Макроэволюция органического мира -- это процесс формирования крупных систематических единиц: из видов -- новых родов, из родов -- новых семейств и т. д. В основе макроэволюции лежат те же движущие силы, что и в основе микроэволюции: наследственность, изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция. Так же, как и микроэволюция, макроэволюция имеет дивергентный характер.
Сравнительно-анатомические доказательства
Все животные имеют единый план строения, что указывает на единство происхождения. В частности, об общих предках рыб, земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих говорит строение гомологичных органов (например, пятипалой конечности, в основе которой лежит скелет плавников кистепёрых рыб). О единых предках свидетельствуют и атавизмы -- органы предков, развивающиеся иногда у современных существ. Например, к атавизмам у человека относится возникновение многососковости, хвоста, сплошного волосяного покрова и т. п. Ещё одно доказательство эволюции -- наличие рудиментов -- органов, утративших своё значение и находящихся на стадии исчезновения. У человека -- это остатки третьего века, аппендикс, утрачиваемый волосяной покров и т. п.
Эмбриологические доказательства
У всех позвоночных животных наблюдается значительное сходство зародышей на ранних стадиях развития: форма тела, зачатки жабр, хвост, один круг кровообращения и т. д. (закон зародышевого сходства К. Бэра). Однако по мере развития сходство между зародышами различных систематических групп постепенно стирается, и начинают преобладать черты, свойственные таксонам более низкого порядка, к которым они принадлежат. Таким образом, все хордовые животные произошли от единых предков.
макроэволюция естественный отбор филогенез
Другой пример эмбриологических доказательств макроэволюции -- происхождение из одних и тех же структур зародыша квадратной и суставной костей в челюстях у рептилий и молоточка и наковальни в среднем ухе у млекопитающих. Палеонтологические данные также подтверждают происхождение частей уха млекопитающих из костей челюсти рептилий.
Палеонтологические доказательства
К таким доказательствам относятся нахождение остатков вымерших переходных форм, позволяющих проследить путь от одной группы живых существ к другой. Например, обнаружение трёхпалого и пятипалого предполагаемых предков современной лошади, имеющей один палец, доказывает, что у предков лошади было пять пальцев на каждой конечности. Обнаружение ископаемых останков археоптерикса позволило сделать вывод о существовании переходных форм между пресмыкающимися и птицами. Нахождение остатков вымерших семенных папоротников позволяет решить вопрос об эволюции современных голосеменных и т. п. На основании палеонтологических находок были выстроены филогенетические ряды, то есть ряды видов, последовательно сменяющих друг друга в процессе эволюции.
Биохимические доказательства
Единообразие химического состава живых организмов (и их предковых форм), наличие элементов органогенов, микроэлементов.
Единообразие генетического кода у всех живых организмов (ДНК, РНК).
Сходство химизма процессов пластического и энергетического обмена. У подавляющего большинства организмов в качестве молекул-аккумуляторов энергии используется АТФ, одинаковы также механизмы расщепления сахаров и основной энергетический цикл клетки.
Ферментативный характер биохимических процессов.
Биогеографические доказательства
Распространение животных и растений по поверхности Земли отражает процесс эволюции. Уоллес разделил поверхность земли на 6 зоогеографических зон: 1. Палеоарктическая зона (Европа, Северная и Средняя Азия, Северная Африка) 2. Неоарктическая (Северная Америка) 3. Эфиопская (Центральная и Южная Африка) 4. Австралийская (Австралия, Тасмания, Новая Зеландия) 5. Индомалайская (Индия,) 6. Неотропическая (Южная и Центральная Америка) Чем теснее связь континентов, тем больше родственных видов на них обитает, чем древнее изоляция, тем больше различий между животными и растениями.
Макроэволюция. Процесс образования из видов новых родов, из родов - новых семейств и т. п. называют макроэволюцией. Она происходит в исторически грандиозные промежутки времени и недоступна непосредственному изучению.
Макроэволюция - надвидовая эволюция, в отличие от микроэволюции, происходящей внутри вида, внутри его популяций. Однако принципиальных отличий между этими процессами нет, так как в основе макроэволюционных процессов лежат микроэволюционные. В макроэволюции действуют те же процессы - борьба за существование, естественный отбор и связанное с ними вымирание. Макроэволюция носит дивергентный характер, так же как и микроэволюция.
Макроэволюция.
Процесс образования из видов новых родов, из родов - новых семейств и т. п. называют макроэволюцией . Она происходит в исторически грандиозные промежутки времени и недоступна непосредственному изучению.
Макроэволюция - надвидовая эволюция , в отличие от микроэволюции, происходящей внутри вида, внутри его популяций. Однако принципиальных отличий между этими процессами нет, так как в основе макроэволюционных процессов лежат микроэволюционные. В макроэволюции действуют те же процессы - борьба за существование, естественный отбор и связанное с ними вымирание. Макроэволюция носит дивергентный характер, так же как и микроэволюция.
Сравнительно-анатомические
Рудименты
- органы, которые были хорошо развиты у древних эволюционных предков, а сейчас они недоразвиты, но полностью еще не исчезли, потому что эволюция идет очень медленно. Например, кита - кости таза. У человека:
волосы на теле,
третье веко,
копчик,
мышца, двигающая ушную раковину,
аппендикс и слепая кишка,
зубы мудрости.
Атавизмы - органы, которые должны находиться в рудиментарном состоянии, но из-за нарушения развития достигли крупного размера. У человека - волосатое лицо, мягкий хвост, способность двигать ушной раковиной, многососковость. Отличия атавизмов от рудиментов: атавизмы - это уродства, а рудименты есть у всех.
Гомологичные органы - внешне отличаются, потому что приспособлены к разным условиям, но имеют сходное внутреннее строение, поскольку возникли из одного исходного органа в процессе дивергенции. (Дивергенция - процесс расхождения признаков.) Пример: крылья летучей мыши, рука человека, ласта кита.
Аналогичные органы - внешне похожи, потому что приспособлены к одним и тем же условиям, но имеют разное строение, потому что возникли из разных органов в процессе конвергенции. Пример: глаз человека и осьминога, крыло бабочки и птицы.
Конвергенция
- процесс схождения признаков у организмов, попавших в одинаковые условия. Примеры:
водные животные разных классов (акулы, ихтиозавры, дельфины) имеют сходную форму тела;
быстро бегающие позвоночные имеют мало пальцев (лошадь, страус).
Эмбриологические доказательства.
В эмбриональном (зародышевом) развитии организмы имеют признаки своих эволюционных предков. Например,
- все организмы начинают развитие с одноклеточной стадии (зиготы);
- двуслойный зародыш (гаструла) соответствует кишечнополостным;
- близкородственные организмы имеют сходные стадии зародышевого развития (сходную последовательность закладки органов);
- зародыш человека покрыт шерстью, имеет хвост - это говорит о происхождении человека от животных.
Существует общий план строения позвоночных, что свидетельствует о единстве их происхождения. Убедительные доказательства степени родства между организмами представляет эмбриология, изучающая зародышевое развитие организмов. Еще Ч. Дарвин отметил наличие взаимосвязей между индивидуальным развитием организмов (онтогенезом) и их эволюционным развитием (филогенезом). Эти связи были подробно изучены последующими исследователями.
Подавляющее большинство организмов развиваются из оплодотворенного яйца. Проследим последовательные стадии развития зародышей рыбы, ящерицы, кролика, человека. Удивительное сходство зародышей касается формы тела, наличия хвоста, зачатков конечностей, жаберных карманов по бокам глотки. Во многом сходна на этих стадиях внутренняя организация зародышей. У всех сначала имеется хорда, а затем позвоночник из хрящевых позвонков, кровеносная система с одним кругом кровообращения (как у рыб, вспомните курс зоологии), одинаковое строение почек и др.
По мере развития сходство между зародышами ослабевает и начинают все более четко проявляться черты тех классов, к которым они принадлежат. У ящерицы, кролика и человека зарастают жаберные карманы; у зародыша человека особенно сильно развивается головной отдел, включающий мозг, формируются пятипалые конечности, а у зародыша рыбы - плавники и т. п. По ходу эмбрионального развития последовательно происходит расхождение признаков зародышей, приобретающих черты, характеризующие класс, отряд, род и, наконец, вид, к которому они принадлежат.
Изложенные факты говорят о происхождении всех хордовых от одного ствола, который в ходе эволюции распался на множество ветвей.
Биогенетический закон. Основываясь на приведенных выше, а также множестве других факторов, во второй половине XIX в. немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель установили закон соотношения онтогенеза, который получил название биогенетического закона. Согласно этому закону каждая особь в индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историю развития своего вида (филогенез), или, короче, онтогенез есть краткое повторение филогенеза.
Приведем несколько примеров. У всех без исключения позвоночных животных в онтогенезе закладывается хорда - признак, который был свойствен их отдаленным предкам. У головастиков бесхвостых земноводных (лягушки, жабы) развивается хвост. Это - повторение признаков их хвостатых предков. Личинки многих насекомых имеют червеобразную форму (гусеницы бабочек, личинки мух и т. д.). В этом следует усматривать повторение черт строения их червеобразных предков.
Биогенетический закон приложим и к растениям. Из споры мха развивается сначала ветвящаяся нить, похожая на нитчатую водоросль. Это говорит о родстве наземных растений с водорослями.
Биогенетический закон, выражающий глубокую связь между онтогенезом и филогенезом, имел большое значение для выяснения родственных связей между организмами.
Палеонтологические доказательства.
Палеонтология изучает ископаемые остатки вымерших организмов и выявляет их сходство и различие с современными организмами.
По ископаемым остаткам палеонтологи восстанавливают внешний вид и строение вымерших организмов, узнают о растительном и животном мире прошлого.
Сопоставление ископаемых остатков из земных пластов разных геологических эпох убедительно свидетельствует об изменении органического мира во времени. В самых древних пластах заключены остатки типов беспозвоночных, а в более поздних пластах - остатки типа хордовых. Позже на Земле появились позвоночные. В более молодых геологических пластах содержатся остатки животных и растений, относящихся к видам, похожим на современные.
Данные палеонтологии дают большой материал о преемственных связях между различными систематическими группами. В одних случаях удалось установить переходные формы, в других - филогенетические ряды, т. е. ряды видов, последовательно сменяющих один другой.
1) Ископаемые остатки и отпечатки (окаменелости) древних организмов показывают, как шло их историческое развитие (эволюция).
2) Филогенетические ряды - это ряды видов, последовательно сменявших друг друга в процессе эволюции.
3) Переходные формы (доказывают происхождение организмов):
кистеперая рыба латимерия - земноводных от рыб;
стегоцефал - пресмыкающихся от земноводных;
археоптерикс - птиц от пресмыкающихся
.
Ископаемые переходные формы . На берегах Северной Двины была найдена группа зверозубых рептилий. Они совмещают признаки пресмыкающихся и млекопитающих. Такие организмы относят к переходным формам. Зверозубые рептилии имеют сходство с млекопитающими в строении черепа, позвоночника и конечностей, а также в делении зубов на клыки, резцы и коренные.
Большой интерес с эволюционной точки зрения представляет находка археоптерикса. Это животное величиной с голубя имело признаки птицы, но сохраняло еще черты пресмыкающихся. Признаки птиц: сходство задних конечностей с цевкой, наличие перьев и общий вид. Признаки пресмыкающихся: длинный ряд хвостовых позвонков, брюшные ребра и наличие зубов. Археоптерикс не мог быть хорошим летуном, так как у него слабо развиты грудная кость (без киля), мышцы крыльев и грудные. Позвоночник и ребра не являлись жесткой костной системой, устойчивой при полете, как у современных птиц.
Археоптерикс и его отпечаток на камне (слева)
Филогенетические ряды. Палеонтологам удалось восстановить филогенетические ряды некоторых копытных, хищных, моллюсков и др. Примером может служить эволюция лошади . Наиболее древний ее предок ростом с лисицу, с четырехпалыми передними конечностями, трехпалыми задними и бугорчатыми зубами травоядного типа. Жил в местностях с теплым и влажным климатом, грели трав и кустарников, передвигался скачками.
Эволюция лошади
К концу неогена растительность стала более сухой и грубой; в открытых степных пространствах спасение от врагов можно было найти в быстром беге. других средств защиты у этих животных не было.
Борьба за существование и естественный отбор проходили в направлении удлинения ног и сокращения поверхности опоры - уменьшения количества пальцев, достигающих почвы, упрочнения позвоночника, что способствовало быстрому бегу. Изменение характера пищи повлияло на образование складчатых зубов. В результате произошла мощная перестройка организма этих животных.
Несмотря на огромную неполноту, палеонтологическая летопись, дополняемая данными сравнительной анатомии и эмбриологии, позволяет ясно представить общую картину развития жизни на Земле. По мере перехода от более древних земных слоев к новым наблюдается постепенное повышение организации животных и растений, постепенное приближение фаун и флор к современным.
Биогеографические
- Флора и фауна (ФФ) вулканических островов очень бедна, потому что животным и растениям тяжело попасть с материка на новый остров; содержит много эндемиков (видов, обитающими только здесь).
- ФФ островов, отколовшихся от материка, очень похожа на ФФ материка; чем раньше произошло отделение - тем больше отличия.
Биохимические
Все живые организмы на Земле состоят в основном из белков; наследственная информация закодирована в нуклеиновых кислотах, одинаково происходят процессы репликации, транскрипции, трансляции, гликолиза и т.п. Всё это свидетельствует о единстве органического мира.
МАКРОЭВОЛЮЦИЯ, ЕЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА
Цель: познакомить с макроэволюцией и ее доказательст-вами - палеонтологическими, эмбриологическими и другими.
Оборудование: рис учебника «Сходство начальных стадий эмбрионального развития позвоночных», рис., образцы, де-монстрирующие формы сохранности ископаемых растений и животных.
Ход урока
I . Проверка знаний.
1. Тестирование.
Заполните пробелы в нижеприведенных фразах.
1) Микроэволюцией называют эволюционные изменения, протекающие на... уровне
2) Различают две основные формы видообразования: ... и...
3) Репродуктивная изоляция связана с прекращением обмена... между двумя...
4) Генетическая дивергенция означает... генов
5) Форма видообразования, связанная с расширением ареала исходного вида, называется...
6) Современные виды ландыша возникли в результате....
7) Зарождение в рамках исходной популяции новой формы называется...
8) Симпатрическое видообразование имеет две формы: ... и...
9) Пять видов синиц образовались в результате... видообра-зования, а полиплоидный картофель -- в результате... видообра-зования.
10) Образование новых видов в результате хромосомных пе-рестроек может происходить в популяциях...
2. Письменный ответ. Задание.
Из приведенного перечня выберите факторы, способству-ющие видообразованию, и обоснуйте свой выбор: малочисленность вида, многочисленность вида, сравнительно однообразные условия существования, разнообразные условия существования, маленький ареал, большой ареал, острая борьба за существова-ние, относительно слабая борьба за существование, изоляция, дивергенция.
3. Письменный ответ. Задание.
Запишите последовательность событий при географическом видообразовании.
1) Расселение на новые территории за пределами ареала.
2) Отбор в новых условиях среды.
3) Географическая изоляция между популяциями.
4) Образование новых видов.
5) Возникновение подвидов.
6) Биологическая изоляция.
4. О тветы по вопросам в конце § 60, № 2, 3, и выполнение задания, отмеченного знаком
II . Изучение нового материала.
1. Макроэволюция.
Этим понятием обозначают происхождение надвидовых так-сонов (родов, отрядов, классов, типов, отделов).
В общем смысле макроэволюцией можно назвать развитие жизни на Земле в целом, включая и ее происхождение. Макроэволюционным событием считается также возникновение чело-века. Между микро- и макроэволюцией нельзя провести резкую границу, потому что процесс микроэволюции, вызвавший ди-вергенцию, продолжается без какого-либо перерыва и на макро-эволюционном уровне внутри вновь возникших форм. Отсутствие принципиальных различий в протекании микро- и макроэволюционного процессов позволяет рассматривать их как две стороны единого эволюционного процесса.
2. Палеонтологические доказательства макро-эволюции.
Палеонтологические данные позволяют узнать о раститель-ном и животном мире прошлого, реконструировать облик вы-мерших организмов, обнаружить связь между древнейшими и современными представителями флоры и фауны. Сопоставление ископаемых остатков из земных пластов разных геологических эпох позволяет установить последовательность возникновения и развития разных групп организмов. Например, в самых древних пластах находят остатки представителей типов беспозвоночных животных, а в более поздних пластах - уже и остатки хордовых. В еще более молодых геологических пластах содержатся остатки животных и растений, относящихся к видам, похожим на со-временные.
Палеонтологами были обнаружены формы организмов, со-четающие признаки более древних и более молодых групп. Та-кие ископаемые переходные формы служат доказательством эволюции, поскольку свидетельствуют об исторической связи разных групп организмов. Например, ископаемая первоптица археоптерикс - связующее звено между рептилиями и птицами. Археоптерикс имеет, как и рептилии, длинный хвост, несрос-шиеся позвонки, развитые зубы; как птица, он покрыт перьями, имеет крылья, частично пневматичные кости.
Другими примерами переходных форм являются кистеперые рыбы, связывающие рыб с вышедшими на сушу земноводными, семенные папоротники переходная форма между папоротни-ковидными и голосеменными.
Доказательством эволюции служат и палеонтологические ряды. Палеонтологами были найдены остатки ранее живших ви-дов, которые связаны между собой родством, то есть свидетель-ствовали о происхождении одних видов от других.
Русский ученый В. О. Ковалевский, исследуя историю раз-вития лошади, показал, что современные однопалые животные происходят от мелких пятипалых всеядных предков, живших в лесах 60-70 млн лет назад. Изменение климата Земли повлекло за собой сокращение площадей лесов и увеличение площадей степей. Животные оказались в новых условиях. Преобразование конечностей - уменьшение числа пальцев от пяти до одного - возникло в связи с необходимостью защиты от хищников и пе-редвижения на большие расстояния в поисках пищи. К насто-ящему времени установлены палеонтологические ряды в эволю-ции слонов, носорогов, китов.
3. Эмбриологические доказательства.
В пользу эволюции органического мира говорят данные эм-бриологии. Эмбриологами было обнаружено и изучено сходство начальных стадий эмбрионального развития животных. Все многоклеточные животные развиваются из одной оплодотво-ренной яйцеклетки, В процессе индивидуального развития они проходят стадии дробления, бластулы, гаструлы, образования трехслойного зародыша, формирования органов из зародыше-вых листков. Сходство зародышевого развития животных сви-детельствует о единстве их происхождения.
О сходстве эмбриональных стадий у всех позвоночных сви-детельствует закладка жаберных дуг, одинаковая форма тела, наличие хвоста, зачатков конечностей. Во многом аналогично на этих стадиях внутреннее строение зародышей: сначала заклады-вается хорда, кровеносная система с одним кругом кровообра-щения (как у рыб), одинаковое строение почек. По мере разви-тия сходство между зародышами уменьшается. Все более четко начинают проявляться черты организации тех классов, к кото-рым животные принадлежат. У наземных животных зарастают жаберные карманы, у зародыша человека особенно сильно раз-вивается головной отдел, включающий мозг, формируются пя-типалые конечности.
По ходу эмбрионального развития последовательно идет расхождение признаков зародышей, приобретающих черты, ха-рактеризующие класс, отряд, род, вид, к которому они принад-лежат. Эта закономерность в развитии зародышей указывает на их родство, происхождение от одного ствола, который в ходе эволюции распался на множество ветвей.
4. Сравнительно-анатомические доказательства.
Для изучения сравнительно-анатомических доказательств эволюции необходимо обратиться к понятиям «гомология» «рудименты», «атавизмы». Гомологичными называются органы имеющие одинаковый план строения, развивающиеся из сход-ных зачатков и одинаково расположенные, но выполняющие разные функции. Гомология указывает на общность происхож-дения обладающих ею организмов, различия в строении гомоло-гичных органов - результат дивергенции.
Главный признак аналогии - сходство функций вне связи со строением и происхождением. Аналогичные органы - результат конвергенции. Наличие аналогичных органов не свидетельству-ет о тесном родстве обладающих ими организмов.
Рудименты недоразвитые органы, утратившие в ходе эво-люции свои биологические функции.
У некоторых особей рудименты могут развиваться в органы нормальных размеров. Такой возврат к строению органа предковых форм называют атавизмом. Изучение атавистических признаков позволяет воссоздать строение гомологичных орга-нов у предков.
III . Закрепление.
Вспомните и перечислите признаки сходства всех классов позвоночных животных. Чем они объясняются?
Рассмотрите рисунок 153-154; 156-157; 158-159 в учебнике В.К.Шумного. Какие признаки в фи-логенетическом ряду копытных наиболее сильно подверглись действию естественного отбора? В чем значение палеонтологи-ческих исследований.
Какой вклад в эволюционную теорию вносят эмбриологи-ческие исследования?
Домашнее задание: § 54,55,56,57.
СИСТЕМА РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ - ОТОБРАЖЕНИЕ ЭВОЛЮЦИИ
Цели: продолжить знакомство с доказательствами макро-эволюции на примере современной системы растений и живот-ных; сформировать представление о принципах современной классификации.
Ход урока
I . Проверка знаний.
1. Тестирование.
В нижеприведенных предложениях заполните пробелы.
1) Макроэволюция - -... эволюция
2) Макроэволюция, как и микроэволюция, носит... характер
3) Палеонтология изучает... организмов
4) ... находки позволяют реконструировать внешний облик организмов
5) Археоптерикса с пресмыкающимися сближает длинный...
6) Ряды видов, последовательно сменяющихся друг друга,
называются...
7) Ископаемые формы, сочетающие признаки... и более... групп высокого систематического ранга, называются...
8) Все многоклеточные животные развиваются из …….. яйцеклетки
9) Сходство зародышевого развития животных свидетельст-вует о... происхождения
10) Крыло птицы и бабочки являются примером... органов
2. Письменный ответ по карточке. Задание.
Заполните таблицу «Сравнительная характеристика этапов эволюционного процесса».
3. Письменный ответ. Задание.
1) Внимательно прочтите текст и рассмотрите рисунок (че-реп саблезубого тигра).
Палеонтологу известно, что размеры тела и длина клыков саблезубых тигров постепенно увеличивались к периоду их вы-мирания. Учитывая это, можно ли предположить, что:
а) в это время происходило потепление климата и саблезубые тигры широко расселились на Земле;
б) условия существования этих животных ограничивались своеобразными узкими пределами;
в) крупные тигры с длинными клыками уничтожили всех более мелких;
г) одностороннее развитие некоторых органов указывает на крайнюю специализацию, результатом чего может быть выми-рание;
д) количество наследственных изменений у саблезубых тиг-ров в сторону увеличения длины клыков постоянно росло?
2) Объясните, почему одни предположения правильны, а дру-гие -- нет.
4. Ответы по вопросам в конце §54,55,56,57 Ш.
II . Изучение нового материала.
1. Актуализация знаний учащихся.
Кем разработаны основы современной классификации ор-ганизмов?
Перечислите систематические группы животных и расте-ний, известных вам из курса зоологии, ботаники.
2. Систематические группы.
Данные систематики используют для доказательства эволю-ции, так как они устанавливают родство между таксонами.
В современной систематике организмы распределяются по ряду систематических категорий: вид, род, семейство, отряд (порядок для растений), класс, тип (отдел для растений) и др.
Каждая высшая систематическая категория, начиная от рода, объединяет группы, стоящие по рангу ниже и имеющие общего предка. Род объединяет виды, произошедшие от одного предка и оказавшиеся в результате борьбы за существование и естествен-ного отбора способными существовать и успешно размножаться в различных географических и экологических условиях.
Признаки (критерии), на основании которых близкие виды объединяются в роды, хорошо видны на примере дарвиновских вьюрков. На Галапагосских островах вьюрки представлены тре-мя родами: земляные, древесные и славковые. Земляные вьюрки гнездятся в засушливой зоне и кормятся большей частью на от-крытых местах, древесные гнездятся в засушливой зоне и пита-ются на деревьях; славковые занимают разные местообитания.
Главный признак, по которому различают виды вьюрков, -строение клюва, тесно связанное с особенностями питания. На цветках кактуса питается кактусовый земляной вьюрок, у кото-рого длинный клюв и расщепленный язык. У большого земляно-го вьюрка толстый, массивный клюв, отлично справляющийся с крупными семенами. Дятловый, древесный, вьюрок получил свое название за прямой, как у дятла, клюв, которым он долбит древесную кору, ползая вверх и вниз по стволу. Отсутствие длинного языка он восполняет кактусовой иглой или веточкой, удерживая ее в клюве и выковыривая насекомых из отверстия в коре, которое выдолбил. Все виды дарвиновских вьюрков не скрещиваются; некоторые виды образуют подвиды - - значит, ви-дообразование продолжается. Все виды вьюрков произошли от одного исходного вида.
3. Принципы современной классификации.
Основы научной систематики заложил еще в XVIIIв. К. Лин-ней. Принципы классификации Линнея действуют и ныне.
В любом видовом названии присутствует имя рода. Род объ-единяет наиболее близкие виды организмов. Выделяют, напри-мер, такие роды, как кошки, лошади, дубы и т. д. Первоначально для видового названия к имени рода прибавлялись фразы, кото-рыми описывались характерные видовые признаки. Например, дуб красный назывался «дуб с листьями, имеющими глубокие прорези, оканчивающимися волосоподобными зубчиками». Позднее, после работ Линнея, укоренилось двойное, или бино-минальное, название видов. Первое слово представляет собой имя рода, второе название вида. Например, Дуб красный. Со-бака домашняя.
Современная система классификации учитывает признаки родства видов как с ныне живущими, так и с уже вымершими. Каждая таксономическая категория соответствует группе орга-низмов, которые имеют общего предка. Такая система класси-фикации отражает естественную общность организмов и поэтому называется естественной. Естественные классификации по-зволяют предсказывать наличие у организмов тех или иных свойств в зависимости от их положения в системе.
Взаимоотношения между основными группами современных организмов, сложившиеся в процессе эволюции, представляют собой подобие ветвей могучего дерева. Родословное древо в це-лом и его ветвление отчетливо выявляют общий характер мак-роэволюции: развитие живых существ от менее сложных к более сложным, дивергентный и приспособительный характер эво-люции.
III . Закрепление.
Фронтальная письменная работа. Задание.
Заполните таблицу «Развитие кровеносной системы у позво-ночных».
Домашнее задание: § 75.
ГЛАВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА
Цели: сформировать понятие о главных направлениях эволюции, показать соотношение путей эволюции; познакомить с типами эволюционных изменений.
Ход урока
I . Изучение нового материала.
1.Типы эволюционных изменений.
Параллелизм это процесс эволюционного развития в сход-ном направлении двух или нескольких первоначально дивергировавших групп. Например, палеонтологи очень часто обнару-живают синхронный параллелизм, то есть независимое приобре-тение сходных черт родственными, но живущими в разное вре-мя организмами. Примером может служить развитие саблезубости у представителей разных подсемейств кошачьих.
Конвергенция - процесс эволюционного развития двух и бо-лее неродственных групп в сходном направлении. Конвергенция обусловлена одинаковой средой обитания, в которую попадают неродственные организмы. Классическим примером конвер-гентного развития является возникновение сходных форм тела у акулы, ихтиозавра, дельфина. При конвергентном развитии сходство между неродственными организмами бывает всегда только внешним.
Дивергенция представляет собой независимое образование различных признаков у родственных организмов. В основе ди-вергенции лежит экологическая дифференциация вида на само-стоятельные ветви. При дивергенции сходство между организ-мами объясняется общностью их происхождения, а различия приспособлением к разным условиям среды.
Примером дивергенции форм является возникновение раз-нообразных по морфофизиологическим особенностям вьюрков от одного или немногих предковых видов на Галапагосских островах. Расхождение внутривидовых форм и видов по разным местообитаниям определяется конкуренцией в борьбе за одина-ковые условия, выход из которых и заключается в расселении по разным экологическим нишам.
2. Главные направления эволюции.
Развитие живой природы шло от простого к сложному и имело прогрессивный характер. Наряду с этим происходило приспособление видов к конкретным условиям жизни, осущест-влялась их специализация. Биологический прогресс достигается различными путями. А. Н. Северцов назвал их главными на-правлениями эволюционного прогресса. В настоящее время вы-деляют следующие пути биологического прогресса: ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации.
Ароморфоз - главный путь достижения биологического про-гресса. Ароморфоз - возникновение в ходе эволюции признаков, повышающих уровень организации живых существ. Ароморфозы формируются на основе наследственной изменчивости и ес-тественного отбора и являются приспособлениями широкого значения. Они дают преимущества в борьбе за существование и открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды обитания. Путем ароморфоза возникают в процессе эволюции крупные систематические группы рангом выше семейства.
К ароморфозам у животных можно отнести появление жи-ворождения, способности к поддержанию постоянной темпе-ратуры тела, возникновение замкнутой системы кровообра-щения, а у растений - появление цветка, сосудистой системы, способности к поддержанию и регулированию газообмена в листьях.
Ароморфозам А. Н. Северцов противопоставлял идиоадап-тации - частные приспособления видов, позволяющие освоить специфические условия среды. В отличие от ароморфозов идиоадаптации открывают перед организмами возможность биологического прогресса без повышения уровня биологиче-ской организации. Например, благодаря формированию раз-личных идиоадаптации млекопитающие смогли распростра-ниться не только в различных географических зонах (от тропиков до ледяных пустынь), но и освоить самые разнообраз-ные условия среды (на поверхности суши, в воде, почве, час-тично в воздухе). Это существенно снизило конкуренцию ме-жду видами за пищу, места обитания, причем уровень органи-зации остался тем же.
Обычно мелкие систематические группы виды, роды, се-мейства в процессе эволюции возникают путем идиоадаптации.
Идиоадаптация так же, как и ароморфоз, приводит к увели-чению численности вида, расширению ареала, ускорению видо-образования, то есть к биологическому прогрессу.
Типичные идиоадаптации у животных особенности строе-ния конечностей (например у крота, копытных, ластоногих), особенности клюва (у хищных птиц, куликов, попугаев), при-способления придонных рыб (у скатов, камбаловых), покрови-тельственная окраска у насекомых. Примерами идиоадаптации у растений могут служить многообразные приспособления к опы-лению, распространению плодов и семян.
Общая дегенерация.
Ч. Дарвин отмечал, что способность организмов выживать в борьбе за существование вовсе не обязательно должна быть свя-зана с более высокой организацией. Какие преимущества, на-пример, могли бы получить инфузории или земляной червь из более высокой организации, чем они имеют? Условия жизни этих организмов относительно постоянны, они хорошо приспо-соблены каждый к своей среде. Вот почему естественный отбор не совершенствовал их в сторону прогрессивного усложнения. Более того, при упрощении условий среды организмы утрачи-вают часть признаков развиваются по пути общей дегенера-ции, ведущей к упрощению организации. Это соответствует дарвиновскому учению, согласно которому эволюция заключа-ется в выживании наиболее приспособленных, а не более высо-коорганизованных.
Многие современные виды охвачены биологическим про-грессом. Например, заяц-русак. Сейчас известно около 20 его видов.
В природе наблюдается и биологический регресс. Он харак-теризуется чертами, противоположными биологическому про-грессу: уменьшением численности, сужением ареала, уменьше-нием числа видов, популяций. В итоге регресс часто ведет к вы-миранию вида. В процессе эволюции исчезли древние папорот-никообразные, многие группы растений и животных.
Деятельность человека является мощным фактором биоло-гического прогресса одних видов, нередко вредных для него, и биологического регресса других, нужных и полезных ему. На-пример, появление насекомых, устойчивых к ядохимикатам, болезнетворных микробов, устойчивых к действию лекарств, бурное развитие сине-зеленых водорослей в сточных водах. При посевах человек вторгается в живую природу, уничтожает на больших площадях множество диких популяций, заменяя их ис-кусственными. Усиленное истребление человеком многих видов ведет к их биологическому регрессу, который грозит им выми-ранием.
3. Соотношение путей эволюции.
Из всех рассмотренных путей достижения биологического прогресса наиболее редки ароморфозы, поднимающие ту или иную систематическую группу на качественно новый, более высокий уровень развития.
Ароморфозы можно рассматривать как переломные пунк-ты развития жизни. Для групп, подвергнувшихся соответст-вующим морфофизиологическим преобразованиям, открыва-ются новые возможности в освоении внешней среды.
За каждым ароморфозом следует множество идиоадаптаций, которые обеспечивают более полное использование всех име-ющихся ресурсов и освоение новых местообитаний.
II. Практическая работа. Задание.
Используя учебники ботаники или зоологии, выполни в тетрадях предложенные задания, указанные в карточках.
Карточка 1.
Заполните таблицу «Главные направления органической эволюции».
|
Направление эволюции |
|
|
Биологический прогресс процветание, опреде-ленное относительно высокими темпами эволю-ции, при которых приспособленность организ-мов возрастает. Объективным показателем био-логического прогресса является увеличение чис-ленности, ведущее к расселению и расширению ареала. (И. Шмалъгаузен.) Биологический регресс снижение приспособ-ленности организма. Организм отстает в темпах эволюции от изменений во внешней среде и в особенности от темпов эволюции и распростра-нения экологически близких форм. Численность вида уменьшается. Вид или группа видов идет навстречу вымиранию. (И. Шмалъгаузен.) |
Карточка 2.
Заполните таблицу «Сравнительная характеристика главных направлений эволюции органического мира».
Карточка 3.
Используя знания из курса зоологии, приведите убедитель-ные доводы против теории Ж.-Б. Ламарка о «врожденном стремлении к прогрессу».
Карточка 4.
Приведите примеры, подтверждающие, что прогресс в об-щей организации всегда оказывался связанным с регрессом (не-доразвитием отдельных органов или частей тела).
Карточка 5.
Почему повышение уровня организации - главный, но не единственный путь эволюции? Ответ подтвердите примерами.
Домашнее задание: § 73,74 повторить § 52-69.
Макроэволюция, ее доказательства
1. Какие факты могут свидетельствовать о связи между вымершими и современными растениями и животными?
2. Какие виды древних растений и животных вам известны?
Различие макроэволюции и микроэволюции:
Макроэволюция – надвидовая эволюция, приводит к образования таксонов более высокого ранга, чем вид (родов, семейств, отрядов, классов, типов и т.д.)
Микроэволюция – происходит внутри вида, внутри его популяции.
Макроэволюция происходит в исторически грандиозные промежутки времени и недоступна непосредственному изучению.
Сходство макро- и микроэволюции:
– В основе лежат процессы: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор, изоляции.
– Носят дивергентный характер.
Наука располагает множеством доказательств, свидетельствующих о реальности макроэволюционных процессов .
Группы доказательств эволюционного процесса: палеонтологические, эмбриологические, сравнительно-анатомические (морфологические),молекулярно-биологические и цитологические, биогеографические (Слайд 5)
Работа по терминами . (Слайды 6, 7)
Что изучают науки?
Палеонтология, эмбриология, сравнительная анатомия, молекулярная биология, биогеография
Что обозначают термины?
Онтогенез, филогенез, дивергенция, конвергенция, гомологичные органы, аналогичные органы, рудименты, атавизмы, эндемики, реликты
Учитель дает задания группам. (Презентация, Слайд 8)
Задания.
1. Используя учебник А.А.Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник «Общая биология» 10-11 кл § 61, (дополнительно) учебник Д.К. Беляева «Общая биология» 10-11 кл § 41 и материалы, лежащие на столах найти факты, доказывающие существование эволюционного процесса на нашей планете.
I группа – палеонтологические доказательства эволюции;
II группа – эмбриологические доказательства эволюции
III группа – сравнительно-анатомические доказательства эволюции;
IV группа – молекулярно-биологические и цитологические доказательства эволюции;
V группа – биогеографические доказательства эволюции.
2. Лидер каждой группы представляет наработки группы классу.
3. Работа группы оценивается в баллах (группы получают жетоны):
Учитель делает установку на заполнение таблицы.
(Слайд 9)
После каждого выступления группы учитель демонстрирует доказательства эволюции, используя УМК «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия» и Презентацию и подводит итог работы группы.
Палеонтологические доказательства эволюции:
(УМК «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия» Слайд 2-5, урок 7, Слайды 22-24);
– наличие ископаемых остатков;
– наличие переходных форм;
– наличие филогенетических рядов (лошади)
Эмбриологические доказательства эволюции:
(УМК «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия» Слайды 6-8, урок 7);
– закон зародышевого сходства;
– биогенетический закон.
Сравнительно-анатомические (морфологические) доказательства эволюции: (Слайды 12-19)
– клеточное строение организмов;
– общий план строения позвоночных;
– наличие гомологичных и аналогичных органов;
– наличие рудиментов и атавизмов;
– наличие ныне живущие промежуточные формы
Молекулярно-биологические и цитологические доказательства эволюции: (Слайды 20-21)
– элементарный химический состав;
– строение и функции органических молекул;
– аккумулятор энергии – молекулы АТФ;
– генетический код (универсален);
– биосинтез белка;
– строение и функция органоидов клетки;
– деление клеток (митоз и мейоз).
Биогеографические доказательства эволюции. (Слайды 25-32)
А. Уоллес выделил 6 зоогеографических областей по распространению животных и растений на нашей планете.
Вопросы:
1. Почему флора и фауна Неарктической
области (Северная Америка) и Палеоарктической
области (Евразия) имеют много общего, хотя
изолированы Беринговым проливом?
2. Почему флора и фауна Неарктической области
(Северная Америка) отличается от Неотропической
области (Южная Америка), хотя они соединены
Панамским перешейком?
3. Почему флора и фауна Неотропической области
(Южная Америка) и Эфиопской области (Африка) имеют
много общего?
4. Почему только в Австралии существуют
сумчатые животные?
5. Почему на Британских островах флора и фауна
близка к материковой, а на острове Мадагаскар
нет типичных для Африки крупных копытных,
крупных хищников, высших обезьян?
Однако там много низших обезьян – лемуров,
которые нигде больше не встречаются (эндемики).
Учитель:
Особенность фауны и флоры
островов свидетельствуют в пользу эволюции.
Вопрос:
Почему океанические острова
очень бедны, по сравнению с материковыми
островами?
Являются результатом случайного занесения
некоторых видов птиц, рептилий, насекомых, семян
растений, спор, которые смогли преодолеть водные
преграды и занестись с помощью ветра, воды,
птицами. Представители таких видов,
попавшие на океанические острова,
получают широкие возможности для размножения.
Например, на Галапагосских островах из 108 видов
птиц 82 и 8 видов рептилий эндемичны
На Гавайских островах 300 эндемичных видов улиток,
принадлежащих к одному роду.
Распределение животных и растений по
поверхности планеты и их группировка в
биогеографические зоны отражает процесс
исторического развития Земли и эволюции
органического мира.
Вывод:
(Слайд 33)
Чтобы доказать, подлинность эволюции
живого мира на Земле, необходимо использовать
данные разных наук.