Основные закономерности эволюции - ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ

Цели: сформировать у учащихся знания о главных путях и направлениях эволюционного процесса, сформировать умения правильно сравнивать различные направления и пути эволюции, иллюстрировать рассказ о них разнообразными примерами из мира растений и животных; систематизировать и обобщить знания о процессе и основных итогах исторического развития органического мира.

Оборудование: карточки-задания по теме “Основные закономерности эволюции”; кинофрагменты “Основные ароморфозы в растительном мире”, “Идиоадаптации в растительном мире”.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний

1. Работа с терминами.

Прием “горячий стул”.

Микроэволюция

Макроэволюция

Дивергенция

Систематика

Естественная классификация

Филогенетические ряды

Переходные формы

Рудименты

Атавизмы

— Объясните смысл высказывания Карла Линнея “Ариаднина нить ботаники классификация, без которой хаос”.

— Приведите примеры, показывающие, что естественные классификации позволяют предсказывать наличие тех или иных свойств в зависимости от положения организма в системе.

2. Фронтальная работа по карточкам (См. приложение 2).

Карточка № 1.

Ответ:

а) 1,2,4,5,7,27;

б) 3, 8, 9, 22, 28;

в) 6, 25; г) 10, 11;

д) 12, 13, 14, 15;

е) 16, 17, 18, 19, 20, 24;

ж) 21, 23; з)21, 23.

Карточка № 2

Ответы: 1 - Т; 2 - X; 3 - Щ; 4 - X; 5 - Т; 6 - Щ; 7 - Р; 8 - П; 9 - Р; 10 — Ф; 11 — У; 12-С; 13-С; 14-С; 15- М; 16- К; 17- И; 18- Б, О; 19-Ж; 20-Г; 21-Л; 22 - Н.

— Выпишите незнакомые для вас термины, попробуйте проанализировать их названия и определить, что они обозначают, соотнесите их с оставшимися в списке явлениями.

Здесь происходит переход к новой теме.

Учащиеся легко справляются с терминами: идиоадаптация и дегенерация. Дегенерация (в английском “degenerate” — вырождаться) — снижение, утрата чего-либо. Идиоадаптация — приспособление

— Ароморфоз, идиоадаптация и дегенерация — пути эволюционного процесса. С этими и рядом других терминов мы познакомимся на следующем уроке.

Учитель формулирует тему и задачи урока.

III. Изучение новой темы

1. Подготовка к восприятию материала.

— Идея о направленном характере эволюции, идущей по пути прогресса, то есть по пути совершенствования организмов от простого к сложному, от низших форм жизни к высшим, общепринята. Однако не следует думать, что прогресс является единственным путем эволюционных изменений, в действительности это лишь одно из возможных направлений.

— Современные представления о направлениях эволюции основываются на работах И.И. Шмальгаузена и А.Н. Северцова. А.Н. Северцов выделил понятия биологического регресса и прогресса.

Учитель готовит схему на доске.

На столах у учащихся отрывки из работы И.И. Шмальгаузена.

“Биологический прогресс — процветание, определяемое относительно высокими темпами эволюции, при которых приспособленность организма возрастает. Объективными показателями биологического прогресса является увеличение численности, ведущее к расселению и расширению ареала” (И.И. Шмальгаузен).

“Биологический регресс — снижение приспособленности организма. Организм отстает в темпах эволюции от изменений во внешней среде и в особенности от темпов эволюции и распространения экологически близких форм. Численность вида уменьшается. Вид или группа видов идет навстречу вымиранию” (И.И. Шмальгаузен).

“Биологическая стабилизация определяется согласованностью темпов эволюции и изменениями среды, при которых приспособленность организма к изменяющейся среде поддерживается на известном уровне. Объективным показателем стабильности является

сохранение численности, сохранение ареалов с возможными миграциями, но без значительного расселения” (И. И. Шмальгаузен).

2. Работа с учебником.

Для пояснения схемы организуется работа с текстом учебника.

1) Прочитайте текст в учебнике А.А. Каменского — §7, 9; в учебнике И.Н. Пономаревой — §42.

2) Запишите в тетрадь новые термины и их формулировки.

3) Ответьте на вопросы:

— Почему ароморфоз называют морфофизиологическим прогрессом?

— Объясните, в чем различие биологического прогресса и морфофизиологического прогресса.

— Почему дегенерацию называют морфофизиологическим регрессом?

— Чем морфофизиологический регресс отличается от биологического регресса?

— Назовите пути, которыми может быть достигнут биологический прогресс в тех или иных конкретных условиях существования.

— Приведите примеры ароморфозов и идиоадаптаций в классе Млекопитающие.

Комментарии учителя. Млекопитающие претерпели ряд ароморфозов, которые позволили им более широко освоить землю в настоящее время. Общий подъем жизнедеятельности этих животных сопровождается приобретением постоянной температуры тела, что, в свою очередь, было связано с появлением волосяного покрова, прогрессивным развитием легких и кровеносной системы. Сильно развились конечности и их мускулатура, позволившие млекопитающим перейти к более быстрому передвижению. Значительно усовершенствовались органы чувств и головной мозг; впервые получила большое развитие кора головного мозга, ведающая высшими проявлениями нервной деятельности. Продвижению млекопитающих в холодные страны способствовало также позднейшее приобретение живорождения. Другой путь, ведущий к биологическому прогрессу, — это идиоадаптации, то есть такие ограниченные приспособления к среде, при которых организмы не испытывают ни значительного усложнения морфологических особенностей, ни их упрощения. При идиоадаптациях эволюция часто направлена в сторону специализации и приспособления к конкретной экологической обстановке. Так возникли разные жизненные формы животных: прыгающие, лазающие по деревьям, плавающие, обитающие под землей и т.д.

4) Решите тесты.

Тест№ 1

“Основные пути эволюции растительного мира”

Тест№ 2

“Основные пути эволюции животного мира”

(См. приложение 2).

5) Составьте рассказ, поясняющий схему “Основные направления эволюционного процесса”

3. Продолжение изучения материала.

В процессе эволюции происходит чередование относительно кратких периодов ароморфозов и последующих длительных периодов идиоадаптаций или общей дегенерации. Ароморфозы определяют этапы в развитии органического мира, поднимая организацию какой-либо группы на более высокую ступень эволюции и открывая перед ней новые возможности для освоения внешней среды (рис. 54, с. 156 в учебнике И.Н. Пономаревой). Далее развитие идет по пути идиоадаптаций, обеспечивающих более высокоорганизованной группе освоение доступного разнообразия обитания. При переходе организмов в простые условия формирование частных приспособлений сопровождается упрощением строения. Общая дегенерация всегда вторична по отношению к прогрессивному развитию, так как всякое упрощение предполагает некоторый уровень исходной сложности. Направления эволюции органического мира, сочетаясь и сменяя друг друга, в целом приводя! к усложнению прогрессивной направленности развития живой природы, к возникновению целесообразности организмов — их соответствия условиям обитания и способности меняться по мере изменения этих условий.

Неравномерность темпов макроэволюции, чередование относительно быстро совершающихся макроэволюционных сдвигов и длительных периодов адаптивной радиации объясняется крайней редкостью возникновения ключевых ароморфозов среди многочисленных и разнообразных эволюционных изменений.

Чтобы завершить обзор основных путей эволюционного процесса, нам необходимо еще рассмотреть некоторые случаи направлений исторического эволюционного развития, имеющие важное значение, а также закономерности биологической эволюции.

Дивергенция лежит в основе всего эволюционного процесса. Дивергенция означает независимое приобретение родственными организмами различных признаков. Ход дивергентной эволюции можно представить в виде такой схемы (И.И. Шмальгаузен, 1969):

Допустим, что потомки организма А, характеризующегося признаками аЬ попадают в разные условия и в результате получают новые признаки (cd и fg). Разошедшиеся формы А'₁ и А¹₂ обладают, с одной стороны, сходными признаками аЬ, указывающими на общность их происхождения, и, с другой стороны, различными признаками cd и fg, свидетельствующими о приспособлении к различным условиям среды. Следовательно, при дивергенции сходство объясняется родством, а различия — приспособлением к разной среде.

Параллелизм — тип эволюционных изменений, который отражает независимое приобретение сходных признаков родственными организмами. Обратите внимание на следующую схему (И.И. Шмальгаузен, 1969):

Допустим, что потомки организма, характеризующегося признаками аb, разошлись в разные среды и дали начало различным формам А₁ и А₂, связанным тесным родством. Дальнейшая их эволюция идет, однако, в сходной обстановке и приводит к независимому приобретению обеими формами новых сходных приспособительных признаков g, е. Новые параллельные формы А²₁ и А²₂ обладают глубоко сходными признаками аb, указывающими на общность происхождения и чертами сходства, приобретенными независимо друг от друга в сходной обстановке, — ge. Только признаки c и f, обеспечивающие начальную дивергенцию, оказываются различными в двух параллельных рядах. Таким образом, при параллельном развитии сходство объясняется общностью происхождения и приспособлением к сходной среде, а различия — начальным расхождением признаков.

Конвергенция. Означает независимое приобретение сходных признаков неродственными организмами. Прибегая к уже известному нам приему, представим ход эволюции при конвергенции в виде следующей схемы (И.И. Шмальгаузен, 1969):

Допустим, что потомки разных по происхождению организмов А и В, характеризующихся различными признаками аЬ и mn, попали в сходную жизненную обстановку и в результате приспособления к ней приобрели известные черты сходства — g, e. Иными словами, при конвергенции сходство объясняется приспособлением к сходной среде, а различия — разным происхождением, т.е. отсутствием близкого родства.

— Найдите в тексте §7, 9 примеры, иллюстрирующие перечисленные направления эволюционного процесса.

4. Заключительный этап урока.

Учитель выделяет закономерности эволюции.

1) Необратимый характер эволюции.

• Организмы, возникшие в ходе эволюции, не могут вернуться к прежнему состоянию их предков.

• Группа, однажды исчезнувшая, никогда не появляется вновь.

Как важно поэтому заботиться о сохранении всех неповторимых групп организмов, созданных эволюцией!

2) Прогрессивное усложнение форм по пути их адаптаций к среде обитания.

3) Эволюция — незапрограммированный процесс. Направление, скорость и ход развития живой природы задаются и осуществляются естественным отбором.

4) Неравномерность эволюции.

Различны темпы эволюции разных групп организмов. Примеры:

• “Живые ископаемые”, существующие на Земле почти без изменения сотни миллионов лет (мечехвост, латимерия, гаттерия).

• Быстрое распространение на Земле устойчивых к действию ядохимикатов различных форм насекомых-вредителей.

5) Ускорение темпов эволюции с ходом геологического времени.

• От возникновения первых живых существ до первого массового развития многоклеточных — 2,5 млрд. лет.

• Достигнуто огромное разнообразие животных и растений за 400 млн. лет.

• Развитие млекопитающих и птиц за 100 млн. лет.

• Развитие приматов около 60 млн. лет.

• Развитие рода Человек — 6 млн лет.

• Развитие Homo sapiens — 60 тыс. лет.

Весь ход истории свидетельствует об ускорении развития живой природы.

IV. Рефлекция

Домашнее задание

По учебнику А.А. Каменского §7, 9, записи в тетради, термины, вопросы после параграфа; краткое содержание главы по учебнику И.Н. Пономаревой §42, 43, записи в тетради, термины, вопросы после параграфа, краткое содержание главы, задания на с. 164.