Примеры основных закономерностей эволюции. Главные закономерности эволюции

В чем особенность строения и жизнедеятельности одноклеточных животных?
Какие приспособления в строении и деятельности появляются у многоклеточных животных в отличие от одноклеточных?
Каково значение появления трехслойности в усложнении организации тела животных?
Почему формирование наружного хитинового скелета способствовало приспособлению насекомых к жизни на суше и их расселению по Земле?
Какие прогрессивные черты хордовых обеспечили их дальнейшую эволюцию?
Назовите основные отличия позвоночных от их предков - бесчерепных в строении и функциях организма.
Какие изменения в строении и функциях организма появились у древних земноводных в связи с изменением климата? К чему это привело?
В чем преимущество в строении и жизнедеятельности птиц и млекопитающих перед рептилиями?
Назовите основные этапы эволюции беспозвоночных и хордовых животных.

1) с наиболее разнообразными генотипами
2) с генотипами, обеспечивающими формирование признаков, наиболее соответствующих условиям обитания
3) с генотипами, обеспечивающими формирование полезных человеку признаков
4) не имеющих наследственных изменений в генотипе.
5. Наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор – это:
1) движущие силы эволюции
2) результаты эволюции органического мира
3) направления эволюции органического мира
4) основные закономерности эволюции органического мира.
6. Примером межвидовой борьбы за существование служат отношения между:
1) молодыми соснами в лесопосадках
2) колорадским жуком и его личинкой
3) грифами, дерущимися из-за добычи
4) львами и гиенами.
7. Внутривидовой борьбой за существование является:
1) «борьба с засухой» растений пустыни
2) конкуренция между серыми и черными крысами
3) борьба между хищником и добычей
4) соперничество самцов из-за самок.
8. Элементарная единица эволюции:

формирование наружного хитинового скелета способствовало приспособлению насекомых к жизни на суше и их расселению по Земле? 6.Какие прогрессивные черты хордовых обеспечили их дальнейшую эволюцию? 7..Назовите основные отличия позвоночных от их предков - бесчерепных в строении и функциях организма.

8.Какие изменения в строении и функциях организма появились у древних земноводных в связи с изменением климата? К чему это привело?

9.В чем преимущество в строении и жизнедеятельности птиц и млекопитающих перед рептилиями?

10.Назовите основные этапы эволюции беспозвоночных и хордовых животных.

Вопрос 1. Назовите основные типы эволюционных изменений.
Ученые выделяют следующие типы эволюционных изменений: параллелизм, конвергенция и дивергенция .

Вопрос 2. Что такое параллельные изменения, конвергентные, дивергентные?
Параллелизм - явление, при котором в ходе эволюции происходит независимое приобретение сходных черт строения на базе наследственных особенностей, полученных от общих предков (например, сходные приспособления к водному образу жизни у моржей ушастых и настоящих тюленей).
Конвергенция - схождение признаков в ходе эволюции (например, сходная форма тела у рыб и китообразных). При конвергентных изменениях два или более вида, несвязанные близким родством, становятся все более и более похожими друг на друга. Такой тип эволюционных изменений является результатом приспособлений к сходным условиям внешней среды.
Дивергенция - расхождение признаков у родственных организмов в процессе эволюции. Дивергентные изменения представляют обычно в виде эволюционного древа с расходящимися ветвями: общий предок дал начало двум или большему количеству форм, которые, в свою очередь, стали родоначальниками многих видов и родов. Дивергенция почти всегда отражает расширение адаптации к новым жизненным условиям.

Вопрос 3. В чем отличие гомологичных структур от аналогичных?
При параллельной и конвергентной эволюции сходство внешнего строения может быть результатом гомологии - происхождения от общего предка (примером являются конечности разных групп позвоночных)
или аналогии - независимой эволюции тех систем органов, которые выполняют сходные функции (например, крылья у птиц и насекомых).
Устанавливая родственные отношения животных на основании черт морфологического сходства, биологи не должны смешивать гомологичные образования с аналогичными. Гомологичными называются те структуры, которые у разных животных возникают из одних и тех же эмбриональных зачатков и сходны между собой по основному плану строения и развития; из этого следует, что они имеют общую генетическую основу и отражают эволюционное родство. Напротив, аналогичные органы обладают только внешним сходством и выполняют одинаковые функции, но план их строения и пути развития различны. Наличие аналогичных структур не говорит об эволюционном родстве обладающих ими животных. Рука человека, крыло птицы и грудной (передний) плавник кита – всё это гомологичные органы: они сходны по входящим в их состав костям, мышцам, нервам и кровеносным сосудам, по общему плану строения и по эмбриональному развитию, хотя и выполняют весьма различные функции. Напротив, крыло птицы и крыло бабочки только аналогичны: оба органа служат для полёта, но пути их развития не имеют между собой ничего общего. Гемоглобины различных животных, цитохромы с различных позвоночных, лактатдегидрогеназы птиц и млекопитающих можно назвать гомологичными белками. Например, гемоглобины разных животных очень сходны по последовательности аминокислот, что опять-таки отражает общность их генетической основы и эволюционное родство этих животных. Напротив, гемоглобин и гемоцианин можно назвать аналогичными пигментами, так как, хотя они и выполняют одинаковую функцию (переносят кислород), их молекулярная структура совершенно различна.

Биологическая эволюция подразумевает под собой естественное развитие живых организмов, которое сопровождается изменениями в генетическом составе популяций, а также повышением адаптивных свойств, появлением новых видов и вымиранием старых. Все эти факторы со временем меняют как экосистему, так и биосферу в целом.

Основная теория

Существует несколько версий, объясняющих механизмы, на которых строится эволюционный процесс. Большинство ученых сейчас являются приверженцами основанной на слиянии популяционной генетики и дарвинизма. Синтетическая теория объясняет связь между генетическими мутациями, то есть материалом эволюции, и естественным отбором (механизмом эволюции). Эволюционный процесс в рамках этой теории является процессом изменения частот аллелей различных генов в видовых популяциях на протяжении жизни нескольких поколений.

Закономерности и правила эволюции

Эволюция является Любой организм, который путем накопления положительных мутаций смог приспособиться к новым условиям, при возврате в прежнюю среду должен будет заново пройти путь адаптации. Более того, никакой биологический вид не может быть полностью устоявшимся, сам Чарльз Дарвин писал, что даже если среда обитания станет такой же, как раньше, то эволюционировавший вид не сможет вернуться к своему прежнему состоянию. То есть животные смогут адаптироваться к возврату старых условий, однако не "старыми" способами.

Это легко можно проследить на примере с дельфинами. Внутреннее строение их плавников (наряду с китовыми) сохраняет признаки конечностей млекопитающих. Мутации обновляют генофонд поколения, поэтому никогда не повторяются. Несмотря на то, что дельфины и киты изменили среду обитания, а пятипалые конечности - на плавники, они по-прежнему остаются млекопитающими. Так же, как и пресмыкающиеся произошли от земноводных на определенном этапе, но, даже вернувшись в прежнюю среду, они не смогут дать начало земноводным.

Еще один пример этого правила эволюции: вечнозеленый кустарник иглица. На ее стебле расположены блестящие, крупные и толстые листья, которые на самом деле являются видоизмененными ветвями. Истинные листья чешуевидны и располагаются в центре этих "стеблей". Из пазухи чешуйки ранней весной появляется цветок, из которого в дальнейшем разовьется плод. Иглица избавилась от листьев в процессе эволюции, в результате чего смогла приспособиться к засухе, однако потом вновь попала в водную среду, но вместо настоящей листвы появились видоизмененные стебли.

Неоднородность

Правила эволюции гласят, что процесс весьма неоднороден и не определяется астрономическим временем. Например, существуют животные, просуществовавшие в неизменном виде сотни миллионов лет. Это гаттерия и саблехвост - живые ископаемые. Но бывает, что видообразование и видоизменение происходит очень быстро. За последние 800 тысяч лет в Австралии и на Филиппинах возникли новые виды грызунов, а озеро Байкал за последние 20 миллионов лет обогатилось на 240 видов раков, которые подразделяются на 34 новых рода. Возникновение или изменение вида не зависит от времени как такового, но определяется отсутствием приспособленности и количеством поколений. То есть, чем быстрее размножается вид, тем выше темп эволюции.

Замкнутые системы

Такие процессы, как эволюция, и мутации, могут проходить гораздо быстрее. Это случается, если условия среды неустойчивы. Однако в глубоководных океанах, пещерных водах, островах и других изолированных территориях эволюция, естественный отбор и видообразование происходят очень медленно. Именно этим объясняется то, что кистеперые рыбы столько миллионов лет остаются неизменны.

Проследить зависимость эволюции от скорости естественного отбора довольно просто на насекомых. В тридцатых годах прошлого века от вредителей стали использовать ядовитые препараты, однако уже спустя несколько лет появились виды, адаптировавшиеся к действию препарата. Эти формы заняли доминирующее положение и быстро распространились по планете.

Для лечения многих заболеваний часто применялись сильные антибиотики - пенициллин, стрептомицин, грамицидин. Правила эволюции вступили в силу: уже в сороковых годах ученые отметили появление микроорганизмов, устойчивых к этим препаратам.

Закономерности

Существует три основных направления эволюции: конвергенция, дивергенция и параллелизм. Во время дивергенции наблюдается постепенное расхождение внутривидовых признаков, что со временем приводит к новым группировкам особей. По мере того как различия по строению и способу добычи пищи становятся все более явными, группировки начинают расходиться по другим территориям. Если одна область занимается животными, одинаковыми в потребностях к пище, то со временем, когда запас пищи станет меньше, им придется покинуть участок и приспосабливаться к иным условиям. Если же на одной территории существуют виды с разными потребностями, конкуренция между ними гораздо меньше.

Яркий пример того, как происходит эволюционный процесс дивергенции, - это 7 видов оленей, родственных между собой: это северный олень, марал, лось, пятнистый олень, лань, кабарга и косуля.

Виды, обладающие большой степенью дивергентности, имеют возможность оставить большое потомство и меньше конкурировать между собой. Когда расхождение признаков укрепляется, популяция разделяется на подвиды, которые, вследствие естественного отбора, могут со временем превратиться в отдельные виды.

Общность

Конвергенцией же называется эволюция живых систем, в результате которой у неродственных видов появляются общие признаки. Примером конвергенции является сходство формы тела у дельфинов (млекопитающие), акул (рыбы) и ихтиозавров (пресмыкающиеся). Это результат существования в одной и той же среде обитания и одинаковых условиях жизни. Лазающая агама и хамелеон тоже неродственны, но весьма схожи внешне. Крылья также являются примером конвергенции. У летучих мышей и птиц они возникли путем изменения передних конечностей, а вот у бабочки это наросты тела. Конвергенции весьма распространены среди видового разнообразия планеты.

Параллелизм

Этот термин произошел от греческого "parallelos", что значит "рядом идущий", и этот перевод хорошо объясняет его значение. Параллелизмом называют процесс независимого приобретения похожих черт строения среди близкородственных генетических групп, происходящий благодаря наличию особенностей, доставшихся от общих предков. Этот тип эволюции широко распространен в природе. Примером его служит появление ласт как приспособлений к водной среде, которые у моржей, ушастых тюленей и настоящих тюленей сформировались параллельно. Также среди многих крылатых насекомых произошел переход передних крыльев в надкрылья. У кистеперых рыб есть признаки земноводных, а зверозубых ящериц имеются признаки млекопитающих. Наличие параллелизма свидетельствует не только о единстве но и о сходных условиях существования.

Цели урока:

• Сформировать у учащихся знания о типах эволюционных изменений.
• Рассмотреть на конкретных примерах пути эволюции органического мира и соотношение между ними.
• Ознакомить с главными направлениями эволюции органического мира – биологическим прогрессом и биологическим регрессом.
• Показать роль русских ученых в развитии эволюционного учения.
• Сформировать навыки определения ароморфозов и идиоадаптаций в растительном и животном мире.

Оборудование: учебное пособие по биологии «Гомологичные и аналогичные органы растений и животных», презентация к уроку.

ХОД УРОКА

I. Актуализация опорных знаний

– Что такое биологическая эволюция? (Б. эволюция это необратимое развитие органического мира).
– Какой эволюционный процесс называется микроэволюцией? (Процесс образования новых видов).
– Что такое макроэволюция? (Процесс образования более крупных систематических единиц – родов, семейств и т.д.).

II. Новый материал

1. Типы эволюционных изменений (лекция, беседа).

(По ходу просмотра слайдов ученики записывают определения в тетрадь).

К основным типам эволюционных изменений относятся параллелизм, конвергенция и дивергенция (Приложение 1 , слайд 2).

Параллелизм – независимое приобретение сходных признаков родственными организмами, обитающих в одинаковых условиях и ведущих сходный образ жизни.
Например, строение тела млекопитающих, населяющих дождевые леса Африки и Южной Америки, имеет общее сходство (Приложение 1 , слайд 3).

Конвергенция – возникновение сходных черт строения у неродственных организмов, обитающих в одинаковых условиях и ведущих сходный образ жизни.
Например, крупным водным хищникам дали начало четыре группы животных: моллюски, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие.
Какие общие черты строения можно выделить у этих животных, принадлежащих к различным систематическим группам (Приложение 1 , слайд 4)? (Плавники, обтекаемая форма тела).
Конвергентная эволюция затрагивает лишь внешнее строение организмов, которое связано с условиями среды обитания. Крыло птицы и бабочки являются приспособлением для полета, но происхождение и строение этих органов различно. Органы разные по происхождению, но выполняющие сходные функции называются аналогичными (Приложение 1 , слайд 5)

Дивергенция – расхождение признаков в приделах популяции, вида, возникающее под действием естественного отбора, приводящее к возникновению новых видов, отрядов, классов и т.д.

В результате дивергентной эволюции класс млекопитающих распался на многочисленные отряды, представители которых отличаются по строению, образу жизни, характеру физиологических и поведенческих адаптаций (Приложение 1 , слайд 6).
– Что явилось причиной образования многочисленных групп млекопитающих? (Адаптация к различным условиям окружающей среды)
Видоизмененные конечности кита, птицы, летучей мыши, крота, крысы – результат дивергентной эволюции. Эти органы имеют одинаковый общий план строения, но выполняют различные функции. Такие органы называются гомологичными (Приложение 1 , слайд 7).

2. Пути и направления эволюции органического мира

В разработку проблемы эволюции значительный вклад внесли крупные российские ученые А.Н. Северцев и И.И. Шмальгаузен. Они установили, что главными путями эволюции являются ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация (Приложение 1 , слайд 8).

Вклад российских ученых в развитие эволюционного учения (краткие сообщения учащихся)

А.Н. Северцев – известный зоолог и крупнейший теоретик эволюционного учения. Создатель отечественной школы эволюционных морфологов. Организовал и возглавил Лабораторию эволюционной морфологии и экологии животных. Создатель общепринятой теории происхождения пятипалой конечности и парных плавников у животных. Автор теории филэмбриогенеза, согласно которой новые признаки могут появляться на любой стадии онтогенеза, и морфобиологической теории путей эволюции, в которой установил четыре основных направления биологического прогресса: ароморфоз, идиоадаптацию, ценогенез, общую дегенерацию.
И.И.Шмальгаузен окончил Киевский университет в 1907 г. Ученик А.Н.Северцева. В Московском университете заведовал организованной им кафедрой дарвинизма. Двенадцать лет руководил Институтом эволюционной морфологии АН СССР. Его многочисленные труды посвящены сравнительной анатомии и эмбриологии, эволюционной морфологии, происхождению наземных позвоночных, путям и закономерностям эволюции, биокибернетике. Его исследования механизмов эволюционного процесса и индивидуального развития как авторегулируемых систем предвосхитили ряд положений кибернетики, с позиций которой он в 1950-60гг. изложил эволюционную теорию. Его научное наследие оказало и продолжает оказывать большое влияние на развитие биологической науки.
(БЭНП, «Кирилл и Мелодий», 2003)

Ароморфоз – приспособительные изменения общего значения, повышающие уровень организации и жизнеспособность особей, популяций, видов.
Первым наземным позвоночным животным дала начало группа кистеперых рыб, благодаря изменению в строении скелета парных плавников. В результате сформировались пятипалые конечности, способные поддерживать тело над землей (Приложение 1 , слайд 9).
Примером ароморфоза у растений является появление цветка (видоизмененного побега) у покрытосеменных растений.
Идиоадаптация – частные приспособительные изменения, полезные в данной среде обитания, возникающие без изменения общего уровня организации.
Примером идиоадаптации у животных может служить разнообразие клювов гавайских цветочниц, питающихся нектаром различных покрытосеменных растений.
Приспособление к распространению семян ветром является примером одной из идеоадаптаций у растений (Приложение 1 , слайд 10)

Соотношение путей эволюции

Ондатра – североамериканский вид-интродуцент, ареал распространения которого постоянно расширяется. В результате он начинает вытеснять местные виды со сходными экологическими потребностями, например, выхухоль и водяную полевку.
Биологический регресс (Приложение 1 , слайд 14) характеризуется:

• Уменьшением численности особей.
• Сужением численности ареала.
• Уменьшением числа видов, популяций.

Причиной биологического регресса может быть изменение условий окружающей среды, к которому вид не смог приспособиться или конкуренция со стороны других видов. Так было с многочисленной господствующей на Земле группой рептилий, на смену которым, благодаря теплокровности, пришли птицы и млекопитающие.
В настоящее время, изменяя окружающую среду, непродуманно перемещая виды в новые условия существования, человек волей или неволей становится причиной биологического прогресса или регресса.Приложение 1 , слайд 21)

V. Домашнее задание: §63, тетрадь.

Были использованы:

1. Учебное электронное издание «Экология», Московский Государственный институт электроники и математики, 2004.
2. 1С: Школа, Экология, 10-11 кл., под редакцией А.К. Аклебинина, В.И. Сивоглазова
3. Лабораторная практика. Биология 6-11 кл. Республиканский мультимедиацентр, 2004.
4. БЭНП, биология 6-11 кл., Министерство образования РФ, ГУРЦ ЭМТО «Кирилл и Мифодий», 2003.
5. Д.К. Беляев, А.О. Рувинский, Общая биология для 10-11кл., Москва, «Просвещение», 1991.
6. А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник , Общая биология, 10-11кл. ДРОФА, Москва, 2005.
7. Уроки общей биологии: Пособие для учителя/ В.М. Корсунская, Г.Н. Мироненко, З.А. Мокеева, Н.М. Верзилин – М: Просвещение, 1986.

В презентации дается представление об основных закономерностях эволюции:непредсказуемости, необратимости, прогрессивном усложнение форм жизни, приспособленности организмов и, как следствие, формирование коадаптивных свойств вида. Данная презентация может быть использована при изучении темы "Основные закономерности биологической эволюции." в 9 классе.

Скачать:

Предварительный просмотр:

https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Основные закономерности биологической эволюции. Мокина Ирина Владимировна, учитель биологии МБОУ – гимназии № 39. Екатеринбург

Непредсказуемость Эволюция непредсказуема, не направлена к определенной цели. Направленность осуществляет естественный отбор.

Необратимость Отражает фактическую неповторимость процесса развития жизни.

Прогрессивное усложнение форм жизни Непрограммированное постепенное развитие живой природы направляется действием естественного отбора. В прогрессивном усложнении органического мира проявляется общая направленность эволюционного процесса.

Приспособленность организмов Сложный процесс формирования приспособленности реализуется под действием факторов эволюционного процесса, направляется естественным отбором, сочетающим требования среды обитания со структурой генотипа.

Формирование коадаптивных свойств вида Обоюдная адаптация разных видов в процессе совместно протекающей эволюции. Коадаптация -взаимное функциональное приспособление в ходе эволюции различных органов одной особи, либо различных живых существ одного биоценоза.