Основные направления эволюционного процесса

Урок содержит тему по биологии для учащихся 10 класса. Представлены разнообразные, многоуровневые по степени сложности задания, позволяющие стимулировать интерес обучающихся к предмету. Урок охватывают более широкий круг биологических дисциплин и способствуют формированию широкой биологической эрудиции.Разработка урока сориентирована не столько на передачу «готовых знаний», сколько на формирование активной личности, мотивированной к самообразованию, обладающей достаточными навыками и психологиче...
Раздел Биология
Класс 10 класс
Тип Другие методич. материалы
Автор
Дата
Формат docx
Изображения Есть
For-Teacher.ru - все для учителя
Поделитесь с коллегами:

Основные направления эволюционного процесса.Урок "Основные направления эволюционного процесса."

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?

Основные направления эволюционного процесса.Основные направления эволюционного процесса.Основные направления эволюционного процесса.Прогрессирующие виды:

Основные направления эволюционного процесса.Основные направления эволюционного процесса.Регрессирующие виды:



Учитель: Каковы пути достижения биологического прогресса?

Ученик: Ароморфоз (арогенез) - главный путь достижения биологического прогресса.

Основные направления эволюционного процесса.Основные направления эволюционного процесса.

Основные направления эволюционного процесса.

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.

Основные направления эволюционного процесса.Основные направления эволюционного процесса.Основные направления эволюционного процесса.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.

Основные направления эволюционного процесса.Для видов, семейств, отрядов млекопитающих характерны все типичные признаки этого класса: теплокровность, живорождение, вскармливание потомства молоком и другие.

Основные направления эволюционного процесса.Основные направления эволюционного процесса.

Основные направления эволюционного процесса.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..Основные направления эволюционного процесса.

Основные направления эволюционного процесса.Примерами идиоадаптации у растений могут служить многообразные приспособления к опылению, распространению плодов, семян и др.

Основные направления эволюционного процесса.





Основные направления эволюционного процесса.

Основные направления эволюционного процесса.



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.

Основные направления эволюционного процесса.Основные направления эволюционного процесса.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.

Основные направления эволюционного процесса.Основные направления эволюционного процесса.Основные направления эволюционного процесса.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.







© 2010-2022