ОК 02. Использовать современные средства поиска, анализа и интерпретации информации и информационные технологии для выполнения задач профессиональной деятельности
1.Общеобразовательные:
– познакомить с типами адаптации и выяснить их особенности;
–уметь давать характеристику приспособлениям и на конкретных примерах определить биологическое значение.
2.Развивающие:
–формирование учебно-познавательских действий в ходе работы с дополнительной литературой;
–умение анализировать, обобщать и устанавливать логическую связь между элементами темы.
3.Воспитательные:
– развивать умение коллективного труда;
– проверить глубину и качество знаний, способность к рефлексии.
План урока:
Микроэволюция и макроэволюция как этапы эволюционного процесса. Генетические основы эволюции. Мутации и комбинации как элементарный эволюционный материал. Популяция как элементарная единица эволюции.
Движущие силы (факторы) эволюции. Мутационный процесс и комбинативная изменчивость. Миграция. Изоляция популяций: географическая (пространственная), биологическая (репродуктивная).
Естественный отбор – направляющий фактор эволюции. Борьба за существование как механизм действия естественного отбора в популяциях. Вид и его критерии (признаки). Видообразование как результат микроэволюции
Организационная часть – постановка целей и задач урока
Определение уровня подготовки домашнего задания
Изучение новой темы. Мотивационная часть урока.
Постановка проблемы, работа творческих групп. Умение применить полученные знания в незнакомой (нестандартной) ситуации.
Закрепление полученных знаний
Рефлексия. Подведение итогов .
Домашнее задание
Подготовка к уроку.
На доске написаны тема и цель урока, вопросы, подлежащие обсуждению на уроке; висит таблица.
Подготовлены карточки по теме «Приспособленность организмов и ее относительность», два варианта тестов для проверки домашнего задания.
Формы работы:
– фронтальная;
– групповая.
Ход урока:
I этап – организационный (1 мин.)
Учащимся сообщаются тема и цели урока. Тему они записывают в тетрадь. Сообщаются этапы урока и вопросы, которые подлежат обсуждению.
II этап – определение уровня подготовки домашнего задания.
Фронтальный опрос. Каждый ученик получает вопрос на тему «Движущие силы эволюции»:
– Какой элементарный фактор эволюции является главной направляющей силой эволюционного процесса?
– Что следует понимать под борьбой за существование?
– Что является ареной борьбы за существование и почему?
– В чем особенность борьбы за существование прямой и конкуренции?
– Какие разновидности конкуренции вам известны?
– Каковы особенности конкурентной борьбы за существование?
– В чем суть естественного отбора с с позиции синтетической теории эволюции?
– Почему естественный отбор является направляющим фактором эволюции?
– Каков механизм действия отбора в популяции?
– Какие существуют формы естественного отбора?
– Каков механизм существования стабилизирующего отбора?
– В каких условиях внешней среды действует движущий отбор?
– Почему при применении химических мер борьбы с вредными насекомыми приходится время от времени менять яды?
– Какая форма естественного отбора приводит к внутривидовым дифференциациям и полиморфизму? Как это осуществляется?
Учитель зачитывает отрывок из рассказа А.И.Куприна «Скворцы» ПСС, стр. 371 и задает вопросы:
– Какой фактор эволюции, упоминается в рассказе?
– Какие формы борьбы за существование описаны?
Учащимся предлагается тест (2 варианта).
I вариант.
Виды борьбы за существование по Ч.Дарвину: а)определенная, б)неопределенная, в)внутривидовая, г)межвидовая, д)с факторами неживой природы.
Виды естественного отбора: а)движущий, б)определенный,
Главные причины борьбы за существование по Ч.Дарвину: а)изменение условий среды, б)быстрое размножение живых существ, в)недостаток кормовых ресурсов, г)постоянство условий среды, д)появление летальных мутаций.
Естественный отбор сохраняет признаки: а)полезные для вида, б)полезные для человека, в)нейтральные для вида, г)вредные для вида.
Элементарная единица эволюции: а)особь, б)вид, в)популяция, г)биоценоз, д)группа видов.
Виды приспособленности организмов к среде обитания:
Теории эволюции Теория эволюции (эволюционное учение) – наука, изучающая историческое развитие жизни: причины, закономерности и механизмы. Различают микро- и макроэволюцию. Микроэволюция – эволюционные процессы на уровне популяций, приводящие к образованию новых видов. Макроэволюция – эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В их основе лежат одинаковые принципы и механизмы. Карл Линией верил в сотворение природы богом; предложил систему растений и животных и ввел систему двойного наименования; допускал возможность возникновения видов путем скрещивания или под влиянием условий среды. Жан-Батист Ламарк изложил эволюционные идеи; движущей силой эволюции считал стремление к совершенству; утверждал наследование благоприобретенных признаков. Чарльз Дарвин создал эволюционную теорию, основанную на понятиях борьбы за существование и естественного отбора. Предпосылки возникновения учения Ч. Дарвина: накопление к тому времени богатого материала по палеонтологии, географии, геологии, биологии; развитие селекции; а также собственные наблюдения ученого во время кругосветного плавания на корабле «Бигль».
Учение Дарвина сводится к следующему: каждая особь того или иного вида обладает индивидуальностью (изменчивость);
черты индивидуальности (хотя и не все) могут передаваться по наследству (наследственность);
особи производят большее количество потомков, чем доживает до половой зрелости и начала размножения, то есть в природе существует борьба за существование;
преимущество в борьбе за существование остается за наиболее приспособленными особями, которые имеют больше шансов оставить после себя потомство (естественный отбор);
именно таким образом (в результате естественного отбора) происходило постепенное усложнение уровней организации жизни и возникновения видов. Факторами эволюции по Ч. Дарвину являются: наследственность, изменчивость, борьба за существование, естественный отбор. Наследственность – способность организмов передавать из поколения в поколение свои признаки (особенности строения, функции, развития). Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки. Борьба за существование – весь комплекс взаимоотношений организмов с условиями окружающей среды: с неживой природой (абиотическими факторами) и с другими организмами (биотическими факторами). Борьба за существование не является «борьбой» в прямом смысле слова, фактически это стратегия выживания и способ существования организма. Различают внутривидовую борьбу, межвидовую борьбу и борьбу с неблагоприятными абиотическими факторами окружающей среды. Внутривидовая борьба – борьба между особями одной популяции. Всегда идет очень напряженно, так как особи одного вида нуждаются в одних и тех же ресурсах. Межвидовая борьба — борьба между особями популяций разных видов. Идет, когда виды конкурируют за одни и те же ресурсы, либо когда они связаны отношениями типа «хищник-жертва». Борьба с неблагоприятными абиотическими факторами среды особенно проявляется при ухудшении условий среды; усиливает внутривидовую борьбу. В борьбе за существование выявляются наиболее приспособленные к данным условиям обитания особи. Борьба за существование ведет к естественному отбору. Естественный отбор – процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными в данных условиях наследственными изменениями. На основе дарвинизма перестроились все биологические и многие другие естественные науки. Возникновение приспособлений. Каждое приспособление вырабатывается на основе наследственной изменчивости в процессе борьбы за существование и отбора в ряду поколений. Приспособленность организмов к среде не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания могут изменяться. Доказательством этого служат многие факты. Например, рыбы прекрасно приспособлены к водной среде обитания, но все эти адаптации совершенно непригодны для других сред обитания.
Микроэволюция Вид и популяции Вид – совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенную область — ареал. Виды различаются между собой рядом признаков и свойств.
Критерии вида – характерные признаки и свойства:
морфологический (сходство внешнего и внутреннего строения);
генетический (характерный для вида набор хромосом: их число, размеры, форма);
физиологический (сходство всех процессов жизнедеятельности, прежде
всего размножения); биохимический (сходство белков);
экологический (совокупность факторов внешней среды, в которых существует вид) и др. Ни один из критериев не является абсолютным. Вид характеризуется совокупностью критериев. Население вида, как правило, распадается на относительно изолированные группы особей – популяции.
Популяция – совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Главный фактор, определяющий единство популяции и ее относительную обособленность - свободное скрещивание особей. Внутри популяции каждый организм одного пола имеет равную вероятность на образование брачной пары с любым организмом другого пола. Степень свободного скрещивания особей внутри популяции гораздо выше, чем между особями соседних популяций. Популяция является структурной единицей вида и единицей эволюции. Эволюционируют не отдельные особи, а группы особей, объединенные в популяции. Эволюционные процессы в популяции происходят в результате изменения частот аллелей (генов) и генотипов. Генетика популяций. Генетическая структура популяции – соотношение в популяции различных генотипов и аллелей. Совокупность генов всех особей популяции называют генофондом. Генофонд характеризуют частоты аллелей и генотипов. Частота аллеля – это его доля во всей совокупности аллелей данного гена. Сумма частот всех аллелей равна единице ого гена. Сумма частот всех аллелей равна единице: p+q= 1 где р –доля доминантного аллеля (A); q –доля рецессивного аллеля (а). Зная частоты аллелей, можно вычислить частоты генотипов в популяции: ( p+ q)² = p² +2 pq+ q² = 1 где р и q –частоты доминантного и рецессивного аллелей соответственно, р² -частота гомозиготного доминантного генотипа (АА), 2pq – частота гетерозиготного доминантного генотипа (Аа), q² -частота гомозиготного рецессивного генотипа (аа). Закон Харди-Вайнберга: относительные частоты аллелей в популяции остаются неизменными из поколения в поколение. Закон Харди-Вайнберга справедлив, если соблюдаются следующие условия: 1) популяция велика; 2) в популяции осуществляется свободное скрещивание; 3) отсутствует отбор; 4) не возникает новых мутаций; 5) нет миграции новых генотипов в популяцию или из популяции. Очевидно, что популяций, удовлетворяющих этим условиям в течение длительного времени, в природе не существует. На популяции всегда действуют внешние и внутренние факторы, нарушающие генетическое равновесие. Длительное и направленное изменение генотипического состава популяции, ее генофонда получило название элементарного эволюционного процесса. Элементарные факторы эволюции. Элементарный эволюционный процесс – изменение частот аллелей и генотипов в популяции. Элементарные факторы эволюции – факторы, изменяющие частоту аллелей и генотипов в популяции (генетическую структуру популяции). Выделяют несколько основных элементарных факторов эволюции: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, отбор. Мутационная и комбинативная изменчивость. Мутационный процесс приводит к возникновению новых аллелей (или генов) и их сочетаний в результате мутаций. В результате мутации возможен переход гена из одного аллельного состояния в другое или изменение гена вообще (А→С). Мутационный процесс, в силу случайности мутаций, не обладает направленностью и без участия других факторов эволюции не может направлять изменение природной популяции. Он лишь поставляет элементарный эволюционный материал для естественного отбора. Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов, унаследованных от родителей. Источниками комбинативной изменчивости являются: перекрест хромосом (рекомбинация), случайное расхождение гомологичных хромосом в мейозе, случайное сочетание гамет при оплодотворении. Популяционные волны (волны жизни) – периодические и непериодические колебания численности популяции, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Причинами популяционных волн могут быть: периодические изменения экологических факторов среды (сезонные колебания температуры, влажности и т.д.), непериодические изменения (природные катастрофы), заселение видом новых территорий (сопровождается резкой вспышкой численности). В качестве эволюционного фактора популяционные волны выступают в малочисленных популяциях, где возможно проявление дрейфа генов. Дрейф генов – случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях. В малых популяциях действие случайных процессов приводит к заметным последствиям. Если популяция мала по численности, то в результате случайных событий некоторые особи независимо от своей генетической конституции могут оставить или не оставить потомство, вследствие этого частоты некоторых аллелей могут резко меняться за одно или несколько поколений. Так, при резком сокращении численности популяции (например, вследствие сезонных колебаний, сокращения кормовых ресурсов, пожара и т.д.) среди оставшихся в живых немногочисленных особей могут быть редкие генотипы. Если в дальнейшем численность восстановится за счет этих особей, то это приведет к случайному изменению частот аллелей в генофонде популяции. Изоляция обусловлена возникновением разнообразных факторов, препятствующих свободному скрещиванию. Между образовавшимися популяциями прекращается обмен генетической информацией, в результате чего начальные различия генофондов этих популяций увеличиваются и закрепляются. Изолированные популяции могут подвергаться различным эволюционным изменениям, постепенно превращаться в разные виды. Различают пространственную и биологическую изоляцию. Пространственная (географическая) изоляция связана с географическими препятствиями (водные преграды, горы, пустыни и др.). Биологическая изоляция обусловлена невозможностью спаривания и оплодотворения (в связи с изменением сроков размножения, строения или других факторов, препятствующих скрещиванию), гибелью зигот (вследствие биохимических различий гамет), стерильностью потомства (в результате нарушения конъюгации хромосом при гаметогенезе). Эволюционное значение изоляции состоит в том, что она закрепляет и усиливает генетические различия между популяциями. Естественный отбор. Изменения частот генов и генотипов, вызванные рассмотренными выше факторами эволюции, носят случайный, ненаправленный характер. Направляющим фактором эволюции является естественный отбор. Естественный отбор – процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными для популяции свойствами. Отбор действует в популяциях, его объектами являются фенотипы отдельных особей. Однако отбор по фенотипам является отбором генотипов, так как потомкам передаются не признаки, а гены. В результате в популяции происходит увеличение относительного числа особей, обладающих определенным свойством или качеством. Таким образом, естественный отбор – это процесс дифференциального (выборочного) воспроизводства генотипов. Различают три основные формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий и разрывающий (дизруптивный). Стабилизирующий отбор направлен на сохранение мутаций, ведущих к меньшей изменчивости средней величины признака. Действует при относительно постоянных условиях окружающей среды, то есть пока сохраняются условия, повлекшие образование того или иного признака или свойства. Например, сохранение у насекомоопыляемых растений размеров и формы цветка, так как цветки должны соответствовать размерам тела насекомого-опылителя. Сохранение реликтовых видов. Движущий отбор направлен на сохранение мутаций, изменяющих среднюю величину признака. Возникает при изменении условий окружающей среды. Особи популяции имеют некоторые отличия по генотипу и фенотипу, и при длительном изменении внешней среды преимущество в жизнедеятельности и размножении может получить часть особей вида с некоторыми отклонениями от средней нормы. Вариационная кривая смещается в направлении приспособления к новым условиям существования. Например, возникновение у насекомых и грызунов устойчивости к ядохимикатам, у микроорганизмов – к антибиотикам. Разрывающий (дизруптивный) отбор направлен на сохранение мутаций, ведущих к наибольшему отклонению от средней величины признака. Разрывающий отбор проявляется в том случае, если условия среды изменяются так, «то преимущество приобретают особи с крайними отклонениями от средней нормы». В результате разрывающего отбора формируется полиморфизм популяции, то есть наличие нескольких, различающихся по какому-либо признаку групп. Например, при частых сильных ветрах на океанических островах сохраняются насекомые либо с хорошо развитыми крыльями, либо с рудиментарными. 2.1. Видообразование Между особями разных популяций внутри вида возможен процесс скрещивания и образования плодовитого потомства. Однако в результате изоляции популяций скрещивание между ними прекращается, обмена наследственной информацией не происходит, и популяции становятся самостоятельными генетическими системами. В ходе видообразования осуществляются в основном два процесса: возникновение адаптаций в ответ на изменение условий среды и обособление на основе изоляции новых видов. Различают два основных пути видообразования: аллопатрическое и симпатрическое. Аллопатрическое (географическое) видообразование связано с пространственной изоляцией популяций. Пространственная изоляция происходит либо в результате миграции группы особей за пределы ареала исходного вида, либо при расчленении ареала какими-либо преградами (реками, горами и т.п.). В обоих случаях происходит нарушение панмиксии (свободного скрещивания) между группами и разобщение генофондов. С течением времени различия между популяциями увеличиваются и они превращаются в самостоятельные виды. Симпатрическое видообразование связано с биологической изоляцией популяций. Оно осуществляется в пределах ареала исходного вида из популяций с перекрывающимися или совпадающими ареалами. Можно выделить несколько способов симпатрического видообразования: путем полиплоидии (в роде табака исходное число хромосом равно 12, но имеются формы с 24, 48, 72 86 хромосомами); путем гибридизации с последующим удвоением хромосом (межвидовые гибриды растений, например, рябинокизильник, некоторые виды малины и др.); путем сезонной изоляции (форель из оз. Севан по срокам размножения образует озимую и яровую расы). 3. Макроэволюция Дивергенция и конвергенция Макроэволюция – эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В ее основе лежат те же эволюц
Вступление учителя. Естественный отбор приводит к появлению новых приспособлений и осуществлению прогрессивного развития живой природы. Адаптации могут быть организменными и видовыми. Сейчас вы откроете стр. 107-109 учебника, ознакомьтесь с видами адаптаций.
Мотивация – разъяснение необходимости изучения данного материала и применение его на практике в знакомой ситуации. На столике имеются живые растения, раковины, лапки птиц и другой материал. Пользуясь текстом учебника, определите тип приспособления и дайте ему биологическое объяснение, данные внесите в таблицу:
Тип приспособления
Характеристика типа и биологическое значение
Применение
Закрепление. Обсуждаются 2-3 примера устно.
IV этап – Постановка проблемы, работа творческих групп, умение применять полученные знания к незнакомой (нестандартной) ситуации.
Класс разбивается на несколько групп по 4 человека таким образом, чтобы в каждой группе 2 ученика были «учеными-теоретиками» и 2 ученика-скептики или критики.
Учитель задает вопрос и ставит проблемы:
- Какие приспособления могут возникнуть у живых организмов в будущем, например, в 2050 году, если:
Произойдет затопление большей части суши?
Произойдет ли изменение прямой борьбы за существование в форме паразит-хозяин?
Интенсивное развитие генной инженерии.
Нарушение экологии в связи с «парниковым эффектом».
Влияние на развитие жизни внеземных объектов. Ученики выбирают проблемы и работают над их решением.
Обсуждение актуальных проблем, выступление представителей групп.
Закрепление полученных знаний.
Учащимся раздаются карточки «Приспособленность организмов и ее относительность».
I вариант – выполняет работу по №№ 1-7.
II вариант – выполняет работу по №№ 8-13.
VI этап – Рефлексия.
Что такое адаптация? Какие адаптации вам известны?
Всегда ли они совершенны для организмов?
Учитель : Сегодня на уроке мы полностью раскрыли практическую необходимость и теоретическую значимость темы «Приспособления – результат эволюции», можем применить свои знания в незнакомой ситуации и критически осмыслить свои результаты. Для того, чтобы оценить результаты работы на уроке, соберите все баллы, которые получили на уроке и сдайте тетради.
VII этап – домашнее задание: стр. 107-110 учебника.
– По желанию можете придумать кроссворд на заданную тему и решить его.
– Придумать проблему и обосновать ее, используя изученный материал.
