Возобновление приспособлений в окружающей среде. Возникновение приспособлений и адаптации в естественном отборе
В процессе эволюции происходит (результаты эволюции):
- Изменение, усложнение организмов.
- Возникновение новых видов (увеличение количества [многообразия] видов).
- Приспособление организмов
к условиям окружающей среды (к условиям жизни), например:
- устойчивость вредителей к ядохимикатам,
- устойчивость пустынных растений к засухе,
- приспособленность растений к опылению насекомыми,
- предупреждающая (яркая) окраска у ядовитых животных,
- мимикрия (подражание неопасного животного опасному),
- покровительственная окраска и форма (незаметность на фоне).
Любая приспособленность относительна , т.е. приспосабливает организм только к одним определенным условиям. При изменении условий приспособленность может стать бесполезной или даже вредной (тёмная пяденица на экологически чистой берёзе).
Популяция – единица эволюции
Популяция – это совокупность особей одного вида, длительно проживающих в определенной части ареала (элементарная структурная единица вида ).
Внутри популяции скрещивание свободное , между популяциями скрещивание ограничено .
Популяции одного вида немного отличаются друг от друга, потому что естественный отбор приспосабливает каждую популяцию к конкретным условиям своего ареала (популяция – единица эволюции ).
Микроэволюция и макроэволюция
Микроэволюция - это изменения, происходящие в популяциях под действием движущих сил эволюции. В конечном счете приводит к возникновению нового вида.
Макроэволюция – это процесс формирования крупных систематических единиц, надвидовых таксонов – родов, семейств и выше.
Установите соответствие между особенностями биологической системы и системой, для которой эти особенности характерны: 1) популяция, 2) вид. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) элементарная единица эволюции в соответствии с СТЭ
Б) представители могут никогда не встречаться в силу изоляции
В) вероятность скрещивания между членами группы максимально вероятна
Г) распадается на более мелкие, обособленные группы
Д) ареал распространения может захватывать несколько континентов
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Возникновение приспособленности видов к среде обитания является результатом
1) появления модификационных изменений
2) взаимодействия факторов эволюции
3) усложнения их организации
4) биологического прогресса
Ответ
Ответ
Установите соответствие между характеристикой эволюции и её особенностью: 1) фактор, 2) результат
А) естественный отбор
Б) приспособленность организмов к среде
В) образование новых видов
Г) комбинативная изменчивость
Д) сохранение видов в стабильных условиях
Е) борьба за существование
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Результат макроэволюции растений – появление новых
1) видов
2) отделов
3) популяций
4) сортов
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Элементарной эволюционной единицей считают
1) вид
2) геном
3) популяцию
4) генотип
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Макроэволюцией называют историческое изменение
1) биоценозов
2) популяций
3) надвидовых таксонов
4) видов
Ответ
Установите соответствие между характеристикой эволюционного процесса и уровнем эволюции, на котором он происходит: 1) микроэволюционный, 2) макроэволюционный. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) формируются новые виды
Б) формируются надвидовые таксоны
В) изменяется генофонд популяции
Г) прогресс достигается путем идиоадаптаций
Д) прогресс достигается путем ароморфозов или дегенерации
Ответ
Прочитайте текст. Выберите три верных утверждения. Запишите цифры, под которыми они указаны. (1) Эволюционный процесс состоит из макроэволюции и микроэволюции. (2) Микроэволюция протекает на популяционно-видовом уровне. (3) Направляющий фактор эволюции – борьба за существование. (4) Элементарная единица эволюции – класс. (5) Главные формы естественного отбора – движущий, стабилизирующий, разрывающий.
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Следствием эволюции организмов нельзя считать
1) приспособленность организмов к среде обитания
2) многообразие органического мира
3) наследственную изменчивость
4) образование новых видов
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. К результатам эволюции относится
1) изменчивость организмов
2) наследственность
3) приспособленность к условиям среды
4) естественный отбор наследственных изменений
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Ярусное расположение корневых систем деревьев в лесу – приспособление, которое сформировалось под воздействием
1) обмена веществ
2) круговорота веществ
3) движущих сил эволюции
4) саморегуляции
Ответ
Выберите три положения синтетической теории эволюции.
1) единица эволюции – популяция
2) единица эволюции – вид
3) факторы эволюции – мутационная изменчивость, дрейф генов, популяционные волны
4) факторы эволюции – наследственность, изменчивость, борьба за существование
5) формы естественного отбора – движущий и половой
6) формы естественного отбора – движущий, стабилизирующий, дизруптивный
Ответ
Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых даны описания примеров мимикрии в природе. Запишите цифры, под которыми они указаны. (1) Самки птиц, гнездящиеся на земле, практически сливаются с общим фоном местности. (2) Также незаметны яйца и птенцы у этих видов птиц. (3) Многие неядовитые змеи очень похожи на ядовитых. (4) У ряда жалящих или насекомых с ядовитыми железами развивается яркая окраска, отбивающая всякую охоту их попробовать. (5) Непривлекательны для насекомоядных птиц пчелы и их подражатели – мухи-журчалки. (6) У некоторых бабочек узор на крыльях напоминает глаза хищника.
Ответ
Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых даны описания примеров покровительственной окраски в природе. Запишите цифры, под которыми они указаны. (1) Самки птиц, гнездящиеся на земле, практически сливаются с общим фоном местности, а их яйца и птенцы также незаметны. (2) Сходство с предметами окружающей среды также позволяет многим животным избежать столкновения с хищниками. (3) У ряда жалящих или насекомых с ядовитыми железами развивается яркая окраска, отбивающая всякую охоту их попробовать. (4) В районах Крайнего Севера среди животных очень распространена белая окраска. (5) У некоторых бабочек узор на крыльях напоминает глаза хищника. (6) У некоторых животных пятнистая окраска имитирует чередование света и тени в окружающей природе и делает их менее заметной в густых зарослях.
Ответ
Рассмотрите рисунок с изображением бабочки берёзовой пяденицы и определите (А) тип приспособления, (Б) форму естественного отбора и (В) направление эволюции, которые привели к формированию двух форм бабочек. Запишите три цифры (номера терминов из предложенного списка) в правильном порядке.
1) идиоадаптация
2) мимикрия
3) конвергенция
4) движущая
5) ароморфоз
6) маскировка
7) стабилизирующая
Ответ
Рассмотрите рисунок с изображением передней конечности разных животных и определите (А) направление эволюции, (Б) механизм эволюционного преобразования, (В) форму естественного отбора, которые привели к формированию таких органов. Для каждой буквы выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) ароморфоз
2) стабилизирующая
3) общая дегенерация
4) дивергенция
5) движущая
6) идиоадаптация
7) морфофизиологический регресс
8) конвергенция
Ответ
Рассмотрите рисунок с изображением морского конька и определите (А) тип приспособления, (Б) форму естественного отбора и (В) путь эволюции, которые привели к формированию такого приспособления у данного животного. Для каждой буквы выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) разрывающая
2) маскировка
3) идиоадаптация
4) расчленяющая окраска
5) параллелизм
6) миметизм
7) движущая
Ответ
Рассмотрите рисунок с изображением колибри и муравьеда и определите (А) тип приспособления, (Б) форму естественного отбора и (В) путь эволюции, которые привели к формированию таких приспособлений. Для каждой буквы выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) движущая
2) дизруптивная
3) дегенерация
4) идиоадаптация
5) дивергенция
6) специализация
7) половой диморфизм
Ответ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие процессы происходят на уровне популяций?
1) онтогенез
2) дивергенция
3) эмбриогенез
4) ароморфоз
5) свободное скрещивание
Ответ
Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых даны описания популяции, как единицы эволюции. Запишите цифры, под которыми они указаны. (1) Вид представляет собой совокупность популяций. (2) Основными характеристиками популяции являются генетическое разнообразие и изменение во времени. (3) Популяции вида различаются численностью, плотностью, возрастной и половой структурой. (4) Каждая популяция занимает часть ареала вида. (5) В популяции постоянно происходит мутационный процесс, и мутация, дающая преимущества, распространяется. (6) Внутри популяции осуществляется обмен генами между особями в результате свободного скрещивания.
Ответ
Прочитайте текст. Выберите три предложения, которые верно характеризуют популяцию как единицу эволюции органического мира. Запишите цифры, под которыми они указаны. (1) Популяция представляет собой совокупность свободно скрещивающихся особей, длительное время населяющих общую территорию. (2) Основными характеристиками популяции являются численность, плотность, возрастная, половая, пространственная структура, что позволяет особям свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство. (3) Популяция является структурной единицей биосферы. (4) Популяция - это элементарная единица систематики органического мира. (5) Личинки разных насекомых, живущие в пресном водоеме, представляют собой популяцию. (6) В популяции происходит гибель одних и выживание других особей, поэтому она длительно существует во времени.
Ответ
Выберите три варианта. Какие из перечисленных примеров иллюстрируют результаты эволюции органического мира?
1) покровительственная окраска белого медведя, белой куропатки, обитающих на севере
2) борьба за выживание между соснами и елями в лесу
3) выведение человеком новых сортов растений и пород животных
4) предупреждающая (угрожающая) окраска божьих коровок
5) прекращение потока генов из популяции в популяцию (изоляция)
6) сходство формы тела и окраски незащищенных животных с защищенными
Ответ
1) чередование ярких пятен, полос, частей тела
2) сливается с основным фоном среды
3) скрывает объект на фоне полос света и тени
4) мимикрия
5) сучковидная или листовидная
6) жук божья коровка, клоп-пожарник, лягушки-древолазы
7) бабочка-стеклянница, муха-журчалка
8) палочник, богомол
Ответ
Проанализируйте таблицу «Приспособленность организмов». Для каждой буквы выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) уплощенная
2) торпедообразная
3) шарообразная
4) скрывает организмы при групповом движении
5) делает организм незаметным среди предметов среды
6) крабы, креветки
7) богомол, палочник
8) морской конек-тряпичник, удильщик
Ответ
© Д.В.Поздняков, 2009-2019
Окончание. См. № 21/2006
Приспособленность организмов –
результат действия факторов эволюции.
Относительный характер приспособлений
11-й (9-й) класс (2 ч)
Урок 2. Механизм возникновения приспособлений и их относительный характер
На втором уроке по данной теме используются элементы технологии групповой мыслительной деятельности. Цель ее применения:
– активизация мыслительной
деятельности учащихся на уроках;
– развитие умения применять знания в новой
ситуации;
– формирование навыков устанавливать
причинно-следственные связи.
Применяемые техники обучения: «Кластери»; «Мысль по кругу»; работа по алгоритму; «Отчет по визитке».
Этапы работы:
– проверка домашнего задания;
– мотивация учебной деятельности: создание
проблемной ситуации, индивидуальная работа
учащихся;
– рассказ учителя; обучение учащихся схеме
анализа механизмов возникновения адаптации;
– совместное открытие знаний (деятельность
учащихся: деление на группы; работа в группах по
заданию учителя (как вариант лабораторной
работы), деятельность учителя: коррекция ответов
учащихся, направление работы групп);
– cамостоятельное применение знаний:
презентация своего материала каждой группой и
коллективное обсуждение;
– подведение итогов урока («Отчет по визитке»,
совместное формулирование выводов, внесение
учащимися изменений в свои записи).
Планируемый результат: показать необходимость знания механизмов возникновения приспособлений для объяснения действия естественного отбора.
Оценки за урок: за домашнее задание; за выступление от группы; за «Отчет по визитке»; за лабораторную работу – по итогам проверки тетрадей.
Материалы к уроку:
– дидактические карточки с
утверждениями, соответствующими точкам зрения
Линнея, Ламарка, Дарвина;
– схемы анализа механизмов возникновения
адаптации для каждой группы;
– таблицы, живые объекты или гербарии и чучела
для проведения лабораторной работы.
ХОД УРОКА
Жить – значит реагировать, а отнюдь не быть жертвой.
Проверка домашнего задания
Вариант 1. Взаимные приспособления у хищников и жертв.
Хищники
Развитие органов для захвата, удержания, умерщвления добычи (зубов, клюва, когтей).
Маскирующая окраска.
Развитие органов для преследования (быстрый и маневренный бег, плавание или полет).
Выделение парализующих ядов.
Выработка особых способов поведения (преследование, ожидание в засаде).
Плетение ловчих сетей (например, паутины).
Жертвы
Развитие органов защиты (жало, иглы).
Развитие органов механической защиты (панцирь).
Защитная окраска или отпугивающие рисунки (например, «глаза»).
Развитие органов для ухода от хищника (быстрый и маневренный бег, плавание или полет).
Выделение ядов, отпугивающих и раздражающих запахов.
Выработка особых способов поведения (затаивание, быстрое перемещение).
Строительство убежищ (например, домики ручейников).
Отсутствие органов передвижения и дистанционных органов чувств.
Отсутствие рта, кишечника.
Специальные органы прикрепления (присоски, крючки).
Отсутствие пигментации.
Анаэробность.
Большое число потомков, заботы о потомстве нет.
Смена поколений, сложный метаморфоз.
Смена хозяев.
Примеры организмов: аскарида, цепень, эхинококк и др.
Нет активного перемещения (например, насекомые без крыльев).
Специальные органы для приема пищи (колющий хоботок, сосущие органы).
Органы прикрепления на хозяина.
Многочисленное потомство.
Примеры организмов: вши, блохи, пиявки, постельные клопы и др.
Редукция органов ассимиляции.
Гетеротрофный тип питания.
Образование сосущих корней.
Многочисленные цветки и семена.
Мотивация учебной деятельности
Используется техника «Кластери» (от англ. clustery – растущий пучками, кистями, гроздьями). Это один из способов организации информации, как правило, в виде схемы, рабочей модели ситуации, древа понятий, терминологической карты.
Какие факторы необходимы для возникновения приспособлений? (Все предложения школьников фиксируются на доске.)
Учитель.
Как вам известно, наиболее
весомый вклад в развитие эволюционных
представлений в XVIII–XIX вв. внесли К.Линней, Ж.Б.
Ламарк, Ч.Дарвин. Эволюционная теория Дарвина
послужила основой для создания современной
синтетической теории эволюции (СТЭ).
Попробуйте распределить предложенные
утверждения по трем категориям:
– соответствует взглядам Линнея;
– соответствует взглядам Ламарка;
– соответствует взглядам Дарвина (СТЭ).
(Учащиеся работают самостоятельно.)
Утверждения
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. Движущая сила эволюции – естественные законы
природы.
7. Одна из движущих сил эволюции – упражнение и
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; СТЭ – 1, 4, 6.
Проверка выполнения задания проводится с использованием техники «Мысль по кругу». Цели этой техники: не бояться ошибок; научиться слушать другого; уметь анализировать и обобщать услышанный материал.
Номера утверждений выписываются на доске, затем первый ученик любого ряда (по выбору учителя)
называет, чьим взглядам, по его мнению, соответст-вует первое утверждение. Ответ сокращенно записывается напротив № 1. По такой же схеме производится опрос дальше, до последнего ученика. Затем подсчитывается число голосов по каждому пункту, определяется истина, на основе которой заполняется таблица «Возникновение приспособлений».
Таблица. Возникновение приспособлений
По Карлу Линнею |
По Жану Батисту Ламарку |
По Чарлзу Дарвину |
1. Приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности. 2. Движущая сила возникновения приспособленности – Бог. |
1. Организмам присуща врожденная способность изменяться под воздействием внешней среды. 2.Движущие силы эволюции – стремление организмов к совершенству и упражнение и неупражнение органов в определенных условиях среды. 3. Приобретенные в ходе взаимодействия особи со средой признаки передаются по наследству. |
1. Приспособления возникают в результате мутаций и закрепляются естественным отбором. 2. Движущая сила эволюции – естественные законы природы. |
Пользуясь данными таблицы, попробуйте ответить на вопрос: каков механизм возникновения приспособлений?
После обсуждения учитель пишет на доске название темы урока и схему анализа механизмов возникновения адаптации.
В первоначальный кластер вносятся изменения: наиболее важные для формирования приспособлений факторы обводятся в рамку, остальные стираются.
Учитель.
В больших популяциях
направляющим фактором эволюции является
естественный отбор, а в малых – дрейф генов,
действие которого в больших популяциях
ослаблено. Следует учитывать, что дрейф генов
далеко не всегда приводит к адаптации
организмов: он даже может оказаться губительным
для популяции, ухудшая ее приспособленность к
условиям среды.
Кроме этого, необходимо помнить, что еще Ч.Дарвин
подчеркивал, что все приспособления, сколько бы
совершенными они ни были, носят относительный
характер. Естественный отбор формирует
приспособление к конкретным условиям
существования (в данное время и в данном месте), а
не ко всем возможным условиям среды.
Доказательствами относительности
приспособлений могут служить следующие факты
(запись в тетрадях):
1. Защитные приспособления оказываются неэффективными в необычных условиях: например, при задержке выпадения снега вовремя перелинявший на зиму заяц-беляк хорошо виден на фоне темной земли.
2. Проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным: например, мелкие птицы продолжают тратить силы на выкармливание кукушонка, который выкинул их потомство из гнезда.
3. Полезные для одних целей органы и структуры могут оказаться вредным в других условиях – например, 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); яркая окраска самца павлина обеспечивает ему успех у самок, но одновременно привлекает хищников.
Затем учитель советует школьникам внести изменения в название изучаемой темы: «Механизм возникновения приспособлений и их относительный характер»
Далее каждому ученику в случайном порядке выдается карточка, содержащая идеограмму (рисунок, краткую запись) определенного организма. Ребята, получившие одинаковые карточки, объединяются в группы и получают задание.
Задание: пользуясь приобретенными на уроке знаниями, объяснить, как могли возникнуть:
– полосы на шкуре у тигра (1-я группа);
– длинные уши у зайца (2-я группа);
– покровительственная окраска у кузнечика (3-я
группа);
– хобот у слона (4-я группа);
– густой мех у песца (5-я группа).
Примечание: набор заданий может быть и другим – в зависимости от имеющихся в кабинете биологии пособий (таблиц, иллюстраций, живых растений или гербариев и чучел).
На доске учитель пишет алгоритм, согласно которому необходимо провести анализ объекта.
Учащиеся работают в группах: делают записи в тетрадях; готовят, а затем представляют свой материал (делегатом от группы может быть любой ученик). После каждого выступления организуется коллективное обсуждение.
На завершающем этапе урока используется прием «Отчет по визитке»: и формулируются и записываются в тетрадь выводы, соответствующие материалам этого и предыдущего уроков, т.е. по теме в целом).
Отчет по визитке:
– на всех учащихся заготовлен
комплект «визитных карточек» с фамилиями и
именами;
– перед началом урока все визитки
перетасовываются и кладутся стопкой на стол
учителя;
– владелец верхней карточки должен выступить в
конце занятия с резюме по теме урока.
До конца урока докладчик не известен, поэтому прием увлекает ребят своей игровой стороной и предполагаемой ответственностью. Интерес повышается и в случае, если учитель выступает в этой игре как участник и кладет свою визитку в общую стопку.
После мини-отчета осуществляется совместное формулирование выводов:
– любой вид живых организмов
приспособлен к тем условиям, в которых он
обитает;
– приспособления организмов к среде обитания
проявляются на всех уровнях организации –
биохимическом, цитологическом, гистологическом,
анатомическом;
– физиологические адаптации – пример отражения
структурных особенностей организации в данных
условиях существования;
– забота о потомстве возникает как способ
обеспечения выживания вида на фоне высокой
степени развития нервной системы и является
одной из форм физиологических адаптаций;
– любые приспособления относительны и
целесообразны только в конкретных условиях
существования.
Таким образом, приспособленность – это относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных к данным условиям существования особей.
Домашнее задание
1. Проанализируете следующие термины и запишите возникающие ассоциации в тетрадь:
1-й вариант – преадаптация;
2-й вариант – дезадаптация.
2.
1-й вариант – наличие панциря у наземных черепах;
2-й вариант – постоянный рост резцов у грызунов.
Примечание: некоторые классы испытывают затруднения при коллективной работе, поэтому урок можно провести в виде самостоятельной работы с учебником, при этом полезно будет использовать таблицу «Возникновение приспособлений».
3. Объясните, как могла возникнуть полосатая окраска у тигра, длинные уши у зайца и хобот у слона с точки зрения:
1-й вариант – Линнея;
2-й вариант – Ламарка;
3-й вариант – синтетической теории эволюции.
4. Объясните относительность следующих приспособлений:
1-й вариант – отсутствие или недоразвитие органов чувств у пещерных животных;
2-й вариант – листья-иголки у кактуса;
3-й вариант – мощный слой жира у северных китов.
Методика работы с лабиринтами:
лабиринт состоит из утверждений, с которыми учащийся либо соглашается, либо нет;
в зависимости от решения, он двигается по лабиринту согласно стрелкам, выходя на правильный ответ или попадая в тупик;
дойдя до последнего утверждения, ученик должен получить некий код – цифровой или, как в данном случае, буквенный.
Примечание: при верном выполнении данного лабиринта получается слово «адаптация», написанное в обратном порядке, чтобы исключить угадывание («яицатпада»).
Под адаптацией понимается совокупность морфофизиологических, поведенческих, популяционных и других особенностей данного биологического вида, которая обеспечивает возможность его существования в определенных условиях внешней среды.
Общие адаптации — приспособления к жизни в обширной зоне среды . К адаптациям общего плана относят, например, приспособленность конечностей позвоночных к наземной среде (большинство рептилий, млекопитающих), плаванию (рыбы, китооб- разные, морские черепахи и пр.), полету (птицы, рукокрылые млекопитающие).
Частные адаптации — специализации к определенному образу жизни . К адаптациям частного плана относят, например, приспособленность конечностей позвоночных к бегу (антилопы, лошади,страусы и др.), роющему образу жизни (кроты, могеры, цокоры,слепыши и др.), лазанию по деревьям (обезьяны, ленивцы, дятлы, пишухи и пр.), различным типам полета (грифы, соколы,альбатросы, утки и пр.; различное строение крыльев рассматривается как адаптации к конкретным типам полета), различным ти- пам плавания (акулы, морские черепахи, пингвины, тюлени). Много примеров частных адаптации связано с наличием у животныхтак называемой покровительственной окраски.
Условно различаютнесколько типов покровительственной окраски (иногда и формы):маскировку, мимикрию, демонстрацию.
Маскировка
Муха-осовидка подражает осе (мимикрия)
Пример демонстрации
Между выделенными типами существует немало переходов.
Маскировка — приспособление, при котором форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например, гусеница бабочки пяденицы похожа на сучок, насекомое палочник — на сухую ветку, австралийские рыбы-тряпичники — наприбрежные водоросли, выделяют следующие основные типы маскирующей окраски: криптическая (обеспечивает сходство с окру-жающим фоном); расчленяющая («размывает» контур животного;характерна для яиц, а иногда и самих птиц, гнездящихся открытона земле — кулики, утки, козодои и пр.); скрадывающая (основана на принципе «противотени»).
Маскирующая окраска особенно важна для защиты организма на ранних этапах индивидуального развития (яиц, личинок, птенцов, детенышей млекопитающих и т.д.). У открыто гнездящихсяптиц такую окраску имеют самки, что особенно необходимо в период насиживания кладки. Расчленяющая окраска может быть ухищников, использующих длительное подкарауливание жертвы:тигр, леопард, ягуар, окунь и др. Некоторые животные способны кбыстрому изменению окраски в зависимости от изменения окружающего фона, например различные виды камбалы, хамелеонов.
Мимикрия — сходство беззащитного и съедобного вида с однимили несколькими представителями неродственных видов, хорошозащищенных от нападения и поедания хищником (миметизм) илирастениями и предметами окружающей среды (мимезия). Различные формы миметизма характерны для целого ряда видов насекомых (мухи имитируют ос, шмелей), змей (неядовитые змеи имитируют окраску и поведение ядовитых). Хрестоматийны следующие примеры мимезии: некоторые морские коньки, например конек-тряпичник, напоминают водоросли; яйца некоторых куликов(кулики-сороки, зуйки) сходны по окраске и форме с галькой (узакрыто гнездящихся птиц, например у дуплогнездников, яйца неокрашены); гусеница бабочки пяденицы напоминает сухой сучок;насекомое палочник похоже на сухие прутики; название рыба-листговорит само за себя; некоторые бабочки похожи на сухие листьяи даже имитируют их падение при полете и пр.
Выделяют две формы мимикрии: бейтсовскую (по имени Г. Бейтса) и мюллеровскую (Ф. Мюллер). Примером бейтсовской мимикрии служит случай сходства отдельных видов бабочек белянок снесъедобными ярко окрашенными и дурно пахнущими бабочками-геликонидами. В варианте мюллеровскои мимикрии несколькозащищенных видов животных имеют сходную внешность и окраску — образуют совокупность видов, называемую «кольцо». Так,многие виды ос сходны между собой. Ядовитые насекомые (клоп-солдатик, жук-нарывник, семиточечная божья коровка) имеютотпугивающую окраску — красную с черными пятнами. Насекомоядные птицы, вырабатывая «рефлекс отвращения» на одномвиде, уже не трогают виды «кольца».
Мимикрия у растений служит для отпугивания или привлечения животных. Например, лишенные нектара цветки белозора сходны с медоносными цветками и подобным образом привлекают ксебе насекомых-опылителей. Ловчие приспособления насекомоядных растений «подражают» ярким цветкам других видов и таким способом заманивают в ловушку насекомых. Полагают, что возникновение мимикрии связано с избирательным истреблением животных или растений.
Демонстрация (угрожающая или предупреждающая окраска илиформа). Животное с ядовитыми зубами (ядовитые змеи), жалящимприспособлением (жалящие перепончатокрылые: пчелы, осы), ядовитыми кожными железами (амфибии: огненная саламандра, жерлянки и др.) обычно «широко оповещает» об этом. Такие виды обладают отпугивающей окраской (мюллеровская мимикрия) или особым «рисунком» (например, у некоторых змей), которые хорошо запоминаются другими животными. Ряд ядовитых змей оповещает о своем присутствии не столько окраской, сколько звуками,
в основном так называемого инструментального характера, т.е. издаваемыми либо с помощью трения чешуек (эфа), либо с помощью специальной «погремушки» на кончике своего хвоста (гремучие змеи).
Происхождение приспособлений и их относительность . Эволюция направлена на приобретение приспособлений. Приоритет научного объяснения случаев приспособленности животных и растений принадлежит Ч.Дарвину. Ж. Б.Ламарк считал, что организмы обладают врожденной способностью изменяться под влиянием внешней среды и только в полезном для них направлении. Вряд ливозникновение колючек дикобразов, ежей, тенреков (мадагаскарские щетинистые ежи) непосредственно связано с проявлениемусловий внешней среды. Ч.Дарвин показал, что адаптации возникают в результате действия естественного отбора. Только обладатели более острых и прочных колючек выживали в борьбе с хищниками и могли оставлять жизнеспособное потомство. Так, из поколения в поколение накапливались и закреплялись те полезные наследственные изменения, которые способствовали сохранению ипроцветанию вида.
В результате исторического развития живых существ вся их организация оказывается глубоко адаптивной. Однако приспособленность организмов к среде, несмотря на все ее совершенство, неабсолютна, а относительна. Относительность приспособлений прежде всего связана с тем, что условия внешней среды нередко меняются значительно быстрее, чем формируются те или иные приспособления. А уже имеющиеся приспособления теряют свое значение для организма в трансформированной среде.
Доказательствами относительности приспособлений могут служить следующие примеры:
1) полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде: сравнительно длинные крылья стрижей, приспособленные к стремительному продолжительному полету, создают определенные сложности при взлете с земли; длинные крылья морской птицы — фрегата не дают ей подняться с гладкой поверхности моря; странствующий альбатрос не в состоянии взлететь с палубы корабля;
2) защитные приспособления от врагов также относительны: ядовитые змеи(например, гадюки) поедаются ежами, свиньями, которые маловосприимчивы к их яду; крупная ящерица — серый варан — маловосприимчива к яду кобры;
3) проявление инстинктов может также оказаться нецелесообразным: например, защитная реакция (выпускание струи дурно пахнущей жидкости) скунса, направленная против идущего автомобиля (к сожалению, случается, что по этой причине на дорогах США гибнут эти зверьки);
4) наблюдаемое«переразвитие» некоторых органов, которые становятся помехой для организма (явление гиперморфоза): огромные (до 3 м и более в размахе) рога вымершего большерогого оленя (Megaceros eurycerus); чрезмерно развитые клыки бабируссы (дикой свиньи); устрашающие клыки-кинжалы вымерших саблезубых тигров (махайродов, смилодонов), излишне длинные бивни древних хоботных —мастодонтов.
Эволюционный процесс подразумевает постоянные обновления, возникновения полезных признаков, их закрепление в организмах живых существ. И эти изменения не обязательно проявляются на генетическом уровне. Очень важны идиоадаптации - приспособления животных, растений и микроорганизмов к конкретным условиям обитания, факторам среды и физическим характеристикам ареала.
Механизм возникновения приспособлений - глубокий эволюционный процесс, формирующий нужные признаки с течением времени, постепенно. Закрепляющий необходимые характеристики в геноме живых существ для проявления в будущих поколениях.
Адаптации, или приспособления организмов
Очень часто можно встретить организм растительного или животного происхождения, который имеет какую-нибудь необычную особенность в строении, поведении или внешнем облике. Например, палочники, которые по наружности нисколько не отличаются от веточки дерева. Или муха-журчалка, которая имеет точно такую же окраску, как оса. Среди растений примерами могут служить толстостебельные мясистые кактусы, ходульные и воздушные корни, корни-подпорки.
В любом случае все это - приспособления к среде обитания, условиям окружающей среды или защита себя от других существ. Такие явления имеют очень важное значение, поскольку являются важными этапами эволюционного процесса. Механизм возникновения приспособлений всегда имеет в своей основе именно генетические выборки и закрепления важных и нужных генов, кодирующих проявление того или иного признака. Например, ген, ответственный за изменение окраски хамелеоном, сформировался в геноме этих животных несколько тысяч лет назад и до сих пор передается по наследству всем будущим поколениям.
Адаптации растений: общая характеристика
Приспособления у растений являются неотъемлемой частью их жизни. Все их можно разделить на несколько основных групп.
- К температурным условиям окружающей среды.
- Влажности воздуха.
- Способам опыления.
- К потреблению пищи.
Механизм возникновения приспособлений отвечает все тем же основам - эволюционные изменения с закреплением и передачей по наследству необходимых в конкретных условиях признаков. Поэтому если какое-либо растение адаптировалось к территории, условиям среды, температуре, то всем своим будущим поколениям оно обязательно передаст все особенности для комфортного существования.
Растения в условиях сухости
При температурном режиме, в котором преобладают слишком высокие значения и постоянные солнечные дни, приспособления у растений имеют ярко выраженный характер, направленный на уменьшение испарения влаги. А также на сохранения массы тела и питательных веществ вместе со связанной водой внутри стебля.
Для этого листовые пластины редуцируются до минимума, либо полностью видоизменяются. Самым типичным примером являются пустынные растения - кактусы. Жестокие условия существования под палящим знойным солнцем заставили эти растения преобразовать листья в колючие иглы, а стебель - в толстый мясистый ствол, наполненный паренхимными клетками (основной тканью) с большим количеством связанной и свободной воды.
Механизм возникновения приспособлений кактуса очень отчетливо показывает, насколько искусными могут быть растения в своих адаптациях. Благодаря колючкам растение не испаряет воду с поверхности листьев, а значит, экономит большое ее количество. Помимо этого, в стебле, видоизмененном под толстый мясистый ствол, происходит накопление ряда веществ, удерживающих воду. Например, аккумулируются:
- гидрофильные белковые молекулы;
- пролин (аминокислота, удерживающая воду);
- моносахариды и разные органические кислоты.
Также механизм возникновения приспособлений кактуса включает в себя выработку соединений гормональной природы, которые затормозят действие гормонов роста (гиббереллины, ауксины). Это позволяет растениям быстро останавливать свой рост при наступлении неблагоприятных условий, длящихся долгое время.
Приспособления к разным видам опыления
Еще одним ярким примером адаптаций у растений является их способность подстраиваться к опылителям. Например, ветроопыляемые формы образуют семена сухие и легкие, которые просто будут рассеиваться даже несильными движениями воздуха.
Если растение насекомоопыляемое, то оно формирует цветки определенного строения и окраски:
- ярко окрашенные;
- крупные или собранные в большие соцветия;
- с сильным приятным ароматом.
Строение самого цветка также может быть приспособленным под опылителя. Существуют растения, опыляемые строго определенным видом птиц или насекомых.
Перекрестноопыляющиеся или самоопыляющиеся растения в структуре цветка имеют длинные тычинки и глубоко посаженный пестик, чтобы пыльца попадала на рыльце. Каждое их таких приспособлений играет важную роль в репродукции и также закрепляется наследственно в геноме.
Условия избыточной влажности для растений
В тропических и субтропических местах обитания часто явление избыточной влажности воздуха. Ведь известно, что в некоторых местностях тропические ливни могут идти больше месяца. Конечно, такой избыток воды растениям весьма вреден. Поэтому некоторые виды сформировали определенные адаптации, сводящие к минимуму такое воздействие природы. Это гидатоды - водяные устья, увеличивающие количество выделяемой растением воды. Она выходит целыми каплями. Такое явление получило название гуттации.
Также приспособлениями к избыточной влажности у растений являются большие листовые пластины с огромным количеством устьиц. Соответственно, транспирация также усиленная.
Механизм возникновения приспособлений у животных
Представители фауны вынуждены не только подстраиваться под условия среды, но и защищать себя от нападения более сильных особей, для которых они - пища. Это привело к формированию нескольких типов адаптаций у животных:
- изменение формы тела и конечностей, шерстного (кожного, перьевого) покрова;
- покровительственная окраска;
- мимикрия (подражание более защищенным и опасным животным);
- предостерегающая окраска;
- отпугивающее поведение.
Ярким примером приспособлений при помощи изменения формы тела, конечностей и покровов являются птицы (перья, киль, легкий скелет, обтекаемая форма тела). Также водные млекопитающие и рыбы, которые имеют хвосты и плавники, гладкую поверхность, отсутствие мощного шерстного покрова. Зато у них присутствуют воздушные пузыри, перепонки на лапах ласты (морские млекопитающие).
Проявляется у многих животных, как наземных, так и водных. Например, прячущиеся в траве, морские иглы, скрывающие себя в водорослях. Хамелеоны, пяденицы (палочковидные гусеницы), калима (бабочка, имитирующая листок), пестрые и серая окраска зайцев и многие другие примеры, отражающие приспособления у животных.
Мимикрия, то есть подражание с целью защиты себя от поедания и нападения, характерна для, например, мухи-журчалки (напоминает осу), некоторых видов ужей, копирующих ядовитых змей и так далее.
Предостерегающая окраска насекомых и животных направлена на честное предупреждение о несъедобности вида, его ядовитости. Примером служат ядовитые змеи, осы, пчелы, шмели, божьи коровки и другие представители. Это очень распространенные приспособления у животных.
Отпугивающее поведение - это шипение, рычание, отпрыгивание в сторону, выпускание биологических жидкостей (чернила осьминогов и кальмаров, скунсы). Сюда же можно отнести особенности некоторых животных, которые в холодное время года формируют стаи для облегчения добывания пропитания.
Все перечисленные приспособления носят эволюционно сформировавшийся и генетически закрепившийся механизм образования.
Адаптации белых медведей
Механизм возникновения приспособлений белого медведя сформировался в условиях крайне холодных мест обитаний. Все его адаптации направлены именно на сохранение тепла и добычу пищи. К ним можно отнести:
- покровительственную белую окраску (маскировку);
- толстый слой подкожного жира, играющий двойственную роль: теплоизоляцию и облегчение массы тела при плавании и нырянии;
- густой плотный и теплый мех, покрывающий всю поверхность тела.
Благодаря своим приспособлениям белый медведь может не опасаться даже самых суровых холодов. А белая окраска позволяет ему незаметно подкрадываться к источнику питания - тюленям.
Приспособления подземных млекопитающих
Самым ярким представителем является, безусловно, крот и все его сородичи (цокоры, слепыши и другие). Поэтому на его примере рассмотрим адаптации. Механизм возникновения приспособлений крота связан с подземной средой обитания, лишенной некоторых важных света, достаточного количества влаги, тепла. Поэтому адаптации данного животного следующие:
- мощные роющие конечности;
- отсутствие зрения;
- толстый подкожный слой жира;
- гладкая и жесткая шерсть черного цвета;
- обтекаемая форма тела.
Адаптации крупных пустынных животных
К таковым в первую очередь относятся верблюды, различные их виды. Механизм возникновения приспособлений верблюда формировался в условиях недостатка влаги и высоких температур. Адаптации следующего характера:
- наличие желез, избавляющих от лишних солей в организме;
- пониженное потоотведение;
- способность долгое время голодать, теряя массу тела на треть;
- особые черты пищеварения и метаболизма;
- наличие горбов, заполненных жиром, хранящим связанную воду;
- быстрое насыщение водой для пополнения внутренних запасов.
Все эти адаптации делают для верблюдов условия пустыни вполне комфортными и приемлемыми для жизни.
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
- параграф 47;
- заполнить таблицу по параграфу 47: