«Борьба за существование и естественный отбор»

Конспект урока

«Борьба за существование и естественный отбор»

Цель урока: сформировать понятие о борьбе за существование и естественном отборе как о взаимосвязанных процессах и как одних из центральных понятий теории эволюции Ч. Дарвина; познакомить с формами борьбы за существование и естественного отбора.

Задачи

1. Образовательная: Сформировать систему знаний о борьбе за существование и естественном отборе и их роли в эволюции.

2. Развивающая: продолжить работу по обучению учащихся умению отбирать главное, используя различные источники информации; оформлять работу в виде схемы-конспекта; публично защищать результаты творческой деятельности;

3. Воспитательная: формировать понимание развития своего интеллекта как ценностной характеристики современной личности;

4. Дидактическая: создать условия для осмысления новой учебной информации и ее применения в учебных ситуациях, проверки уровня усвоения системы знаний и умений.

Тип урока: урок применения знаний и умений, коллективные формы работы

Методы обучения: репродуктивный, частично поисковый.

Форма организации учебной деятельности: групповая.

Приложение 1

Ч. Дарвин впервые пришел к мысли о том, что движущая сила всего эволюционного процесса есть результат взаимодействия организмов между собой и с внешней средой.

Ч. Дарвин обратил внимание на то, что всем живым организмам присуща способность практически «безграничного» размножения. В качестве иллюстрации он рассматривал пример с размножением слона - одного из наиболее медленно размножающихся животных. Даже в этом случае от одной пары слонов при обычном темпе размножения через 740-750 лет должно появиться около 19 млн животных.

В подавляющем большинстве случаев темп размножения организмов много выше. Например, потомство, которое потенциально способна произвести за лето одна дафния, достигает астрономической величины - более 10 млн особей, что превосходит массу Земли.

Вместе с тем неограниченного роста численности организмов в природе не наблюдается. В чем причина такого явления? Большая часть особей гибнет на разных этапах развития и не оставляет после себя потомков. Известно, что гибель тем интенсивнее, чем выше размножаемость особей данного вида.

Белуга выметывает во время нереста около миллиона икринок, и только незначительная часть из них проходит полный цикл развития и достигает зрелого возраста. То же относится и к

растениям.

По Дарвину, несоответствие между возможностью беспредельного размножения видов и ограниченностью ресурсов -главная причина борьбы за существование. Гибель потомков происходит по разным причинам. Иногда она может носить случайный характер (лесной пожар, наводнение, вмешательство

человека).

Однако, как правило, гибель избирательна. Не следует думать, что организм с неблагоприятными признаками непременно должен остаться без потомства или погибнуть. Просто существует большая вероятность того, что именно этот организм оставит меньше потомков либо погибнет. Следовательно, с большой вероятностью выживают и эффективнее размножаются организмы, обладающие набором свойств, который сообщает им наибольшую приспособленность к условиям обитания.

2. Формы борьбы за существование.

Дарвин различал три формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями неорганической природы.

Приложение 2

Сравнительная характеристика форм борьбы за существование

1 группа (материал для самостоятельного осваивания)

Внутривидовая борьба — это борьба между особями одного вида за пищу, место, свет, влагу. Например, если в березовом лесу одно дерево высокое, с толстым стволом, то другое может быть низкое, тонкое. Таким образом, хотя березы относятся к одному виду, среди них идет борьба за свет, питание. Данное явление можно наблюдать и у других деревьев, относящихся к одному виду. На открытых, солнечных местах деревья обычно хорошо развиты, поэтому в борьбе за существование подавляют рост других деревьев.

В результате внутривидовой борьбы за существование выживают и сохраняют потомство наиболее приспособленные к условиям среды. Внутри вида конкуренция идет наиболее остро. Зимой при недостатке пищи внутривидовая борьба усиливается. Весной в период размножения птицы и млекопитающие начинают заботиться о местах обитания. Метка и защита своей территории считается полезной биологической границей для существования вида. Иногда из-за нехватки пищи отмечаются случаи поедания своего потомства. Самцы одного вида (млекопитающие, птицы) в период размножения вступают друг с другом в борьбу. Ч. Дарвин назвал это половым отбором.

Биологическое значение полового отбора. Ч. Дарвин считал, что половой отбор—это форма естественного отбора, обеспечивающая размножение вида. На самом деле в борьбе за существование побеждают сильнейшие, обладающие яркой внешностью, активным поведением, наиболее приспособленные. Иногда половой отбор отрицательно влияет на особей. Например, длинный красивый хвост у самцов райской птицы и фазана мешает их полету, демаскирует их перед хищниками. Большие рога у самцов оленей препятствуют их быстрому бегу. Образовавшиеся в результате полового отбора рога, клыки, пахучие железы определяют их половое отличие.

Однако среди особей одного вида наблюдаются и случаи взаимопомощи. Отношения взаимной выгоды связывают волков, львов, шакалов и других крупных хищников во время охоты. Если один волк находит труп, то, наевшись досыта, оставляет пахучий след для своих сородичей. После выведения птенцов, осенью, гнездящиеся птицы образуют стаи для поиска новых мест и защиты от врагов. Животные также собираются в группы для защиты от врагов. Ч. Дарвин отметил, что внутривидовая борьба — один из главных видов борьбы за существование.

2 группа (материал для самостоятельного осваивания)

Межвидовая борьба — борьба особей разных видов. Это хищничество, паразитизм, конкуренция:
а) хищничество — и волки, и лисы охотятся на зайцев, поэтому между волком и зайцем, между лисой и зайцем идет борьба за существование. В то же время между волком и лисой существует борьба за пищу. Среди растений разных видов идет борьба за свет, влагу, пищу. Выживают те, которые пробивают почву, затем взрослое растение дает потомство;
б) паразитизм — первый пример: вьющиеся растения тропических лесов (лианы) (рис.17). Тонкие вьющиеся стебли лианы, удлиняясь с каждым годом, обвивают ствол дерева. Достигнув вершины дерева, лианы переходят на другое дерево. Так, в период роста лианы обвивают растущие деревья. Молодые лианы не причиняют особого вреда деревьям. Но с одревеснением стеблей лианы глубоко внедряются в дерево, тем самым лишая хозяина значительной части минерального питания и иссушая его;

Рис. 17. Лазающие лианы

второй пример: в 1918 г. европейский натуралист Ж. Арнольди нашел самые крупные на земном шаре тропические цветы раффлезий (диаметр — 1м, вес —14 кг) (рис. 18). Корень, стебель и листья цветка видоизменены в нити, и поэтому цветы располагаются под деревом. Питаясь соком дерева, они задерживают его рост. Цветок имеет запах тухлого мяса, привлекающий мух, жуков, других насекомых для опыления. Это удивительное растение, совершенно утратившее способность самостоятельно питаться, настоящий паразит по отношению к своему хозяину;

Рис. 18. Раффлезия Арнольди

третий пример: все, наверное, видели летом вдоль дорог, в огороде, на полях желтоватую повилику (рис. 19).

Рис. 19. Повилика на крапиве

Повилика обвивается вокруг стеблей диких и культурных растений, внедряясь в них присосками, и питается соками растений. Листья и корни у нее отсутствуют, тонкие (нитевидные) желтые стебли повилики, обвивая растение — хозяина, присасываются своими присосками (зубчиками). Когда присоски — органы питания — глубоко проникают в тело растения, их очень трудно отделить от него. Постепенно появляются розоватые и белые цветочки. Известно, что на одном растении повилики образуется до 4 ООО соцветий, 2 700 семян. Цветет в июне-июле. Быстрая всхожесть семян говорит о приспособленности к паразитическому образу жизни. Семена прорастают при температуре 20—30 С на третий день, а при 13—14°С — на девятый день.
Паразитизм среди животных — это также межвидовая борьба. Самка наездника откладывает свои яйца в тело взрослых тлей или гусеницы бабочки-капустницы. Личинки наездников развиваются за счет тканей гусеницы и тли. Когда личинки выходят из тела гусеницы или тли, последние погибают.
Межвидовая борьба — это отношения хищника и жертвы, травоядных животных и растений; насекомоядных и насекомых; борьба между культурными и сорными растениями; между различными деревьями в лесу; между различными растениями на лугу; антагонизм между микроорганизмами и т. д.

3 группа (материал для самостоятельного осваивания)

Неблагоприятные условия внешней среды (мороз, засуха, недостаток влаги, света, уменьшение содержания растворенного в воде кислорода и т. д.) препятствуют нормальной жизнедеятельности организмов. В сильные морозы увеличивается вероятность гибели среди животных, обитающих в почве (кроты, дождевые черви). Зимой при недостатке растворенного в воде кислорода погибают водные животные, рыбы. Семена растений заносятся ветром в неблагоприятные места и не прорастают. Неприспособленные организмы не оставляют потомства. Из курса 10 класса известно, что изменчивость — это свойство, характерное для всех организмов. Изменение организмов под влиянием условий внешней среды называется модификационной изменчивостью, а изменение генов и хромосом — мутационной изменчивостью. Модификационную изменчивость иногда называют ненаследственной изменчивостью. Развитие фенотипа организма определяется взаимодействием его наследственной основы—генотипа — с условиями внешней среды. При одном и том же генотипе, но при разных условиях развития признаки организма (его фенотип) могут существенно различаться. Посредством модификационной изменчивости у многих особей повышается приспособляемость к окружающей среде, что может иметь важное значение для сохранения и процветания вида.
Модификационная изменчивость встречается у организмов всех видов под воздействием новых жизненных условий, но она не наследуется. Причины этого заключаются в изменении признаков потомков в новых условиях среды и формировании у них приспособленности. Мутация — изменчивость отдельных организмов, связанная с изменением генотипа. Поэтому мутации наследственны и не имеют приспособленных свойств.
Естественный отбор в природе идет непрерывно в течение веков. Новые признаки появляются только у организмов, приспособленных к условиям природы. Между организмом и средой формируется взаимосвязь (единство). Ч. Дарвин определил естественный отбор как сохранение и размножение особей, наиболее приспособленных и гибель наименее приспособленных.
Рассмотрим примеры борьбы организмов с неблагоприятными условиями среды. Как известно, погода в высокогорье холодная, летом со знойными ветрами, а рельеф неровный, горно-холмистый. Непрерывный ветер иссушает почву, уменьшает влагу. Растения горных мест низкие, приземистые. Из-за постоянных ветров все виды растений (дерево, кустарник, трава) низкорослые. Густо переплетенные ветки кустарников стелются по земле. Животные прижимаются к камням. Певчие птицы поют сидя на земле. Бабочки также летают низко. Темные, неяркие крылья их хорошо поглощают тепло. Пауки не ткут паутины, а прячутся под камнями, в расщелинах почвы, живут в старых норах. Организмы приспособлены по-разному также и к открытой местности степи.
Например, несмотря на то, что корни растений хорошо развиты, их листовые пластинки тонкие. Корневая система ковыля — растения, типичного для степных зон, глубоко уходит в почву, а надземные органы образуют куст. Между стеблями этого куста зимой накапливается снег, что сохраняет влагу, а весной обеспечивает растение влагой. С наступлением жары тонкие листовые пластинки растений могут свертываться устьичной стороной внутрь, и испарение уменьшается.
Все органы растений засушливых мест покрыты мягкими, мелкими, войлочными волосками, поэтому они имеют светло-серый цвет. Защитой от испарения и солнечных лучей служат мягкое опушение листьев волосками, восковой налет. В жарких условиях растения с крупными зелеными листьями и нежной корневой системой в результате естественного отбора не выживают.
Растения сухих местообитаний для сохранения жизни способны накапливать большое количество воды в своих тканях. Например, комнатное растение кактус (родина — Южная Америка) имеет сочный стебель, так как в нем накапливается влага. В составе некоторых кактусов содержится до 96% воды. Кактусы высотой 20 м в стебле содержат до 3 тыс. л воды. Листья у них видоизменены в колючки, а устьица расположены в стебле. При этом листья выполняют защитную функцию, а стебель — ассимиляционную. При недостатке влаги тюльпаны весной очень рано цветут и за короткое время у них созревают плоды и семена. После засыхания надземных органов влага и питательные вещества накапливаются в луковицах, которые затем весной опять используются для развития проростков. Очиток, родиола, алоэ накапливают запас воды в листьях. Корневая система саксаула проникает очень глубоко, до грунтовой воды. При недостатке влаги саксаул сбрасывает молодые побеги, тем самым способствует уменьшению испарения. Во время сильной жары у эвкалипта, караганы листья поворачиваются ребром к свету. Плоды яблони, сливы, винограда, листья капусты, очитка, фикуса покрываются водонепроницаемым восковым налетом. Пробковый слой, расположенный под корой деревьев (дуб, береза и др.), защищает от увлажнения и перепада температуры. Виды борьбы за существование представлены на рис. 20.

Рис. 20. Борьба за существование и ее формы: 1 — цапли (внутривидовая борьба); 2 — наездник, откладывающий яйцо в гусеницу (межвидовая борьба); 3 — юкка древовидная, растет в жарких пустынях Мексики, где выпадает не более 125 мм осадков в год (борьба с неблагоприятными условиями жизни)
Прочитайте вопросы и ответьте, к какому виду отбора они относятся; ответы занесите заглавной буквой: "Е" — естественный отбор, "И" — искусственный отбор.

Среди животных также выживают наиболее приспособленные к условиям среды. Суслики, черепахи летом впадают в спячку. Летняя спячка наблюдается у них при слишком высоких температурах и снижении влажности воздуха. Так, некоторые виды черепах запасают в мочевом пузыре воду, которая при необходимости переходит в кровь. Запас жира животные откладывают в горбу (верблюд), хвосте (виды тушканчиков), при окислении которого образуется метаболическая вода. Недостаток влаги относится к физическому фактору. Отбор регулирует приспособленность организмов, обеспечивает сохранение более выносливых особей и исчезновение слабых.
В переувлажненных местах отбор идет в ином направлении. В бассейне реки Амазонки в тропических лесах периодически бывают наводнения. Во время наводнения живущие там млекопитающие забираются на верхушку дерева, сохраняя тем самым себе жизнь. Приспособление к окружающей среде у них появляется не сразу. В результате естественного отбора постепенно из поколения в поколение передаются личные признаки организма