Составитель :
учитель МКОУ"СОШ№17" г.о Нальчик, Почетный работник общего
образования РФ, учитель ВКК Хашхожева Раиса Индарбиевна
Урок.
Основные направления эволюционного процесса.
Прогресс и регресс в эволюции. Пути эволюции: ароморфоз, идиоадаптация,
дегенерация. Соотношение направлений эволюций.
Цели урока: Изучить
основные направления и пути эволюционного процесса, соотношение направлений
эволюции, ее необратимость.
Задачи урока:
Образовательная:
изучить пути и направления эволюционного процесса, ее
необратимость.
Развивающая:
формировать умения анализировать, выявлять причинно-следственные
связи, формулировать выводы.
Воспитательная:
прививать навыки заинтересованного обучения.
Тип урока: лекционно
– семинарское занятие..
Метод проведения: проблемное
изложение, беседа, самостоятельная работа с таблицами, тестовые задания.
Оборудование:
учебник общей биологии 9 класса под редакцией И.Н Пономаревой, таблицы
«Прогресс и регресс», «Ароморфоз - арогенез», «Идиоадаптация - аллогенез»,
«Дегенерация - катагенез».
План урока:
1. Прогресс
и регресс в эволюции.
2. Прогрессирующие
и регрессирующие виды.
3. Ароморфоз
– арогенез.
4. Адаптивная
радиация (концепция В.О. Ковалевского и Г. Осборна).
5. Идиоадаптация
– аллогенез.
6. Дегенерация
– катагенез.
7. Правило
смены фаз.
8. Принцип
цикличности (работа в тетеради).
9. Соотношение
наравлений эволюции.
10. Необратимость
эволюции.
11. Тестовые
задания.
12. Домашнее
задание.
Вводное
слово учителя: Прогресс и регресс в эволюции Идея
о направленном характере эволюции, идущей по пути прогресса от низших форм
жизни к высшим воспринимается как нечто очевидное. Указанное направление
эволюции жизни на Земле действительно существует: более сложные организмы
произошли от низкоорганизованных, а те, в свою очередь, от еще более простых
форм, вплоть до пробионтов на заре развития жизни. Однако не следует думать,
что путь прогресса - единственный путь эволюционных изменений. В
действительности это лишь одно из возможных направлений эволюции.
Современные представления о направлениях
эволюции основываются на работах И.И. Шмальгаузена и А.Н. Северцова, которые
выделили понятие биологического прогресса и регресса. Биологический прогресс
означает победу вида или другой систематической группы в борьбе за
существование. Признаками биологического прогресса являются: увеличение
численности особей данной систематической группы, расширение ее ареала,
многообразие группы: распадение ее на соподчиненные систематические группы.
Регресс
Прогресс
Биологическому
прогрессу противостоят биологический регресс. Он характеризуется
противоположными прогрессу признаками: снижением численности особей, сужением
ареала, постепенным или быстрым уменьшением видового многообразия группы.
Биологический регресс может привести вид к вымиранию. Общая причина
биологического регресса - отставание в темпах эволюции группы от скорости
изменений внешней среды. Движущие силы эволюции действуют непрерывно, в
результате чего совершенствуются приспособления. Однако под влиянием
хозяйственной деятельности человека среда обитания живых существ изменяется
значительно быстрее, чем формируются приспособления. Это приводит к сокращению
численности, сужению ареалов и угрозе вымирания ряда видов. Минимальные шансы
на выживание в нашем мире имеют крупные млекопитающие (особенно хищники),
характеризующиеся небольшим числом особей. Они живут на небольшой территории,
медленно размножаются и не мирятся с соседством человека. Назовите несколько
таких видов.
Ученик: Ближе
всего к такому образу стоит белый медведь. Напротив, биологического прогресса
достигают мелкие плодовитые животные, широко распространенные и легко
уживающиеся с человеком. К ним из млекопитающих, в первую очередь, относится
типично городское животное - крыса-пасюк, из птиц - ворона, из насекомых - таракан.
Страшно представить, сколь беден, скучен и однообразен будет окружающий мир,
если освоение природы не будет осуществляться на строго научной основе.
Человек должен активно заботиться о восстановлении численности, расширении
ареалов редких видов животных и растений. Только биологический прогресс
гарантирует видам будущее.
Учитель:
Посмотрите на экран. Здесь предложены вышеназванные животные? Почему таракан
мирится с соседством человека?
Прогрессирующие виды:
Регрессирующие виды:
Учитель: Каковы пути достижения биологического прогресса?
Ученик: Ароморфоз (арогенез) - главный путь достижения биологического
прогресса.
Ароморфоз или
морфо-физиологический прогресс - возникновение в ходе эволюции признаков,
повышающих уровень организации живых существ. С ароморфозами, прежде всего,
связаны эволюционные преобразования кровеносной, дыхательной, нервной систем, а
также другие системы, оказывающие непосредственное влияние на увеличение
интенсивности обмена веществ и энергии. Эволюция кровеносной системы от
трубчатого сердца у ланцетника к двух-, трех- и четырех камерному сердцу у
высших позвоночных, сопровождавшаяся обособлением большого и малого кругов кровообращения,
шла по пути ароморфоза.
Учитель: Предлагаю
записать в тетрадь. Высокий общий уровень организации млекопитающих достигнут
за счет прогрессивного развития кровеносной системы, легких, головного мозга,
возникновения живорождения, теплокровности и других ароморфозов.
Крупными ароморфозами в
развитии растений были переход от размножения спорами к размножению семенами,
образование цветка и другие.
Ароморфозы
формируются на основе наследственной изменчивости и естественного отбора, и
являются приспособлениями широкого значения. Они дают преимущество в борьбе за
существование и открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды
обитания.
Ученик: Приобретение
теплокровности позволило млекопитающим и птицам заселить даже холодные зоны
Арктики и Антарктиды, труднодоступные другим организмам. Образование пыльцевой
трубки освободило процесс оплодотворения от необходимости водной среды, что
позволило цветковым растениям широко распространиться на суше. Этому
способствовало приобретение и других ароморфных признаков: эпидермиса, устьиц,
проводящей системы.
Родоначальные виды,
находящиеся на пути ароморфозов и дающие начало новым крупным таксонам
(псилофиты, стегоцефалы, археоптериксы и др.) в своей организации сочетали
наряду с признаками старой формы и новые прогрессивные черты, позволившие им
осваивать новую среду обитания.
Учитель:
Запишите
в тетрадь. Таким образом, ароморфозы являются крупными преадаптациями,
заранее обеспечивающими организмам возможность обитания в новых условиях.
Вследствие ароморфозов начинается широкая адаптивная радиация.
Ученик:
Адаптивная радиация. Концепция адаптивной радиации разработана
В.О. Ковалевским и Г. Осборном независимо друг от друга.
Адаптивная
радиация – это разветвление предкового ствола группы организмов на отдельные
ветви в ходе приспособительной эволюции. Таким образом, адаптивная радиация
связана с развитием адаптаций к различным условиям среды и способов
использования её ресурсов: освоение различных местообитаний, убежищ, пищевой
базы, способов добывания пищи и т.д. Адаптивная радиация проявляется в
разнообразии таксономических групп в пределах крупного таксона, например, в
разнообразии родов и видов семейства Кошачьи, разнообразии различных семейств
отряда Хищные и т.д. Например, анцестральные (предковые) формы
млекопитающих, благодаря целому комплексу ароморфозов дали начало множеству
групп, завоевавших все мыслимые адаптивные зоны:
древесно-лазающие
растительноядные (белки, приматы),
древесно-лазающие
хищные (куницы),
наземно-лесные
растительноядные (лоси, косули),
наземно-лесные
хищные (волки), наземные обитатели открытых пространств (лошади),
подземные (кроты,
слепыши),
околоводные и
полуводные (ластоногие),
водные
(китообразные),
летающие
(рукокрылые),
обитатели
переходных местообитаний (лисы, зайцы, кабаны) и т.д.
Учитель:
Идиоадаптация – аллогенез. Ароморфозам
А.Н. Северцов противопоставлял идиоадаптации частные приспособления живого
мира, позволяющие освоить специфические условия среды. В отличие от
ароморфозов, идиоадаптации открывают перед организмами возможность
прогрессивного развития без повышения уровня биологической организации. Благодаря
формированию различных идиоадаптаций млекопитающие смогли распространиться не
только в различных географических зонах (от тропиков до ледяных пустынь), но и
освоить самые разнообразные условия среды (на поверхности суши, в воде, почве,
частично в воздухе), что существенно снизило конкуренцию между видами за пищу,
места обитания. При этом уровень организации остался тем же.
Для
видов, семейств, отрядов млекопитающих характерны все типичные признаки этого
класса: теплокровность, живорождение, вскармливание потомства молоком и другие.
Ученик:
Типичные идиоадаптации у животных - особенности строения
конечностей (крота, копытных, ластоногих), особенности клюва (хищных птиц,
куликов, попугаев), приспособления придонных рыб (скатов, камболовых),
покровительс-твенная окраска насекомых и т.д..
Примерами
идиоадаптации у растений могут служить многообразные приспособления к
опылению, распространению плодов, семян и др.
Общая
дегенерация.
Учитель:
Ч. Дарвин - отмечал, что способность организмов выживать в борьбе за
существование вовсе необязательно должна быть связана с более высокой
организацией. Какие преимущества, например, могли бы получить инфузория или
земляной червь из более высокой организации, чем они имеют? Условия жизни этих
организмов относительно постоянны и они хорошо приспособлены каждый к своей
среде. Поэтому естественный отбор не совершенствовал их в сторону
прогрессивного усложнения. Более того, при упрощении условий среды организмы
утрачивают часть признаков - развиваются по пути общей дегенерации, ведущей я
упрощению организации. Это хорошо согласуется с дарвинским учением, согласно
которому эволюция заключается в выживании наиболее приспособленных, а не более
высокоорганизованных существ.
Запишите
в тетрадь. Дегенерация часто связана с переходом к
пещерному, сидячему или паразитическому образу жизни. Пещерные обитатели характеризуются
редукцией органов зрения, снижением активности, отсутствием пигментации.
Сидячие организмы (актиния) утратили органы передвижения, хорду, имеющиеся у
личиночной стадии. С пассивным образом жизни погонофор связана редукция
кишечника, ротового и анального отверстий. Рудиментарные органы - одно из
распространенных следствий дегенерации.
Ученик: Упрощение
организации обычно сопровождается возникновением различных приспособлений к
специфическим условиям жизни. Особенно наглядно это прослеживается на
паразитических организмах.
У
свиного цепня, лентеца широкого нет кишечника, слабо развита нервная система.
Однако они отличаются огромной плодовитостью за счет сильно развитых органов
размножения, обладают присосками и крючками, при помощи которых держаться на
стенках кишечника своего хозяина.
Переход некоторых
растений к паразитизму сопровождался снижением активности аппарата фотосинтеза,
редукцией листьев до чешуи, преобразованием корней в присоски. Одновременно
развивается сложная система приспособлений к хозяину (химическая сигнализация
при поиске растения - хозяина, химические механизмы внедрения в ткани хозяина и
пр.).
Учитель:
Генетической основой изменений, ведущих к упрощению организации, является
мутационная изменчивость. Известно много мутаций, вызывающих недоразвитие
органов, например, мутация рудиментарных крыльев у насекомых, альбинизм у
млекопитающих. Если такие мутации не устраняются естественным отбором, они
довольно быстро распространяются в популяции.
Ученик:
Различные направления эволюционного процесса и пути достижения
биологического прогресса закономерно сменяют друг друга в ходе эволюции – правило
смены фаз.
Ароморфозы
приводят к возможности освоения новых местообитаний. Это приводит к адаптивной
радиации и формированию адаптивных зон с помощью алломорфозов. В этих условиях
биологический прогресс достигается путем аллогенеза.
Дальнейшая конкуренция приводит к появлению частных
приспособлений – теломорфозов и гиперморфозов.
В большинстве случаев, специализация приводит к утрате
эволюционной пластичности: прогресс сменяется стабилизацией, а при быстрых и
крупномасштабных изменениях среды обитания – биологическим регрессом.
Таблица
Правило
смены фаз (заносится в тетрадь)
Путь эволюции
|
Формы борьбы за существование
|
Направления естественного отбора
|
Результаты
|
Исходная
группа – неспециализированные предки
|
Пассивное
соревнование
|
Отбор
на плодовитость
|
Увеличение
плодовитости
|
Арогенез
– ароморфные преобразования
|
Пассивное
соревнование и активная конкуренция
|
Отбор
на общую приспособленность
|
Общебиологический
прогресс
|
Аллогенез
– алломорфные преобразования
|
Активная
интерференционная конкуренция
|
Отбор
на приспособленность в частных условиях
|
Дифференцировка
внутри крупных таксонов. Адаптивная радиация
|
Аллогенез
– теломорфные преобразования
|
Активная
косвенная конкуренция
|
Отбор
на приспособленность в ограниченных условиях и на экономичность
|
Стабилизация.
Сокращение плодовитости. Увеличение продолжительности жизни
|
Дальнейшая
специализация, часто связанная с гиперморфозами
|
Различные
формы сосуществования
|
Отбор
на экономичность
|
Регресс.
Сокращение плодовитости. Увеличение размеров и продолжительности жизни.
Вымирание наиболее специализированных групп
|
Учитель: Используйте
данную таблицу при подготовке домашнего задания.
По принципу
цикличности разными эволюционистами неоднократно отмечалось, что
филогенетические преобразования самых разнообразных признаков носят циклический
характер. Предлагаю заполнить пропущенные графы в таблице «Принципы
цикличности».
Таблица
Принцип
цикличности.
Уровень
преобразований,
группы
организмов
и
их органы
|
Стадии
циклов
|
Полимеризация
|
Дифференцировка
|
Олигомеризация
|
Увеличение
числа элементов
|
Метамеризация
|
Специализация
|
Редукция
|
ДНК
|
Увеличение
объема ДНК: дупликации, амплификации
|
|
Продольная
дифференцировка хромосом. Образование супергенов
|
Уменьшение
объема ДНК. Уменьшение числа хромосом
|
Онтогенез
|
Продление
жизни особей
|
Дифференцировка
возрастных групп
|
Разделение
стадий развития (полный метаморфоз у ряда насекомых)
|
|
Животные.
Преобразование
сегментов тела у беспозвоночных
|
Стробиляция
у низших беспозвоночных (кишечно-полостные, ленточные черви)
|
|
Гетерономная
сегментация у низших членистоногих. Разделение тела на отделы
|
Уменьшение
числа сегментов. Слияние сегментов и отделов тела
|
Животные.
Преобразование числа жаберных дуг у Хордовых
|
Увеличение
числа жаберных дуг у низших Хордовых от 14 до 100-150 пар
|
|
Уменьшение
числа жаберных дуг от 11 до 6. Преобразование двух первых пар дуг
|
Растения.
Преобразование
побега у высших растений
|
Неограниченный
рост побега в длину у части Мохообразных
|
|
Дифференцировка
побегов на ростовые и укороченные
|
Появление
детерминантного роста
(вельвичия,
многие Цветковые)
|
Растения.
Преобразование
цветка у Цветковых растений
|
|
Полимерный
цветок лютиковых
|
Специализированные
цветки губоцветных, бобовых, орхидных
|
Редукция
околоцветника у ивовых, букоцветных, злаков, осок
|
|
|
|
|
|
|
Ученик:
Соотношение направлений эволюции.
В процессе эволюции
происходит чередование относительно кратких периодов ароморфозов и последующих
более длительных периодов идиоадаптаций или общей дегенерации. Ароморфозы
определяют этапы в развитии органического мира, поднимая организацию
какой-нибудь группы на более высокую ступень эволюции и открывая перед ней
новые возможности для освоения внешней среды. Далее развитие идет, но пути
идиоадаптации, обеспечивающих более высокоорганизованной группе освоение
доступного разнообразия мест обитания. При переходе организмов в более простые
условия формирование частных приспособлений сопровождается упрощением строения.
Общая дегенерация всегда вторична по отношение к прогрессивному развитию, так
как всякое упрощение предполагает некоторый уровень исходной сложности.
Направления эволюции
органического мира, сочетаясь и сменяясь, друг другом, приводят к усложнению,
прогрессивной направленности развития живой природы, и возникновению
целесообразности организмов - их соответствию условиям обитания и способности
изменяться по мере изменения этих условий.
Учитель
делает выводы: Принцип необратимости эволюции
сформулировал еще Ч. Дарвин: "Вид, раз исчезнувший, никогда не может
появиться вновь, если бы даже снова повторились совершенно тождественные
условия жизни".
Повторяемость условий
вызывает конвергентное сходство у организмов. Форма тела современных дельфинов
напоминает форму тела мезозойских ихтиозавров. Переход некоторых наземных позвоночных,
например, ластоногих, в водную среду сопровождался лишь конвергентными
изменениями конечностей, а не принципиальной их перестройкой по возвратному
пути к рыбам. Конвергенция затрагивает только изменение внешнего строения
органов. Внутреннее строение ласт у тюленя или моржа сохраняет основные
признаки пятипалой конечности, характерные для млекопитающих.
Дарвин и его
последователи доказали, что при повторении условий могут повторяться некоторые признаки,
но сами виды отличаются друг от друга не отдельными признаками, а сложным комплексом
признаков. Повторение всего комплекса признаков статистически невероятно. С
логической необходимостью это вытекает из представлений о движущих силах
эволюционного процесса. Генофонд популяций постоянно обновляется в результате
мутаций и поэтому никогда не копирует генофонд предыдущих поколений.
Генетически обновленная популяция вступает в другие отношения с окружающей
средой, и результаты естественного отбора будут иными. Закон необратимости
говорит о неповторяемости эволюционного процесса, сущность которого не в
повторения, а в образовании нового качества.
Домашнее задание: подготовить ответы на вопросы в тетради.
1. В
чем состоит биологический прогресс? Каковы пути его достижения?
2.
Всегда ли биологический прогресс сопровождался морфофизиологическим прогрессом?
Приведите примеры.
3.
Покрытосеменные растения произошли от голосеменных путем приспособления цветка
к образованию плода. Объясните:
а) к
какому направлению эволюции относится возникновение плода у покрытосеменных;
б)
какое биологическое значение имеет образование семян внутри плода?
4. К
какому направлению эволюция относятся следующие эволюционные изменения:
появление зацепок на плодах лопуха и череды; появление лазающего стебля у
винограда и плюща; появление крылышек на плодах клена, утрата листьев и
превращение их в колючки (у кактуса)?
5. В чем заключается
эволюционное значение ароморфозов и идиоадаптаций?
6. Может ли упрощение организации
привести вид к биологическому прогрессу? Приведите примеры общей дегенерации.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.