Приспособленность организмов к условиям внешней среды и её относительный характер

Тема: Приспособленность организмов к условиям внешней среды и её относительный характер

Цель: изучение приспособленности организмов – при изучении темы получить знания о механизмах возникновения и формирования приспособлений под воздействием естественных факторов (наследственной изменчивости, борьбы за существование, естественного отбора). Следует обосновать их совместное действие, ведущую роль естественного отбора. На основе полученных знаний необходимо выработать умение опровергать религиозные взгляды на приспособленность.

Ход урока

Ко времени появления учения Дарвина об эволюции органического мира перед наукой встали три вопроса: (записать на доске)

1.      Как объяснить приспособленность живых существ к среде?

2.      Как возникло существующее в природе многообразие видов?

3.      Почему в  ходе эволюции происходит повышение организации живых существ?

Для их решения Дарвин обратился к практике сельского хозяйства. Он установил, что движущие силы пород домашних животных и сортов культурных растений – наследственная изменчивость и проводимый человеком отбор. Нам необходимо рассмотреть эти вопросы по отношению к видам, обитающим в естественных условиях.

I Объяснение приспособленности организмов в додарвиновский период

Крупный ученый конца 18 – начала 19 века Кювье, и его ученики отстаивали взгляды о сотворении видов Богом, о неизменяемости видов. Они предлагали теорию катастроф: на Земле постоянно происходят катастрофы – они уничтожают всё живое.  Ученики Кювье в дальнейшем говорили о повторных актах творения: сначала Бог сотворил примитивные организмы, потом катастрофа уничтожила, после чего Бог сотворил более совершенные формы и современные виды.

Были высказаны представления о возможности превращения (трансформации) одного вида в другой при изменении условий среды.

Идеи о едином акте творения – креационизм – сторонник Карл Линней. По его мнению, каждый вид возник в результате акта творения Бога, а значит – виды неизменны и постоянны.

Провозвестником эволюционизма был К. Линней, он придерживался идеи, что «видов столько, сколько их создало Бесконечное существо». Историческая заслуга его состоит в том, что он выдвинул принцип иерархичности систематических категорий (таксонов): виды объединяются в роды, роды в семейства и пт. Иерархичность системы Линнея близка к идее расхождения признаков у родственных организмов, предложенной столетием назад Чарльзом Дарвином.

Сент. – Илер (1772 – 1844) – трансформист и эволюционист. Развил идею единого происхождения, идею единства плана строения. Он считал, что при изменении условий изменяются строение и функции организмов и весь организм в целом. Попытался доказать это экспериментально. Воздействуя различными факторами на яйцо птицы, и получив птичьих уродов, он как трансформист признал, что виды изменяются резко, что один вид при изменении условий может превратиться в другой.

Французский естествоиспытатель Ж. Б. Ламарк считал, что существующие виды должны со временем превратиться в новые, более совершенные. Но появление организации по Ламарку рассматривалось с идеалистических позиций, т. е повышение организации и организмов происходит при наличии и под воздействием некой нематериальной силы во всех организмах, которая и вызывает повышение уровня организации.

Ламарк выдвигал 2 причины эволюции:

1.      Градация (повышение организации при нематериальных факторов)

2.      Приспособительная дифференцировка (изменение органов под воздействием внешних условий среды)

Приспособленность к условиям внешней среды по Ламарку

Он прибегает к теории флюидов – это тонкая невидимая материя, проводящая теплоту. В каждом местообитании свои условия, а значить имеются свои флюиды. Они проникают в организм и заставляют его изменяться в соответствии с условиями среды. Пример: У водного растения стрелолисты листья различаются – подводные тонкие и рассеченные, надводные – лопастные. Это объясняется тем, что в Н2О действуют одни флюиды, на воздухе - другие, в подводной среде – также отличные от предыдущих.

Если изменяются условия внешней среды, у животных с нервной системой появляются новые потребности. Пример: климат стал более сухой – у животных появилась потребность часто пить.

С появлением новых потребностей возникают новые действия и привычки. При этом одни органы начинают усиленно упражняться, другие бездействуют, а некоторые и вовсе исчезают.

Ламарк формулирует два закона:

1.      Органы, которые упражняются – усиливаются, те, которые не упражняются – ослабевают.

2.      Все изменения, которые возникают под влиянием неупражнений или упражнений – передаются по наследству. Для доказательства он приводит ряд примеров:

3.      Кроты, слепыми живут под землей, орган зрения у них не упражняются, глаза плохо развиты, а у слепыша – отсутствуют.

4.      У змей предки ползали на брюхе, не используя ног – это привело к редукции ног. Но змеи стремились пролезть через узкие отверстия – это привело к тому, что их тело стало узким и длинным.

5.      У жирафов ноги были такими же, как у других травоядных, они попали в условия, где питание заключалось только в листьях. Именно это и привело их к увеличению длины шеи и ног.

По Ламарку в ходе эволюции могут возникать новые органы. Объяснил он это идеалистически, что внутренне чувство может вызвать возникновение новых органов. Пример: У самцов часто возникали приступы гнева, у них жидкость бросалась в голову, и следствием этого стали выросшие рога.

Вывод

Так как Ламарк считал, что любое изменение в строении организма являлось полезным для организма, то оно способствовало приспособлению в среде обитания. Эти идеи составляли наиболее слабую часть его учения. Заслуга Ламарка состояла в том, что он определил, что организмы являются результатом эволюции.

 Итак, в додарвиновский период развития биологии приспособленность живых существ служила доказательством бытия божия: без всемогущего Творца сама природа не смогла так разумно устроить живые существа и так мудро приспособить их к среде

+

Налицо были противоречия между научными фактами, раскрывающими совершенство органического мира и предполагавшимися тогда объяснениями. Дело доходило до того, что, по словам К. А.Тимирязева обходились молчанием поразительные факты и даже просто отрицались, так как казались слишком изумительными, слишком раздражали ум, напоминая о его беспомощности объяснить их. Ключ к этой «незатейливой мучительной загадке» принес Дарвин.

5А II

Как действовала эволюция вырабатывая те или иные приспособления. Как возникновение этих приспособлений можно объяснить с точки зрения теории Дарвина.

Покажем это на примере формирования приспособлений у лопуха обыкновенного. Вы знаете, что это растение обитает около жилья человека. Допустим,  что у предков лопуха не были развиты прицепки и росли они где нибудь в лугах. В силу каких то обстоятельств популяция оказалась около жилища человека. В результате непрерывного процесса возникновения мутаций, их комбинация при скрещивании, волны численности обеспечивали генетическую гетерогенность популяции. Поэтому растения отличались друг от друга рядом наследственных признаков:

1.     размерами

2.     отсутствием или наличием прицепок

Внутривидовая борьба за существование способствовала выживанию особей, у которых признак наличие прицепок был более развит, сформирован. В процессе естественного отбора именно эти особи оставляли плодовитое потомство и численность их в популяции возрастала.

Растения нового поколения вновь несли разнообразные мутации. Среди мутаций могли быть и такие, которые усиливали проявление отобранного ранее признака. Обладатели этого признака вновь имели больше шансов выжить и оставить потомство. И так из поколения в поколение на основе усиления, накапливания полезного наследственного изменения совершенствовалась черта присполобленности лопуха обыкновенного к распространению семян животными и человеком

Объяснение возникновения приспособленности, данное Ч. Дарвиным,в корне отличается от понимания этого процесса Ламарком, который выдвинул идею о врожденной способности организмов изменяться под влиянием среды только в полезную для них сторону.

Рассматривая другие примеры адаптаций в живой природе (Демонстрация гербариев) мы можем предположить, что механизм их возникновения общий: во всех случаях приспособления возникают не сразу в готовом виде как нечто данное, а длительно формируются в процессе эволюции посредством отбора особей, имеющих признак  в наиболее выраженной форме

Делаем вывод в лабораторной работе и записываем вывод

Велик мир живых существ, населяющих нашу планету. это и микроскопические организмы, и животные огромных размеров, хищные или совсем безобидные. всего их на Земле 1,5 млн видов, между ними существует тесная взаимосвязь и сложное взаимодействие. немало в природе животных, у которых нет ни быстрых ног, ни острых когтей или крепких зубов, но которые хорошо приспособились к условиям жизни и имеют особые средства защиты от врагов. Эти животные не могут обороняться агрессивным способом, при опасности они стараются отпугнуть противника.

1) Одни выделяют неприятную пахучую или едкую жидкость;

2) Другие принимают неожиданную для врага позу устрашения;

3) Третьи отпугивают своей схожестью с несъедобными ядовитыми видами;

4) Для спасения жизни отдельные виды могут калечить себя - отбразывать кусок хвоста или ногу, за которые ухватится противник;

5) Есть животные, которые в момент опасности притворяются мертвыми;

6) Большое значение дл некоторых животных имеют покровительственная форма и окраска (защитная; сезонная; расчленяющая), благодаря которым они становятся малозаметными на окружающем фоне;

7) Ряд видов обладает удивительными способностями: быстро изменять свою окраску, маскироваться при помощи различных предметов, чувствовать приближение стихийных бедствий и стараться избегать их.

Приведите примеры приспособлений у животных

Примеры адаптаций

1.     Защитная или покровительственная окраска.

Окраска животных имеет сходство с окраской среды, в которой они живут. Пример: пустынные змеи или ящереци окрашены в серо- желтый цвет под стать цвету окружающей почвы и растительности, а животные, обитающие среди мнегов, имеют белый мех или оперение.

2.     У открытогнездящихся птиц глухарь, тетерев, сидящая на гнезде самка почти не отличима от фона, соответствует фону и пигментированная скорлупа . У пттиц, гнездящихся в дупле, самки имеют яркую окраску (прим. попугаи, дятлы)

Ночные бабочки днём могут погибнуть от насекомоядных птиц, но поскольку окраска их крыльев сливается с тоном той поверхности, на которой они проводят день, многие из них остаются незамеченными и переживают неблагоприятное для них время.

Окраска многих животных представляет собой сочетание контрастных по цвету пятен и полос, которые не соответствуют форме животного, но по тону и рисунку сливаются с окружающим фоном. Расчленяющую окраску имеют зебры и жирафы: их полосатые и пятнистые фигуры почти незаметны на фоне растительности африканских саванн, особенно в сумерки, когда выходят на охоту хищники.  Такой вид окраски характерен и для обитателей подводного мира, например рыбы ангела и вымпельных щетинозубов.

3. Отпугивающая окраска.

Животные с яркой окраской хорошо заметны на окружающем фоне, они не рпячутся - они несъедобны, ядовиты, их яркая окраска является предупреждением "Не трогай!" и характерна для жалящих насекомых, имеющих ядовитые железы, божьих коровок (птицы их не трогают)

4. Мимикрия.

Одним из защитных свойств животных является сходство беззащитного вида с хорошо защищенным. Среди насекомых широко распространено подражание жалоносным перепончатокрылым, есть бабочки-стеклянницы, напоминающие видом шершней.

Мимикрия - резутьтат отбора сходных мутаций у различных видов. Она помогает незащищенным животным выжить, способствует сохранению организма в борьбе за существование.

5. Меняющаяся окраска.

Природа наградила некоторых животных способностью изменять окраску при переходе из одной цветовой среды в другую. Такое свойство служит животному надежной защитой, поскольку делает его малозаметным в любой обстановке.

Меняют цвет древесные ящерицы - хамелеоны. быстрая смена окраски от зеленой к желтой или бурой делает её почти незаметной  на ветках среди листвы. Кроме того, хамелеон может отпугивать врага быстрой сменой окраски контрастных цветов, становясь то ярко-зеленым, то красным иои черным.

6. Защитнаяф форма: Есть немало животных, тела которых похожи на какой либо предмет окружающей среды. такое сходство нередко спасает животное от врагов. Гусеницы некотрых бабочек напоминают сучки, а тело бабочек - лист или цветок.

7. Устрашающая поза.

Многие животные, которые не обладают достаточной силой для отпора врагу, пытаются все же отпугнуть его, принимая различные устрашающие позы. Например, ящерица ушастая круглоголовка широко растягивает околоушные складки, которые наливаются кровью и вместе со ртом создает впечатление огромной пасти.

8. Оборонительные выеделения.

 Существует немало животных, которые при опасности "выстреливают" во врага какой либо жидкостью, обладающей  защитными свойствами. Эти животные не имеют отпугивающей окраски, которая могла бы насторожить нападающего, и поэтому "выстрелы" неожиданными и эффективными. Осьминоги, кальмары - выпускают навстречу врагу "чернильную бомбу" - жидкость, нескольких капель которой достаточно чтобы замутить вокруг воду и незаметно скрыься.

9. Способность к прогнозированию.

 Замечено, что перед снихийным бедствием животные ведут себя беспокойно, но о надвигающейся беде большинство из них "узнает" слишком поздно и не успевает ее избежать. Но есть такие животные, которые "слышат" приближение опасности с большим запасом времени и спасаются. Пример: Приближение землетрясений змеи и крысы предчувствуют за 1,5 - 2 месяца; крысы улавливают сигналы готовящегося землетрясения с эпицентра, находящегося от них на расстоянии 100 и более километров.

Какие вы знаете приспособления у растений?

Приспособленность у растений

Различные приспособления, помогающие растениям избегать вредного самоопыления, является одновременно и средством, обеспечивающим перекрестное опыление.

1.     Образование различных цветков: пестичных или тычиночных. Пример: у огурца тычинковые цветы не приносят плодов. Их и называют поэтому пустоцветами.

2.     Разновременное созревание тычинок и  пестиков. Пример: у резеды пестик уже вытянется и раскроет рыльце для принятия пыльцы, а тычинки еще не этом растении еще не созрели и не могут опылить пестик. (иногда бывает наоборт)

Посмотрите, какое в природе разнообразие в формах и устройствах цветков. строение отдельных цветков приспособлено к строению  и повадкам отдельных видов насекомых

3.   Окраска цветков приспособлена к особенностям зрения отдельных насекомых. Этой же цели служит и строение цветочных венчиков. Пример: цветки полевой гвоздики представляют собой удобную посадочную площадку для бабочек, а нектар скрыт в глубине венчика, откуда его может достать только длинный хоботок тех же бабочек.

4.   Запах - тоже приспособление, возникшее в ходе эволюции.

5.   Если приспособления широко рспространены, следовательно они являются полезными, т.к естественный отбор сохраняет только полезные.

6.   Дарвин ставит эксперимент в двух вариантах для доказательства полезности перекрестного опыления:

·         1 вариант: растения посещались насекомыми, которые осуществляли перекрестное оплодотворение;

·         2 вариант: растения были покрыты тканью и насекомые не могли посещать их и осуществить перекрестное оплодотворение - там шло самоопыление.

 Все  условия были одинаковыми (температура, почва, вода). Результат: растения, которые не посещались насекомыми дали урожай семян намного меньше.

 Еще большие различия оказались в следующих поколениях. Растения, развивающиеся из семян самоопыляющихся растений давали меньше зеленой массы, меньше цветов, семян, растения эти были подвержены заболеваниям, гибли, особенно угнетающе это сказалось в следующих поколениях. Дарвин вывел закон полезности перекрестного оплодотворения.

Половой отбор

Дарвин обратил внимание, что некоторые факты противоречат положениям об естественном отборе, т.е некоторые виды имеют яркую окраску, хорошо заметны, выделяются пением. Анализируя факты, Чарльз Дарвин создал представление о половом отборе. Это частный случай естественного отбора, происходящий в период размножения, свойственен особям одного пола. Пример: происходит между самцами за оплодотворение самки.

Биологическое значение отбора состоит в стимуляции процессов размножения. в этом случае идет борьба между самцами в форме боев на смерть. Самки в это время пассивны. Они достаются победителю. эта форма отбора ведет к тому, что потомство появляется более сильным, это ведет к увеличению у самцов органов, которые используются в драках.

Форма отбора идет в виде соперничества. Самка активно выбирает понравившегося самца. Самцы соперничают внешним видом, особенностями поведения, танцами, пением. Эта форма отбора к развитию вторичных половых признаков.

Относительный характер приспособленности.

Господствовало мнение, что каждое отдельное приспособление абсолютно, т.к соответствует определенной цели, заложенной творцом.

Приспособленность организмов к среде выработана в процессе длительного исторического развития под действием естественных причин, из большого разнообразия факторов, а значит и генотипов, в популяциях отбираются наиболее соответствующие данным условиям.

Лишь в результате очень длительного эволюционногог процесса появляются организмы, хорошо адаптированные к изменившимся условиям.

Поразительное сходство в строении органов, возникающее в ходе эволюции у очень отдаленных друг от друга форм животных и растений, свидетельствует в пользу сходным образом действовавшего естественного отбора. (Демонстрация гербариев)

Кроме естественного отбора и наследственной изменчивости в поддержании и формировании приспособлений существенную роль играют изолирующие механизмы, препятствующие широкому проникновению генетического материала из других видов.

Следует помнить, что приспособленность организмов к среде обитания не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания чато изменяются быстрее, чем формируются приспособления. Соответствуя конкретной среде обитания, приспособления теряют свое значение при ее изменении.

Доказательством относительного характера присобленности  могут быть следующие факты:

1.     Защитные приспособления от одних врагов оказываются неэффективными от других. Пример: ядовитых змей, опасных для многих животных, поедают мангусты, ежи)

2.     Проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным (ночные бабочки собирабт нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но также летят и на огонь, хотя и гибнут при этом .

3.     Бобры, выбвигающие постройки в комнатках. Полезные в одних условиях органы становятся бесполезными и  даже относительно вредными в другой среде (прим.: перепонки между пальцами у горных гусей, которые никогда не опускаются на воду).

4.     Возможны и более совершенные приспособления к данной среде обитания. Некоторые виды животных и растений быстро размножались и широко распространяются в совершенно новых для них районах земного шара, куда были случайно или намеренно завезены.

5.     Приспособленность организмов только к опредленной среде (рыбы, птицы).

6.     Гибель организмов в результате узкой специализации (жало пчелы).

7.      Ненадежность любой защиты ( яд среднеазиатского каракута безвреден для овец; иволга поедает мохнатых гусениц; лиса катит ежа в водоем, в котором его мускулатура расслабляется и иглы складываются)

8.     Переход симбиоза в паразитизм ( взаимоотношения гриба и водоросли в лишайнике).

Учение Дарвина об относительной приспособленности как результате естественногог отбора полностью опровергает существовавшие до него взгляды и утверждения о божественном происхождении организмов и абсолютном характере органической целесообразности (К. Линней), а также о врожденной способности организмов изменяться под влиянием среды только в полезную для них сторону (Ж.Б Ламарк)

Обобщение

·         Приспособленность организмов к внешней среде и их органов к выполняемой ими функции является необходимым следствием естественного отбора;

·         Приспособленность носит относительный характер

·         Экспериментальнон доказательство естественного отбора.

Рис 7 стр 95 Методика

Рис 8 стр 96 увеличить

Сообщение стр 36 -37

Д/з

Стр 20

Задание для самостоятельной работы по биологии

Дидактический материал лекций посмтореть

Рисунки:

1.     Стрелолист

2.     Крот, слепыш

3.     Змея

4.     Жираф

5.     Олень с рогами

6.      

Посмотреть гербарии, где есть приспособления у семян к распространению: ветром, саморазбрызгиванием, водой, человеком, птицами, животными

Краткое описание документа:

Тема: Приспособленность организмов к условиям внешней среды и её относительный характер

Цель: изучение приспособленности организмов – при изучении темы получить знания о механизмах возникновения и формирования приспособлений под воздействием естественных факторов (наследственной изменчивости, борьбы за существование, естественного отбора). Следует обосновать их совместное действие, ведущую роль естественного отбора. На основе полученных знаний необходимо выработать умение опровергать религиозные взгляды на приспособленность.