6. Возникновение приспособлений. Относительный хар-р приспос-ти.
Адаптация - это гармония организма со средой обитания (в широком смысле). Адаптация - это специальные морфофизиологические св-ва, способные обеспечить выживание и размножение организмов в концертных усл-х среды (в узком смысле). Группа адаптации - средства пассивной защиты - это такие ос-ти, кот-е, одним лишь своим присутствием определяют большую вероятность выживания особей в борьбе за существование. а) твёрдые защитные покровы; б) способность сворачиваться в шар (многоножка, броненосец); в) иглы и колючки; г) жгучие волоски у растений, стрекательные кл-ки у животных; д) приспособительная окраска и строение (форма) тела - покровительная окраска (сезонная окраска (куропатка)); расчленяющая окраска (тигр); противотень (рыбы); яркоокрашеные особи (предостерегающая окраска); мимикрия - подражательная окраска и поведение, маскировка, сходство с несъедобными объектами; е) сложные адаптации (возникли путём мелких наследственных уклонений) насекомоядность у растений, симбиоз.
Приспособленность орг-ов явл-ся рез-том действия движ-х сил эволюции в данных усл-ях сущ-я. Любая приспособленность помогает орг-мам выжить лишь в тех усл-ях, в которых она сформировалась под влиянием движущих сил эволюции. В этих условиях она относительна (в яркий день зимой белая куропатка выдаёт себя тенью на снегу. Заяц-беляк, незаметный на снегу в лесу, видный на фоне тёмных стволов.). У орг-мов встречаются ненужные органы и признаки. Все эти многие и др-е факторы говорят, что приспо-сть не абсолютна, а относительна.
7. Микроэволюция. Видообразование. Результаты эволюции.
Микроэволюция - эволюционные процессы, протекающие внутри вида и приводящие новых, внутривидовых группировок: популяций и подвидов. Популяция - элементарная эволюционная структура. Подвид – гр-па популяций данного вида – морфофизиологически отличающиеся от всех других популяций внутри вида. Мутация - элементарный, эволюционный материал.
Элементарное эволюционное явление - изменение генофонда популяции. Генофонд – совокупность генотипов всех особей популяции. Генотип – совокупность генов отдельной особи. Элементарный эволюционный фактор, направляющий эволюционный процесс - естественный отбор.
Образование новых видов в природе происходит под влиянием движущих сил эволюции. При изменении условий сущ-я внутри вида происх-т процесс расхождения признаков дивергенции, кот-я приводит к образованию новых группировок, особей внутри вида. Начальные этапы эволюционного процесса, протекают внутри вида и приводят к обр-ю новых внутривидовых группировок - популяций подвидов (этот процесс наз-ся микроэволюция). Географическое видообразование - связано с расширением ареала исходного вида или с расчленением его на изолированные части - физическими преградами (реки, озёра, горы, климат...). Экологическое видообразование - происх-т в тех случаях, когда популяции одного вида остаются в пределах одного ареала, но условия обитания у них различные (изменяется их генный состав).
Результаты эволюции. Эволюция имеет 3 тесно связанных важных следствия:
1)Постепенное уссложнение и повышение организации живых существ.
2)Относительная приспособленность организмов к условиям окр-ей среды.
3)Многообразие видов.
Критерии вида: 1.Морфологический критерий - сходства внешнего и внутреннего строения. 2.Экологический критерий - растения имеют различные места произрастания. 3.Географический критерий - ареал. 4.Физиологический критерий: невозможность скрещивания видов - основной смысл. Их ограничивают физиологические возможности. 5.Генетический к. - определяет всю суть вида (набор хромосом). Он не играет огромной роли, т.е. его с виду не различить.
8. Док-ва эволюции органического мира.
Макроэволюция – процесс образ-я из видов новых родов, из родов – новых семейств и т.п. Она происходит в большие промежутки времени и недоступна непосредственному изучению. В макроэвол-ии действуют те же процессы – естест-ый отбор и связанное сним вымирание, борьба за сущ-е. Макроэвол-я носит дивергентный хар-р, так же как и микроэволюция.
Эмбриологические док-ва.
Ещё Ч. Дарвин отметил, что имеются взаимосвязи между индивидуальным развитием орг-мов и их эволюционным разви-ем. Затем эти связи были подробно изучены другими учёными. Сходство зародышей. Очень сходна внутренняя организация зародышей рыбы, кролика, ящерицы и человека: у всех сначала имеется хорда, затем позвоночник из хрящевых позвонков, кровеносная система с одним кругом кро-я. По ходу последующего развития сходство между зародышами ослабевает. Всё выше перечисленное говорит о происх-ии всех хордовых от одного ствола, кот-ый распался по ходу эволюции на множество ветвей. Биогенетич-ий закон. Немецкие учёные установили закон соотн-я онтогенеза. Согласно ему каждая особь в онтогенезе есть краткое повторение филогенеза (история развития своего вида). Например у головастиков бесхвостых земноводных развивается хвост – повторение признаков их хвостатых предков.
Палеонтологич-е док-ва.
Палеонтология изучает ископаемые ост-ки вымерших организмов и выявляет их сходство и различие с современными организмами. Палеонтологи по ископаемым остаткам восстан-ют внешний вид и стр-е вымерших орг-мов, узнают о растит-ном, а так же животном мире прошлого. Палеонтологич-е нах-ки говорят о связях между различ-ми систематич-ми гр-ми. В одних сл-ях смогли установить перех-е формы, в других – филогенетич-е ряды (ряды видов, послед-но сменяющих один другой). Ископаемые переходные формы. Была найдена гр-па зверозубых рептилий. Они совмещают признаки пресмыкающихся и млекопит-х. Такие организмы относят к переходным формам. Зверозубые рептилии имеют сходство с млекопит-ми в строении черепа, конечн-тей и позвно-ка, а также в делении зубов на коренные, резцы и клыки. Археоптерикс – животное, величиной с голубя имело признаки птицы, но сохраняло ещё черты пресм-щихся. Признаки птиц были явными: сходство задних конечностей с цевкой, наличие перьев. Признаки пресм-хся: брюшные рёбра, хвостовые позвонки и наличие зубов. Ар-кс врядли мог хорошо летать, т.к. у него грудная кость без киля, слабые грудные мышцы и мышцы крыльев. Филогенетич-е ряды. Палеонтологам удалось восстан-ть филогенетич-е ряды животных. Примером может послужить эволюция лошади. Наиб-ее др-ий её предок ростом с лисицу, конечности были четырёхпалыми и т.д. , передвигался скачками. Но потом условия жизни поменялись в худьшую сторону и спасаться от врагов он мог теперь только при быстром беге. В процессе борьбы за сущ-е ноги его удлиннялись и уменьшалось колич-во пальцев, дотигающих почвы, упрочения позв-ика, что спос-ло быстрому бегу и т.д.
Система растений и животных - отображение эволюции.
Эволюция жизни на земле осущ-ся микро- и макро- эволюционными процессами в их единстве. Сейчас организмы распределяют по группировкам, используя систематические категории: тип (отдел - для растений), класс, отряд (порядок для растений), семейство, род, вид. Для обширных систематич-х гр-пп добавляют промежуточные категории: под типы, под классы и д. р. Многочисленность систематич-х категорий вызывается чрезвычайным многообразием видов и стремление учёных дать такую систему, кот-я отображала бы родственные связи между группами организмов. Каждая высшая систематическая группа, начиная от рода объединяет группы состоящие по рангу ниже и имеющие общего предка. Род объединяет виды, произошедшие от одного предка и оказавшиеся и оказавшиеся, в рез-те борьбы за существование и естественного отбора способными сущ-ть и успешно размножаться в различных геогр-х, и эк-х усл-ях. Эволюция имеет 3 тесно связанных важнейших следствия: 1.Постепенное усложнение и повышение организации живых существ. 2.Относительная приспособленность организмов внешней среды. 3.Многообразие видов.
Тема: Приспособленность организмов к среде обитания и ее относительный характер.
Цель: сформировать понятие приспособленности организмов к среде обитания, знание о механизмах возникновения приспособленности как результата эволюции.
Ход урока.
1. Организационный момент.
2. Повторение изученного материала.
В форме фронтальной беседы предлагается ответить на вопросы:
Что является поставщиком материала для отбора в популяции?
Назовите единственную направляющую движущую силу эволюции.
В природе существует несоответствие между способностью организмов к неограниченному размножению и ограниченностью ресурсов. Это является причиной …? борьбы за существование, в результате которой выживают особи наиболее приспособленные к условиям окружающей среды.
3.Изучение нового материала.
1). Приспособленность.
- Эволюция имеет три связанных следствия:
1. Постепенное усложнение и повышение организации живых существ.
2. Многообразие видов.
3. Относительная приспособленность организмов к условиям внешней среды.
? Как вы считаете, какое значение имеет приспособленность для организма?
Ответ: Приспособленность к условиям среды повышает шансы организмов на выживание и оставление большого числа потомства.
Как вам известно, наиболее весомый вклад в развитие эволюционных представлений в 18-19 вв. внесли К.Линней, Ж.Б. Ламарк, Ч.Дарвин.
-?Возникает вопрос, как образуются приспособления?
Попробуем объяснить образование хобота у слона с точки зрения К.Линнея, Ж.Б. Ламарка, Ч.Дарвина.
К.Линней: приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности. Движущей силой является Бог. Пример: слонов, как и всех животных создал Бог. Поэтому все слоны с момента возникновения обладают длинным хоботом.
Ж.Б.Ламарк : идея о врожденной способности организмов изменяться под воздействием внешней среды. Движущей силой эволюции является стремление организмов к совершенству. Пример: слоны при добывании пищи вынуждены были постоянно вытягивать свою верхнюю губу, чтобы достать пищу (упражнение). Этот признак передается по наследству. Так возник длинный хобот слонов.
Ч.Дарвин : среди множества слонов были животные с хоботами разной длины. Те из них, у кого хобот был немного длиннее, более успешно добывали себе пищу и выживали. Этот признак передавался по наследству. Так, постепенно, возник длинный хобот слонов.
Задание: -Попробуйте распределить предложенные утверждения по трем категориям:
# Соответствует взглядам Линнея;
# Соответствует взглядам Ламарка;
# Соответствует взглядам Дарвина.
1. Приспособления возникают в результате новых мутаций.
2. Приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности.
3. Организмы обладают врожденной способностью изменяться под воздействием внешней среды.
4. Приспособления закрепляются в результате естественного отбора.
5. Одна из движущих сил эволюции – стремление организмов к совершенству.
6. Одна из движущих сил эволюции – борьба за существование.
7. Одна из движущих сил эволюции – упражнение или неупражнение органов в определенных условиях среды.
8. Движущая сила возникновения приспособленности – Бог.
9. Приобретенные в ходе взаимодействия особи со средой признаки передаются по наследству.
Ответ: Линней -2,8; Ламарк – 3,5,7,9; Дарвин – 1,4,6.
Впервые материалистическое объяснение происхождения приспособленности дал Ч.Дарвин. Решающую роль в возникновении адаптаций играет непрерывно действующий естественный отбор. Каждое приспособление вырабатывается на основе наследственной изменчивости в процессе борьбы за существование и естественного отбора в ряду поколений.
ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ организмов или адаптация – совокупность тех особенностей строения, физиологии и поведения, которые обеспечивают для данного вида возможность специфического образа жизни в определенных условиях внешней среды.
Механизм возникновения приспособленности:
Изменение условий жизни → индивидуальная наследственная изменчивость → естественный отбор → приспособленность.
Типы адаптаций:
1. Морфологические адаптации (изменение строения тела): обтекаемая форма тела у рыб и птиц; перепонки между пальцами у водоплавающих животных; густой шерстный покров у северных млекопитающих; плоское тело у придонных рыб. Стелящаяся и подушкообразная форма у растений в северных широтах и высокогорных районах.
2. Покровительственная окраска. Покровительственная окраска развита у видов, которые живут открыто и могут оказаться доступными для врагов. Такая окраска делает организмы менее заметными на фоне окружающей местности. Примеры:
На Крайнем Севере многие животные окрашены в белый цвет (белый медведь, белая куропатка).
–У зебры и тигра темные и светлые полосы на теле совпадают с чередованием тени и света окружающей местности (мало заметны на расстоянии 50-70 метров).
У открыто гнездящихся птиц (глухарь, тетерев, рябчик) самка, сидящая на гнезде, почти неотличима от окружающего фона.
3. Маскировка. Маскировка – приспособление, при котором форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например: гусеницы некоторых бабочек по форме тела и окраске напоминают сучки; насекомых, живущих на коре дерева (жуки, усачи) можно принять за лишайники; форма тела палочника; слияние камбалы с фоном морского дна.
4 . Мимикрия. Мимикрия – подражание менее защищенного организма одного вида более защищенному организму другого вида. Например: некоторые виды неядовитых змей и насекомых похожи на ядовитых (муха-журчалка –оса, ужи тропические – ядовитые змеи). Цветки львиного зева похожи на шмелей – насекомые пытаются завязать брачные отношения, что способствует опылению. Мимикрия- результат отбора сходных мутаций у различных видов. Она помогает незащищенным животным выжить, способствует сохранению организма в борьбе за существование.
5. Предупреждающая (угрожающая) окраска. Яркая предостерегающая окраска хорошо защищенных ядовитых, жалящих форм: клопа-солдатика, божьей коровки, осы, колорадского жука, окраска шмеля, черные и оранжевые пятна гусениц и т.д.
6. Физиологические адаптации: приспособленность процессов жизнедеятельности к условиям обитания; накопление жира пустынными животными перед наступлением засушливого сезона (верблюд); железы, избавляющие от избытка солей у рептилий и птиц, обитающих у моря; сохранение воды у кактусов; быстрый метаморфоз у пустынных амфибий; теплолокация, эхолокация; состояние частичного или полного анабиоза.
7. Поведенческие адаптации: изменения поведения в тех или иных условиях; забота о потомстве; образование отдельных пар в брачный период, а зимой объединение в стаи, что облегчает пропитание и защиту (волки, многие птицы); отпугивающее поведение (жук-бомбардир, скунс); замирание, имитация ранения или смерти; спячка, запасание корма.
8. Биохимические адаптации связаны с образованием в организме определенных веществ, облегчающих защиту от врагов или нападение на других животных; яды змей, скорпионов, антибиотики грибов, бактерий; кристаллы щавелевокислого калия в листьях или колючках растений (кактус, крапива)
9. Приспособления к абиотическим факторам (например, холоду):
У животных : густая шерсть, толстый подкожный слой жира, перелет на юг, зимняя спячка, запасание корма на зиму.
У растений : листопад, холодостойкость, сохранение вегетативных органов в почве, наличие видоизменений (луковицы, корневища и др. с запасом питательных веществ).
10. Способы добывания пищи.
У животных : - объедание листьев на высоких деревьях (длинная шея); захват с помощью ловчих сетей (плетение паутины и создание др. разнообразных ловушек) и подстерегание объектов питания;
Особое строение пищеварительных органов для вылавливания насекомых из узких нор; ловли летающих насекомых; многократного пережевывания грубой пищи (липкий длинный язык, многокамерный желудок и др.)
Схватывание и удержание добычи хищными млекопитающими и птицами (хищные зубы, когти, крючковатый клюв).
У растений : интенсивное развитие корней и корневых волосков→поглощение воды и минеральных солей; широкие тонкие листья, листовая мозаика→поглощение солнечной энергии; захват и переваривание мелких животных→насекомоядные растения.
11. Защита от врагов.
У животных: быстрый бег; иглы, панцирь; отпугивающий запах; покровительственная. предостерегающая и др. типы окраски; стрекательные клетки.
У растений: колючки; розеточная форма, недоступная для скашивания; ядовитые вещества.
12.Обеспечение эффективности размножения.
У животных : привлечение полового партнера: яркое оперение, «корона рогов»; песни; брачные танцы.
У растений : привлечение опылителя: нектар; пыльца; яркая окраска цветков или соцветий, запах.
13. Расселение на новые территории.
У животных : миграции-перемещения стад, колоний, стай в поисках пропитания и подходящих условиях для размножения (перелеты птиц, кочевки антилоп, зебр, заплывы рыб).
У растений: распространение семян и спор: цепкие крючки, колючки; хохолки, крылатки, летучки для переноса ветром; сочные плоды и др.
2. Относительный характер приспособленности.
Еще Ч. Дарвин подчеркивал, что все приспособления, сколько бы совершенными они ни были, носят относительный характер. Приспособленность относительна и любое приспособление помогает выживать лишь в тех условиях, в которых оно сформировалось. При изменении условий ранее полезный признак может превратиться во вредный и привести к гибели организма.
Доказательствами относительности приспособлений могут служить следующие факты:
Белая куропатка выдает себя тенью на снегу. Заяц-беляк виден на фоне темных стволов. Ночная бабочка летит на огонь (собирают нектар со светлых цветков ночью). Крылья стрижа обеспечивают ему очень быстрый и маневренный полет, но не позволяют взлететь, если птица случайно окажется на земле (стрижи гнездятся только на высоких обрывах). При задержке выпадения снега вовремя перелинявший на зиму заяц-беляк хорошо виден на фоне темной земли. Мелкие птицы продолжают тратить силы на выкармливание кукушонка, который выкинул их потомство из гнезда. Яркая окраска самца павлина обеспечивает ему успех у самок, но одновременно привлекает хищников.
В лесных угодьях ежи собирают на себя клещей, в том числе энцефалитных, больше, чем любые другие зверьки. Иглистым «панцирем» еж, как щеткой, счесывает голодных клещей, забравшихся на лесные травы. От клещей, впившихся между иголками, еж не может избавиться. За весенний сезон каждый еж кормит на себе десятки тысяч клещей. Таким образом, иглистый покров надежно защищает ежа от хищников, но столь же надежно защищает клещей от самого ежа.
Таким образом, приспособленность не абсолютна, а относительна.
Относительный характер приспособленности противоречит утверждению об абсолютной целесообразности в живой природе (эволюционная теория Ж.-Б.Ламарка).
3. Закрепление материала. Работа по карточкам.
4. Домашнее задание п.58, вопросы.
В XIX в. исследования приносили все новые данные, раскрывающие приспособленность животных и растений к условиям окружающей среды; вопрос же о причинах этого совершенства органического мира оставался открытым. Дарвин объяснил происхождение приспособленности в органическом мире с помощью естественного отбора.
Ознакомимся предварительно с некоторыми фактами, свидетельствующими о приспособленности животных и растений.
Примеры приспособленности в животном мире. В животном мире широко распространены различные формы защитной окраски. Их можно свести к трем типам: покровительственная, предостерегающая, маскировочная.
Покровительственная окраска помогает организму стать менее заметным на фоне окружающей местности. Среди зеленой растительности клопы, мухи, кузнечики и другие насекомые часто окрашены в зеленый цвет. Фауну Крайнего Севера (белый медведь, полярный заяц, белая куропатка) характеризует белая окраска. В пустынях преобладают желтые тона окраски животных (змеи, ящерицы, антилопы, львы).
Предостерегающая окраска ясно выделяет организм в окружающей среде яркими, пестрыми полосами, пятнами (форзац 2). Она встречается у ядовитых, обжигающих или жалящих насекомых: шмелей, ос, пчел, жуков-нарывников. Яркая, предостерегающая окраска обычно сопровождает другие средства защиты: волоски, шипы, жала, едкие или остро пахнущие жидкости. К этому же типу окраски относится угрожающая.
Маскировка может достигаться сходством по форме тела и окраске с каким-либо предметом: листом, веткой, сучком, камнем и т. д. При опасности гусеница бабочки-пяденицы вытягивается и застывает на ветке наподобие сучка. Бабочку совки-гнилушки в неподвижном состоянии легко принять за кусочек гнилого дерева. Маскировка достигается также мимикрией. Под мимикрией имеют в виду сходство в окраске, форме тела и даже в поведении и повадках между двумя или несколькими видами организмов. Например, шмеле видные и осовидные мухи, лишенные жала, очень похожи на шмелей и ос -- жалящих насекомых.
Не следует думать, что защитная окраска обязательно и всегда спасает животных от истребления врагами. Но более приспособленные по окраске организмы или группы их погибают значительно реже, чем менее приспособленные.
Наряду с защитной окраской у животных сложились многие другие приспособления к условиям жизни, выражающиеся в их повадках, инстинктах, поведении. Например, перепела в случае опасности быстро опускаются на поле и замирают в неподвижной позе. В пустынях змеи, ящерицы, жуки прячутся от зноя в песок. В момент опасности многие животные принимают 16 угрожающие позы.
Примеры приспособленности у растений. Высокие деревья, кроны которых свободно обдувает ветер, как правило, имеют плоды и семена с летучками. Для подлеска и кустарников, где обитают птицы, характерны яркие, со съедобной мякотью плоды. У многих луговых трав плоды и семена имеют крючочки, которыми они прицепляются к шерсти млекопитающих.
Разнообразные приспособления препятствуют самоопылению и обеспечивают перекрестное опыление растений.
У однодомных растений мужские и женские цветки созревают не одновременно (огурцы). Растения с обоеполыми цветками защищены от самоопыления разновременным созреванием тычинок и пестиков или особенностями их строения и взаимного расположения (у первоцвета).
Укажем еще примеры: нежные ростки весенних растений -- ветреницы, чистяка, голубой перелески, гусиного лука и др.-- переносят температуры ниже нуля благодаря наличию концентрированного раствора сахара в клеточном соке. Очень медленный рост, низкорослость, мелколистность, поверхностное расположение корней у деревьев и кустарников в тундре (ива, береза, можжевельник), чрезвычайно быстрое развитие полярной флоры весной и летом -- все это приспособления к жизни в условиях вечной мерзлоты.
Многие сорные растения производят неизмеримо большее количество семян, чем культурные, -- это приспособительный признак.
Многообразие приспособлений. Виды растений и животных отличаются приспособленностью не только к условиям неорганической среды, но и друг к другу. Например, в широколиственном лесу травяной покров весной образуют светолюбивые растения (хохлатка, ветреница, медуница, чистяк), а летом -- теневыносливые (будра, ландыш, зеленчук). Опылителями раннецветущих растений являются главным образом пчелы, шмели и бабочки; летнее цветущие растения опыляются обычно мухами. Многочисленные насекомоядные птицы (иволга, поползень), гнездясь в широколиственном лесу, уничтожают его вредителей.
В одной и той же среде обитания организмы обладают различными приспособлениями. Птица оляпка не имеет плавательных перепонок, хотя она добывает себе пищу род водой, ныряя, пользуясь крыльями и цепляясь ногами за камни. Крот и слепыш принадлежат к роющим животным, но первый роет конечностями, а второй проделывает подземные ходы головой и сильными резцами. Тюлень плавает при помощи ластов, а дельфин пользуется хвостовым плавником.
Происхождение приспособлений у организмов. Объяснение появления сложных многообразных приспособлений к конкретным условиям окружающей среды, данное Дарвином, в корне отличалось от понимания этого вопроса Ламарком. Эти ученые резко разошлись также в определении главных движущих сил эволюции.
Теория Дарвина дает вполне логичное материалистическое объяснение происхождения, например, покровительственной окраски. Рассмотрим возникновение зеленого цвета тела гусениц, живущих на зеленых листьях. Предки их могли быть окрашены в какой-либо другой цвет и не питаться листьями. Предположим, что в силу каких-то обстоятельств они вынуждены были перейти на питание зелеными листьями. Легко представить себе, что птицы склевали множество этих насекомых, хорошо заметных на зеленом фоне. В числе различных наследственных изменений, которые всегда наблюдаются в потомстве, могли быть изменения в окраске тела гусениц, делавшие их менее заметными на зеленых листьях. Из числа гусениц с зеленоватым оттенком какие-то особи сохранились и дали плодовитое потомство. В последующих поколениях процесс преимущественного выживания гусениц, менее заметных по окраске на зеленых листьях, продолжался. С течением времени благодаря естественному отбору зеленая окраска тела гусениц все более и более соответствовала основному фону.
Возникновение мимикрии может быть объяснено также лишь естественным отбором. Организмы с малейшими уклонениями в форме тела, окраске, поведении, усиливающими сходство с защищенными животными, имели больше возможности выжить и оставить многочисленное потомство. Процент гибели таких организмов был ниже тех, которые не обладали полезными изменениями. Из поколения в поколение полезное изменение усиливалось и совершенствовалось через накопление признаков сходства с защищенными животными.
Движущая сила эволюции -- естественный отбор.
Теория Ламарка оказалась совершенно беспомощной в объяснении органической целесообразности, например, происхождения различных типов защитной окраски. Невозможно предположить, что животные «упражнялись» в окраске или фирме тела и путем упражнения приобрели приспособленность. Нельзя объяснить и взаимную приспособленность организмов друг к Другу. Например, совершенно необъяснимо возникновение соответствия хоботка у рабочих пчел строению цветка определенных видов опыляемых ими растений. Рабочие пчелы не размножаются, а пчелиные матки хотя и производят потомство, но не Могут «упражнять» хоботок, так как не собирают пыльцу.
Вспомним движущие силы эволюции по Ламарку: 1) «стремление природы к прогрессу», вследствие чего органический мир развивается от простых форм к сложным, и 2) изменяющее действие внешней среды (непосредственное на растения и низших животных и косвенное с участием нервной системы на высших животных).
Понимание Ламарком градации как постепенного повышения организации живых существ согласно «непреложным» законам, по существу, приводит к признанию веры в бога. Теория прямого приспособления организмов к условиям окружающей среды через появление у них только адекватных изменений и обязательного наследования приобретаемых этим путем признаков логически вытекает из представления об изначальной целесообразности. Наследование приобретаемых признаков экспериментально не подтвердилось.
Чтобы отчетливее показать основное различие у Ламарка и Дарвина в понимании механизма эволюции, приведем объяснение их собственными словами одного и того же примера.
Образование длинных ног и длинной шеи у жирафы
По Ламарку
«Известно, что это самое высокое из млекопитающих животных обитает во внутренних областях Африки и водится в местах, где почва всегда сухая и лишена растительности. Это заставляет жирафу объедать листву деревьев и делать постоянные усилия, чтобы дотянуться до нее. Вследствие этой привычки, существующей с давних пор у всех особей данной породы, передние ноги жирафы стали длиннее задних, а ее шея настолько удлинилась, что это животное, даже не приподнимаясь на задних ногах, подняв только голову, достигает шести метров (около двадцати футов) в высоту… Всякое же изменение, приобретенное органом благодаря привычному употреблению, достаточному для того, чтобы произвести данное изменение, сохраняется в дальнейшем путем размножения при условии, если оно присуще обоим индивидуумам, совместно участвующим в оплодотворении при воспроизведении своего вида. Это изменение передается дальше и переходит, таким образом, ко всем индивидуумам последующих поколений, подвергающимся воздействию тех же условий, Хотя потомкам уже не приходится приобретать его тем путем, каким оно действительно было создано».
По Дарвину
«Жирафа по своему высокому росту, очень длинной шее, передним ногам, голове и языку прекрасно приспособлена к обрыванию листьев с верхних ветвей деревьев… самые высокие особи, которые были на дюйм или на два выше других, могли часто сохраняться в периоды засух, бродя в поисках за кормом по всей стране. Эта незначительная разница в размерах, обусловливаемая законами роста и изменчивости, не имеет значения для большинства видов. Но иначе было с нарождавшейся 10 жирафой, если принять во внимание ее вероятный образ жизни, потому что те особи, у которых какая-либо или несколько разных частей тела были длиннее, чем обыкновенно, вообще должны были переживать. При скрещивании они должны были оставлять потомков или с теми же самыми особенностями строения, или с наклонностью изменяться в том же направлении, тогда как особи, организованные менее благоприятно в этом отношении, должны были оказаться наиболее склонными к гибели. …естественный отбор и охраняет и тем самым отделяет всех более высоких особей, давая им полную возможность скрещиваться, и способствует уничтожению всех более низких особей».
Теория прямого приспособления организмов к условиям окружающей среды через появление адекватных изменений и их наследование находит сторонников и в настоящее время. Вскрыть ее идеалистический характер возможно только на основе глубокого усвоения учения Дарвина о естественном отборе -- движущей силе эволюции.
Относительность приспособлений организмов. Учение Дарвина о естественном отборе не только объяснило, как могла возникнуть приспособленность в органическом мире, но и доказало, что она всегда имеет относительный характер. У животных и растений наряду с полезными признаками встречаются бесполезные и даже вредные,
Вот несколько примеров бесполезных для организмов, нецелесообразных органов: грифельные косточки у лошади, остатки задних конечностей у кита, остатки третьего века у обезьян и человека, червеобразный отросток слепой кишки у человека.
Любое приспособление помогает организмам выжить только в тех условиях, в которых оно выработалось естественным отбором. Но и в этих условиях оно относительно. В яркий, солнечный день зимой белая куропатка выдает себя тенью на снегу. Заяц-беляк, незаметный на снегу в лесу, становится видным на фоне стволов, выбежав на опушку леса.
Наблюдения за проявлением инстинктов у животных в ряде случаев показывают их нецелесообразный характер. Ночные бабочки летят на огонь, хотя и гибнут при этом. Их влечет к огню инстинкт: они собирают нектар в основном со светлых цветков, хорошо заметных ночью. Самая лучшая защита организмов далеко не во всех случаях надежна. Овцы съедают без вреда для себя среднеазиатского паука-каракурта, чей укус ядовит для многих животных.
Узкая специализация органа может стать причиной гибели организма. Стриж не может взлететь с ровной поверхности, так как у него длинные крылья, но очень короткие ноги. Он взлетает, только оттолкнувшись от какого-то края, как от трамплина.
Приспособления растений, препятствующие поеданию животными, относительны. Голодный скот поедает и растения, защищенные колючками. Взаимная польза организмов, связанных отношениями симбиоза, также относительна. Иногда грибные нити лишайника разрушают сожительствующие с ними водоросли. Все эти и многие другие факты говорят, что целесообразность не абсолютна, а относительна.
Экспериментальные доказательства естественного отбора. В после дарвиновское время был проведен ряд экспериментов, подтвердивших наличие естественного отбора в природе. Например, рыбы (гамбузии) были помещены в бассейны с различно окрашенным дном. Птицы уничтожили 70% рыб в том бассейне, где они были более заметны, и 43% там, где они по окраске лучше подходили к фону дна.
В другом эксперименте наблюдали за поведением крапивника (отряд воробьиных), который не клевал гусениц пяденицы с покровительственной окраской, пока они не шевелились.
Опытами подтверждено значение предостерегающей окраски в процессе естественного отбора. На опушке леса разложили на досках насекомых, относящихся к 200 видам. Птицы прилетали около 2000 раз и склевывали только тех насекомых, у которых не было предостерегающей окраски.
Так же опытным путем было установлено, что большинство птиц избегает перепончатокрылых насекомых с неприятным вкусом. Клюнув осу, птица от трех до шести месяцев не трогает и осовидных мух. Потом начинает клевать их, пока не попадет на осу, после чего опять долго не трогает мух.
Производились опыты по «искусственной мимикрии». Птицы охотно поедали личинок жука -- мучного хрущака, окрашенных безвкусной краской кармином. Часть личинок покрывали смесью краски с хинином или другим неприятным на вкус веществом. Птицы, натолкнувшись на таких личинок, перестали клевать всех окрашенных личинок. Опыт изменили: на теле личинок сделали различные рисунки, и птицы брали только тех, чей рисунок не сопровождался неприятным вкусом. Таким образом, у птиц возник условный рефлекс на предупреждающие яркие сигналы или рисунки.
Экспериментальное исследование естественного отбора проводилось и ботаниками. Оказалось, что сорные растения обладают рядом биологических особенностей, возникновение и развитие которых Можно объяснить только как приспособления к условиям, созданным человеческой культурой. Например, растения рыжик (сем. крестоцветных) и торица (сем. гвоздичных) имеют семена, очень похожие по величине и весу на семена льна, посевы которого они засоряют. То же можно сказать о семенах погремка бескрылого (сем. норичниковых), засоряющего посевы ржи. Сорные растения созревают обычно одновременно с культурными растениями. Семена тех и других трудно отделяются друг от друга при провеивании. Человек скашивал, обмолачивал сорняки вместе с урожаем, а потом и высеивал на поле. Невольно и бессознательно он способствовал естественному отбору семян различных сорных растений по линии сходства с семенами культурных растений.
В чём проявляется относительный характер любого приспособления организмов к среде обитания?
=В чем проявляется относительный характер приспособленности?
Ответ
При изменении условий приспособленность может стать бесполезной или вредной. Например, белая березовая пяденица хорошо заметна на красной стене.
Бабочка павлиний глаз имеет яркие глазчатые пятна только на верхней стороне крыльев. Назовите тип ее окраски, объясните значение окраски, а также относительный характер приспособленности.
Ответ
Тип окраски - мимикрия.
Значение окраски: хищник может принять глазчатые пятна на крыльях бабочки за глаза крупного хищника, испугаться и замешкаться, что даст бабочке время на спасение.
Относительность приспособленности: яркая окраска делает бабочку заметной для хищников, хищник может не испугаться глазчатого рисунка на крыльях бабочки.
Муха-осовидка сходна по окраске и форме тела с осой. Назовите тип ее защитного приспособления, объясните его значение и относительный характер приспособления.
Ответ
Тип защитного приспособления - мимикрия.
Значение: сходство с осой отпугивает хищников.
Относительность: сходство с осой не дает гарантии выживания, т.к. существуют молодые птицы, еще не выработавшие рефлекс, и специализированные птицы-осоеды.
Назовите тип защитного приспособления от врагов, объясните его назначение и относительный характер у мелкой рыбки морского конька - тряпичника, обитающей на небольшой глубине среди водных растений.
Ответ
Тип защитного сприспособления – маскировка.
Сходство конька с водорослями делает его незаметным для хищников.
Относительность: такое сходство не дает им полной гарантии выживания, так как при движении конька и на открытом пространстве он становится заметными для хищников.
Назовите тип приспособления, значение защитной окраски, а также относительный характер приспособленности камбалы, которая живет в морских водоемах близ дна.
Ответ
Тип окраски - покровительственная (слияние с фоном морского дна). Значение: рыбу незаметна на фоне грунта, это позволяет ей скрываться от врагов и от возможной добычи.
Относительность: приспособленность не помогает при движении рыбы, и она становится заметной для врагов.
В промышленных районах Англии на протяжении XIX-XX веков увеличилось число бабочек березовой пяденицы с темной окраской крыльев, по сравнению со светлой окраской. Объясните это явление с позиции эволюционного учения и определите форму отбора.
=Объясните причину индустриального меланизма у бабочек березовой пяденицы с позиции эволюционного учения и определите форму отбора.
Ответ
Сначала у одной из бабочек возникла мутация, которая позволила ей приобрести немного более темную окраску. Такие бабочки чуть менее заметны на закопченных стволах, поэтому чуть реже, чем обычные бабочки, уничтожались птицами. Они чаще выживали и давали потомство (происходил естественный отбор), поэтому постепенно количество темных бабочек увеличивалось.
Затем у одной из чуть более темных бабочек произошла мутация, которая позволила ей стать еще более темной. Такие бабочки за счет маскировки чаще выживали и давали потомство, количество темных бабочек увеличивалось.
Таким образом, за счет взаимодействия движущих факторов эволюции (наследственной изменчивости и естественного отбора) у бабочек возникла темная маскирующая окраска. Форма отбора: движущая.
Форма тела бабочки калиммы напоминает лист. Как сформировалась подобная форма тела у бабочки?
=Гусеницы бабочки репной белянки имеют светло-зеленую окраску и незаметны на фоне листьев крестоцветных. Объясните на основе эволюционной теории возникновение покровительственной окраски у этого насекомого.
Ответ
Сначала у одной из гусениц возникла мутация, которая позволила ей приобрести частично зеленую окраску. Такие гусеницы чуть менее заметны на зеленых листьях, поэтому чуть реже, чем обычные гусеницы, уничтожались птицами. Они чаще выживали и давали потомство (происходил естественный отбор), поэтому постепенно количество бабочек, имеющих зеленых гусениц, увеличивалось.
Затем у одной из частично зеленых гусениц произошла мутация, которая позволила ей стать еще более зеленой. Такие гусеницы за счет маскировки чаще, чем остальные гусеницы, выживали, превращались в бабочек и давали потомство, количество бабочек с еще более зелеными гусеницами увеличивалось.
Таким образом, за счет взаимодействия движущих факторов эволюции (наследственной изменчивости и естественного отбора) у гусениц возникла светло-зеленая маскирующая окраска.
Пчеловидные мухи, не имеющие жалящего аппарата, по внешнему виду сходны с пчелами. Объясните на основе эволюционной теории возникновение мимикрии у этих насекомых.
Ответ
Сначала у одной из мух возникла мутация, которая позволила ей приобрести небольшое сходство с пчелой. Такие мухи чуть реже поедались птицами, чаще выживали и давали потомство (происходил естественный отбор), поэтому постепенно количество мух, имеющих сходство с пчелами, увеличивалось.
Затем у одной из таких мух произошла мутация, которая позволила ей стать еще более более похожей на пчелу. Такие мухи за счет мимикрии чаще, чем остальные мухи, выживали и давали потомство, количество мух с еще большим сходством с пчелами увеличивалось.
Таким образом, за счет взаимодействия движущих факторов эволюции (наследственной изменчивости и естественного отбора) у мух возникла мимикрия под пчел.
На теле зебры, обитающей в африканских саваннах, чередуются, темные и светлые полосы. Назовите тип ее защитной окраски, объясните ее значение, а также относительный характер приспособленности.
Ответ
У зебры расчленяющая окраска. Во-первых, такая окраска прячет от хищника реальные контуры животного (непонятно, где кончается одна зебра и начинается другая). Во-вторых, полоски не дают хищнику точно определить направление движения и скорость зебры. Относительность: на фоне саванны ярко окрашенные зебры хорошо заметны.
Гусеница бабочки-пяденицы живет на ветвях деревьев и в момент опасности становится похожей на сучок. Назовите тип ее защитного приспособления, объясните его значение и относительный характер.
Ответ
Тип приспособления: маскировка. Значение: гусеница, похожая на сучок, менее заметна и реже поедается птицами. Относительность: на дереве другого цвета или столбе такая гусеница будет хорошо заметна.
В процессе эволюции у зайца-беляка сформировалась способность к изменению окраски шерсти. Объясните, как сформировалась такая приспособленность к среде обитания. Каково ее значение и в чем проявляется относительный характер приспособленности?
Ответ
Значение: заяц имеет белую шерсть зимой и серую летом для того, чтобы быть менее заметным для хищников.
Формирование: случайно возникли мутации, дающие зайцу такой цвет шерсти; эти мутации были сохранены естественным отбором, поскольку незаметные для хищников зайцы чаще выживали.
Относительность: если заяц зимой попадает на поверхность без снега (скала, пожарище), то он очень хорошо заметен.
Назовите тип защитной окраски от врагов у самок открыто гнездящихся птиц. Объясните её значение и относительный характер.
Ответ
Тип окраски: маскировка (сливаются с фоном).
Значение: птица, сидящая на гнезде, незаметна для хищника.
Относительность: при изменении фона или движении птица становится заметной.
Разделы: Биология
Цели урока:
- повторение и закрепление знаний о движущих силах эволюции;
- сформировать понятие приспособленности организмов к среде обитания, знание о механизмах возникновения приспособленности как результата эволюции;
- продолжить развитие умений использовать знания теоретических закономерностей для объяснения явлений, наблюдаемых в живой природе;
- сформировать конкретные знания о приспособительных особенностях строения, окраски тела и поведения животных.
Оборудование:
Таблица “Приспособленность и ее относительный характер”, фотографии, рисунки, коллекции организмов растений и животных, карточки для выполнения тестов, презентация.
1. Повторение изученного материала:
В форме фронтальной беседы предлагается ответить на вопросы.
а) Назовите единственную направляющую движущую силу эволюции.
б) Что является поставщиком материала для отбора в популяции?
в) Известно, что наследственная изменчивость, поставляющая материал для отбора, случайна и не направлена. Каким образом естественный отбор приобретает направленный характер?
г) Дайте объяснение с эволюционных позиций следующему выражению: “Отбору подвергаются не отдельные гены, а целостные фенотипы. Фенотип выступает не только объектом отбора, но и выполняет роль передатчика наследственной информации в поколениях”.
По мере постановки вопроса его текст выводится на экран (используется презентация)
2. Учитель подводит беседу к формулировке темы урока.
В природе существует несоответствие между способностью организмов к неограниченному размножению и ограниченностью ресурсов. Это является причиной…? борьбы за существование, в результате которой выживают особи наиболее приспособленные к условиям окружающей среды. (Вывод схемы на экран, учащиеся записывают в тетрадь)
Итак, одним из результатов естественного отбора можно назвать развитие у всех живых организмов адаптаций – приспособлений к среде обитания, т.е. приспособленность – результат действия естественного отбора в данных условиях существования.
(Сообщение темы урока, запись в тетради)
Подумайте и попытайтесь сформулировать в чем заключается сущность приспособленности к условиям среды обитания? (Вместе с учащимися учитель дает определение приспособленности, которое записывается в тетрадь, вывод на экран слайда)
Приспособленность организмов или адаптации – совокупность тех особенностей их строения, физиологических процессов и поведения, которые обеспечивают для данного вида возможность специфического образа жизни в определенных условиях окружающей среды.
Как вы считаете, какое значение приспособленность имеет для организмов?
Значение: приспособленность к условиям среды повышает шансы организмов на выживание и оставление большого числа потомства. (Запись в тетради, вывод на экран слайда)
Возникает вопрос, как образуются приспособления? Попробуем объяснить образование хобота у слона с точки зрения К. Линнея, Ж.Б.Ламарка, Ч.Дарвина.
(На экране фотография слона и формулировка поставленного вопроса)
Предположительные ответы учащихся:
По Линнею: приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности. Движущей силой является Бог. Пример: слонов, как и всех животных создал Бог. Поэтому все слоны с момента возникновения обладают длинным хоботом.
По Ламарку: идея о врожденной способности организмов изменяться под воздействием внешней среды. Движущей силой эволюции является стремление организмов к совершенству. Пример: слоны при добывании пищи вынуждены были постоянно вытягивать свою верхнюю губу, чтобы достать пищу (упражнение). Этот признак передается по наследству. Так возник длинный хобот слонов.
По Дарвину: среди множества слонов были животные с хоботами разной длины. Те из них, у кого хобот был немного длиннее, более успешно добывали себе пищу и выживали. Этот признак передавался по наследству. Так, постепенно, возник длинный хобот слонов.
Какое объяснение более реально? Попробуем описать механизм возникновения приспособлений. (На экране схема)
3. Многообразие адаптаций.
На столах учащихся рисунки, коллекции, иллюстрирующие различные приспособления организмов к окружающей среде. Работа парами или группами. Ученики описывают адаптации, называют их сами или с помощью учителя. На экране данные приспособления появляются по ходу беседы.
1. Морфологические адаптации (изменения строения тела).
- обтекаемая форма тела у рыб и птиц
- перепонки между пальцами у водоплавающих животных
- густой шерстный покров у северных млекопитающих
- плоское тело у придонных рыб
- стелящаяся и подушкообразная форма у растений в северных широтах и высокогорных районах
2. Маскировка: форма тела и окраска сливаются с окружающими предметами (слайд).
(Морской конек, палочники, гусеницы некоторых бабочек).
3. Покровительственная окраска:
развита у видов, которые живут открыто и могут оказаться доступными для врагов (яйца у открыто гнездящихся птиц, кузнечик, камбала). Если фон среды не является постоянным в зависимости от сезона года – животные меняют свою окраску (заяц беляк, русак).
4. Предостерегающая окраска:
Очень яркая, характерна для ядовитых и жалящих форм (осы, шмели, божья коровка, гремучие змеи). Часто сочетается с демонстративным отпугивающим поведением.
5. Мимикрия:
сходство в окраске, форме тела незащищенных организмов с защищенными (муха-журчалка и пчела, тропические ужи и ядовитые змеи; цветки львиного зева похожи на шмелей – насекомые пытаются завязать брачные отношения, что способствует опылению; яйца, откладываемые кукушкой). Подражатели никогда не превосходят численностью вид-оригинал. Иначе предупреждающая окраска потеряет смысл.
6. Физиологические адаптации:
приспособленность процессов жизнедеятельности к условиям обитания.
- накопление жира пустынными животными перед наступлением засушливого сезона (верблюд)
- железы, избавляющие от избытка солей у рептилий и птиц, обитающих у моря
- сохранение воды у кактусов
- быстрый метаморфоз у пустынных амфибий
- теплолокация, эхолокация
- состояние частичного или полного анабиоза
7. Поведенческие адаптации:
изменения поведения в тех или иных условиях
- забота о потомстве улучшает выживание молодых животных, повышает устойчивость их популяций
- образование отдельных пар в брачный период, а зимой объединение в стаи. Что облегчает пропитание и защиту (волки, многие птицы)
- отпугивающее поведение (жук-бомбардир, скунс)
- замирание, имитация ранения или смерти (опоссумы, земноводные, птицы)
- предусмотрительное поведение: спячка, запасание корма
8. Биохимические адаптации:
связаны с образованием в организме определенных веществ, облегчающих защиту отврагов или нападение на других животных
- яды змей, скорпионов
- антибиотики грибов и бактерий
- кристаллы щавелевокислого калия в листьях или колючках растений (кактус, крапива)
- особая структура белков и липидов у термофильных (устойчивых к высоким температурам)
и психрофильных (холодолюбивых), позволяющая организмам существовать в горячиз источниках, вулканических почвах, условиях вечной мерзлоты.
Относительный характер приспособлений.
Предлагается обратить внимание на таблицу: заяц. Незаметный для хищников на снегу, хорошо заметен на фоне стволов деревьев. Вместе с учащимися приводятся другие примеры: ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, но и летят на огонь, хотя и гибнут при этом; ядовитых змей поедают мангусты, ежи; если кактус обильно поливать – он погибнет.
Какой вывод можно сделать?
Вывод: любое приспособление целесообразно только в условиях, в которых оно сформировалось. При изменении этих условий адаптации теряют свою ценность или даже приносят вред организму. Следовательно – приспособленность носит относительный характер.
При изучении темы мы опирались на учение Ч. Дарвина о естественном отборе. Оно объяснило механизм возникновения приспособленности организмов к условиям обитания и доказало, что приспособленность всегда носит относительный характер.
4. Закрепление знаний.
на столах учащихся листы с тестами и карточки для ответов.
1 вариант.
1. Явление, которое служит примером маскировочной окраски:
а) окраска пятнистого оленя и тигра;
б) пятна на крыльях некоторых бабочек, похожие на глаза позвоночных животных;
в) сходство окраски крыльев бабочки пиериды с окраской крыльев несъедобной бабочки геликониды;
г) окраска божьих коровок и колорадского жука.
2. Как современная наука объясняет формирование органической целесообразности:
а) является результатом активного стремления организмов приспособиться к конкретным условиям среды;
б) является результатом естественного отбора особей, оказавшихся более приспособленными, чем другие, к условиям среды благодаря наличию у них случайно возникших наследственных изменений;
в) является результатом непосредственного влияния внешних условий на развитие у организмов соответствующих признаков;
г) она была изначально предопределена в момент создания творцом основных видов живых существ.
3. Явление. Примером которого служит сходство мухи-львинки и ос по окраске брюшка и форме усиков:
а) предостерегающая окраска;
б) мимикрия;
в) приспособительная окраска;
г) маскировка.
4. Пример покровительственной окраски:
5. Пример предостерегающей окраски:
а) ярко-красная окраска цветка у розы;
г) сходство в окраске и форме тела.
2 вариант.
1. Главный эффект естественного отбора:
а) повышение частоты генов в популяции, обеспечивающих размножение в поколениях;
б) повышение частоты генов в популяции, обеспечивающих широкую изменчивость организмов;
в) появление в популяции генов, обеспечивающих сохранение признаков вида у организмов;
г) появление в популяции генов, обусловливающих приспособление организмов к условиям обитания;
2. Пример покровительственной окраски:
а) зеленая окраска у певчего кузнечика;
б) зеленая окраска листьев у большинства растений;
в) ярко-красная окраска у божьей коровки;
г) сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы.
3. Пример маскировки:
а) зеленая окраска у певчего кузнечика;
б) сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы;
в) ярко-красная окраска у божьей коровки;
4. Пример предостерегающей окраски:
а) ярко-красная окраска у цветка розы;
б) ярко-красная окраска у божьей коровки;
в) сходство в окраске у мухи-журчалки и осы;
г) сходство в окраске и форме тела гусеницы бабочки-пяденицы с сучком.
5. Пример мимикрии:
а) зеленая окраска у певчего кузнечика;
б) ярко-красная окраска у божьей коровки;
в) сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы;
г) сходство в окраске и форме тела гусеницы бабочки-пяденицы с сучком.
Карточка для ответов:
1 2 3 4 5 а б в г
Домашнее задание:
- параграф 47;
- заполнить таблицу по параграфу 47:
 |
 |
 |
 |
