Макроэволюция и её направления. Общие закономерности биологической эволюции

Цель урока:

· Обуч. Сформировать у учащихся представление о макро и микроэволюции, ароморфозе, идиоадаптации и дегенерации.

· Развив. Продолжить формирование у школьников убежденности необходимости сохранения видового многообразия растений и животных.

· Воспит. Научить школьников определять различия между этими процессами и сравнивать друг с другом.

Методы активизации мыслительной деятельности 3-5 мин.

Орг. момент. План урока.

Методы контроля знаний (опрос) 5-7 мин.

Работа по вопросам на стр. 140-142.

Основная часть (новый материал) 5-7 мин.

При характеристике эволюционного процесса нужно знать четкое определение макроэволюции и микроэволюции.

Макроэволюция - процесс образования новых семейств, отрядов, классов, типов и других надвидовых систематических единиц.

Микроэволюция - сложный эволюционный процесс возникновения вида (видообразование). Табл. № 1.

Идеи Дарвина заложили основу для современного понимания процессов видообразования.

Виды стремятся к максимально возможному заполнению мест обитания и освоения различных способов существования. При этом происходит дивергенция (расхождения признаков). Табл. № 2.

Однако бывают ситуации, когда представители удаленных друг от друга групп осваивающих одну и ту же среду обитания. В этом случае наблюдается противоположный процесс - конвергенция (сближение признаков). Табл. № 3.

Но все же главную роль играет дивергенция в процессе видообразования. Табл. № 4. (Синица, речной окунь).

Видообразование лежит в основе макроэволюционного процесса. Система органического мира предложенная К. Линнеем, была изменена, а в современном мире выглядит так. Табл. № 5.

· Сине-зеленые водоросли.

· Организмы одноклеточные водоросли.

· Лишайники - особая группа организмов (грибы - водоросли).

Каждое из перечисленных царств включает в себя последовательно несколько систематических единиц. Табл. № 6.

При классификации организмов современные ученые обращали внимание на целый комплекс признаков, которые характеризуют растения или животное.

И эти различия являются следствием дивергенции и отражает процесс эволюционных изменений.

Микроэволюция - процесс появления новых видов и подвидов. Макроэволюция - процесс формирования новых надвидовых таксонов. Эти процессы составляют единую цепь эволюционных изменений. Появление нового класса нельзя представить без появления новых видов в нем, и наоборот, без достаточно большого количества исходных видов невозможно формирование новых надвидовых категорий.

Процесс биологической эволюции — это стремление организмов к биологическому прогрессу, т. е. стремление выжить и сохраниться в историческом времени. Для этого необходимо максимально освоить ресурсы, расширить ареал и дать наиболее многочисленное потомство. Основные эволюционные направления установлены и охарактеризованы. Большой вклад в разработку учения о главных путях достижения биологического прогресса внес А. Н. Северцов. Согласно его теории, существуют три основных направления эволюции: ароморфоз, идиоадаптация и общая дегенерация.

Ароморфоз — морфофизиологический прогресс. Это возникновение крупных адаптации, которые значительно повышают жизнеспособность и могут способствовать переходу в новую среду обитания. Благодаря появлению и накоплению ароморфозов возникают крупные таксоны, такие как класс, отдел, тип, царство. А. Н. Северцов считал ароморфоз одним из главных направлений в эволюции. При ароморфозе происходит значительное усложнение строения органов (морфология), что ведет к интенсификации жизненных процессов (физиология). Ароморфоз может быть и не «привязан» к определенным условиям окружающей среды, т. е. преимущества, полученные в результате ароморфоза, более абсолютны, чем просто приспособленность. В качестве примера можно назвать фотосинтез, т. е. переход организмов к автотрофному питанию, что позволило сохраниться на нашей планете всему живому.

Все этапы становления клетки, ее органоидов и жизненных процессов можно считать ароморфозами. Важнейшие ароморфозы у Животных — появление многоклеточности, новых органов и их систем. У растений - многоклеточность, появление тканей, разделение слоевища на отдельные органы. Наконец, появление каждого органа: корня, стебля, листа, цветка, семени и плода. Все это крупнейшие ароморфозы. Они настолько расширяют возможности организма, что действительно переводят его на более высокую ступень развития. Часто ароморфозы, приведшие к появлению крупных систематических групп, являются их признаками.

Появление плавников, обтекаемая форма тела, двухкамерное сердце, пять отделов мозга, настоящие челюсти позволили рыбам господствовать в водной среде.

Появление конечностей, слизистой кожи и легочного дыхания у земноводных позволило им выйти на сушу.

Кожа с чешуей, яйца в кожистой оболочке, внутреннее оплодотворение и переход на 100%-ное легочное дыхание у пресмыкающихся позволили им не просто обитать на суше, но и «отойти от воды».

Четырехкамерное сердце, облегчение и усовершенствование скелета, наличие полостей в костях и воздушных мешков, высокий обмен веществ и теплокровность, развитие головного мозга позволили птицам освоить воздушную среду. Развитие молочных желез и плаценты, внутриутробное вынашивание детенышей, волосяной покров, теплокровность и высокий обмен веществ, наибольшее развитие головного мозга и сложное поведение сделали млекопитающих господствующим классом на нашей планете.

Аналогичные примеры можно привести и по растениям. У мхов по сравнению с водорослями появляются ткани, в частности покровная и фотосинтезирующая. А появление листа и стебля позволяет им поселиться на суше. У папоротников появляется корневище, клетки взрослого растения становятся диплоидными, формируются проводящие ткани. Благодаря этому они достигают больших размеров и господствуют на суше, пока там сохраняется влажный климат.

У голосеменных процесс оплодотворения, для которого мхам и папоротникам была нужна вода, сменяется процессом опыления сухой, высоко-жизнеспособной пыльцой, нуждающейся только в ветре. Появляются мощный корень, механические ткани и главное — семя с многоклеточным зародышем, защищенным плотной оболочкой и снабженным запасом питательных веществ.

У покрытосеменных, или цветковых, семена уже заключены в околоплодник с плодом, а процесс опыления усовершенствован благодаря наличию цветка. Лист приобрел максимально выгодную форму и представлен листовой пластинкой, поверхность которой наилучшим образом осуществляет фотосинтез.

Таким образом, ароморфоз дает организму качественно новые возможности в освоении и получении ресурсов из внешней среды. Он повышает его шансы на выживание, ведет к эволюционному успеху и, следовательно, способствует биологическому прогрессу. Каждое изменение вело к повышению общего уровня биологической организации, к серьезным перестройкам, усложнению и совершенствованию организмов.

Приспособление организмов к конкретным условиям среды, которое не ведет к существенным изменениям уровня организации. Благодаря появлению и накоплению идиоадаптации возникают такие таксоны, как род, семейство. То, что может служить примером приспособленности, часто является и примером идиоадаптации. Между этими понятиями нет принципиальной разницы. Только термин приспособленность используется при рассмотрении микроэволюционных процессов, а термин идиоадаптация - в макроэволюции, как одно из направлений для достижения биологического прогресса.

Примерами идиоадаптации могут служить как формирование покровительственных окрасок, так и приспособление растений к опылению и распространению семян.

Идиоадаптацию можно проследить при рассмотрении видоизменений отдельных органов у растений. Например, видоизменение листьев: ловчие - у насекомоядной росянки, иглы - у кактусов или верблюжьей колючки, коричневые плотные чешуйки — у почек, сочные, с запасом питательных веществ - у лука или капусты, в виде усиков - у гороха и т. д. Аналогичным примером у животных может служить изменение форм клювов и лап у птиц в связи с пищевой специализацией или обитанием в разных условиях.

Несмотря на то, что идиоадаптация не ведет к серьезным изменениям, она является прогрессивным направлением.

Дегенерация — морфофизиологический регресс — упрощение организации. Это утрата отдельных органов или систем (редукция) в связи с переходом организмов к сидячему образу жизни или паразитизму. Тем не менее, дегенерация - это тоже путь к достижению биологического прогресса. Зачастую паразиты даже процветают, особенно если они паразитируют на высокоорганизованном хозяине.

Противоположный дивергенции процесс эволюции - конвергенция. Это независимое развитие сходных признаков у разных организмов при их переходе к одинаковым условиям среды обитания. Результатом конвергенции может являться сходство, как в строении целого тела, так и отдельных органов. Такие органы называются аналогичными. Они сходны по строению и выполняемым функциям, но имеют разное происхождение. Например, плавники и обтекаемая форма тела у различных обитателей водной среды, передвигающихся с большой скоростью. Это акулы (хрящевые рыбы), ихтиозавры и мезозавры (морские и пресноводные пресмыкающиеся), практически все костные рыбы (кроме придонных форм), а также киты и дельфины (млекопитающие).

Не менее ярким и классическим примером конвергенции служит крыло. Ведь в основе крыльев летающих представителей разных систематических групп лежат совершенно разные органы и части тела. Так, у насекомых (бабочки, жуки и др.) крыло - это складка покрова тела. У птиц - передняя конечность с мощными перьями. У пресмыкающихся (птеродактили) и млекопитающих (летучие мыши и белки-летяги) — это кожные складки между передними конечностями и туловищем (ящеры) или задними конечностями (белка) или хвостом (летучие мыши).

У растений примером конвергенции могут служить шипы и колючки. В одних случаях - это видоизмененные листья (кактус, верблюжья колючка, барбарис), в других - побеги (боярышник). Кроме того, подобные образования могут появляться на плодах (дурман, репейник).

Каждый появившийся вид живых существ уникален.

Абсолютно одинаковый набор мутаций или других видов наследственной изменчивости никогда не повторяется. Это невозможно даже у двух особей одного вида, тем более не могут возникнуть дважды одинаковые виды растений или животных. Именно на понимании неповторимости любого вида должно основываться представление человечества о необходимости сохранения биологического разнообразия нашей планеты.

В глобальных катаклизмах прошлого погибло огромное количество видов, родов, семейств организмов и т. д. Но тогда климат был не стабилен, геологические процессы протекали быстрее и спонтаннее. Сейчас же причиной вымирания многих хорошо приспособленных видов служит именно деятельность человека. Такие «короли» саванн, как слоны, гепарды, львы, черные носороги, находятся на грани вымирания. Нуждаются в строжайшей охране приспособленные наилучшим образом черные, или горные, гориллы и шимпанзе. Почти все крупные млекопитающие, копытные и хищные испытывают биологический регресс из-за влияния человека. Тем более угрожающе на этом фоне выглядит расцвет таких примитивных паразитических форм, как вирусы, некоторые водоросли и грызуны. Многие виды растений уничтожаются, так как являются ценным сырьем. В природных ареалах они могут вытесняться искусственно созданными видами, менее жизнеспособными, но культивируемыми человеком. Все это противоречит законам естественной биологической эволюции.

Для сохранения жизни на ее современном уровне необходимы серьезные усилия всего человечества. Ваша задача как патриотов Казахстана — вносить свой посильный вклад в дело охраны природы и сохранения биологического разнообразия. Помните, что каждое живое существо обладает уникальным генетическим набором, и именно его неестественная гибель может сказаться на эволюционных перспективах популяции. Никогда без надобности не повреждайте и не лишайте жизни растения или животных. По мере сил старайтесь участвовать в высадке зеленых насаждений, сохранении и размножении редких видов, характерных для вашей местности. Помните, что эволюция - процесс необратимый. И, возможно, именно от вас будет зависеть, какой достанется природа Казахстана следующим поколениям.

Текущий контроль, закрепление материала 5-7 мин.

Работа по вопросам на стр. 147, 149, 150.

Итоговый контроль, анализ урока.

Вывод по уроку. Д/3 П. 31, 32.