Урок биологии «Видообразование. Результаты микроэволюции»
Разделы: Биология
Цели:
- Закрепить знания учащихся об эволюционных процессах, происходящих в популяциях, познакомить с современными представлениями о видообразовании.
- Дать понятия о путях, скорости и типах видообразования.
- Развивать умения на основе сравнения раннее изученного материала с новым, самостоятельно делать выводы.
- Воспитывать интерес к изучаемому предмету, умение связать теоретический материал с практикой жизни.
Оборудование:
- таблицы “Видообразование”, “Полиплоидия”, мультимедийная установка, диск с рисунками, схемами, портретами;
- тесты, карточки с вопросами.
Методика проведения урока
I. Организационный момент.
II. Проверка знаний
Работа с тестами по вариантам (Приложение 1).
Работа с карточками (3-4 ученика, остальные дополняют) (Приложение 2).
III. Подготовка к восприятию
Ребята, мы с вами сегодня продолжаем рассматривать эволюционное учение с точки зрения современных концепций и сравнивать это учение с Дарвинизмом.
- Что является единицей эволюции? Почему?
- К чему могут привести эволюционные процессы в популяциях?
- Какие виды изоляции вам известны?
IV. Объявление темы и постановка цели
Сегодня на уроке мы продолжим знакомиться с современными эволюционистами, узнаем, что такое видообразование, его пути, типы и скорость. Продолжим развивать умение сравнивать ранее изученный материал с новым, и делать выводы на основе сравнения и узнаем, что такое микроэволюция и каковы ее результаты.
(В ходе мини-лекции вы тезисно будите записывать материал в тетрадь.)
Нас с вами окружает огромное разнообразие организмов. Много видов птиц, рыб, растений и т.д. Как оно возникло? Что лежит в основе видообразования?
Видообразование — это сложный эволюционный процесс, возникновения нового вида при определенных условиях.
Большой вклад в изучение этого процесса внес Эрнест Майр, американский ученный эволюционист который в 1964 году в книге “Популяция, виды, эволюция” выделил три основных пути видообразования:
(На экране показывается схема путей видообразования)
Филетический – из вида А образуется В
Этот путь не предполагает изменения числа видов и с ним мы познакомимся более подробно при изучении макроэволюции. А—>В
2. Гибридогенное – А+В—>С или А + В—> (А+В)+С
иногда даже с уменьшением числа видов. Этот путь видообразования мы рассмотрим сегодня на уроке позже.
3. Дивергентное (истинный) — А—>А+В Это самый распространенный, самый древний. Именно этот путь и описывал Дарвин. Он и приводит к многообразию, т.к. способствует увеличению числа видов.
А теперь рассмотрим типы видообразования.
(На экране схема географического видообразования).
1. Аллопатрическое – основано на (allos – разный, patria – родина) географической изоляции, возникновение географических преград (хребты, проливы, каналы, города, поля, сады) приводят к появлению изолятов – географически изолированных популяций. Единый генофонд популяции разрывается на части из-за географической изоляции. Прерыв потока генов между изолятами с одной стороны и действия естественного отбора с другой приводят постепенно к репродуктивной изоляции, а значит к образованию нового вида. Таким образом, возникли разнообразные виды вьюрков на Галапагосских островах, описанные Дарвиным. Заяц-беляк распространенный почти по всей территории нашей страны, в тех областях, где зима не снежная возник заяц-русак, а в горных районах заяц-толян. Некоторые виды синиц возникли в результате географической изоляции.
(На экране рисунки вьюрков, карта распространения зайцев).
2. Симпатрическое – возникает, если дивергенция идет на одной территории. Она связана с различными условиями, иногда с пищевой специализацией. Например, 5 видов лютиков, обитающих на Европейской территории, возникли из одного исходного вида в связи с изменениями условий. В озере Байкал в течение 10 млн. лет возникло множество эндемических видов рыб и беспозвоночных: бокоплавов — 250 видов, из одного предкового. Синицы — по пищевой специализации.
(На экране рисунки синиц, лютиков, бокоплавов).
Таким образом, давайте сделаем вывод: на чем основывается видообразование? (Учащиеся на основе знаний прошлой темы делают вывод.)
А теперь разберемся со скоростью видообразования. Что по этому поводу утверждал Дарвин? (ответы учащихся по повторению) Да, видообразование часто идет очень медленно, но изучая формы естественного отбора, мы узнали, что иногда отбор может действовать очень быстро и это привело к внезапному видообразованию.(на экране схема)
Самостоятельная работа с учебником стр. 220 (учитель проверяет тесты)
Повторение материала по генетике.
Итак, каким образом может возникнуть новый вид?
Путем полиплоидии или отдаленной гибридизации.
(сообщения учащихся о полиплоидии).
Таким образом, возникли новые культурные сорта, но и в дикой природе эти процессы идут (шиповник, слива домашняя).
Как вы думаете в настоящее время, какое видообразование преобладает?
Подумайте, с чем связанно внезапное видообразование? (ответы, их корректировка: с загрязнением окружающей среды, воды, почвы, воздуха, радиации, хим. веществ, озоновых дыр и т.д. особенно ядохимикатов которые приводят к появлению новых видов вредных насекомых: комаров, моли, бабочек, колорадского жука и т.д.; затрагивается и тема птичьего гриппа.)
Вывод: (подвести, что бы ученики сделали самостоятельно.)
Что такое микроэволюция? – (это развитие внутри вида).
А что же является результатом микроэволюции?
1) Многообразие видов.
2) Приспособленность организмов к определенной среде обитания
Такие результаты и приводят к многообразию живой природы. Без видообразования немыслимо разнообразие и прогресс в природе.
V. Закрепление знаний. (Вопросы по повторению)
Теория эволюции на современном этапе исследования обогатилась данными ряда наук.
1. Какой вклад в развитие эволюционной теории внесла генетика?
2. А какой – молекулярная биология?
3. Тест для закрепления (Приложение 3) (На экране вопросы задания В 5, В6).
VI. Задание на дом: § 60, повторить §52.
Источник
Конспект урока по биологии на тему «Видообразование»
Цель: рассмотреть механизмы видообразования на примерах аллопатрического и симпатрического, формировать и совершенствовать знания о микроэволюционных процессах.
Задачи :
Образовательные: закрепить и систематизировать знания о микроэволюционных процессах в популяциях; углубить и расширить знания о механизмах процессов видообразования на примерах аллопатрического и симпатрического видообразования; проверить качество усвоения терминологии по теме «микроэволюция»;
Развивающие: развитие умений выделять главное, существенное в учебном материале, сравнивать, делать выводы, переносить ранее полученные знания на новый учебный материал;
Воспитательные: воспитание положительной мотивации учебной деятельности, формирование коммуникативных навыков при работе; научного мировоззрения, воспитывать любовь к природе, стремление познания многообразия жизненных форм организмов.
Оборудование: таблица «Видообразование», учебник.
опрос по теме: Приспособленность организмов.
? Дайте определение понятию вид.
? Дайте определение понятию популяция.
? Назовите критерии вида.
Buд — это совокупность особей, которые сходны по морфофизиологическим признакам, способны скрещиваться между собой, давать плодовитое потомство и формируют систему популяций, образующих общий ареал.
Вид-это совокупность особей,имеющих сходное строение,образ жизни,способных к скрещиванию с появлением плодовитого потомства.
По простому вид-это совершенно одинаковые организмы:)
Например, вид — кошка домашняя, а популяция — все кошки Вашего населенного пункта. Или вид — сосна обыкновенная, популяция — сосновый бор.
Популяция – это совокупность особей одного вида, способная к самовоспроизведению, более или менее изолированная в пространстве и во времени от других аналогичных совокупностей того же вида
Каждый вид живых организмов можно описать исходя из совокупности характерных черт, свойств, которые называются признаками. Признаки вида, с помощью которых один вид отличают от другого, называются критериями вида. Наиболее часто используют шесть общих критериев вида: морфологический, физиологический, географический, экологический, генетический и биохимический.
Морфологический критерий предполагает описание внешних (морфологических) признаков особей, входящих в состав определенного вида. По внешнему виду, размерам и окраске оперения можно, например, легко отличить большого пестрого дятла от зеленого, малого пестрого дятла от желны, большую синицу от хохлатой, длиннохвостой, голубой и от гаички. По внешнему виду побегов и соцветий, размерам и расположению листьев легко различают виды клевера: луговой, ползучий, люпиновый, горный.
Морфологический критерий самый удобный и поэтому широко используется в систематике. Однако этот критерий недостаточен для различения видов, которые имеют значительное морфологическое сходство. К настоящему времени накоплены факты, свидетельствующие о существовании видов-двойников, не имеющих заметных морфологических различий, но в природе не скрещивающихся из-за наличия разных хромосомных наборов. Так, под названием «крыса черная» различают два вида-двойника: крыс, имеющих в кариотипе 38 хромосом и живущих на всей территории Европы, Африки, Америки, Австралии, Новой Зеландии, Азии к западу от Индии, и крыс, имеющих 42 хромосомы, распространение которых связано с монголоидными оседлыми цивилизациями, населяющими Азию к востоку от Бирмы. Установлено также, что под названием «малярийный комар» существует 15 внешне не различимых видов.
Физиологический критерий заключается в сходстве жизненных процессов, в первую очередь в возможности скрещивания между особями одного вида с образованием плодовитого потомства. Между разными видами существует физиологическая изоляция. Например, у многих видов дрозофилы сперма особей чужого вида вызывает иммунологическую реакцию в половых путях самки, что приводит к гибели сперматозоидов. В то же время между некоторыми видами живых организмов скрещивание возможно; при этом могут образовываться плодовитые гибриды (зяблики, канарейки, вороны, зайцы, тополя, ивы и др.)
Географический критерий (географическая определенность вида) основан на том, что каждый вид занимает определенную территорию или акваторию. Иными словами, каждый вид характеризуется определенным географическим ареалом. Многие виды занимают разные ареалы. Но огромное число видов имеет совпадающие (накладывающиеся) или перекрывающиеся ареалы. Кроме того, существуют виды, не имеющие четких границ распространения, а также виды-космополиты, обитающие на огромных пространствах суши или океана. Космополитами являются некоторые обитатели внутренних водоемов — рек и пресноводных озер (виды рдестов, ряски, тростник). Обширный набор космополитов имеется среди сорных и мусорных растений, синантропных животных (виды, обитающие рядом с человеком или его жилищем) — постельный клоп, рыжий таракан, комнатная муха, а также одуванчик лекарственный, ярутка полевая, пастушья сумка и др.
Существуют также виды, которые имеют разорванный ареал. Так, например, липа растет в Европе, встречается в Кузнецком Алатау и Красноярском крае. Голубая сорока имеет две части ареала — западноевропейскую и восточносибирскую. В силу этих обстоятельств географический критерий, как и другие, не является абсолютным.
Экологический критерий основан на том, что каждый вид может существовать только в определенных условиях, выполняя соответствующую функцию в определенном биогеоценозе. Иными словами, каждый вид занимает определенную экологическую нишу. Например, лютик едкий произрастает на пойменных лугах, лютик ползучий — по берегам рек и канав, лютик жгучий — на заболоченных местах. Существуют, однако, виды, которые не имеют строгой экологичекой приуроченности. Во-первых, это синантропные виды. Во-вторых, это виды, которые находятся под опекой человека: комнатные и культурные растения, домашние животные.
Генетический (цитоморфологический) критерий основан на различии видов по кариотипам, т. е. по числу, форме и размерам хромосом. Для подавляющего большинства видов характерен строго определенный кариотип. Однако и этот критерий не является универсальным. Во-первых, у многих разных видов число хромосом одинаково и форма их сходна. Так, многие виды из семейства бобовых имеют 22 хромосомы (2n = 22). Во-вторых, в пределах одного и того же вида могут встречаться особи с разным числом хромосом, что является результатом геномных мутаций. Например, ива козья имеет диплоидное (38) и тетраплоидное (76) число хромосом. У серебристого карася встречаются популяции с набором хромосом 100, 150,200, тогда как нормальное число их равно 50. Таким образом, в случае возникновения полиплоидных или анеушюидных (отсутствие одной хромосомы или появление лишней в геноме) форм на основе генетического критерия нельзя достоверно определить принадлежность особей к конкретному виду.
Биохимический критерий позволяет различить виды по биохимическим параметрам (состав и структура определенных белков, нуклеиновых кислот и других веществ). Известно, что синтез определенных высокомолекулярных веществ присущ лишь отдельным группам видов. Например, по способности образовывать и накапливать алкалоиды различаются виды растений в пределах семейств пасленовых, сложноцветных, лилейных, орхидных. Или, к примеру, для двух видов бабочек из рода амата диагностическим признаком является наличие двух ферментов — фосфоглюкомутазы и эстеразы-5. Однако этот критерий не находит широкого применения — он трудоемкий и далеко не универсальный. Существует значительная внутривидовая изменчивость практически всех биохимических показателей вплоть до последовательности аминокислот в молекулах белков и нуклеотидов в отдельных участках ДНК.
Таким образом, ни один из критериев в отдельности не может служить для определения вида. Охарактеризовать вид можно только по их совокупности.
Эволюционные изменения, протекающие на популяционном, внутривидовом уровне, называют МИКРОЭВОЛЮЦИЕЙ. Процесс имеет две формы: филетическая эволюция и видообразование .
ФИЛЕТИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ — постепенные изменения, происходящие с течением времени в пределах одного вида, популяции и группы популяций. Как правило, в результате этих изменений приспособленность организмов к среде возрастает.
ВИДООБРАЗОВАНИЕ – это сложный эволюционный процесс возникновения нового вида. Вновь возникший вид прерывает связи с родительским видом и превращается в обособленную совокупность организмов. Скрещивание особей нового и старого видов становится невозможным.
Представление о механизмах видообразования впервые было высказано Ч. Дарвином. Он исходил из того, что внутривидовая борьба за существование и вытекающий из нее естественный отбор служат главной причиной расхождения популяций, заставляют виды максимально широко и разнообразно использовать природные условия. По мнению Ч. Дарвина в пределах одного вида часто возникают популяции, которые приспосабливаются к разным условиям обитания: влажным или сухим, равнинным или горным местообитаниям, потреблению определенной пищи. Именно благодаря этому виды с наибольшей полнотой используют ресурсы среды своего обитания. Следовательно, естественный отбор благоприятствует все более полному использованию разнообразия условий существования. Это вызывает расхождение популяций в пределах вида по морфологическим, физиологическим и биохимическим признакам. От исходного вида берет начало целый «пучок» форм, но не все они получают дальнейшее развитие. Наиболее расходящиеся по признакам формы обладают большими возможностями оставлять после себя плодовитое потомство и выживать, так как они меньше конкурируют между собой, чем промежуточные, которые постепенно вымирают в борьбе за существование под действием естественного отбора в бесконечном ряду поколений. В природе не всегда сохраняются лишь наиболее расходящиеся, крайние формы, средние тоже могли выжить и дать потомство. Из крайних форм иногда развивается одна, но может развиваться и более. Если условия среды не изменяются или мало изменяются в течение длительного времени, то вид остается почти неизменным по сравнению с родоначальным.
Конкретные пути возникновения новых видов могут быть различны. В целом различают две основные формы :
1. Географическое видообразование (аллопатрическое).
А) Расщепление исходного ареала на составные части.
Б) Расширение ареала из-за расселения.
При расширении ареала вида его популяции встречаются с новыми почвенно-климатическими условиями, а также с новыми сообществами животных, растений и микроорганизмов. В популяции постоянно возникают наследственные изменения, происходит борьба за существование, действует естественный отбор. Все это со временем приводит к изменению генного состава популяции – к микроэволюции. В дальнейшем эволюция популяции может привести к возникновению нового вида.
Например, лиственница сибирская далеко продвинулась на восток. У особей популяции постоянно возникали мутации, в результате скрещивания появились новые комбинации генов; благодаря этим процессам популяция становилась неоднородной. В процессе борьбы за существования и в результате действия естественного отбора выживали и оставляли потомство особи с полезными в конкретных условиях обитания изменениями. Действие этих факторов способствовало появлению более резких различий между популяциями и в конечном итоге возникновению биологической изоляции. Результат – лиственница даурская.
2. Экологическое видообразование (симпатрическое).
В тех случаях, когда популяция одного вида остаются в пределах своего ареала, но условия обитания у них оказываются различными. Под влиянием движущих сил эволюции изменяется их генный состав. Через множество поколений эти изменения могут зайти так далеко, что особи разных популяций одного вида не будут скрещиваться между собой, возникнет биологическая изоляция, что характерно, как правило, для разных видов.
Пять видов синиц образовались в связи с пищевой специализацией: синица большая питается крупными насекомыми в садах, парках; лазоревка добывает мелких насекомых в щелях коры, в почках; хохлатая синица питается семенами хвойных деревьев; гаичка и московка питаются преимущественно насекомыми в лесах разных типов.
Есть также внезапное видообразование. Происходит в результате хромосомных мутаций, полиплоидии и гибридизации. Полиплоидия – это кратное умножение числа хромосом исходного предкового вида, которое возникает самопроизвольно или в результате скрещивания близкородственных организмов. Примерами являются: картофель, табак, хлопок, кузнечики, черви.
Иногда видообразование происходит за счет гибридизации с последующим удвоением числа хромосом. Например: культурная слива с 2 n =48 (терн n =16 + алыча n =8).
Естественный отбор, протекающий в каждой из популяций в своем направлении→ Накопление различий между популяциями→ Возникновение и обособление подвидов→ Продолжение отбора в разных условиях среды, накопление различий между подвидами→ Появление биологической изоляции→ Возникновение и становление новых видов.
? Назовите путь возникновения вида в данных примерах.
А) Популяции севанской форели различаются по срокам нереста, местам и глубине нерестилищ.
Б) Распад популяции ландыша в результате оледенения.
В) Обособление ареалов синиц и образование их подвидов.
§ 9, заполнить таблицу:
Определите тип видообразования
Возникновение двух видов австралийских мухоловок связано с разделением некогда единого широкого ареала полосой безводной пустыни.
Возникновение видов хризантем связано с удвоением основного набора хромосом.
Образование лиственницы даурской в результате расширения ареала сибирской лиственницы.
Образование 20 видов лютиков от одного исходного вида в результате заселения ими различных мест обитания.
Существование популяций севанской форели, различающихся по срокам нереста, местам, нерестилища.
Источник
