной систематической группы, которое возникает под воздействием изменчивости, закрепляется наследственно, в итоге от одного общего предка образуются разные подвиды и виды.
Приведите примеры дивергенции.
(рассмотреть в качестве примера дивергенцию млекопитающих и видоизмененных листьев растений) (Приложение №1)
На каком уровне можно наблюдать дивергенцию.
Какова роль дивергенции в процессе эволюции?
Формулирование вывода: после возникновения крупных систематических групп на пути ароморфоза начинается крупная дивергентная эволюция этой группы путем приобретения адаптаций.
Что такое конвергенция? (Приложение №2)
Как могло возникнуть сходное внешнее сходство у животных разных систематических групп? А внутреннее?
Может ли эволюционный процесс дать обратный ход и жизнь вернется к истокам?
Подвести к выводу: в истории Земли нередко возникали физические условия, повторяющие уже существовавшие ранее. Например, территория Западной Сибири неоднократно поднималась со дна моря и вновь опускалась.
Виды отличаются друг от друга не отдельными признаками, а сложными комплексами признаков. А повторение всего комплекса признаков статистически невероятно, исходя из чего: эволюция – процесс необратимый.
Правила эволюции: (Приложение №3) памятки
Правило необратимости эволюции
Правило чередования главных направлений эволюции.
После текста вам даны два вопроса на которые вы должны подготовить ответ к следующему уроку.
Дождевой червь относится к типу Кольчатые черви классу Малощетинковые черви. Имеет вытянутое цилиндрическое тело, на переднем конце тела находится небольшая подвижная головная лопасть, лишенная глаз, антенн и щупалец. Тело сегментировано, снабжено маленькими щетинками.
Пиявка относится к типу Кольчатые черви, классу Пиявки. Имеет вытянутое, уплощенное в спинно-брюшном направлении тело, на переднем и заднем концах расположены присоски, щетинки отсутствуют.
Личика майского жука относится к типу Членистоногие, классу Насекомые. Внешне похожа на червя, хорошо передвигается в почве, Из-за того что обитают под землей не имеют глаз. Хорошо развит ротовой аппарат грызущего типа, благодаря ему личинка майского жука роет землю и питается растительными остатками и корнями растений.
Способ добычи пищи, образ жизни.
Закономерности эволюции.
Эволюция – процесс исторического развития живой природы на основе изменчивости, наследственности и естественного отбора.
Работа в группах с учебником
Дивергировать могут виды, семейства, отряды.
Дивергенция приводит к возникновению разнообразных по строению и функциям организмов, что обеспечивает более полное использование условий среды.
Конвергенция - схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора.)
В одних условиях существования животные, относящиеся к разным систематическим группам, могут приобретать сходное внешнее строение (конвергентное сходство)
Нет.
Читают вслух текст памятки.
Слайд 3
Слайд №4
Слайд №5,6,7
Слайд №8,9,10
Слайд 11
Закрепление:
10мин:
Сравнительная характеристика объективных показателей основных форм органической эволюции.
Форма эволюции Краткая характеристика Причины сходства признаков Причины различия признаков Примеры .
Сравните организмы и объясните, к какому явлению относится их сходство или различие. Ответы внесите в таблицу: Дивергенция Конвергенция
Медведка и крот (сходство форм передних ног)
Сосна обыкновенная и сосна кедровая (различия в строении)
Заяц-беляк и заяц-русак
Верблюд и курдючная овца (запас жира)
Верблюд одногорбый и верблюд двугорбый
Речной рак и скорпион (имеют клешни)
Речной рак и краб (имеют клешни)
Виноградная улитка и большой прудовик
Плавунец окаймленный и плавунец черный-тинник
Тушканчик и кенгуру (длинные задние ноги)
Лягушка и жаба
Лягушка и комнатная муха (анабиоз)
Бражник и колибри (не садятся на цветок в процессе питания, а зависают над ним в воздухе, быстро-быстро перебирая узкими крыльями)
Еж и ехидна (сходство покрова)
Дивергенция Расхождение признаков организма в пределах одной систематической группы, которое возникает под воздействием изменчивости, закрепляется наследственно, в итоге от одного общего предка образуются разные подвиды и виды. Родство организмов Формирование разного рода адаптаций в различных условиях среды
Конвергенция Схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора. Формирование сходных адаптаций в одинаковых условиях среды Организмы относят к разным систематическим группам.
Ключ
Дивергенция Конвергенция
2, 3, 5, 7, 8, 9, 11 1, 4, 6, 10, 12, 13, 14
Слайд № 12
Слайд №13-26
Слайд №27
Повторение:
5 мин:
А теперь я предлагаю вам поработать над повторение и вспомнить основные моменты изученных ранее тем:
На слайде изображены рисунки видов борьбы за существование, нужно выбрать 1 лишний в каждом ряду..
Перед вами матрешки с понятиями, но они перепутаны соберите их правильно.
Работа с интерактивной доской
1 – 3, 2-1, 3-3.
Работа у доски.
Вывод по уроку:
4 мин:
И так с какими новыми понятиями мы познакомились на уроке?
Что бы понять как прошел наш урок я попрошу вас ответить на вопросы:
1. На уроке я работал активно / пассивно
2. Своей работой на уроке я доволен / не доволен
3. Урок для меня показался коротким / длинным
4. За урок я не устал / устал
5. Мое настроение стало лучше / стало хуже
6. Материал урока мне был понятен / не понятен
полезен / бесполезен
интересен / скучен
легким / трудным
интересным / не интересным
Отвечают и сдают листочки
Слайд № 28
Д/З:
1 мин:
Домашнее задание п 13, ответ на вопросы в памятке, Плотников А, Зыкова В, Курбатова А получают олимпиадные задания.
Записывают в дневнике.
Слайд № 29
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Дивергенция
Появление новых форм всегда связано с приспособлением к местным географическим и экологическим условиям существования. Так, класс млекопитающих состоит из многочисленных отрядов, представители которых отличаются родом пищи, особенностями мест обитания, то есть условиями существования (насекомоядные, рукокрылые, хищные, парнокопытные, китообразные и т. д.). Каждый из этих отрядов включает подотряды и семейства, которые, в свою очередь характеризуются не только специфическими морфологическими признаками, но и экологическими особенностями (формы бегающие, скачущие, лазающие, роющие, плавающие). Внутри любого семейства виды и роды различаются образом жизни, объектами питания и т. п. Как указывал Дарвин, в основе всего эволюционного процесса лежит дивергенция. Дивергенция любого масштаба есть результат действия естественного отбора в форме группового отбора (сохраняются или устраняются виды, роды, семейства и т. д.). Групповой отбор так же основан на индивидуальном отборе внутри популяции. Вымирание вида происходит за счёт гибели отдельных особей.
Своеобразие морфологических особенностей организмов, приобретаемых в процессе дивергенции, имеет некоторую единую основу в виде генофонда родственных форм. Конечности всех млекопитающих сильно отличаются, но имеют единый план строения и представляют собой пятипалую конечность. Поэтому органы, соответствующие друг другу по строению и имеющие общее происхождение, независимо от выполняемой функции, называют гомологичными. Примером гомологичных органов у растений являются усы гороха, колючки кактуса – всё это видоизменённые листья.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Конвергенция
В одинаковых условиях существования животные, относящиеся к разным систематическим группам, могут приобретать сходное строение. Такое сходство строения возникает при сходстве функций и ограничивается лишь органами, непосредственно связанными с одними и теми же факторами среды. Внешне очень похожи хамелеоны и агамы, лазающие по ветвям деревьев, хотя относятся к разным подотрядам.
У позвоночных животных конвергентное сходство обнаруживают конечности морских рептилий и млекопитающих.
Схождение признаков затрагивает в основном лишь те органы, которые непосредственно связаны со сходными условиями среды.
ПРИЛОЖЕНИЕ №3
ПРАВИЛА ЭВОЛЮЦИИ
Л. Долло в 1893 г. так сформулировал закон о необратимости эволюции: "Организм ни целиком, ни даже отчасти не может вернуться к состоянию, уже осуществленному в ряду его предков".
Бельгийский палеонтолог Л. Долло сформулировал общее положение, что эволюция представляет процесс необратимый. Это положение многократно затем подтверждалось и получило название закона Долло . Сам автор дал очень краткую формулировку закона необратимости эволюции. Он не всегда бывал правильно понят и вызывал иногда не вполне обоснованные возражения. По Долло, «организм не может вернуться, даже частично, к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков».
ПРАВИЛО ЧЕРЕДОВАНИЯ ГЛАВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ЭВОЛЮЦИИ
Сформулированное А. Н. Северцовым (1910) правило, согласно которому между путями эволюции имеются определенные соотношения: после ароморфоза (выхода группы в новую среду) начинается интенсивный (освоение новых условий среды) и формирование новых таксонов данной естественной группы организмов (происходит ) . Такое чередование направлений эволюции характерно для всех групп животных и растений.
Задания: Найди информацию об ученых, которые внесли вклад в создание данных законов.
Дай определения выделенным понятиям, используя дополнительную литературу.
Закономерности эволюционного процесса Правила эволюции
Повторим основные понятия…
Найдите соответствие:
Термин
Латинское название
- Ароморфоз
А. «Прилаживание», «приноравливание»
- Дегенерация
Б. Упрощение общей организации организма
В. «Вырождаться»
- Идиоадаптация
Г. Совершенствование форм организма, способствующее повышению общей организации, обеспечивающее преимущества в разной среде обитания
Д. «Поднимаю» + «форма»
Е. Приспособления к специальным условиям, но не изменяющие уровень организации
Ответы: 1-Д-Г; 2-В-Б; 3-А-Е
Что из перечисленного относится к ароморфозу, идиоадаптации, дегенерации?
1.Ячеистые легкие у рептилий
2. Первичная кора головного мозга у рептилий
3. Голый хвост у бобра
4. Отсутствие конечностей у змей
5. Отсутствие корней у повилики
6. возникновение перегородка в желудке сердца у рептилий
7. Молочные железы у млекопитающих
8. Образование ласт у моржей
9. Отсутствие кровеносной системы у цепней
10. Отсутствие потовых желез у собак
Ароморфозы
Идиоадаптации
Дегенерация
Критерии выставления оценок:
16 – 14 баллов – 5
13 – 11 баллов – 4
10 – 7 баллов – 3
6 – 0 баллов – 2
Как вы понимаете эти термины?
- Эволюция -
- Прогресс -
- Регресс -
- Закономерность -
Развертывание
Движение вперед
Возвращение, движение назад
Закон, правило
СУЩЕСТВУЮТ ЛИ
КАКИЕ-ЛИБО ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПРОЦЕССА?
МАКРОЭВОЛЮЦИЯ
Специализация органов
Эволюционные направления
Биологический
Процесс
Биологический
Регресс
Биологический
стабилизация
Образование новых родов, семейств
Отрядов, классов и типов.
Направления
Дегенерация
Идиоадаптация
Ароморфоз
Закономерности эволюционного процесса
Дивергенция
Конвергенция
параллелизм
Задание: в тексте учебника (с 66-69) найти ответы
- Что такое …?
- Каков механизм…?
- Результаты …?
Дивергенция
Что такое …?
Дивергенция – процесс расхождения признаков у генетически близких организмов в результате их приспособленности к различным условиям существования
Галапагосские вьюрки
Дивергенция
Каков механизм…?
Мутационный процесс, изоляция, борьба за существование, естественный отбор сохраняют признаки, все более заметно отличающиеся от родительских
Дивергенция копытных
Дивергенция
Результаты …?
Формирование новых видов
Гомологичные органы - сходные по строению, имеющие общее происхождение, но выполняющие разные функции
Примеры гомологичных органов
Видоизмененные листья:
усики гороха
колючки кактуса
колючки барбариса
Конвергенция
Что такое …?
Конвергенция – возникновение сходных приспособлений к одинаковым условиям существования у далеких групп организмов на базе различных по происхождению органов
Млекопитающие дождевых лесов Африки
Млекопитающие дождевых лесов Южной Америки
Конвергенция
Каков механизм…?
Отбор сходных признаков в одинаковой среде обитания в которую попадают неродственные организмы
Акула
Ихтиозавр
Дельфин
Конвергенция
Результаты …?
Хамелеон и агама
Внешнее сходство организмов
Аналогичные органы – выполняют сходные функции, но имеют принципиально различное строение и происхождение
Крылья:
бабочек
птиц
Макроэволюция
Специализация органов
Эволюционные направления
конвергенция
Дивергенция
Биологический
Процесс
Биологический
Регресс
Аналогичные
органы
Гомологичные
органы
Образование новых родов, семейств
Отрядов, классов и типов .
Направления
Дегенерация
Идиоадаптация
Ароморфоз
Параллелизм
параллелизм – такой процесс, когда орган в результате дивергенции превращается во множество гомологичных органов. Но затем, в ходе эволюции, эти гомологичные органы вновь начинают выполнять общую функцию.
корпуса ихтиозавра, акулы и дельфина (и даже пингвина, плывущего в воде) очень похожи и образовались из одинаковых элементов скелета, но совершенно разными эволюционными путями.
Процесс исторического развития вида называется филогенезом
Обратима ли эволюция?
Если восстановить на Земле прежние условия существования, появятся ли вновь динозавры.
Правила эволюции
Правило чередование главных направлений эволюции
Правило необратимости эволюции
Луи Долло
(1857-1931)
Бельгийский
палеонтолог
«Организм никогда не возвращается точно к прежнему состоянию, даже в том случае, если он оказывается в условиях существования, тождественных тем, через которые он прошел. Но вследствие неразрушимости прошлого он всегда сохраняет какой-нибудь след промежуточных этапов, которые были им пройдены»
Какие доказательства необратимости эволюции можно привести?
рептилии не дают вновь начало амфибиям
наземные позвоночные – ихтиозавры и киты, вернувшись в воду, не превратились в рыб
Закон Эрнеста Гекеля
Онтогенез – это ускоренное повторение филогенеза
организмы в процессе эмбрионального развития повторяют все те этапы, которые вид прошёл в процессе эволюционного развития
Подведем итоги…
- Что такое дивергенция?
- Что такое дивергенция?
2. Результаты дивергенции?
- 2. Результаты дивергенции?
3. Что такое конвергенция?
- 3. Что такое конвергенция?
4. Результаты конвергенции?
- 4. Результаты конвергенции?
Рассмотрите рисунки. Определите, какие из органов являются примерами гомологии, а какие аналогии? Укажите номера: А – аналогичных органов; Г- гомологичных органов.
6
1 – колючка барбариса возникают из листьев; 2 – белой акации из прилистников; 3 – боярышника – из побега; 4 – ежевики – из коры; 5 – усики гороха из листьев; 6 – колючки кактуса из листьев
1. Сравните организмы и определите форму эволюции
Крот.
Передние лапы вывернуты наружу и имеют широкие ладони и мощные плоские когти и являются превосходным инструментом для рытья земли.
Медведка.
Крупное насекомое. Передняя пара конечностей видоизменена и является превосходным инструментом для рытья земли.
2 . Сравните организмы и определите форму эволюции
Сосна обыкновенная.
Хвоинки расположены по 2 в пучке, длина 4-6 см. Семена чёрные, 4-5 мм, с 12-20-миллиметровым перепончатым крылом.
Сосна кедровая.
Хвоинки расположены по 5 в пучке, длина 6-14 см. Семена крупные, без крыльев.
3. Сравните организмы и определите форму эволюции
Заяц-русак живёт в полях и степях. К зиме чуть-чуть светлеет. Не может передвигаться по глубокому негу.
Заяц-беляк живет в лесу. К зиме меняет окраску на чисто белую. Легко передвигается по глубокому снегу.
4 . Сравните организмы и определите форму эволюции
Курдючная овца.
Имеет жировое отложение (курдюк) в районе хвоста.
Верблюд.
Имеет запас жира, содержащийся в горбах.
5 . Сравните организмы и определите форму эволюции
Верблюд одногорбый
Верблюд двугорбый
6 . Сравните организмы и определите форму эволюции
Передняя пара конечностей - клешни. Ведет ночной образ жизни.
Скорпион.
Внешний вид у него довольно устрашающий: восемь ног и грозные «щупальца» с клешнями. Ведет ночной образ жизни.
7 . Сравните организмы и определите форму эволюции
Рак - пресноводное беспозвоночное животное типа членистоногих, покрытое панцирем и имеющее клешни и брюшко, похожее на хвост.
Краб - морское беспозвоночное животное отряда десятиногих ракообразных; короткохвостый рак.
8 . Сравните организмы и определите форму эволюции
Большой прудовик
Обитатель водоемов.
Виноградная улитка
- одна из самых крупных сухопутных улиток России.
9 . Сравните организмы и определите форму эволюции
Плавунец-тинник
окрашен в черный цвет, а длина тела чуть больше сантиметра. Избегает открытой воды, проводя все время в зарослях зеленых водорослей и ряски около поверхности воды. Его короткие ножки приспособлены для лазанья в зарослях водяных растений.
Плавунец окаймленный.
Длина его тела достигает 3-4 см, предпочитает открытую воду. Отлично плавает, задние ноги, выполняют функцию весел, плоские, с длинными щетинками.
10 . Сравните организмы и определите форму эволюции
Кенгуру.
Тушканчик.
Имеет длинные задние конечности прыгательного типа
11 . Сравните организмы и определите форму эволюции
Жаба.
Предпочитает менее влажные места, кожа сухая, грубая, короткие конечности. Впадает в анабиоз.
Лягушка.
Предпочитает более сырые места, влажная кожа, длинные конечности. Впадает в анабиоз.
12 . Сравните организмы и определите форму эволюции
Лягушка
Комнатная муха
13 . Сравните организмы и определите форму эволюции
Колибри
Бражник
не садится на цветок в процессе питания, а зависает над ним в воздухе, так же быстро-быстро перебирая узкими крыльями
1 4. Сравните организмы и определите форму эволюции
Ехидна
Проверим себя!
Дивергенция
Конвергенция
1, 4,6,10,12,13,14
Критерии выставления оценки:
14-13 оценка 5
12-10 оценка 4
9-6 оценка 3
6-0 оценка 2
Выводы:
Эволюция – непрерывный процесс возникновения и развития новых адаптаций, непрерывна, необратима
Домашнее задание:
Изучить §13,
терминология,
с. 66-70
Литература
Захаров В. Б. Общая биология: учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений / В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин. – М. : дрофа, 2005.
При подготовке презентации были использованы материалы: http://images.yandex.ru/yandsearch?text
Биологическая эволюция подразумевает под собой естественное развитие живых организмов, которое сопровождается изменениями в генетическом составе популяций, а также повышением адаптивных свойств, появлением новых видов и вымиранием старых. Все эти факторы со временем меняют как экосистему, так и биосферу в целом.
Основная теория
Существует несколько версий, объясняющих механизмы, на которых строится эволюционный процесс. Большинство ученых сейчас являются приверженцами основанной на слиянии популяционной генетики и дарвинизма. Синтетическая теория объясняет связь между генетическими мутациями, то есть материалом эволюции, и естественным отбором (механизмом эволюции). Эволюционный процесс в рамках этой теории является процессом изменения частот аллелей различных генов в видовых популяциях на протяжении жизни нескольких поколений.
Закономерности и правила эволюции
Эволюция является Любой организм, который путем накопления положительных мутаций смог приспособиться к новым условиям, при возврате в прежнюю среду должен будет заново пройти путь адаптации. Более того, никакой биологический вид не может быть полностью устоявшимся, сам Чарльз Дарвин писал, что даже если среда обитания станет такой же, как раньше, то эволюционировавший вид не сможет вернуться к своему прежнему состоянию. То есть животные смогут адаптироваться к возврату старых условий, однако не "старыми" способами.
Это легко можно проследить на примере с дельфинами. Внутреннее строение их плавников (наряду с китовыми) сохраняет признаки конечностей млекопитающих. Мутации обновляют генофонд поколения, поэтому никогда не повторяются. Несмотря на то, что дельфины и киты изменили среду обитания, а пятипалые конечности - на плавники, они по-прежнему остаются млекопитающими. Так же, как и пресмыкающиеся произошли от земноводных на определенном этапе, но, даже вернувшись в прежнюю среду, они не смогут дать начало земноводным.
Еще один пример этого правила эволюции: вечнозеленый кустарник иглица. На ее стебле расположены блестящие, крупные и толстые листья, которые на самом деле являются видоизмененными ветвями. Истинные листья чешуевидны и располагаются в центре этих "стеблей". Из пазухи чешуйки ранней весной появляется цветок, из которого в дальнейшем разовьется плод. Иглица избавилась от листьев в процессе эволюции, в результате чего смогла приспособиться к засухе, однако потом вновь попала в водную среду, но вместо настоящей листвы появились видоизмененные стебли.
Неоднородность
Правила эволюции гласят, что процесс весьма неоднороден и не определяется астрономическим временем. Например, существуют животные, просуществовавшие в неизменном виде сотни миллионов лет. Это гаттерия и саблехвост - живые ископаемые. Но бывает, что видообразование и видоизменение происходит очень быстро. За последние 800 тысяч лет в Австралии и на Филиппинах возникли новые виды грызунов, а озеро Байкал за последние 20 миллионов лет обогатилось на 240 видов раков, которые подразделяются на 34 новых рода. Возникновение или изменение вида не зависит от времени как такового, но определяется отсутствием приспособленности и количеством поколений. То есть, чем быстрее размножается вид, тем выше темп эволюции.
Замкнутые системы
Такие процессы, как эволюция, и мутации, могут проходить гораздо быстрее. Это случается, если условия среды неустойчивы. Однако в глубоководных океанах, пещерных водах, островах и других изолированных территориях эволюция, естественный отбор и видообразование происходят очень медленно. Именно этим объясняется то, что кистеперые рыбы столько миллионов лет остаются неизменны.
Проследить зависимость эволюции от скорости естественного отбора довольно просто на насекомых. В тридцатых годах прошлого века от вредителей стали использовать ядовитые препараты, однако уже спустя несколько лет появились виды, адаптировавшиеся к действию препарата. Эти формы заняли доминирующее положение и быстро распространились по планете.
Для лечения многих заболеваний часто применялись сильные антибиотики - пенициллин, стрептомицин, грамицидин. Правила эволюции вступили в силу: уже в сороковых годах ученые отметили появление микроорганизмов, устойчивых к этим препаратам.
Закономерности
Существует три основных направления эволюции: конвергенция, дивергенция и параллелизм. Во время дивергенции наблюдается постепенное расхождение внутривидовых признаков, что со временем приводит к новым группировкам особей. По мере того как различия по строению и способу добычи пищи становятся все более явными, группировки начинают расходиться по другим территориям. Если одна область занимается животными, одинаковыми в потребностях к пище, то со временем, когда запас пищи станет меньше, им придется покинуть участок и приспосабливаться к иным условиям. Если же на одной территории существуют виды с разными потребностями, конкуренция между ними гораздо меньше.
Яркий пример того, как происходит эволюционный процесс дивергенции, - это 7 видов оленей, родственных между собой: это северный олень, марал, лось, пятнистый олень, лань, кабарга и косуля.
Виды, обладающие большой степенью дивергентности, имеют возможность оставить большое потомство и меньше конкурировать между собой. Когда расхождение признаков укрепляется, популяция разделяется на подвиды, которые, вследствие естественного отбора, могут со временем превратиться в отдельные виды.
Общность
Конвергенцией же называется эволюция живых систем, в результате которой у неродственных видов появляются общие признаки. Примером конвергенции является сходство формы тела у дельфинов (млекопитающие), акул (рыбы) и ихтиозавров (пресмыкающиеся). Это результат существования в одной и той же среде обитания и одинаковых условиях жизни. Лазающая агама и хамелеон тоже неродственны, но весьма схожи внешне. Крылья также являются примером конвергенции. У летучих мышей и птиц они возникли путем изменения передних конечностей, а вот у бабочки это наросты тела. Конвергенции весьма распространены среди видового разнообразия планеты.
Параллелизм
Этот термин произошел от греческого "parallelos", что значит "рядом идущий", и этот перевод хорошо объясняет его значение. Параллелизмом называют процесс независимого приобретения похожих черт строения среди близкородственных генетических групп, происходящий благодаря наличию особенностей, доставшихся от общих предков. Этот тип эволюции широко распространен в природе. Примером его служит появление ласт как приспособлений к водной среде, которые у моржей, ушастых тюленей и настоящих тюленей сформировались параллельно. Также среди многих крылатых насекомых произошел переход передних крыльев в надкрылья. У кистеперых рыб есть признаки земноводных, а зверозубых ящериц имеются признаки млекопитающих. Наличие параллелизма свидетельствует не только о единстве но и о сходных условиях существования.
Учащиеся по выбору выполняют задания. Только задания «А» - на максимальную оценку «4», задания «А» и «В» - на максимальную оценку «5». III. ИЗУЧЕНИЕ НОВОЙ ТЕМЫ. Вступление. Объявление плана, целей и задач урока. 1. Формы эволюции групп живых организмов: дивергенция, конвергенция, параллелизм. (рассказ учителя) Несмотря на многообразие частных особенностей строения и приспособлений организмов к внешней среде можно выделить некоторые общие закономерности эволюционного процесса. Данные систематики, палеонтологии, сравнительной анатомии и других биологических дисциплин дают возможность с большой точностью восстановить ход эволюционного процесса на надвидовом уровне. Среди форм эволюции групп живых организмов можно выделить: дивергенцию, конвергенцию и параллелизм . 2. Форма группового отбора – дивергенция, особенности и условия ее проявления; единая основа дивергенции – генофонд родственных форм. Гомология, примеры ее проявления. Дивергенцией называется расхождение признаков у родственных организмов в процессе их эволюции, ведущее к возникновению новых систематических категорий. Этот термин и понятие дивергенции введены Ч. Дарвином. Появление новых форм всегда связано с приспособлением к местным географическим и экологическим условиям существования. Так, класс млекопитающих состоит из многочисленных отрядов, представители которых отличаются родом пищи, особенностями мест обитания, т.е. условиями существования (насекомоядные, рукокрылые, парнокопытные, китообразные и др.). Каждый из этих отрядов включает подотряды и семейства, которые в свою очередь характеризуются не только специфическими морфологическими признаками, но и экологическими особенностями (формы плавающие, лазающие, бегающие, роющие и др. Внутри любого семейства виды и роды различаются образом жизни, объектами питания и т.п. Как указывал Дарвин, в основе всего эволюционного процесса лежит дивергенция. Дивергировать могут не только виды, но и роды, семейства, отряды. Дивергенция любого масштаба есть результат действия естественного отбора в форме группового отбора (сохраняются или устраняются виды, роды, семейства и т.д.). Групповой отбор также основан на индивидуальном отборе внутри популяции. Вымирание вида происходит за счет гибели отдельных особей. Своеобразие морфологических особенностей организмов, приобретаемых в процессе дивергенции, имеет некоторую единую основу в виде генофонда родственных форм. Конечности всех млекопитающих хотя и отличаются друг от друга, но имеют единый план строения и представляют собой пятипалую конечность. Поэтому органы, соответствующие друг другу по строению и имеющие общее происхождение независимо от выполняемой ими функции, называют гомологичными . Примерами гомологичных органов у растений являются усики у гороха, иглы барбариса, колючки кактуса – все это видоизмененные листья. Корневище ландыша, клубни картофеля, донце репчатого лука (подземные побеги) тоже гомологичны. 3. Конвергенция как проявление сходства признаков в строении органов, непосредственно связанных со сходными условиями среды обитания. (рассказ учителя с элементами беседы, демонстрация таблиц, запись учащимися в рабочую тетрадь новых терминов, определений) В одинаковых условиях существования животные, относящиеся к разным систематическим группам, могут приобретать сходное строение. Появление в результате естественного отбора сходных анатомо –морфологических, физиологических и (или) поведенческих черт у относительно далеких по происхождению групп организмов называют конвергенцией . Примерами конвергенции являются плавники и обтекаемая форма тела у дельфинов (млекопитающие), акулы (рыбы) и ихтиозавра (ископаемое морское пресмыкающееся); крылья птицы, летучей мыши и бабочки. Органы, выполняющие сходные функции, но имеющие принципиально различное строение и происхождение, называют аналогичными . Аналогичны жабры рака и рыбы, роющие конечности крота и медведки. 4. Параллелизм – форма конвергентного развития генетически близких групп организмов . (рассказ учителя, демонстрация таблиц) Параллелизм представляет собой форму конвергентного развития, свойственного для генетически близких групп организмов. Например, среди млекопитающих китообразные и ластоногие независимо друг от друга перешли к обитанию в водной среде и приобрели сходные приспособления для передвижения в этой среде. 5. Правило необратимости эволюции, его проявление. (рассказ учителя) К общим правилам эволюции групп организмов относится правило ее необратимости.Так, если на каком – то этапе эволюции от примитивных амфибий возникли рептилии, то рептилии не могут дать вновь начало амфибиям. 6. Правило чередования направлений эволюции и их взаимосвязь. (рассказ учителя) В филогенезе – историческом развитии практически всех групп происходило регулярное чередование главных направлений эволюции: арогенеза и аллогенеза. Таким образом, эволюция представляет собой непрерывный процесс возникновения и развития новых адаптаций, протекающий в течение длительного времени – сотен и тысяч поколений. Одни из вновь возникающих адаптаций оказываются очень частными, и их значение не выходит за пределы узких условий. Другие дают возможность выхода группы в новую адаптивную зону и непременно ведут к быстрому эволюционному развитию групп в новом направлении, к более высокому уровню организации. IV. Закрепление изученного материала. (устные ответы на вопросы учителя) 1. Что мы сегодня изучали на уроке? - закономерности эволюционного процесса и правила эволюции. 2. С какими новыми терминами мы познакомились на уроке? - дивергенция, конвергенция, параллелизм, гомологичные и аналогичные органы. 3. Какие органы называют гомологичными, а какие аналогичными? - гомологичные органы имеют похожее строение и одинаковое происхождение, независимо от выполняемой функции, а аналогичные – выполняют сходную функцию, но имеют разное строение и происхождение. V. Запись домашнего задания, разъяснение. Читать стр. 423-428 учебника, устно ответить на вопросы на стр. 429.выполнить задания рубрики «Терминология» на стр.430-431 VI. Итог урока. Акцентирование внимания учащихся на достижении целей и задач урока. VII. Объявление оценок.
Дивергенция. Появление новых форм всегда связано с приспособлением к местным географическим и экологическим условиям существования. Так, класс млекопитающих состоит из многочисленных отрядов, представители которых отличаются родом пищи, особенностями мест обитания, то есть условиями существования. Каждый из этих отрядов включает подотряды и семейства, которые, в свою очередь характеризуются не только специфическими морфологическими признаками, но и экологическими особенностями. Внутри любого семейства виды и роды различаются образом жизни, объектами питания. Как указывал Дарвин, в основе всего эволюционного процесса лежит дивергенция. Дивергенция любого масштаба есть результат действия естественного отбора в форме группового отбора. Групповой отбор так же основан на индивидуальном отборе внутри популяции. Вымирание вида происходит за счёт гибели отдельных особей. Своеобразие морфологических особенностей организмов, приобретаемых в процессе дивергенции, имеет некоторую единую основу в виде генофонда родственных форм. Конечности всех млекопитающих сильно отличаются, но имеют единый план строения и представляют собой пятипалую конечность. Поэтому органы, соответствующие друг другу по строению и имеющие общее происхождение, независимо от выполняемой функции, называют гомологичными. Примером гомологичных органов у растений являются усы гороха, колючки кактуса – всё это видоизменённые листья.
Конвергенция. В одинаковых условиях существования животные, относящиеся к разным систематическим группам, могут приобретать сходное строение. Такое сходство строения возникает при сходстве функций и ограничивается лишь органами, непосредственно связанными с одними и теми же факторами среды. Внешне очень похожи хамелеоны и агамы, лазающие по ветвям деревьев, хотя относятся к разным подотрядам. У позвоночных животных конвергентное сходство обнаруживают конечности морских рептилий и млекопитающих: акула, ихтиозавр, дельфины. Схождение признаков затрагивает в основном лишь те органы, которые непосредственно связаны со сходными условиями среды. Конвергенция наблюдается и у групп животных, далеко отстоящих друг от друга в систематическом отношении. Организмы, обитающие в воздухе, имеют крылья. Но крылья птицы и летучей мыши – это изменённые конечности, а крылья бабочки – выросты стенки тела.
Органы, выполняющие сходные функции, но имеющие различное в принципе строение и происхождение, называют аналогичными.
Примеры возникновения конвергентного сходства строения органов в одинаковых условиях среды даёт приспособление неродственных групп животных – членистоногих и позвоночных к жизни на суше. При освоении суши у членистоногих и позвоночных развивается приспособление к сохранению воды в теле – плотные наружные покровы.
К общим правилам эволюции групп организмов относится правило необратимости. Так, если на каком-то этапе от примитивных амфибий возникли рептилии, то рептилии не могут дать вновь начало амфибиям. Вернувшиеся в воду наземные позвоночные (киты) не стали рыбами. Предыдущая история развития для любой группы организмов не проходит бесследно, и приспособление к среде, в которой когда-то обитали предки, осуществляется уже на иной генетической основе.
Контрольные вопросы
1. В каких направлениях условия жизни влияют на преобразование органов у животных и растений?
2. Раскройте содержание понятий «дивергенция» и «конвергенция».
3. Какие органы называются гомологичными. А какие аналогичными?
4. Приведите примеры сходства строения органов у неродственных групп животных, обитающих в одинаковых условиях.
5. В чём сущность правила необратимости эволюции?
Тема 5.5 Развитие органического мира
Развитие жизни на Земле
Историю Земли принято делить на промежутки времени, границами которых являются крупные геологические события: горообразовательные процессы, поднятия и опуская суши, изменения очертаний материков, уровня океана. Движения и разломы земной коры сопровождались усиленной вулканической деятельностью, выбросом в атмосферу громадного количества газов и пепла. Понижение прозрачности атмосферы уменьшало количество солнечной радиации, попадающей на Землю, и было одной из причин развития оледенения. Аналогичные последствия могут быть в результате массированных ядерных взрывов на поверхности Земли (ядерная зима). Не случайно горообразовательные процессы сопровождались оледенениями. Грандиозные ледниковые щиты, покрывавшие поверхность Земли, значительно изменяли климатические условия и тем самым оказывали глубокое влияние на растительный и животный мир. Одни группы организмов вымирали, другие сохранялись и в межледниковые эпохи достигали расцвета.
Согласно представлениям учёных история Земли делится на крупные промежутки – эры, их 5. Эры подразделяются на периоды. Эры и периоды имеют собственные названия. Их продолжительность исчисляется миллионами лет.
В таблице 2 приведена геохронологическая шкала с указанием групп животных и растений, существовавших в разные геологические эпохи.
Таблица 2
Геохпонологическая шала
Продолжение таблицы 2
| Палеозойская (древней жизни) | Силурийский Девонский 50-70 Каменноугольный (карбон) 55-75 Пермский | Появление бесчелюстных позвоночных – щитковых. Широкое распространение водорослей. В конце периода – выход растений на сушу (псилофиты) Расцвет щитковых. Появление кистепёрых рыб и стегоцефалов. Возникновение грибов. Развитие, а затем вымирание псилофитов. Распространение на суше высших споровых. Расцвет земноводных, возникновение первых пресмыкающихся. Появление пауков, скорпионов, летающих форм насекомых. Сокращение численности трилобитов. Развитие высших споровых и семенных папоротников. Преобладание древних плаунов и хвощей. Развитие грибов Быстрое развитие пресмыкающихся. Развитие звероподоб- |
Продолжение таблицы 2
Продолжение таблицы 2
В архейскую эру возникли первые живые организмы. Они были гетеротрофами и в качестве пищи использовали органические соединения «первичного бульона». Важнейший этап эволюции жизни на Земле связан с возникновением фотосинтеза, что обусловило разделение органического мира на растительный и животный. Первыми фотосинтезирующими организмами были прокариотические сине-зелёные водоросли – цианеи. Цианеи и появившиеся эукариотические зелёные водоросли выделяли в атмосферу из океана свободный кислород, что способствовало возникновению бактерий, способных жить в аэробной среде. Повидимому, в это же время – на границе архейской и протерозойской эр – произошло ещё два крупных эволюционных события: появились половой процесс и многоклеточность. Гаплоидные организмы (микробы, сине-зелёные водоросли) имеют один набор хромосом. Каждая новая мутация сразу же проявляется в фенотипе. Если мутация полезна, она сохраняется отбором, если вредна, устраняется отбором. Гаплоидные организмы непрерывно приспосабливаются к среде, но принципиально новых признаков и свойств у них не возникает. Половой процесс резко повышает возможность приспособления к условиям среды, вследствие создания бесчисленных комбинаций в хромосомах. Диплоидность возникла одновременно с оформленным ядром, она позволяет сохранить мутации в гетерозисном состоянии и использовать их как резерв наследственной изменчивости для дальнейших эволюционных преобразований. Кроме того, в гетерозисном состоянии многие мутации часто повышают жизнеспособность особей и, следовательно, увеличивают их шансы в борьбе за существование. Возникновение диплоидности и генетического разнообразия одноклеточных эукариот, с одной стороны, обусловило неоднородность строения клеток и их объединение в колонии, с другой – возможность «разделения труда» между клетками колонии, то есть образование многоклеточных организмов.
Разделение функций клеток у первых колониальных многоклеточных организмов привело к образованию первичных тканей – эктодермы и энтодермы, дифференцированных по структуре в зависимости от выполняемых функций. Дальнейшая дифференцировка тканей создала разнообразие, необходимое для расширения структурных и функциональных возможностей организма в целом, в результате чего создавались всё более сложные организмы. Совершенствование взаимодействия между клетками – сначала контактного, а затем опосредованного с помощью нервной эндокринной систем – обеспечило существование многоклеточного организма, как единого целого со сложным и тонким взаимодействием его частей и соответствующим реагированием на окружающую среду.
Пути эволюционных преобразований первых многоклеточных были различны. Некоторые перешли к сидячему образу жизни превратились в организмы типа губок. Другие стали ползать, перемещаться по субстрату с помощью ресничек. От них произошли плоские черви. Третьи сохранили плавающий образ жизни, приобрели рот и дали начало кишечнополостным.
В протерозойскую эру в морях уже обитало много разнообразных водорослей, в том числе прикреплённых ко дну форм. Суша была безжизненной, но по берегам водоёмов начались почвообразовательные процессы в результате деятельности бактерий и микроскопических водорослей. Начальные звенья эволюции животных не сохранились. В протерозойских отложениях находят представителей вполне сформировавшихся типов животных: губок, кишечнополостных, членистоногих.
Контрольные вопросы
1. По какому принципу историю Земли делят на эры и периоды?
2. Когда возникли первые живые организмы?
3. Какими живыми организмами был представлен живой мир в протерозойскую эру?
4. Когда появились первые наземные растения?
5. Какие эволюционные преимущества даёт переход растений к семенному размножению?
https://refdb.ru/look/2257615-p10.html