Мультимедийный урок по теме: "Доказательства эволюции"

Форма урока: фронтальная, индивидуальная.

Методы обучения: эвристический метод, объяснительно-иллюстративный, практический, наглядный.

Оборудование: Презентация "Доказательства эволюции"", компьютер, мультимедийный проектор.

Задачи урока:

• раскрыть научное значение обнаружения в развитии зародышей следов далекой истории систематических групп;
• дать оценку биогенетического закона Ф. Мюллера и Э. Геккеля как эмбриологического доказательства;
• выяснить значение для науки ископаемых переходных форм как палеонтологических доказательств, изучить сравнительно-анатомические (морфологические), биогеографические доказательства эволюции.

Ход урока

Презентация.

I. Изучение нового материала (тема урока на слайде 1).

1. Палеонтологические доказательства (слайд 2).

Палеонтология (от греч. палео - древний; онтос - существо; логос - учение) - наука о животных и растениях прошлых геологических эпох, изучаемых по ископаемым остаткам и следам жизнедеятельности. Основатели палеонтологии: Ж. Кювье, Ж.-Б. Ламарк, А. Броньяр. Термин "палеонтология" был предложен в 1822 г. А. Бленвилем. Основы современной эволюционной палеонтологии заложил В. О. Ковалевский.

Палеонтология решает следующие задачи:

• выявление ранних этапов эволюции жизни;
• выявление обособления стволов органического мира;
• выявление основных этапов развития органического мира;
• выявление событий на рубежах основных подразделений истории Земли.

Методы палеонтологии:

• палеонтологический, заключающийся в расчленении осадочных толщ, определении их относительного возраста и установлении сходства между слоями разных регионов по сохранившимся в них ископаемым остаткам;
• радиоактивный, основанный на изучении природного распада радиоактивных элементов, содержащихся в горных породах; позволяет вычислить абсолютный возраст горных пород и останков ископаемых организмов.

Палеонтология предоставляет следующие данные в пользу эволюции:

Сведения об ископаемых переходных формах (определение переходных форм было дано выше), которые не дожили до наших дней и присутствуют только в виде ископаемых останков. Примерами ископаемых переходных форм являются: древние кистеперые рыбы, семенные папоротники, псилофиты, зверозубый ящер, археоптерикс и др. Существование переходных форм между различными типами и классами показывает, что постепенный характер исторического развития свойственен не только низшим систематическим категориям (видам, родам, семействам), но и высшим категориям и что они также являются закономерным результатом эволюционного развития (Слайды 3, 4).

Сведения о филогенетических (эволюционных) рядах (Слайд 5), которые не только являются прекрасной иллюстрацией эволюции, но и позволяют узнать причину эволюции отдельных групп организмов. В этом плане интересны исследования В. О. Ковалевского истории развития лошадей. Современные однопалые животные произошли 60-70 млн. лет назад от мелких пятипалых всеядных предков размером с собаку. В ходе приспособлений к жизни в степной равнинной местности с твердым грунтом пятипалая конечность превратилась в однопалую, утратив боковые пальцы. Этот пример предельною развития признака В. О. Ковалевский назвал "принципом кульминирования". Одновременно с изменением строения конечностей у предков современных лошадей увеличивались размеры тела, изменялась форма черепа, усложнялось строение зубов, шло возникновение пищеварительного тракта, свойственного травоядным. Филогенетические ряды убедительно показывают, что эволюция в целом носит приспособительный характер.

Таким образом, несмотря на неполноту, палеонтологическая летопись предоставляет убедительные доказательства эволюции.

2. Сравнительно-анатомические (морфологические) доказательства (слайд 6).

Сравнительная морфология - биологическая дисциплина, изучающая закономерности строения и развития органов и их систем путем сопоставления организмов разных систематических групп. У истоков сравнительной морфологии как науки стояли Ж. Кювье, Ж. Сент-Иллер и другие ученые.

К доказательствам эволюции этой группы относятся:

1) наличие в современной флоре и фауне переходных форм, являющихся родоначальниками нескольких систематических групп и сочетающих в себе признаки этих групп организмов (зеленая эвглена, сидячая асцидия, латимерия, утконос, ехидна, ланцетник и др.). Переходные формы свидетельствуют о преемственности в эволюции и о том, что низшие дали начало высшим;

2) наличие в пределах класса, типа гомологичных органов, образований, сходных друг с другом по общему плану строения, положению в теле и возникновению в процессе онтогенеза (Слайды 7-10). Гомология связана с наличием у разных видов одинаково действующих наследственных факторов (так называемых гомологичных генов), доставшихся от общего предка. Например, скелет конечностей всех четвероногих выводится из основной пятипалой схемы, хотя сами конечности могут выполнять различные функции. Гомологии противостоит аналогия. Аналогичные органы - это образования с одинаковыми функциями, но с различным планом строения, онтогенезом и происхождением. Например, копательные конечности у крота и медведки, почки млекопитающих и мальпигиевы сосуды насекомых и др.;

3) наличие рудиментов (от лат. rudimentum - зачаток, первооснова) - сравнительно упрощенных, недоразвитых, по сравнению с гомологичными структурами предков, органов, утративших свое основное значение в организме в ходе эволюционного развития (Слайд 11-13). Рудименты закладываются во время зародышевого развития организма, но полностью не развиваются. Они встречаются у всех особей данного вида. Например, малая берцовая кость у птиц, тазовый пояс у кита, глаза у роющих животных и др.;

4) наличие атавизмов (от лат. atavus - предок), признаков, появляющихся у отдельных особей данного вида, которые существовали у отдаленных предков, но были утрачены в процессе эволюции. Например, изредка появляющиеся у китов задние конечности, хвостатость у человека и др. Атавизмы являются проявлением эволюционной памяти о предках. Причины их появления заключаются в том, что гены, ответственные за данный признак, сохраняются в эволюции данного вида, но их действие при нормальном развитии блокируется генами-репрессорами. Через много поколений в онтогенезе отдельных особей по отдельным причинам блокировка снимается и признак проявляется вновь.

Таким образом, данные сравнительной морфологии убедительно свидетельствуют об изменяемости органического мира.

Примеры:

а) формы, сочетающие в себе признаки нескольких крупных систематических единиц (эвглена зеленая);

б) связь между разными классами животных свидетельствует об общности их происхождения. Яйцекладущие (утконос, ехидна) по ряду особенностей своей организации промежуточны между рептилиями и млекопитающими;

в) строение передних конечностей некоторых позвоночных (Слайд 14) (ласт кита, лапа крота, крыло птицы, рука человека, лапа крокодила имеют кости плеча, предплечья, кисти, только они разной формы и размеров).

3. Эмбриологические доказательства эволюции.

А) Предмет эмбриологии.

Эмбриология (от греч. эмбрион - зародыш и логос - учение) - в узком смысле наука о зародышевом развитии, в широком смысле - наука об индивидуальном, развитии организмов (об онтогенезе). Эмбриология животных и человека изучает предзародышевое развитие (оогенез и сперматогенез), оплодотворение, зародышевое развитие, личиночный и постэмбриональный периоды индивидуального развития.

Эмбриология в зависимости от задач делится на: общую, сравнительную, экспериментальную, популяционную и экологическую.

Б) К данным эмбриологии, являющимися доказательствами эволюции, относят (слайд 15):

 Закон зародышевого сходства Карла Бэра, который гласит: "Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа" (работа учащихся с рисунками, иллюстрирующими ход зародышевого развития представителей различных классов типа Хордовые (Слайд 16)). У всех хордовых на ранних стадиях развития закладывается хорда, возникает нервная трубка, в переднем отделе глотки образуются жабры и т. д. Сходство зародышей свидетельствует об общности происхождения данных организмов. По мере развития зародышей черты их различия выступают все более явственно. К. Бэр первым обнаружил, что в ходе эмбрионального развития сначала появляются общие признаки типа, затем последовательно класса, отряда и, наконец, вида.

Расхождение признаков зародышей в процессе развития называют эмбриональной дивергенцией, и она объясняется историей данного вида.

 Биогенетический закон Геккеля-Мюллера, указывающий на связь индивидуального (онтогенеза) и исторического (филогенеза) развития. Этот закон был сформулирован в 1864-1866 гг. немецкими учеными Ф. Мюллером и Э. Геккелем. В своем развитии многоклеточные организмы проходят одноклеточную стадию (стадию зиготы), что может рассматриваться как повторение филогенетической стадии первобытной амебы. У всех позвоночных закладывается хорда, которая далее замещается позвоночником, а у их предков хорда оставалась всю жизнь. В ходе эмбрионального развития птиц и млекопитающих появляются жаберные щели в глотке. Этот факт можно объяснить происхождением этих наземных животных от рыбообразных предков. Эти и другие факты и привели Геккеля и Мюллера к формулировке биогенетического закона. Он гласит: "Онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза, каждый организм в индивидуальном развитии повторяет стадии развития предков". Образно говоря, всякое животное во время своего развития взбирается по собственному родословному древу. Однако онтогенез не так уж точно повторяет филогенез. Поэтому повторение стадий исторического развития вида в зародышевом развитии происходит в сжатой форме, с выпадением ряда этапов. Кроме того, эмбрионы имеют сходство не со взрослыми формами предков, а с их зародышами.

4. Биогеографические доказательства.

Биогеография (от греч. био - жизнь, гео - земля, графа - пишу) - наука о закономерностях распространения по земному шару сообществ живых организмов и их компонентов - видов, родов и других таксонов. В состав биогеографии входят зоогеография и ботаническая география. Основные разделы биогеографии стали оформляться в конце XVIII и в 1-й половине XIX веков, благодаря многочисленным экспедициям. У истоков биогеографии стояли А. Гумбольдт, А. Р. Уоллес, Ф. Склетер, П. С. Паллас, И. Г. Борщов и др. Современная биогеография включает в себя следующие разделы: ареалогическая, региональная, экологическая и историческая биогеография.

К данным биогеографии, являющимися доказательствами эволюции (слайд 17), относятся следующие:

 Особенности распространения животных и растений по разным континентам, как яркое свидетельство эволюционного процесса. А. Р. Уоллес, один из выдающихся предшественников Ч. Дарвина, привел все сведения о распространении животных и растений в систему и выделил шесть зоогеографических областей (работа учащихся с картой зоогеографи-ческих областей мира): 1) палеоарктическую (Европа, Северная Африка, Северная и Средняя Азия, Япония); 2) неоарктическую (Северная Америка); 3) эфиопскую (Африка к югу от Сахары); 4) индомалайскую (Южная Азия, Малайский архипелаг); 5) неотропическую (Южная и Центральная Америка); 6) австралийскую (Австралия, Новая Гвинея, Новая Зеландия, Новая Каледония). Степень сходства и различия флор и фаун между разными биогеографическими областями неодинакова. Так, палеоарктическая и неоарктическая области, несмотря на отсутствие между ними сухопутной связи, обнаруживают значительное сходство флор и фаун. Животный и растительный мир неоарктической и неотропической областей, хотя между ними и имеется сухопутный Панамский перешеек, сильно отличаются друг от друга. Чем это можно объяснить? Это можно объяснить тем, что некогда Евразия и Северная Америка входили в состав единого континента Лавразии и их органический мир развивался совместно. Сухопутная связь между Северной и Южной Америкой, напротив, возникла относительно недавно, и их флоры и фауны долгое время развивались обособленно. Особняком стоит органический мир Австралии, которая обособилась от Южной Азии более 100 млн. лет назад, и лишь в ледниковый период сюда через Зондский архипелаг перебрались немногие плацентарные - мыши и собаки. Таким образом, чем теснее связь континентов, тем более родственные формы там обитают, чем древнее изоляция частей света друг от друга, тем больше различия между их населением.

 Особенности фауны и флоры островов также свидетельствуют в пользу эволюции. Органический мир материковых островов близок к материковому, если отделение острова произошло недавно (Сахалин, Британия). Чем древнее остров и чем значительнее водная преграда, тем больше отличий в органическом мире этого острова и близлежащего материка (Мадагаскар). Органический мир вулканических и коралловых островов беден и является результатом случайного занесения некоторых видов, способных перемещаться по воздуху.

II. Закрепление знаний.

Лабораторная работа "Изучение палеонтологических доказательств эволюции".

Заполнение учащимися таблиц по вариантам (можно пользоваться учебниками зоологии и общей биологии).

Характеристика археоптерикса

Тема  урока – обобщение  по биологии в 11 классе на тему "Значение знаний о микроэволюции для управления природными популяциями, решение проблем охраны природы и рационального природопользования"

Цели:

• На основе систематизации знаний о процессах микроэволюции рассмотреть возможность применения их для управления природными популяциями;
• Доказать на конкретных примерах необходимость решения проблем охраны природы и рационального природопользования;
• Продолжить формировать умение самостоятельно находить доказательства своих убеждений, делать выводы, сравнивать и обобщать; продолжить формировать диалектико-материалистическое мировоззрение.

Оборудование: Географическая карта, мультимедийная система.

Ход урока

I. Актуализация знаний учащихся.

Микроэволюция – эволюционный процесс, протекающий внутри вида и ведущий к образованию новых видов - начальный этап эволюционного процесса; он проявляется в изменении частоты встречаемости генов.

II. Изучение нового материала.

Деятельность человека по своим масштабам стала соизмерима с геологическими процессами. При этом использование природных ресурсов происходит без учета закономерностей развития и процессов, происходящих в природе. В результате такой деятельности человек из биотического круговорота изымает большие территории и преобразует их. Антропогенные воздействия на природу ставят по угрозу возможность поддержания гомеостаза. Для предотвращения глобальной экологической катастрофы взаимоотношения человеческого общества и природы должны перестроиться в направлении их коэволюции.

На фото: “Человек, ведя хозяйственную деятельность, показывает себя безжалостным хищником. Он уничтожает природные богатства, загрязняет воздух. Важнейшей задачей природоохранных организаций является сохранение биологического разнообразия для будущих поколений”.

Коэволюция общества и природы подразумевает их совместную, взаимосвязанную эволюцию.

Однако эволюция в природе идет более медленно, чем социальная и научно-техническая эволюция общества, поэтому природа не успевает приспосабливаться к антропогенным изменениям. Общество должно сознательно ограничить свое воздействие на природу, чтобы сохранить возможность дальнейшей коэволюции. Такое совместное развитие общества и природы, обеспечивающее коэволюцию, называется устойчивым.

Основным материалом для развития природы является популяция. Поэтому значение знаний, происходящих на уровне популяций и умелое их применение, на фоне ухудшение состояние окружающей природной среды в процессе взаимодействия человеческого общества, – основа для управления природными популяциями, решения проблем охраны природы и рационального природопользования.

Рациональное природопользование – хозяйственная деятельность человека, обеспечивающая экономное использование природных ресурсов и условий, их охрану и воспроизводство с учетом не только настоящих, но и будущих интересов общества.

Охрана природы (окружающей природной среды) – система мероприятий по оптимизации взаимоотношений человеческого общества и природы. В природоохранной деятельности различают охрану атмосферы, вод, недр, почв, растительности, животного мира.

С начала 1980-х гг. в среднем ежедневно исчезал один вид (или подвид) животных, еженедельно — один вид растений. Под угрозой исчезновения находится каждый четвертый вид земноводных, каждый седьмой — пресмыкающихся, каждый десятый — высших растений.

Охрана Природы — комплекс мероприятий по сохранению рациональному использованию и воспроизводству природных ресурс окружающей среды. Начавшаяся в середине XX в. научно-технической революция стала причиной активной, истощающей природу производственно-хозяйственной деятельности человека, привела к нарушению равновесия в его отношениях с окружающей средой. С каждым годом все больше разрушается почвенный покров Земли, водоемы загрязняются сточными водами и нефтепродуктами, атмосфера — токсичными выбросами заводов и фабрик, нещадно вырубаются леса, уменьшается площадь с хозяйственных угодий, что ведет к деградации (а иногда уничтожению) естественных местообитаний животных и растений. Катастрофически сокращается видовой состав флоры и фауны. За последние столетия результате деятельности человека уничтожено более 110 видов млекопитающих (тур, тарпан, морская, или стеллерова, корова, зебры квагга и бурчилиева, антилопа бубал и др.) и птиц (дронт, бескрылая гагарка, странствующий голубь, каролинский попугай, черный эму, моа, очковый баклан и др.); редкими стали многие растения. По прогнозам ученых при современных темпах разрушения природы в ближайшие годы будут уничтожено естественных условиях такие виды, как орангутанг, горилла и некоторые другие.

Основанием для включения отдельных видов растения и животных в категории охраняемых служит уменьшение их общей численности. Такие виды берутся на специальный учет и под особое наблюдение, места их обитания (частично или полностью) объявляются охраняемыми, запрещается их добыча. Благодаря природоохранной работе на территории стран СНГ были спасены от истребления некоторые виды растений (например, эльдарская и пицундская сосны) и животных (например, сайгак, лось, соболь, бобр)

Из растений в СНГ тис ягодный, ряд видов плаунов, тюльпанов, орхидей, белая водяная лилия, наяда тончайшая, крушина красильная, плющ и др.; из животных — белый медведь, тигр, барс, леопард, джейран, винторогий козел, горал, бухарский олень, кулан, выхухоль, фламинго, краснозобая и белощекая казарки, гусь-белошей, горный гусь, все виды лебедей и журавлей, ряд неохотничьих и особо редких видов птиц, ядовитые змеи Средней Азии и др.

Важнейшие задачи охраны природы - поддержание основных экологических процессов и экосистем в равновесии; сохранение генофонда и видового разнообразия организмов; рациональное использование недр, водных ресурсов и др. Природоохранные меры предусматривают разработку и применение безотходных технологий, эффективных очистных сооружений, жесткий контроль за использованием удобрений и пестицидов, загрязняющих водоемы, проведение работ по мелиорации земель, лесовозобновлению, расширение сети заповедников и других охраняемых природных территорий, непрерывное слежение за состоянием окружающей среды (мониторинг) и др. В целом проблема охраны природы настолько глобальна, что ее решение требует совместных усилий многих стран. Международное сотрудничество осуществляется по разным направлениям. Этим занимаются международных организаций и органов. В их числе Всемирный союз охраны природы (бывший МСОП), специальный комитет по проблеме окружающей среды, международная общественная организация “Гринпис” и др. В конце XX в. в японском городе Киото правительствами многих стран был подписан договор, обязывающий их добиться снижения в своих государствах промышленных выбросов СО₂. К сожалению, Россия, США и ряд стран не спешат присоединиться к участникам договора.

Экологический кризис и экологическая катастрофа. Несбалансированные взаимоотношения общества и природы, то есть нерациональное природопользование, часто приводят к экологическому кризису и даже экологической катастрофе. При этом кризис — обратимое явление, в котором человек выступает активно действующей стороной, катастрофа — необратимое явление, здесь человек лишь пассивная, страдающая сторона. Экологический кризис и экологическая катастрофа в зависимости от масштаба могут быть локальными, региональными и глобальными.

Особо охраняемые природные территории (ООПТ) — территории или акватории, в пределах которых запрещено их хозяйственное использование и поддерживается их естественное состояние в целях сохранения экологического равновесия, а также в научных, учебно-просветительных, культурно-эстетических целях.

В зависимости от строгости охраны различают: государственные природные заповедники (в том числе биосферные), национальные парки, природные парки, государственные природные заказники, памятники природы, дендрологические парки и ботанические сады. В России в 1997 г. насчитывалось 95 заповедников, в том числе 11 биосферных (1,53% территории страны), 33 национальных парка (0,39%), более 1600 заказников, 8 тыс. памятников природы.

Мониторинг окружающей среды (экологический мониторинг) система наблюдения, оценки и прогнозирования состояния окружающей человека природной среды. Конечная цель экологического мониторинга — оптимизация отношений человека с природой экологическая ориентация хозяйственной деятельности.

В зависимости от масштабов наблюдения различают мониторинг глобальный (слежение за развитием общемировых биосферных процессов и явлений, например, за состоянием озонового слоя, изменением климата), региональный (слежение за природными и антропогенными процессами и явлениями в пределах какого-то региона, например, за состоянием озера Байкал) и локальный (мониторинг пределах небольшой территории, например, контроль за состоянием воздуха в городе).

В зависимости от степени выраженности антропогенного воздействия различают мониторинг импактный (слежение за антропогенными воздействиями в особо опасных зонах) и фоновый (слежение за природными явлениями и процессами, протекающими в естественной обстановке, без антропогенного влияния, осуществляется на базе биосферных заповедников).

Экологизация сознания. На рубеже II и III тысячелетий н. э. в мышлении человека и его практической деятельности происходит замена парадигмы — экономические приоритеты заменяются экологическими. Господствовавший вплоть до конца XX столетия экономический императив все чаше заменяется экологическим, Именно от того, сможет ли человечество в ближайшее время добиться разумного сочетания экономических и экологических интересов, зависит его будущее.

Тип экологического сознания отражает существующие на данный момент представления о взаимоотношениях человека и приводы и определяет поведение людей при их взаимодействии с природой. Можно выделить два основных типа экологического сознания: антропоцентризм и экоцентризм.

Антропоцентризм основывается на представлениях о “человеческой исключительности”, противопоставлении человека природе. Основные особенности антропоцентризма следующие:

1. Противопоставление человека как высшей ценности природе как его собственности;
2. Восприятие природы как объекта одностороннего воздействия человека;
3. Прагматический характер мотивов и целей взаимодействия с природой.

Экоцентризм основывается на понимании необходимости коэволюции человека и биосферы. Экоцентризм характеризуется следующими основными особенностями:

1. Ориентированность на экологическую целесообразность, отсутствие противопоставления человека природе;
2. Восприятие природных объектов как полноправных субъектов, партнеров по взаимодействию с человеком;
3. Баланс прагматического и непрагматического взаимодействия с природой.

Красная книга – обобщенные списки редких и находящихся под исчезновения животных, растений и грибов. Красная книга содержит перечень видов и подвидов с краткими характеристиками, указанием современных и прошлых ареалов, численности и причин сокращения вида, особенностей воспроизводства, уже принятых и необходимых охраны вида. Красная книга иллюстрирована фотографиями, рисунками особей и картосхемами ареала вида. Первая Красная книга была издана в 1964 г. Международным союзом охраны природы (МСОП.)

Заповедник – территория (акватория), полностью изъятая из хозяйственного пользования в целях сохранения в нетронутом виде природных сообществ. На территории заповедника запрещены охота, рыболовство, пастьба скота, сбор грибов, рубка леса и т. п.; запрещается также строительство объектов, не имеющих отношения к деятельности заповедника. Заповедники ведут научно-исследовательскую работу, связанную с изучением флоры и фауны данной территории, охраной редких видов, наблюдением за природными процессами и др. В России действуют 100 заповедников общей площадью свыше 30 тыс. га.

На фото: “В заповедниках многие животные не боятся человека”.

На фото: “Большая панда относится к исчезающим видам животных”.

Заказник, в отличие от заповедника, охраняет не весь природный комплекс, расположенный на его территории, а отдельные его элементы: растительность, все или некоторые виды животных и т. д. В России заказники чаще всего создаются для сохранения ценных видов зверей и птиц. В заказниках запрещено вести охоту в течение 10 лет и более. Существуют рыбохозяйственные заказники, ландшафтные, степные, лесные и болотные, геологические, гидрологические и др.

Национальный парк – охраняемый участок территории (акватории) с уникальным природным комплексом (например, на его территории могут быть расположены водопады, каньоны, живописные ландшафты и т. п.). В некоторых случаях Национальный парк выполняет роль заповедника, но принципиально отличается от него допуском посетителей. Первые национальные парки создавались государством для защиты уникальных природных комплексов от частных предпринимателей, хищнически эксплуатировавших природные ресурсы. Первый национальный парк — Йеллоустонский (США) — основан в 1872 г. В большинстве стран национальные парки учреждаются высшим законодательным органом государства. Следует тщательно следить, чтобы чрезмерное посещение национальных парков не создавало угрозу уникальным объектам природы, для защиты которых они были организованы.

III. Закрепление знаний учащихся.

Работа учащихся по группам.

Задание:

1. Приведите примеры деятельности человека, направленные на рациональное природопользование и охрану природы, с использованием знаний о микроэволюции.
2. С помощью информационных технологий подтвердите свои доводы.
3. Приготовьте краткий комментарий.

IV. Обобщение знаний учащихся.

Вывод: В настоящее время единственный способ не допустить перерастания глобального экологического кризиса в катастрофу, — это переход от антропоцентрического типа общественного сознания к эксцентрическому. Такое решение проблем охраны природы и рационального природопользования, должно строится на основе знаний микроэволюционных процессов.

V. Домашнее задание.