Закономерности и пути развития органического мира

Сабақтың жоспары План урока	Топтар Группа	Өткізу уақыты Дата провед.	Пән мұғалімі Преподаватель
			Мукашева М.А.
1 Сабақтың тақырыбы: Тема урока 14	‘Закономерности и пути развития органического мира. Эволюция филогенетических групп. Сравнительно-анатомические доказательства эволюции. Основные пути и направления эволюции. Биологический прогресс и регресс. Аллогенез (идиоадаптация). Арогенез (ароморфоз). Катагенез (дегенерация). Темпы эволюции в группах.’
2 Оқыту мен тәрбиелеудің міндеттері: Учебно-воспитательные задачи: 1 Образовательная 2 Развивающая 3 Воспитательная	1. обосновать убежденность в том, что эволюционное учение является одним из наиболее фундаментальных теоретических обобщений современной биологии, сформировать у учащихся понятие об эволюции филогенетических групп, рассказать об основных путях эволюции. 2. развивать умения слушать лекцию и вести записи конспекта материала урока, анализировать, выделять главное, сравнивать, систематизировать, доказывать, объяснять, ставить и разрешать проблемы 3. сформировать мировоззрение учащихся, систему взглядов и убеждений, воспитание личности социально активной, мобильной и адаптивной
3 Сабақтың түрі: Тип урока	1. изучение нового материала.
4 Оқушылардың ұйымдастырудың формасы:әрекеттерін Формы организации деятельности Учащихся	словесная наглядная
5 Құрал-жабдықтар, көрнекі құралдар Оборудование, наглядные пособия
6 Қолданылған әдебиеттер: Литература	учебник Беляева Д.К. «Общая биология», 10-11 класс
7 Сабақтың барысы: Ход урока	I.Орг. момент II.Изучение новой темы.
8 Қорытынды Заключительная часть урока	Закрепление нового материала Подведение итогов.

Урок 14. Закономерности и пути развития органического мира. Эволюция филогенетических групп. Сравнительно-анатомические доказательства эволюции. Основные пути и направления эволюции. Биологический прогресс и регресс. Аллогенез (идиоадаптация). Арогенез (ароморфоз). Катагенез (дегенерация). Темпы эволюции в группах..

Цели:

Образовательная: обосновать убежденность в том, что эволюционное учение является одним из наиболее фундаментальных теоретических обобщений современной биологии, сформировать у учащихся понятие об эволюции филогенетических групп, рассказать об основных путях эволюции

Развивающая: развивать умения слушать лекцию и вести записи конспекта материала урока, анализировать, выделять главное, сравнивать, систематизировать, доказывать, объяснять, ставить и разрешать проблемы.

Воспитательная: сформировать мировоззрение учащихся, систему взглядов и убеждений, воспитание личности социально активной, мобильной и адаптивной.

Оборудование: учебник Беляева Д.К. «Общая биология», 10-11 класс.

Тип урока: изучение нового материала.

Ход урока

I. Изучение нового материала

Эволюция филогенетических групп

Первичные формы филогенеза

Данные систематики, палеонтологии, биогеографии, сравнительной анатомии, молекулярной биологии и других биологиче­ских дисциплин дают возможность с боль­шой точностью восстанавливать ход эволю­ционного процесса на любых уровнях выше вида. Совокупность этих данных составляет основу филогенетики — дисциплины, по­священной выяснению особенностей эволюции крупных групп органического мира. Сопоставление хода эволюционного процесса в разных группах, при неодинако­вых условиях внешней среды, в разном био­тическом и абиотическом окружении и т. п. позволяет выделять общие, характерные для большинства групп особенности исто­рического развития. Все особенности эво­люции групп были выяснены при изучении фенотипов — морфофизиологических осо­бенностей особей. В 80-х гг. XX в. началась работа по сопоставлению этих данных с данными, полученными на молекулярно-ге-нетическом уровне.

Среди форм филогенеза выделяют пер­вичные — филетическую эволюцию и ди­вергенцию, лежащие в основе любых изме­нений таксонов. Примеры первичных форм филетической эволюции на уровне возник­новения видов были рассмотрены ранее

Филетическая эволюция — это изме­нения, происходящие в одном филогене­тическом стволе (без учета всегда воз­можных дивергентных ответвлений). Без таких изменений не может протекать никакой эволюционный процесс, и поэтому филетическую эволюцию можно счи­тать одной из элементарных форм эво­люции.

Подавляющее большинство палеонто­логически изученных стволов древа жизни дают примеры именно филетической эволю­ции. Развитие предков лошадей по прямой линии фенакодус — эогиппус — миогиппус — парагиппус — плиогиппус — современ­ная лошадь — пример филетической эво­люции (см. рис. 6.4). Филетическая эволю­ция происходит в пределах любой ветви древа жизни: любой вид развивается во вре­мени, и как бы ни были похожи между со­бой особи вида (разделенные, скажем, не­сколькими тысячами поколений в неизбеж­но меняющейся среде), вид в целом должен за это время в чем-то измениться. Это фи­летическая эволюция на микроэволюцион­ном уровне. Проблемы филетической эво­люции на макроэволюционном уров­не — изменение во времени близкородст­венной группы видов.

В «чистом» виде (как эволюция без ди­вергенции) филетическая эволюция может характеризовать лишь сравнительно корот­кие периоды эволюционного процесса

Но она показывает, что процесс эволюции не может быть приостановлен. Даже когда го­ворится о длительном существовании в не­изменном виде так называемых «живых ис­копаемых» , имеется в виду лишь их относительная неизменность, большое сходство современных форм с теми, кото­рые жили миллионы или сотни миллионов лет назад (но не их идентичность).

Дивергенция — другая первичная фор­ма эволюции таксона. В результате измене­ния направления отбора в разных условиях происходит дивергенция (расхождение) вет­вей древа жизни от единого ствола предков .

Начальные стадии дивергенции можно наблюдать на внутривидовом (микроэволю­ционном) уровне, на примере возникнове­ния различий по каким-либо признакам в отдельных частях видового населения. Так, дивергенция популяций может приводить к видообразованию .

Прекрасный пример дивергенции форм — возникновение разнообразных по морфофизиологическим особенностям вьюр­ков от одного или немногих предковых видов на Галапагосских островах и многих ви­дов бокоплавов (Gammaridae) в Байкале.

Уже Ч. Дарвин подчеркивал огромную роль дивергенции в процессе развития жиз­ни на Земле. Таков главный путь возникно­вения органического многообразия и посто­янного увеличения «суммы жизни». Меха­низм дивергентной эволюции основан на действии элементарных эволюционных фак­торов . В результате изоляции, волн жизни, мутационного процесса и в особенности естественного отбора популя­ции и группы популяций приобретают и со­храняют в эволюции признаки, все более заметно отличающие их от родительского вида. В какой-то момент эволюции (этот «момент» может длиться много поколений, а для эволюции даже сотни поколе­ний — мгновение) накопившиеся различия окажутся настолько значительными, что приведут к распаду исходного вида на два (и более) новых.

" Дивергенция любого надвидового мас­штаба — результат действия изоляции и в конечном итоге естественного отбора, вы­ступающего в форме группового отбора (со­храняются и устраняются виды, роды, се­мейства и т. п.). Групповой отбор также ос­нован на отборе индивидов внутри популя­ции; вымирание вида происхо­дит лишь посредством гибели отдельных особей

Несмотря на принципиальное сходство процессов дивергенции внутри вида (микро­эволюционный уровень) и в группах более крупных, чем вид (макроэволюционный уро­вень), между ними существует и важное различие, состоящее в том, что на микро­эволюционном уровне процесс диверген­ции обратим: две разошедшиеся популя­ции могут легко объединиться путем скре­щивания в следующий момент эволюции и существовать вновь как единая популяция. Процессы же дивергенции в макроэволю­ции необратимы: раз возникший вид не может слиться с прародительским (в ходе филетической эволюции и тот и другой вид неизбежно изменится, и если даже какие-то части этих видов в будущем вступят на путь сетчатой эволюции, или семгенеза, то это не будет возврат к старому

Дивергенция и филетическая эволю­ция — основа всех изменений филогенети­ческого древа и первичные формы протека­ния процесса эволюции любого масштаба в природе.

Доказательства эволюции: сравнительная анатомия, биогеография, молекулярная биология

Сравнительная анатомия изучает строение организмов разных видов. На основе сходства в строении можно установить родство организмов. Какие же доказательства эволюции представляет сравнительная анатомия?

Подавляющее большинство организмов состоит из огромного числа клеток. Все позвоночные животные имеют единый план строения: у них есть полость тела, сходные органы и системы органов. У всех позвоночных внутренний скелет состоит из сходных отделов: черепа, позвоночника, грудной клетки и поясов конечностей.

У организмов разных видов выявлены гомологичные органы (от греч. gomonos – подобный), которые имеют сходное строение, расположение, общее происхождение, но выполняют разные функции. Например, у всех позвоночных животных гомологичны конечности, усики гороха гомологичны листьям, а корневище ландыша и клубень картофеля – стеблю. Наличие гомологичных органов у организмов разных видов свидетельствует об их родстве. Однако в ходе эволюции одни и те же органы изменялись в разных направлениях, формировались приспособления к жизни в разных условиях.

У многих организмов обнаружены рудиментарные органы и атавизмы. Рудименты (от лат. rudimentum – зачаток, первооснова) – это органы, которые выполняли определенную функцию у предков, а у потомства находятся в стадии исчезновения или приобрели в ходе эволюции новые функции. Рудиментарны (недоразвиты) 2-й и 4-й пальцы у лошади, 1-й и 3-й пальцы крыла птицы, листья на корневище ландыша.

У человека насчитывается около 100 рудиментов. Это остаток третьего века в уголке глаза, хорошо развитого у пресмыкающихся и птиц, дарвинов бугорок на ухе, имеющийся у некоторых обезьян, кости копчика, аппендикс.

Некоторые рудиментарные органы в ходе эволюции стали выполнять новые функции. Например, у жвачных животных хорошо развит аппендикс, который участвует в пищеварении. У человека аппендикс развит слабо. Это 1000 рудимент, выполняющий иммунную функцию – в нем уничтожаются чужеродные вещества, попадающие в пищеварительный канал.

Атавизмы (от лат. atavus – отдаленный предок) – признаки, существовавшие у далеких предков и утраченные в ходе эволюции, но изредка появляющиеся у некоторых особей. Появление атавизмов объясняется тем, что гены, отвечающие за данный признак, в генотипе сохранились, но не функционируют,так как подавляются действием других генов. По каким-либо причинам эти гены могут начать функционировать, и тогда утраченный ранее признак проявляется у отдельных особей.

Люди иногда рождаются с атавизмами – хвостовым придатком, сильно развитым волосяным покровом на теле, незаросшими жаберными щелями. Наличие рудиментарных органов и атавизмов свидетельствует об эволюции органического мира, изменении видов.

Биогеография – наука о закономерностях распространения организмов на Земле. Исследования растительного и животного мира показывают, что на разных материках в сходных природных условиях обитают разные, но родственные между собой виды. Так, близкие виды енотов обитают в Северной и Южной Америке, Юго-Восточной Азии. Объяснить это явление можно тем, что исходный вид, возникнув в одной области, расселяется и попадает в различные условия обитания, где изменяется, дает начало новым видам. Наличие родственных видов на разных материках свидетельствует о том, что когда-то все материки были связаны между собой, а потом разделились.

Доказательством эволюции служат виды, обитающие на островах. Островные виды похожи на материковые, но отличаются от них. Замечено, что, чем раньше остров отделился от материка, тем больше различий между материковыми и островными видами.

Ч. Дарвин во время путешествия по Южной Америке встретил вьюрков с клювами, приспособленными для дробления семян. На Галапагосских островах, расположенных вблизи материка, им было обнаружено несколько видов вьюрков с разными клювами, приспособленными к питанию различной пищей: семенами и насекомыми, нектаром, плодами и почками, личинками насекомых и др. По-видимому, острова были заселены вьюрками одного вида, которые вследствие конкуренции стали питаться разной пищей. Это привело к появлению различий между ними и формированию новых видов под действием движущих сил эволюции.

Молекулярная биология изучает строение и функционирование макромолекул, входящих в состав клеток особей разных видов. Вам известно, что молекулы белков, нуклеиновых кислот обладают видовой специфичностью. Чем больше сходство этих молекул у разных видов, тем ближе родство между ними. Так, было установлено родство человека и человекообразных обезьян, птиц и крокодилов, рыб и земноводных. По-видимому, каждая группа организмов произошла от общего предка, а дальнейшая их эволюция шла в разных направлениях.

Биологический прогресс. Вообще эволюция — это процесс развития от низших форм к высшим, от простого к сложному. Академик А. Н. Северцов особо выделял существование биологического прогресса и биологического регресса в истории развития органического мира.

 Биологический прогресс — это успех конкретного вида или систематических групп в борьбе за существование. Основные признаки биологического прогресса: а) увеличение числа особей систематических групп; б) расширение ареала; в) образование новой популяции, разновидности, вида.

Направления биологической эволюции. Академики А. Н. Северцов и И. И. Шмальгаузен определили три направления биологической эволюции, приводящие к биологическому прогрессу:

1.             Ароморфоз (арогенез).

2.              Идиоадаптация (аллогенез).

3.              Дегенерация (катагенез).

 1. Ароморфоз (греч. air о— "поднимать", morpha — "форма"), или морфофизиологический прогресс, усложнение строения особей, развитие приспособлений к жизни. Представим результат ароморфоза

Таблица 2 Основные ароморфозы Результат ароморфоза 1)  Фотосинтез. 2)   Эукариотные клетки. 3)  Половой процесс. 4)   Многоклеточность. Накопление кислорода в атмосфере. Образование ядра и органоидов в клетке. Обмен генетическим аппаратом между клетками. Выход многоклеточных организмов. 5)  Двусторонняя симметрия. 6)  Трехслойность. 7)  Система органов. 8)     Конечный отдел кишечника и анальное отверстие. 9)         Двигательная, дыхательная, кровеносная системы. 10)  Опорные органы хорды. Появление плоских (трехслойных) круглых, кольчатых червей. Появление бесчерепных хордовых. 11)      Классификация растений на ткани. 12)    Образование тела животных из отделов. 13)   Образование челюстей животных. 14)   Развитие нижних конечностей у позвоночных. 16)  Появление органов у растений. 16 Изменение жабер в конечность. 17)  Развитие органов дыхания. Выход растений, скорпионов на сушу; активное питание, движение. Выход папоротникообразных и кисте- перых рыб на сушу. 18)   Самооплодотворение. 19)  Твердая оболочка яйца, ороговение кожи, появление семени. 20)   Образование семян и пыльцевой трубки. Появление пресмыкающихся и голосеменных. Появление покрытосеменных (цветковых) растений. 21)     Четырехполостное (камерное) сердце. 22)   Деление кровеносных сосудов на артерии и вены. 23)  Образование молочных желез. 24)  Развитие цветка, плода и матки. 25)     Активное развитие головного мозга. 26)  Прямохождение. Появление первых теплокровных (примитивных млекопитающих и птиц-археоптериксов). Появление человека.

 

Примечание. Материалы, приведенные в таблице, даны в соответствии с эпохами развития.

в виде таблицы (табл. 2). В результате ароморфоза образуются новые систематические группы: типы и классы.

Ароморфоз формируется на основе наследственной изменчивости и естественного отбора. Подъем общей активности животных способствовал появлению сложных изменений органов дыхания: жабер, легких. Усложнились сердца у рыб, птиц и млекопитающих. Все это способствовало активной жизнедеятельности животных, уменьшило их зависимость от условий внешней среды. Крупные систематические группы — тип, класс, отряд — образовались в процессе длительной эволюции путем ароморфоза. Ароморфоз — основной путь к биологическому прогрессу.

Эволюция кровеносной системы — это усложнение от трубчатых кровеносных сосудов ланцетника до двух-, трех-, четырехкамерного сердца. В эволюции млекопитающих можно выделить несколько крупных ароморфозов: живорождение, теплокровность, прогрессивное развитие кровеносной системы (формирование большого и малого кругов кровообращения) и головного мозга (рис. 32). Высокий общий уровень организации млекопитающих, достигнутый благодаря перечисленным ароморфозным изменениям, позволил им освоить все возможные среды обитания (Арктика, Антарктида) и привел в итоге к появлению высших приматов и человека.

 Ароморфоз растений:

1) переход от размножения спорами к размножению семенами; 2) развитие цветка; 3) образование плода из цветков; 4) размножение в воде и на суше; 5) усложнение строения растений.

Ароморфоз — это основной путь эволюции, идущий в направлении:

а)       от одноклеточных к многоклеточным;

б)       от двухслойного к трехслойному организму;

в)       от низших уровней до хордовых.

 

2. Идиоадаптация — аллогенез (греч. idios — "особенность", лат. adaptatio—"приспособление"), т. е. приспособление к специальным условиям среды, полезное в борьбе за существование, но без принципиальной перестройки их биологической организации. Поскольку каждый вид организмов находится в определенных местах обитания, у него вырабатывается приспособление к этим условиям. К примерам идиоадаптации относятся покровительственная окраска животных, железистые волоски, колючки растений, плоская форма тела скатов и камбалы (рис. 33).

 В зависимости от образа жизни изменяются конечности птиц: у совы пальцы приспособлены к захвату пищи (одинаковые четыре пальца), у дятла — для свободного передвижения по стволу дерева, у аиста длинные конечности приспособлены для передвижения в болоте. К типичным примерам идиоадаптации относятся: особенности в строении конечностей (крот, копытные, плавающие), различия в клюве у птиц (у хищных — загнутый, болотных — очень длинный, у кедровки — перекрещивающийся, для раскалывания семян). Покровительственная окраска различных насекомых, рыб, у растений приспособление цветка к опылению, плодов и семян — к распространению. Ланцетник и позвоночные животные имели общего предка, вероятно, бесчерепных животных. Ланцетник дожил до настоящего времени только благодаря приспособлению к песчаному дну моря. Многие виды, имея сходный уровень организации, смогли приобрести свойства, позволившие им занять совершенно разные места в природе. Например, одни виды рыб обитают в пресной воде, другие — в соленой, третьи — в глубоких слоях водоема.

Скат — хрящевая рыба, обитающая в глубоких водах, перешла к жизни на дне. В процессе эволюции, с увеличением давления воды, скат приобрел плоскую форму тела. Из-за медленного движения скат утратил хвост и стал доступен для врагов. Поэтому возникли покровительственная окраска под цвет песчаного дна (песок, ракушки) и хвостовые шипы. Темное дно способствовало образованию электрического органа. Однако основные черты строения, характерные для рыб, не изменились.

 3. Дегенерация (катагенез) (греч. kata — "упрощение, обратное движение") — упрощение организации, связанное с исчезновением целых систем органов и функций. Очень часто дегенерация наблюдается при переходе видов к паразитическому образу существования. Например, вследствие обитания плоских червей в организме животных у них исчезли органы пищеварения и обоняния. Однако это упрощение не оказывает влияния на червей, а наоборот — помогает им сохраниться в организме хозяина. Хотя предки плоских червей свободно плавали в воде, переход их к паразитизму явился причиной упрощения их строения. Бесполезные для жизнедеятельности организмов органы редуцируются, а взамен них развиваются различные новые приспособления. Несмотря на то, что дегенерация приводит к значительному упрощению организации, виды, идущие по этому пути, могут увеличивать свою численность и ареал.

II. Закрепление изученного материала

1. Назовите главные направления эволюции организмов.

2. Какой вид биологической эволюции повышает уровень организации групп организмов?

3. Что такое идиоадаптация?

4. Лабораторная работа №7

III. Домашнее задание

ʂ52-58стр.189-215