Дивергенция. Появление новых форм всегда связано с приспособлением к местным географическим и экологическим условиям существования. Так, класс млекопитающих состоит из многочисленных отрядов, представители которых отличаются родом пищи, особенностями мест обитания, то есть условиями существования. Каждый из этих отрядов включает подотряды и семейства, которые, в свою очередь характеризуются не только специфическими морфологическими признаками, но и экологическими особенностями. Внутри любого семейства виды и роды различаются образом жизни, объектами питания. Как указывал Дарвин, в основе всего эволюционного процесса лежит дивергенция. Дивергенция любого масштаба есть результат действия естественного отбора в форме группового отбора. Групповой отбор так же основан на индивидуальном отборе внутри популяции. Вымирание вида происходит за счёт гибели отдельных особей. Своеобразие морфологических особенностей организмов, приобретаемых в процессе дивергенции, имеет некоторую единую основу в виде генофонда родственных форм. Конечности всех млекопитающих сильно отличаются, но имеют единый план строения и представляют собой пятипалую конечность. Поэтому органы, соответствующие друг другу по строению и имеющие общее происхождение, независимо от выполняемой функции, называют гомологичными. Примером гомологичных органов у растений являются усы гороха, колючки кактуса – всё это видоизменённые листья.
Конвергенция. В одинаковых условиях существования животные, относящиеся к разным систематическим группам, могут приобретать сходное строение. Такое сходство строения возникает при сходстве функций и ограничивается лишь органами, непосредственно связанными с одними и теми же факторами среды. Внешне очень похожи хамелеоны и агамы, лазающие по ветвям деревьев, хотя относятся к разным подотрядам. У позвоночных животных конвергентное сходство обнаруживают конечности морских рептилий и млекопитающих: акула, ихтиозавр, дельфины. Схождение признаков затрагивает в основном лишь те органы, которые непосредственно связаны со сходными условиями среды. Конвергенция наблюдается и у групп животных, далеко отстоящих друг от друга в систематическом отношении. Организмы, обитающие в воздухе, имеют крылья. Но крылья птицы и летучей мыши – это изменённые конечности, а крылья бабочки – выросты стенки тела.
Органы, выполняющие сходные функции, но имеющие различное в принципе строение и происхождение, называют аналогичными.
Примеры возникновения конвергентного сходства строения органов в одинаковых условиях среды даёт приспособление неродственных групп животных – членистоногих и позвоночных к жизни на суше. При освоении суши у членистоногих и позвоночных развивается приспособление к сохранению воды в теле – плотные наружные покровы.
К общим правилам эволюции групп организмов относится правило необратимости. Так, если на каком-то этапе от примитивных амфибий возникли рептилии, то рептилии не могут дать вновь начало амфибиям. Вернувшиеся в воду наземные позвоночные (киты) не стали рыбами. Предыдущая история развития для любой группы организмов не проходит бесследно, и приспособление к среде, в которой когда-то обитали предки, осуществляется уже на иной генетической основе.
Контрольные вопросы
1. В каких направлениях условия жизни влияют на преобразование органов у животных и растений?
2. Раскройте содержание понятий «дивергенция» и «конвергенция».
3. Какие органы называются гомологичными. А какие аналогичными?
4. Приведите примеры сходства строения органов у неродственных групп животных, обитающих в одинаковых условиях.
5. В чём сущность правила необратимости эволюции?
Тема 5.5 Развитие органического мира
Развитие жизни на Земле
Историю Земли принято делить на промежутки времени, границами которых являются крупные геологические события: горообразовательные процессы, поднятия и опуская суши, изменения очертаний материков, уровня океана. Движения и разломы земной коры сопровождались усиленной вулканической деятельностью, выбросом в атмосферу громадного количества газов и пепла. Понижение прозрачности атмосферы уменьшало количество солнечной радиации, попадающей на Землю, и было одной из причин развития оледенения. Аналогичные последствия могут быть в результате массированных ядерных взрывов на поверхности Земли (ядерная зима). Не случайно горообразовательные процессы сопровождались оледенениями. Грандиозные ледниковые щиты, покрывавшие поверхность Земли, значительно изменяли климатические условия и тем самым оказывали глубокое влияние на растительный и животный мир. Одни группы организмов вымирали, другие сохранялись и в межледниковые эпохи достигали расцвета.
Согласно представлениям учёных история Земли делится на крупные промежутки – эры, их 5. Эры подразделяются на периоды. Эры и периоды имеют собственные названия. Их продолжительность исчисляется миллионами лет.
В таблице 2 приведена геохронологическая шкала с указанием групп животных и растений, существовавших в разные геологические эпохи.
Таблица 2
Геохпонологическая шала
Продолжение таблицы 2
| Палеозойская (древней жизни) | Силурийский Девонский 50-70 Каменноугольный (карбон) 55-75 Пермский | Появление бесчелюстных позвоночных – щитковых. Широкое распространение водорослей. В конце периода – выход растений на сушу (псилофиты) Расцвет щитковых. Появление кистепёрых рыб и стегоцефалов. Возникновение грибов. Развитие, а затем вымирание псилофитов. Распространение на суше высших споровых. Расцвет земноводных, возникновение первых пресмыкающихся. Появление пауков, скорпионов, летающих форм насекомых. Сокращение численности трилобитов. Развитие высших споровых и семенных папоротников. Преобладание древних плаунов и хвощей. Развитие грибов Быстрое развитие пресмыкающихся. Развитие звероподоб- |
Продолжение таблицы 2
Продолжение таблицы 2
В архейскую эру возникли первые живые организмы. Они были гетеротрофами и в качестве пищи использовали органические соединения «первичного бульона». Важнейший этап эволюции жизни на Земле связан с возникновением фотосинтеза, что обусловило разделение органического мира на растительный и животный. Первыми фотосинтезирующими организмами были прокариотические сине-зелёные водоросли – цианеи. Цианеи и появившиеся эукариотические зелёные водоросли выделяли в атмосферу из океана свободный кислород, что способствовало возникновению бактерий, способных жить в аэробной среде. Повидимому, в это же время – на границе архейской и протерозойской эр – произошло ещё два крупных эволюционных события: появились половой процесс и многоклеточность. Гаплоидные организмы (микробы, сине-зелёные водоросли) имеют один набор хромосом. Каждая новая мутация сразу же проявляется в фенотипе. Если мутация полезна, она сохраняется отбором, если вредна, устраняется отбором. Гаплоидные организмы непрерывно приспосабливаются к среде, но принципиально новых признаков и свойств у них не возникает. Половой процесс резко повышает возможность приспособления к условиям среды, вследствие создания бесчисленных комбинаций в хромосомах. Диплоидность возникла одновременно с оформленным ядром, она позволяет сохранить мутации в гетерозисном состоянии и использовать их как резерв наследственной изменчивости для дальнейших эволюционных преобразований. Кроме того, в гетерозисном состоянии многие мутации часто повышают жизнеспособность особей и, следовательно, увеличивают их шансы в борьбе за существование. Возникновение диплоидности и генетического разнообразия одноклеточных эукариот, с одной стороны, обусловило неоднородность строения клеток и их объединение в колонии, с другой – возможность «разделения труда» между клетками колонии, то есть образование многоклеточных организмов.
Разделение функций клеток у первых колониальных многоклеточных организмов привело к образованию первичных тканей – эктодермы и энтодермы, дифференцированных по структуре в зависимости от выполняемых функций. Дальнейшая дифференцировка тканей создала разнообразие, необходимое для расширения структурных и функциональных возможностей организма в целом, в результате чего создавались всё более сложные организмы. Совершенствование взаимодействия между клетками – сначала контактного, а затем опосредованного с помощью нервной эндокринной систем – обеспечило существование многоклеточного организма, как единого целого со сложным и тонким взаимодействием его частей и соответствующим реагированием на окружающую среду.
Пути эволюционных преобразований первых многоклеточных были различны. Некоторые перешли к сидячему образу жизни превратились в организмы типа губок. Другие стали ползать, перемещаться по субстрату с помощью ресничек. От них произошли плоские черви. Третьи сохранили плавающий образ жизни, приобрели рот и дали начало кишечнополостным.
В протерозойскую эру в морях уже обитало много разнообразных водорослей, в том числе прикреплённых ко дну форм. Суша была безжизненной, но по берегам водоёмов начались почвообразовательные процессы в результате деятельности бактерий и микроскопических водорослей. Начальные звенья эволюции животных не сохранились. В протерозойских отложениях находят представителей вполне сформировавшихся типов животных: губок, кишечнополостных, членистоногих.
Контрольные вопросы
1. По какому принципу историю Земли делят на эры и периоды?
2. Когда возникли первые живые организмы?
3. Какими живыми организмами был представлен живой мир в протерозойскую эру?
4. Когда появились первые наземные растения?
5. Какие эволюционные преимущества даёт переход растений к семенному размножению?
https://refdb.ru/look/2257615-p10.html
1. Дайте определение дивергенции и охарактеризуйте ее эволюционный результат. Приведите по два примера из курсов ботаники и зоологии.
Дивергенция - это процесс расхождения признаков организмов, возникающих от общего предка, в ходе их приспособления к разным условиям обитания.
Эволюционный результат дивергенции - появление новых форм: отрядов, семейств, родов и видов.
Примеры: в ботанике - видоизменения листьев в колючки, усы, иглы; видоизменения побегов в корневища, клубни и луковицы. В зоологии - разделение класса млекопитающие на семейства (приматы, грызуны и др.), а семейств - на различные отряды (парно- и непарнокопытные и др).
2. Сформулируйте определение конвергенции и охарактеризуйте ее эволюционный результат. Приведите примеры из курсов ботаники и зоологии.
Конвергенция - сходство строения животных при сходстве функций в одинаковых условиях существования, ограничивающееся только теми органами, непосредственно связанными с одними и теми же условиями среды.
Эволюционный результат конвергенции : физиологическое совершенствование неродственных организмов в сходных условиях обитания сходным путем.
Примеры : в ботанике - похожие приспособления в одинаковых условиях (например, при высокой влажности, затененности - тонкие темные листья). В зоологии - крылья бабочки и насекомого, похожий внешний вид у прыгающих животных и др.
3. Ответьте, можно ли на основании сходства в строении летательного аппарата бабочек и птиц утверждать, что в ходе эволюции они возникли путем дивергенции. Ответ аргументируйте.
Ответ (да, нет) - нет .
Доказательства: данные приспособления к полету - это признак конвергенции. Крылья бабочек - это выросты на передней стенке тела, а крылья птиц - видоизмененные передние конечности. То есть крылья бабочек и птиц - это аналогичные органы, что характерно для конвергенции.
4. Раскройте смысл следующего образного выражения: «Организмы, имеющие конвергентное сходство, суть разные книги в одинаковом переплете».
Конвергентные признаки возникают у организмов, отдаленных друг от друга эволюционно. Это могут быть совсем разные виды, роды, семейства и даже типы. Похожие признаки и строение образуются у них в сходных условиях обитания.
5. Приведите в соответствия начала утверждений (А,Б) и их продолжения (1-4).
А. Данные органы возникли в эволюции путем дивергенции.
Б. Данные органы возникли в эволюции путем конвергенции.
1. Усики гороха, иглы барбариса.
2. Глаза человека, глаза осьминога.
3. Корневище ландыша, донце репчатого лука.
4. Конечности медведки, конечности крота.
6. Раскройте содержание принципа необратимости эволюции.
Необратимость эволюции означает, что возникнувшая новая более развитая форма жизни не может вернуться в начало своего развития. Например, рептилии не могут вновь стать амфибиями. Также, например, если живые организмы вернутся вновь в водную среду, они не станут рыбами (китообразные это млекопитающие, хоть и живут в воде).
7. Объясните, какое принципиальное ограничение имеется для «обратного хода» эволюционного процесса, если организмы вновь попадают в ту среду, в которой когда-то обитали их предки.
Предыдущая история развития группы организмов не проходит бесследно. Приспособление к среде, в которой когда-то обитали их предки, проходит на ином, более сложном генетическом уровне.
Класс: 9
Презентация к уроку
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Цели урока:
- Обучающие : на основе знаний об эволюционной зависимости ароморфозов и идиоадаптаций углубить представление о результатах эволюции, рассмотреть общие закономерности биологической эволюции, выявить закономерности эволюционного процесса, проанализировать явление дивергенции и конвергенции на микроэволюционном уровне.
- Развивающие : продолжить развитие интеллектуальных и информационных умений через развитие биологических задач, требующих логического мышления, продолжить формирование умений анализировать, обобщать, работать с различными источниками информации, умений устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы, логически мыслить, оформлять результаты мыслительных операций в устной и письменной форме. Развитие коммуникативных и рефлексивных умений.
- Воспитывающие : воспитание ответственного отношения к учебной деятельности, культуры труда и общения, формирование диалектико-материалистического мировоззрения, развитие познавательного интереса к предмету, признание ценности знаний для саморазвития.
Задачи:
- Повторить пройденный на прошлом уроке материал;
- Создать условия для постановки проблемной ситуации;
- Способствовать формированию у учащихся умений самостоятельного поиска ответов на проблему;
- Закрепить знания учащихся, полученные на уроке;
- Способствовать созданию творческой обстановки на уроке;
- Способствовать развитию коммуникативных способностей (умение взаимодействовать в небольших группах), способностей к оценочным действиям (самоанализу).
Планируемые результаты: учащиеся получают представления о закономерностях биологической эволюции, умеют оперировать понятиями: филогенез, дивергенция, конвергенция; могут объяснить и привести примеры основных форм филогенеза.
Тип урока: комбинированный.
Вид урока: урок усвоения знаний.
Метод ведения: диалоговое общение на основе работы с материалами учебника, таблиц, слайдов.
Уровень усвоения: частично-поисковый.
Формы организации учебной деятельности: устные ответы с места, самостоятельная работа с информационным материалом, заполнение таблицы, решение биологических задач, выполнение тестовой работы самостоятельно, осуществление самоконтроля и рефлексии.
Приемы деятельности учителя: создание условий для постановки проблемы, помощь учащимся в поиске ответов и решении спорных вопросов, создание ситуации успеха, подведение итогов работы.
Развитие умений учащихся: взаимодействовать в группах, применять знания в новой ситуации, решать нестандартные задачи, устанавливать причинно-следственные связи, развивать способности к самоанализу.
Основные понятия урока: филогенез, дивергенция, конвергенция
Источники информации: Биология. ОБЩИЕ ЗАКОМЕРНОСТИ. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений/ С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, Н.И. Сонин – М.: Дрофа, 2011. – 287стр; электронная презентация.
Выставление оценок за урок: по усмотрению учителя, самооценка учащихся.
План урока:
- Организационный момент.
- Актуализация знаний.
- Постановка учебной проблемы.
- Поиск решения проблемы.
- Первичное закрепление знаний.
- Вторичное закрепление знаний. Выполнение теста.
- Подведение итогов урока. Рефлексия.
- Домашнее задание.
Ход урока
1. Организационный момент.
Приветствие учащихся
Проверка внешней готовности учащихся к уроку. Создание позитивной мотивации.
Добрый день, ребята.
Я рада вас видеть. Я вижу перед собой умные, добрые лица. Для того, чтобы понять, как мы с вами будем сегодня работать, я хочу узнать какое у вас настроение. Если у вас хорошее настроение, улыбнитесь мне. Посмотрите друг на друга, улыбнитесь!
Я уверена, что сегодняшний урок принесет нам удовлетворение и будет плодотворным, а ваше настроение не ухудшится к концу урока.
2. Актуализация знаний.
Работа в парах: (слайд 2)
Расскажите соседу по парте следующие понятия:
- Ароморфоз
- Идиоадаптация
- Общая дегенерация
2) Работа по карточкам с последующей взаимопроверкой (слайд 3).
Что из перечисленного относится к ароморфозам, идиоадаптациям, дегенерации?
- ячеистые легкие у рептилий;
- первичная кора головного мозга у рептилий;
- голый хвост у бобра;
- отсутствие конечностей у змей;
- отсутствие корней у повилики;
- возникновение перегородки в желудочке сердца у рептилий;
- молочные железы у млекопитающих;
- образование ластов у моржей;
- отсутствие кровеносной системы у цепней;
- отсутствие потовых желез у собак.
Ключ: (слайд 4)
| Ароморфозы | Идиоадаптации | Дегенерация |
| 1, 2, 6, 7 | 3, 4, 8, 10 | 5, 9 |
3. Постановка учебной проблемы (слайд 5)
Сравните дождевого червя и личинку майского жука.
(Дождевой червь относится к типу Кольчатые черви классу Малощетинковые черви. Имеет вытянутое цилиндрическое тело, на переднем конце тела находится небольшая подвижная головная лопасть, лишенная глаз, антенн и щупалец. Тело сегментировано, снабжено маленькими щетинками.
Пиявка относится к типу Кольчатые черви, классу Пиявки. Имеет вытянутое, уплощенное в спинно-брюшном направлении тело, на переднем и заднем концах расположены присоски, щетинки отсутствуют.
Личика майского жука относится к типу Членистоногие, классу Насекомые. Внешне похожа на червя, хорошо передвигается в почве, Из-за того что обитают под землей не имеют глаз. Хорошо развит ротовой аппарат грызущего типа, благодаря ему личинка майского жука роет землю и питается растительными остатками и корнями растений).
- Чем можно объяснить, то, что дождевой червь и пиявка имеют различия в строении, хотя и относятся к одному типу?
- Чем можно объяснить, то, что дождевой червь и личинка майского жука обладают некоторыми чертами сходства, но относятся к разным типам животных?
(Высказывание учащихся)
Целеполагание.
Как вы думаете, что сегодня мы с вами будем изучать на уроке?
Сформулируйте цель урока (записать на доске).
Дополнительно мы узнаем о правилах эволюции.
Продолжим учиться работать с учебной литературой, извлекать из нее нужную информацию; составлять небольшие сообщения, излагать их содержание и формулировать вопросы; мыслить и четко отвечать на поставленные вопросы, решать биологические задачи и задания тестового характера, оценивать свою работу.
4. Поиск решения проблемы
Вспомните определение эволюции
Эволюция – процесс исторического развития живой природы на основе изменчивости, наследственности и естественного отбора.
Среди форм эволюции выделяют:
- Дивергенцию
- Конвергенцию
Рассмотрим более подробно эти формы и выясним их эволюционное значение.
Групповая работа с текстом учебника.
Задание для 1 группы: прочитайте текст учебника с.66-67 “Дивергенция”. Раскройте содержание понятия дивергенция. Чем можно объяснить различие признаков у организмов родственных групп.
Задание для 2 группы: прочитайте текст учебника с.67-70 “Конвергенция”.
Диалоговое общение на основе работы с материалами учебника:
Что такое дивергенция
Расхождение признаков организма в пределах одной систематической группы, которое возникает под воздействием изменчивости, закрепляется наследственно, в итоге от одного общего предка образуются разные подвиды и виды.
Приведите примеры дивергенции.
(рассмотреть в качестве примера дивергенцию млекопитающих и видоизмененных листьев растений) (слайды 6-7).
На каком уровне можно наблюдать дивергенцию.
Дивергировать могут виды, семейства, отряды.
Какова роль дивергенции в процессе эволюции?
Дивергенция приводит к возникновению разнообразных по строению и функциям организмов, что обеспечивает более полное использование условий среды.
Формулирование вывода: (слайд 8) после возникновения крупных систематических групп на пути ароморфоза начинается крупная дивергентная эволюция этой группы путем приобретения адаптаций.
- Ароморфоз
- Идиоадаптации
- Конвергенция
Что такое конвергенция?
Появление сходных признаков у разных неродственных групп, обитающих в одинаковых условиях среды (слайд 9)
Как могло возникнуть сходное внешнее сходство у животных разных систематических групп? А внутреннее?
Конвергенция - схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора. Конвергентное сходство не бывает глубоким. (привести примеры, характеризующие внутреннее строение дельфина и акулы, разное систематическое положение определяет различия) (слайд 10)
На каком уровне может наблюдаться конвергенция
В одних условиях существования животные, относящиеся к разным систематическим группам, могут приобретать сходное внешнее строение (конвергентное сходство) (слайд 11)
Может ли эволюционный процесс дать обратный ход и жизнь вернется к истокам?
Как вы думаете, если восстановить на Земле прежние условия существования, появятся ли вновь динозавры. (слайд 12)
Высказывание аргументов “за” и “против”.
Подвести к выводу: в истории Земли нередко возникали физические условия, повторяющие уже существовавшие ранее. Например, территория Западной Сибири неоднократно поднималась со дна моря и вновь опускалась.
Виды отличаются друг от друга не отдельными признаками, а сложными комплексами признаков. А повторение всего комплекса признаков статистически невероятно, исходя из чего: эволюция – процесс необратимый.
Запись в тетради:
Правила эволюции:
- Правило необратимости эволюции
- Правило чередования главных направлений эволюции.
5. Первичное закрепление знаний.
Сравнительная характеристика объективных показателей основных форм органической эволюции (слайд 13)
| Форма эволюции | Краткая характеристика | Причины сходства признаков | Причины различия признаков | Примеры |
| Дивергенция | Расхождение признаков организма в пределах одной систематической группы, которое возникает под воздействием изменчивости, закрепляется наследственно, в итоге от одного общего предка образуются разные подвиды и виды. | Родство организмов | Формирование разного рода адаптаций в различных условиях среды | |
| Конвергенция | Схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора. | Формирование сходных адаптаций в одинаковых условиях среды | Организмы относят к разным систематическим группам |
6. Вторичное закрепление знаний.
Сравните организмы и объясните, к какому явлению относится их сходство или различие. Ответы внесите в таблицу
| Дивергенция | Конвергенция |
- Медведка и крот (сходство форм передних ног) (слайд 14)
- Сосна обыкновенная и сосна кедровая (различия в строении) (слайд 15)
- Заяц-беляк и заяц-русак (слайд 16)
- Верблюд и курдючная овца (запас жира) (слайд 17)
- Верблюд одногорбый и верблюд двугорбый (слайд 18)
- Речной рак и скорпион (имеют клешни) (слайд 19)
- Речной рак и краб (имеют клешни) (слайд 20)
- Виноградная улитка и большой прудовик (слайд 21)
- Плавунец окаймленный и плавунец черный-тинник (слайд 22)
- Тушканчик и кенгуру (длинные задние ноги) (слайд 23)
- Лягушка и жаба (слайд 24)
- Лягушка и комнатная муха (анабиоз) (слайд 25)
- Бражник и колибри (не садятся на цветок в процессе питания, а зависают над ним в воздухе, быстро-быстро перебирая узкими крыльями) (слайд 26)
- Еж и ехидна (сходство покрова) (слайд 27)
Ключ (слайд 28)
| Дивергенция | Конвергенция |
| 2, 3, 5, 7, 8, 9, 11 | 1, 4, 6, 10, 12, 13, 14 |
7. Подведение итогов урока.
Ребята, какую цель мы поставили вначале урока, достигли ли мы этой цели? (высказывания учащихся)
На уроке мы научились ставить перед собой цель и добиваться ее решения; вы показали ваши умения логически мыслить, отбирать и оценивать информацию. Чтобы быть успешным сегодня нужно обладать информационной грамотностью. Сегодня вы, ребята, сделали еще один шаг на пути к овладению этим искусством.
Рефлексия
Довольны ли вы своими результатами?
Предлагается небольшая анкета, которая позволяет осуществить самоанализ, дать качественную и количественную оценку уроку (слайд 29)
8. Домашнее задание (слайд 30)
П. 13, вопросы к тексту.
Для желающих: подобрать примеры конвергенции и дивергенции, используя Интернет или дополнительную литературу.
Вы сегодня очень старались! Спасибо вам за урок!
Биологическая эволюция подразумевает под собой естественное развитие живых организмов, которое сопровождается изменениями в генетическом составе популяций, а также повышением адаптивных свойств, появлением новых видов и вымиранием старых. Все эти факторы со временем меняют как экосистему, так и биосферу в целом.
Основная теория
Существует несколько версий, объясняющих механизмы, на которых строится эволюционный процесс. Большинство ученых сейчас являются приверженцами основанной на слиянии популяционной генетики и дарвинизма. Синтетическая теория объясняет связь между генетическими мутациями, то есть материалом эволюции, и естественным отбором (механизмом эволюции). Эволюционный процесс в рамках этой теории является процессом изменения частот аллелей различных генов в видовых популяциях на протяжении жизни нескольких поколений.
Закономерности и правила эволюции
Эволюция является Любой организм, который путем накопления положительных мутаций смог приспособиться к новым условиям, при возврате в прежнюю среду должен будет заново пройти путь адаптации. Более того, никакой биологический вид не может быть полностью устоявшимся, сам Чарльз Дарвин писал, что даже если среда обитания станет такой же, как раньше, то эволюционировавший вид не сможет вернуться к своему прежнему состоянию. То есть животные смогут адаптироваться к возврату старых условий, однако не "старыми" способами.
Это легко можно проследить на примере с дельфинами. Внутреннее строение их плавников (наряду с китовыми) сохраняет признаки конечностей млекопитающих. Мутации обновляют генофонд поколения, поэтому никогда не повторяются. Несмотря на то, что дельфины и киты изменили среду обитания, а пятипалые конечности - на плавники, они по-прежнему остаются млекопитающими. Так же, как и пресмыкающиеся произошли от земноводных на определенном этапе, но, даже вернувшись в прежнюю среду, они не смогут дать начало земноводным.
Еще один пример этого правила эволюции: вечнозеленый кустарник иглица. На ее стебле расположены блестящие, крупные и толстые листья, которые на самом деле являются видоизмененными ветвями. Истинные листья чешуевидны и располагаются в центре этих "стеблей". Из пазухи чешуйки ранней весной появляется цветок, из которого в дальнейшем разовьется плод. Иглица избавилась от листьев в процессе эволюции, в результате чего смогла приспособиться к засухе, однако потом вновь попала в водную среду, но вместо настоящей листвы появились видоизмененные стебли.
Неоднородность
Правила эволюции гласят, что процесс весьма неоднороден и не определяется астрономическим временем. Например, существуют животные, просуществовавшие в неизменном виде сотни миллионов лет. Это гаттерия и саблехвост - живые ископаемые. Но бывает, что видообразование и видоизменение происходит очень быстро. За последние 800 тысяч лет в Австралии и на Филиппинах возникли новые виды грызунов, а озеро Байкал за последние 20 миллионов лет обогатилось на 240 видов раков, которые подразделяются на 34 новых рода. Возникновение или изменение вида не зависит от времени как такового, но определяется отсутствием приспособленности и количеством поколений. То есть, чем быстрее размножается вид, тем выше темп эволюции.
Замкнутые системы
Такие процессы, как эволюция, и мутации, могут проходить гораздо быстрее. Это случается, если условия среды неустойчивы. Однако в глубоководных океанах, пещерных водах, островах и других изолированных территориях эволюция, естественный отбор и видообразование происходят очень медленно. Именно этим объясняется то, что кистеперые рыбы столько миллионов лет остаются неизменны.
Проследить зависимость эволюции от скорости естественного отбора довольно просто на насекомых. В тридцатых годах прошлого века от вредителей стали использовать ядовитые препараты, однако уже спустя несколько лет появились виды, адаптировавшиеся к действию препарата. Эти формы заняли доминирующее положение и быстро распространились по планете.
Для лечения многих заболеваний часто применялись сильные антибиотики - пенициллин, стрептомицин, грамицидин. Правила эволюции вступили в силу: уже в сороковых годах ученые отметили появление микроорганизмов, устойчивых к этим препаратам.
Закономерности
Существует три основных направления эволюции: конвергенция, дивергенция и параллелизм. Во время дивергенции наблюдается постепенное расхождение внутривидовых признаков, что со временем приводит к новым группировкам особей. По мере того как различия по строению и способу добычи пищи становятся все более явными, группировки начинают расходиться по другим территориям. Если одна область занимается животными, одинаковыми в потребностях к пище, то со временем, когда запас пищи станет меньше, им придется покинуть участок и приспосабливаться к иным условиям. Если же на одной территории существуют виды с разными потребностями, конкуренция между ними гораздо меньше.
Яркий пример того, как происходит эволюционный процесс дивергенции, - это 7 видов оленей, родственных между собой: это северный олень, марал, лось, пятнистый олень, лань, кабарга и косуля.
Виды, обладающие большой степенью дивергентности, имеют возможность оставить большое потомство и меньше конкурировать между собой. Когда расхождение признаков укрепляется, популяция разделяется на подвиды, которые, вследствие естественного отбора, могут со временем превратиться в отдельные виды.
Общность
Конвергенцией же называется эволюция живых систем, в результате которой у неродственных видов появляются общие признаки. Примером конвергенции является сходство формы тела у дельфинов (млекопитающие), акул (рыбы) и ихтиозавров (пресмыкающиеся). Это результат существования в одной и той же среде обитания и одинаковых условиях жизни. Лазающая агама и хамелеон тоже неродственны, но весьма схожи внешне. Крылья также являются примером конвергенции. У летучих мышей и птиц они возникли путем изменения передних конечностей, а вот у бабочки это наросты тела. Конвергенции весьма распространены среди видового разнообразия планеты.
Параллелизм
Этот термин произошел от греческого "parallelos", что значит "рядом идущий", и этот перевод хорошо объясняет его значение. Параллелизмом называют процесс независимого приобретения похожих черт строения среди близкородственных генетических групп, происходящий благодаря наличию особенностей, доставшихся от общих предков. Этот тип эволюции широко распространен в природе. Примером его служит появление ласт как приспособлений к водной среде, которые у моржей, ушастых тюленей и настоящих тюленей сформировались параллельно. Также среди многих крылатых насекомых произошел переход передних крыльев в надкрылья. У кистеперых рыб есть признаки земноводных, а зверозубых ящериц имеются признаки млекопитающих. Наличие параллелизма свидетельствует не только о единстве но и о сходных условиях существования.
МБОУ «Новомирская ООШ»
КОНСПЕКТ ОТКРЫТОГО УРОКА ПО БИОЛОГИИ
«Общие закономерности биологической эволюции»
9 класс
Подготовила: учитель биологии
Животкевич Н.Н
2014/15 уч.год
Цель урока:
рассмотреть общие закономерности биологической эволюции, выявить закономерности эволюционного процесса, продолжить формирование умений и навыков самостоятельной работы, выделять главное, анализировать, делать выводы.
Задачи:
Обучающие: на основе знаний об эволюционной зависимости ароморфозов и идиоадаптаций углубить представление о результатах эволюции, рассмотреть общие закономерности биологической эволюции, выявить закономерности эволюционного процесса, проанализировать явление дивергенции и конвергенции на микроэволюционном уровне.
Развивающие: продолжить развитие интеллектуальных и информационных умений через развитие биологических задач, требующих логического мышления, продолжить формирование умений анализировать, обобщать, работать с различными источниками информации, умений устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы, логически мыслить, оформлять результаты мыслительных операций в устной и письменной форме. Развитие коммуникативных и рефлексивных умений.
Воспитывающие: воспитание ответственного отношения к учебной деятельности, культуры труда и общения, формирование диалектико-материалистического мировоззрения, развитие познавательного интереса к предмету, признание ценности знаний для саморазвития.
Тип урока: комбинированный.
Вид урока: урок усвоения знаний.
Метод ведения: диалоговое общение на основе работы с материалами учебника, таблиц, слайдов.
Уровень усвоения: частично-поисковый.
Формы организации учебной деятельности: устные ответы с места, самостоятельная работа с информационным материалом, заполнение таблицы, решение биологических задач, выполнение тестовой работы самостоятельно, осуществление самоконтроля и рефлексии.
Приемы деятельности учителя: создание условий для постановки проблемы, помощь учащимся в поиске ответов и решении спорных вопросов, создание ситуации успеха, подведение итогов работы.
Развитие умений учащихся: взаимодействовать в группах, применять знания в новой ситуации, решать нестандартные задачи, устанавливать причинно-следственные связи, развивать способности к самоанализу.
Основные понятия урока: филогенез, дивергенция, конвергенция
Источники информации: Биология. ОБЩИЕ ЗАКОМЕРНОСТИ. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений/ С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, Н.И. Сонин – М.: Дрофа, 2011. – 66 стр; электронная презентация.
Выставление оценок за урок: по усмотрению учителя, самооценка учащихся.
План урока:
Организационный момент.
Актуализация знаний.
Постановка учебной проблемы.
Поиск решения проблемы.
Первичное закрепление знаний.
Вторичное закрепление знаний. Выполнение теста.
Подведение итогов урока. Рефлексия.
Домашнее задание.
Ход работы:
№п.п
Этап урока
Деятельность учителя
Деятельность обучающихся
Сопровождение
Орг. Момент
1 мин
Здравствуйте, ребята. Садитесь. Дежурный сообщите имена отсутствующих?
Сегодня на уроке отсутствуют……..
Опрос д/з
10 мин
На прошлом уроке мы с вами изучили тему: «Главные направления эволюции».
И так, давайте повторим изученный материал:
1. задание: Дайте определение понятиям: ароморфоз, идиоадаптации, общая дегенерация, приведите примеры.
2. задание: На доске изображены примеры, описывающие разновидности направлений эволюции, распределите их в тир графы: ароморфозы, идиоадаптации, общая дегенерация..(выполните письменно в тетради)
3. задание: электронные тест (1 человек)
Задание:
Ароморфоз – это усложнение структурно-функциональной организации, поднятие ее на более высокий уровень. (переход от пассивного питания к активному – появление челюстей у позвоночных)
Идиоадаптация – это приспособление к специальным условиям среды, полезное в борьбе за существование, но не изменяющее уровня организации животных или растений.
(пятипалая конечность млекопитающихся)
Задание:
ячеистые легкие у рептилий;
первичная кора головного мозга у рептилий;
голый хвост у бобра;
отсутствие конечностей у змей;
отсутствие корней у повилики;
возникновение перегородки в желудочке сердца у рептилий;
молочные железы у млекопитающих;
образование ластов у моржей;
отсутствие кровеносной системы у цепней;
отсутствие потовых желез у собак
Слайд №1,2
Изучение новой темы:
15мин
Целеполагание:
Поиск решения проблемы
Групповая работа с текстом учебника.
Диалоговое общение на основе работы с материалами учебника:
Запись в тетради:
Сравните дождевого червя и личинку майского жука.
Чем можно объяснить, то, что дождевой червь и пиявка имеют различия в строении, хотя и относятся к одному типу?
Чем можно объяснить, то, что дождевой червь и личинка майского жука обладают некоторыми чертами сходства, но относятся к разным типам животных?
Как вы думаете, что сегодня мы с вами будем изучать на уроке?
Дополнительно мы узнаем о правилах эволюции.
Продолжим учиться работать с учебной литературой, извлекать из нее нужную информацию; составлять небольшие сообщения, излагать их содержание и формулировать вопросы; мыслить и четко отвечать на поставленные вопросы, решать биологические задачи и задания тестового характера, оценивать свою работу.
Вспомните определение эволюции?
Среди форм эволюции выделяют:
Дивергенцию
Конвергенцию
Рассмотрим более подробно эти формы и выясним их эволюционное значение.
- Задание для 1 группы: прочитайте текст учебника с.66-67 “Дивергенция”. Раскройте содержание понятия дивергенция. Чем можно объяснить различие признаков у организмов родственных групп.
Задание для 2 группы: прочитайте текст учебника с.67-70 “Конвергенция”.
Раскройте содержание понятия конвергенция. Чем можно объяснить возникновение общего сходства у неродственных групп организмов. Приведите примеры сходства строения органов у неродственных групп животных, обитающих в одинаковых условиях.
- Что такое дивергенция?
Расхождение признаков организма в пределах одной систематической группы, которое возникает под воздействием изменчивости, закрепляется наследственно, в итоге от одного общего предка образуются разные подвиды и виды.
Приведите примеры дивергенции.
(рассмотреть в качестве примера дивергенцию млекопитающих и видоизмененных листьев растений) (Приложение №1)
На каком уровне можно наблюдать дивергенцию.
Какова роль дивергенции в процессе эволюции?
Формулирование вывода: после возникновения крупных систематических групп на пути ароморфоза начинается крупная дивергентная эволюция этой группы путем приобретения адаптаций.
Что такое конвергенция? (Приложение №2)
Как могло возникнуть сходное внешнее сходство у животных разных систематических групп? А внутреннее?
Может ли эволюционный процесс дать обратный ход и жизнь вернется к истокам?
Подвести к выводу: в истории Земли нередко возникали физические условия, повторяющие уже существовавшие ранее. Например, территория Западной Сибири неоднократно поднималась со дна моря и вновь опускалась.
Виды отличаются друг от друга не отдельными признаками, а сложными комплексами признаков. А повторение всего комплекса признаков статистически невероятно, исходя из чего: эволюция – процесс необратимый.
Правила эволюции: (Приложение №3) памятки
Правило необратимости эволюции
Правило чередования главных направлений эволюции.
После текста вам даны два вопроса на которые вы должны подготовить ответ к следующему уроку.
Дождевой червь относится к типу Кольчатые черви классу Малощетинковые черви. Имеет вытянутое цилиндрическое тело, на переднем конце тела находится небольшая подвижная головная лопасть, лишенная глаз, антенн и щупалец. Тело сегментировано, снабжено маленькими щетинками.
Пиявка относится к типу Кольчатые черви, классу Пиявки. Имеет вытянутое, уплощенное в спинно-брюшном направлении тело, на переднем и заднем концах расположены присоски, щетинки отсутствуют.
Личика майского жука относится к типу Членистоногие, классу Насекомые. Внешне похожа на червя, хорошо передвигается в почве, Из-за того что обитают под землей не имеют глаз. Хорошо развит ротовой аппарат грызущего типа, благодаря ему личинка майского жука роет землю и питается растительными остатками и корнями растений.
Способ добычи пищи, образ жизни.
Закономерности эволюции.
Эволюция – процесс исторического развития живой природы на основе изменчивости, наследственности и естественного отбора.
Работа в группах с учебником
Дивергировать могут виды, семейства, отряды.
Дивергенция приводит к возникновению разнообразных по строению и функциям организмов, что обеспечивает более полное использование условий среды.
Конвергенция - схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора.)
В одних условиях существования животные, относящиеся к разным систематическим группам, могут приобретать сходное внешнее строение (конвергентное сходство)
Нет.
Читают вслух текст памятки.
Слайд 3
Слайд №4
Слайд №5,6,7
Слайд №8,9,10
Слайд 11
Закрепление:
10мин:
Сравнительная характеристика объективных показателей основных форм органической эволюции.
Форма эволюции Краткая характеристика Причины сходства признаков Причины различия признаков Примеры .
Сравните организмы и объясните, к какому явлению относится их сходство или различие. Ответы внесите в таблицу: Дивергенция Конвергенция
Медведка и крот (сходство форм передних ног)
Сосна обыкновенная и сосна кедровая (различия в строении)
Заяц-беляк и заяц-русак
Верблюд и курдючная овца (запас жира)
Верблюд одногорбый и верблюд двугорбый
Речной рак и скорпион (имеют клешни)
Речной рак и краб (имеют клешни)
Виноградная улитка и большой прудовик
Плавунец окаймленный и плавунец черный-тинник
Тушканчик и кенгуру (длинные задние ноги)
Лягушка и жаба
Лягушка и комнатная муха (анабиоз)
Бражник и колибри (не садятся на цветок в процессе питания, а зависают над ним в воздухе, быстро-быстро перебирая узкими крыльями)
Еж и ехидна (сходство покрова)
Дивергенция Расхождение признаков организма в пределах одной систематической группы, которое возникает под воздействием изменчивости, закрепляется наследственно, в итоге от одного общего предка образуются разные подвиды и виды. Родство организмов Формирование разного рода адаптаций в различных условиях среды
Конвергенция Схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора. Формирование сходных адаптаций в одинаковых условиях среды Организмы относят к разным систематическим группам.
Ключ
Дивергенция Конвергенция
2, 3, 5, 7, 8, 9, 11 1, 4, 6, 10, 12, 13, 14
Слайд № 12
Слайд №13-26
Слайд №27
Повторение:
5 мин:
А теперь я предлагаю вам поработать над повторение и вспомнить основные моменты изученных ранее тем:
На слайде изображены рисунки видов борьбы за существование, нужно выбрать 1 лишний в каждом ряду..
Перед вами матрешки с понятиями, но они перепутаны соберите их правильно.
Работа с интерактивной доской
1 – 3, 2-1, 3-3.
Работа у доски.
Вывод по уроку:
4 мин:
И так с какими новыми понятиями мы познакомились на уроке?
Что бы понять как прошел наш урок я попрошу вас ответить на вопросы:
1. На уроке я работал активно / пассивно
2. Своей работой на уроке я доволен / не доволен
3. Урок для меня показался коротким / длинным
4. За урок я не устал / устал
5. Мое настроение стало лучше / стало хуже
6. Материал урока мне был понятен / не понятен
полезен / бесполезен
интересен / скучен
легким / трудным
интересным / не интересным
Отвечают и сдают листочки
Слайд № 28
Д/З:
1 мин:
Домашнее задание п 13, ответ на вопросы в памятке, Плотников А, Зыкова В, Курбатова А получают олимпиадные задания.
Записывают в дневнике.
Слайд № 29
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Дивергенция
Появление новых форм всегда связано с приспособлением к местным географическим и экологическим условиям существования. Так, класс млекопитающих состоит из многочисленных отрядов, представители которых отличаются родом пищи, особенностями мест обитания, то есть условиями существования (насекомоядные, рукокрылые, хищные, парнокопытные, китообразные и т. д.). Каждый из этих отрядов включает подотряды и семейства, которые, в свою очередь характеризуются не только специфическими морфологическими признаками, но и экологическими особенностями (формы бегающие, скачущие, лазающие, роющие, плавающие). Внутри любого семейства виды и роды различаются образом жизни, объектами питания и т. п. Как указывал Дарвин, в основе всего эволюционного процесса лежит дивергенция. Дивергенция любого масштаба есть результат действия естественного отбора в форме группового отбора (сохраняются или устраняются виды, роды, семейства и т. д.). Групповой отбор так же основан на индивидуальном отборе внутри популяции. Вымирание вида происходит за счёт гибели отдельных особей.
Своеобразие морфологических особенностей организмов, приобретаемых в процессе дивергенции, имеет некоторую единую основу в виде генофонда родственных форм. Конечности всех млекопитающих сильно отличаются, но имеют единый план строения и представляют собой пятипалую конечность. Поэтому органы, соответствующие друг другу по строению и имеющие общее происхождение, независимо от выполняемой функции, называют гомологичными. Примером гомологичных органов у растений являются усы гороха, колючки кактуса – всё это видоизменённые листья.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Конвергенция
В одинаковых условиях существования животные, относящиеся к разным систематическим группам, могут приобретать сходное строение. Такое сходство строения возникает при сходстве функций и ограничивается лишь органами, непосредственно связанными с одними и теми же факторами среды. Внешне очень похожи хамелеоны и агамы, лазающие по ветвям деревьев, хотя относятся к разным подотрядам.
У позвоночных животных конвергентное сходство обнаруживают конечности морских рептилий и млекопитающих.
Схождение признаков затрагивает в основном лишь те органы, которые непосредственно связаны со сходными условиями среды.
ПРИЛОЖЕНИЕ №3
ПРАВИЛА ЭВОЛЮЦИИ
Л. Долло в 1893 г. так сформулировал закон о необратимости эволюции: "Организм ни целиком, ни даже отчасти не может вернуться к состоянию, уже осуществленному в ряду его предков".
Бельгийский палеонтолог Л. Долло сформулировал общее положение, что эволюция представляет процесс необратимый. Это положение многократно затем подтверждалось и получило название закона Долло . Сам автор дал очень краткую формулировку закона необратимости эволюции. Он не всегда бывал правильно понят и вызывал иногда не вполне обоснованные возражения. По Долло, «организм не может вернуться, даже частично, к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков».
ПРАВИЛО ЧЕРЕДОВАНИЯ ГЛАВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ЭВОЛЮЦИИ
Сформулированное А. Н. Северцовым (1910) правило, согласно которому между путями эволюции имеются определенные соотношения: после ароморфоза (выхода группы в новую среду) начинается интенсивный (освоение новых условий среды) и формирование новых таксонов данной естественной группы организмов (происходит ) . Такое чередование направлений эволюции характерно для всех групп животных и растений.
Задания: Найди информацию об ученых, которые внесли вклад в создание данных законов.
Дай определения выделенным понятиям, используя дополнительную литературу.
