Практические работы по биологии для студентов 1 курса

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ

ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ

ГБПОУ ВО «ВХМК»

 

 

 

 

 

 

 

 

Методические указания по выполнению практических работ

по дисциплине      биология

для студентов 1-ого курса специальностей:

18.02.07  «Технология производства и переработки пластических масс и эластомеров»

18.02.06 «Химическая технология органических веществ»

Профиль обучения: естественно-научный.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2016

 

Рассмотрено на                                                        «Утверждаю»

заседании ЦК                                                           зам. директора по УР

общепрофессиональных                                       ____________ Гончарова Н. В.

и естественно – научных

дисциплин                                                                               

Протокол № ____от _____________

Председатель ЦК: ________Чекалова М.Н.

 

 

 

 

 

 

Разработчик:  Новожилова Е.А. - преподаватель ГБПОУ ВО «ВХМК»

 

Рецензенты:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1.     Пояснительная записка………………………………………………..………4

2.     Перечень практических работ………………………………………………..6

3.     Указания по выполнению практических работ………………………….….8

3.1         Практическая работа № 1: «Гипотезы возникновения жизни на Земле»……………………………………...………………………..………...8

3.2 Практическая работа № 2: «Сравнение растительной и животной клеток»……………… ………………………………………………………17

3.3        Практическая работа № 3: «Решение генетических задач»………...19

3.4        Практическая работа № 4: «Фенотипическая изменчивость»…….30

3.5        Практическая работа № 5: «Критерии вида»………………….….….31

3.6        Практическая работа № 6: «Приспособление организмов к условиям обитания»……………………………………………………………..…..…38

3.7        Практическая работа № 7: «Биосфера и человек»……………….…39

4.          Список литературы…………………….………………………………….41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

Данные методические указания предназначены для проведения практических занятий, предусмотренных рабочей программой дисциплины «Биология» в количестве 14 часов для студентов 1 курса специальностей: 18.02.07  «Технология производства и переработки пластических масс и эластомеров» и 18.02.06 «Химическая технология органических веществ».

Ценность практической работы состоит в том, что она вооружает студентов не только необходимыми в жизни биологическими знаниями, но и полезными умениями и навыками самостоятельной постановки эксперимента, фиксирования и обработки результатов, но и способствуют развитию интереса к биологическим исследованиям, формирует навыки, умения биологического исследования, заставляет логически мыслить, делать сопоставления, выводы, позволяет развивать наблюдательность студентов в непосредственной и тесной связи с процессом мышления (работа по намеченному плану, анализ и интерпретация результатов).

Цель проведения практических занятий - закрепление и углубление теоретических знаний, полученных в результате обучения, приобретение необходимых навыков работы с литературой и иллюстрациями. В результате проведения практических работ студент должен уметь:

- производить расчеты параметров с использованием приборов и вычислительной техники;

- выделять в тексте главное, обрабатывать и анализировать материал;

- сопоставлять полученные данные, делать выводы;

- оформлять результаты работы в соответствии с предъявляемыми требованиями.

В методических указаниях к каждой практической работе представлены цель работы, оборудование, ход работы. На выполнение практических работ отводится по 2 часа. Практические занятия предполагают либо индивидуальную работу, либо подразделение на варианты.

Для того чтобы обеспечить высокий уровень интеллектуальной
деятельности, практические занятия носят репродуктивный и частично - поисковый характеры.

Этапы и содержание практического занятия:

1. Вступительная часть                                                              

1.1              Мотивация темы, цель занятия.

1.2               Оценка готовности аудитории, оборудования и студентов

1.3              Характеристика содержания, порядка проведения и оценки
результатов практической работы

2. Актуализация теоретических знаний студентов.
3. Самостоятельная работа студентов под контролем преподавателя.
4. Заключительная часть занятия (обобщение, выводы по теме, оценка
работы студентов на занятии. Домашнее задание - отчет).

При оценке результативности выполнения практической используются следующие критерии:

·                 умение студента применять теоретические знания при выполнении работы;

·                 умение пользоваться дидактическим материалом, самостоятельность при выполнении задания;

·                 темп и ритм работы, четкость и слаженность выполнения задания;

·                 достижение необходимых результатов;

·                 формулирование вывода о результатах работы и оформление этих результатов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Перечень практических работ.

 

Темы и разделы рабочей программы.	Практические работы	Характеристика основных видов деятельности студентов
Раздел 1. Возникновение жизни на Земле.
Тема 1.1. Возникновение жизни на Земле.	Гипотезы возникновения жизни на Земле.	Оценивать различные гипотезы происхождения жизни. Объяснять свою точку зрения, оценивать и корректировать мнения собеседников, признавая право другого человека на иное мнение.
Раздел 2. Цитология и биохимия.
Тема 2.2. Строение и функции клетки.	Сравнение растительной и животной клеток.	Описывать строение клеток эукариот, строение и многообразие клеток растений и животных. Сопоставлять строение клеток растений и животных. Выделять зависимость строения органоидов от выполняемых ими функций.
Раздел 3. Генетика.
Тема 3.2. Хромосомная теория наследственности. Генетика пола.	Решение генетических задач.	Объяснять закономерности наследования признаков. Использовать знания для решения генетических задач.
Тема 3.5. Наследственная изменчивость.	Фенотипическая изменчивость.	Называть признаки наследственной и ненаследственной изменчивости и их биологическую роль в эволюции живого мира.
Раздел 4. Эволюция.
Тема 4.1. Общая характеристика биологии в додарвиновский период. Дарвинизм.	Критерии вида.	Описывать особей по различным критериям при выполнении практической работы.
Тема 4.3. Микро- и макроэволюция.	1.                  Приспособление организмов к условиям обитания.     2.                  Биосфера и человек	Выделять черты приспособленности организмов к разным условиям обитания.   Сопоставлять изменения в биосфере с последствиями деятельности человека в окружающей среде. Определять воздействие производственной деятельности на окружающую среду в области своей будущей профессии. Называть глобальные экологические проблемы и определять пути их решения. Прогнозировать возможные результаты своих действий. Использовать знания для соблюдения правил поведения в природе, бережного отношения к биологическим объектам (растениям, животным и их сообществам) и их охране.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Указания по выполнению практических работ.

Практическая работа № 1
“Гипотезы возникновения жизни на Земле”

Цель: знакомство с различными гипотезами происхождения жизни на Земле.

Оборудование: раздаточный материал с текстом «Многообразие теорий возникновения жизни на Земле».

Ход работы.

1. Прочитать текст «Многообразие теорий возникновения жизни на Земле».

2. Заполнить таблицу:

Теории и гипотезы

Сущность теории или гипотезы

Доказательства

Опровержение

 

3. Ответить на вопрос: Какой теории придерживаетесь вы лично? Почему?

 

«Многообразие теорий возникновения жизни на Земле».

1. Креационизм.

Согласно этой теории жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом. Ее придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных религиозных учений. Креационизм — концепция, объясняющая происхождение многообразия форм органического мира как акт божественного творения. Название учения происходит от латинского слова creatio, creations —“создание”, “сотворение”. Креационизм исходит из того, что, несмотря на присущее человеку стремление разрешить вопрос о происхождении мира, он сам по себе не может добиться этого без помощи Бога, которому мир обязан своим существованием. Бог создал мир из ничего — не из готовой материи и не из собственного своего существа. Всему сущему предшествовала безначальная вечность, в которой творил один Господь. Именно им было положено новое начало, бытие — мир видимый и невидимый.

В соответствии с Библией, начало жизни на Земле связано с пятым днем творения, когда появились рыбы и водяные твари, птицы и воздушные творения. На следующий день на земле появляются разного рода животные, обитающие на суше. Не ясно было только — для кого все это? И на седьмой день Бог сотворил человека “по образу Нашему, и по подобию Нашему”.

Все религии, и в частности христианская, учат, что растения, животные и люди при «сотворении мира» были созданы богом примерно такими же, каковы они сейчас. Следовательно, по религиозным представлениям наша планета была с самого начала заселена одними и теми же видами живых существ.

Утверждение церкви опроверг великий английский ученый Ч. Дарвин. Он сумел научно доказать, что все современные нам высокоорганизованные существа произошли от организмов, более просто устроенных, путем эволюции, т. е. путем последовательного развития.

Исследование ископаемых остатков, сохранившихся в земной коре от некогда населявших нашу планету живых существ, полностью подтвердило учение Дарвина. Земля не всегда была заселена одними и теми же видами живых существ. Ныне живущие существа возникли в результате последовательного развития просто устроенных живых организмов. Чем древнее ископаемые остатки организмов, тем проще устройство этих организмов.

Процесс божественного сотворения мира мыслится как имевший место лишь однажды и потому недоступный для наблюдения. Этого достаточно, чтобы вынести всю концепцию божественного сотворения за рамки научного исследования. Наука занимается только теми явлениями, которые поддаются наблюдению, а потому она никогда не будет в состоянии ни доказать, ни опровергнуть эту концепцию.

2. Теория самопроизвольного зарождения. Жизнь возникла самопроизвольно из неживого вещества (её  придерживался ещё  Аристотель  который  считал,  что  живое  может  возникать  и   в результате разложения почвы).

В античное время и средние века были распространены взгляды о том, что живые организмы самопроизвольно возникают из неживого материала. Аристотель (IV в. до н. э. ) принимал представление о том, что животные — черви, насекомые и даже рыбы — могли возникнуть из ила. Этот философ утверждал, что всякое сухое тело, становясь влажным, и, наоборот, всякое мокрое тело, становясь сухим, родят животных.

В эпоху Средневековья врач Парацельс (XV-XVI в.) опубликовал способ искусственного изготовления человека (“гомункулоса”). Приготовление живого человека или его подобия, “гомункулуса”, в колбе, при помощи смешения и перегонки различных химических веществ, считалось в средние века хотя и весьма трудным и беззаконным, но, без сомнения, выполнимым делом. Получение же животных из неживых материалов представлялось ученым того времени настолько простым и обычным, что известный алхимик и врач Ван-Гельмонт прямо дает рецепт, следуя которому можно искусственно приготовить мышей, покрывая сосуд с зерном мокрыми и грязными тряпками. Греческий философ Эмпидокл приписывал деревьям способность нести яйца.

Ряд сочинений, принадлежащих к XVI и XVII вв., подробно описывает превращение воды, камней и других неодушевленных предметов в пресмыкающихся, птиц и зверей. Гриндель фон Ах даже приводит изображение лягушек, образующихся из майской росы, а Альдрованд дает рисунки, показывающие, каким образом птицы и насекомые родятся из веток и плодов деревьев.

Но эти теории были опровергнуты.

Еще в середине ХVII века итальянский биолог и врач Ф. Реди сделал открытие на основе опыта. В сосуды он помещал куски мяса различных животных. Одни сосуды он плотно закупоривал, чтобы не происходило доступа воздуха. Другие сосуды оставлял открытыми. Спустя некоторое время в открытых банках появились “черви” - личинки мух, а в закупоренных их не было”.

В своей работе “Эксперименты над зарождением насекомых” (1668 год) он, обобщая свои наблюдения, высказал предположение, что черви на гниющем мясе – результат полового размножения мух, а не самозарождения их из мяса. Т.е. действует принцип «все живое – из живого». А еще через несколько лет после Ф. Реди голландец Антон ван Левенгук, используя изобретенный им микроскоп, открыл микроскопические организмы и предположил, что гниение происходит в результате их жизнедеятельности. Но последним ударом по теории самопроизвольного зарождения жизни стали опыты французского биолога Луи Пастера (1822-1895 г.), который применил колбу с S-образным изгибом, помещая в нее прокипяченный бульон. Бульон в такой колбе мог храниться сколько угодно долго, пока колбу не наклонили, и не давали бульону омыть S-образное колено, куда был доступ микробов и бактерий. После этого в колбе начиналось гниение бульона, так было окончательно доказано, что в основе всех процессов возникновения живых организмов находятся живые организмы. Другими словами, зарождение живого из неживого невозможно принципиально, то есть никогда и не при каких условиях.

 

Вопрос о происхождении жизни, однако, не был разрешен опытами Пастера — он был только заново поставлен, но на этот раз вполне научно. После Пастера в учении о происхождении жизни  микроорганизмы вообще не рассматриваются больше как источники появления более сложных живых существ. Вопрос этот переносится на клетку с ее сложным химическим составом и строением. Наряду с этим вновь появились старые представления о непрерывности и вечности жизни, также вооруженные новейшими достижениями в области биологии, астрономии и физики.

 

 

3. Теория стационарного состояния.

Согласно этой теории, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало; виды тоже существовали всегда.

Современные методы датирования дают все более высокие оценки возраста Земли, что позволяет сторонникам теории стационарного состояния полагать, что Земля и виды существовали всегда. У каждого вида есть две возможности — либо изменение численности, либо вымирание.

Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводят в качестве примера представителя кистеперых рыб — латимерию. По палеонтологическим данным, кистеперые вымерли около 70 млн. лет назад. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что, только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми остатками, можно делать вывод о вымирании, да и то он может оказаться неверным. Внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определенном пласте объясняется увеличением численности его популяции или перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков.

По Прейеру, проблемы происхождения жизни вообще нет. Он рассматривает жизнь как существующую вечно.

4. Теория панспермии.

Практически одновременно с работами Пастера (в 1865 году) на стыке космогонии  и  физики ученым Г. Рихтером  разрабатывается  гипотеза  занесения  живых  существ  на Землю из  космоса  -  концепция  панспермии.  Согласно  этой  идее  зародыши простых организмов могли попасть в земные условия  вместе  с  метеоритами  и космической пылью и  дать  начало  эволюции  живого, найдя здесь благоприятные условия, то  есть  жизнь  могла возникнуть в разное время в разных частях Галактики  и  была  перенесена  на Землю тем или иным способом.  Возможно, что жизнь на Земле возникла из одной-едидственной колонии микроорганизмов, заброшенных из космоса.

Подобные  мысли  разделяли  крупнейшие  ученые конца XIX - начала XX века: Либих, Кельвин, Гельмгольц,  У.  Томсон  и  др., что способствовало ее широкому распространению среди  ученых.  В  1908  году шведский химик Сванте Аррениус поддержал  гипотезу  происхождения  жизни  из космоса. Он описывал, как с населенных другими существами  планет  уходят  в мировое   пространство   частички   вещества,   пылинки   и   живые    споры микроорганизмов. Частицы жизни, носящиеся в  бескрайних  просторах  космоса, переносились давлением света от звезд,  оседали  на  планеты  с  подходящими условиями для жизни и начинали новую  жизнь  на  таких  планетах.  Эти  идеи поддерживали выдающиеся русские ученые  академики  С.  П.  Костычев,  Л.  С. Берг, П. П. Лазарев.

 Для обоснования этой теории используются многократные появления НЛО, наскальные изображения предметов, похожих на ракеты и «космонавтов», а также сообщения якобы о встречах с инопланетянами. При изучении материалов метеоритов и комет в них были обнаружены многие «предшественники живого» — такие вещества, как цианогены, синильная кислота и органические соединения, которые, возможно, сыграли роль «семян», падавших на голую Землю.

Лабораторные исследования продемонстрировали высокую устойчивость живых организмов к неблагоприятным воздействиям. Например, длительное выдерживание спор и семян растений в жидком кислороде или азоте удавалось без нарушения их жизнеспособности.

Но, теория панспермии не пытается объяснить происхождение жизни, она пытается объяснить появление жизни на планете Земля. В этом смысле она только отодвигает проблему, не разрешая ее.

Но если жизнь возникла не на Земле, то как она возникла вне ее?

5. Биохимическая теория Опарина.

Земля и другие планеты Солнечной системы образовались из газово­пылевого облака около 4,5 млрд. лет тому назад.

На первых этапах формирования Земли температура была очень высока. По мере остывания планеты тяжелые соединения перемеща­лись к ее центру, а более легкие соединения (Н₂, СО₂, СН₄ и др.) оста­вались на поверхности. Металлы и другие способные к окислению элементы соединялись с кислородом, поэтому в атмосфере Земли сво­бодного кислорода не было, она состояла из свободного водорода и его соединений (Н₂О, СН,, NH₃, HCN). И содержание углерода в первичной атмосфере было также очень высоко, а ведь это основной элемент органических веществ.

Компоненты газовой оболочки нашей планеты подвергались воздействию различных источников энергии: жесткого, близкого к рентгеновскому, ультрафиолетового излучения Солнца, высокой температуры в области грозовых разрядов и в районах активной вул­канической деятельности и т. д. В результате этого простейшие ком­поненты атмосферы вступали во взаимодействие, многократно изменяясь и усложняясь. Возникали молекулы сахаров, аминокислот, азотистые основания, органические кислоты и другие органические соединения. (Возможность синтеза органических соединений из неорганических доказывается тем, что они обнаружены в космическом пространстве. Американский ученый Миллер и русские Пасынский и Павловская экспериментально доказали образование сложных органических соединений из неорганических веществ, которые могли находиться в первобытной атмосфере под влиянием электрических разрядов и ионизирующего излучении (ультрафиолетового). Миллер подверг воздействию электрического искрового разряда смесь простейших газов (водорода, метана, аммиака и паров воды), составляющих, по мнению его научного руководителя Г. Юри, атмосферу первичной Земли. В реакционной смеси он обнаружил аминокислоты и другие органические соединения. Этим доказана возможность перехода органических соединений в неорганические и в естественных условиях.)

По мере остывания планеты водяные пары, находившиеся в ее атмосфере, также остывали, конденсировались и обрушивались на поверхность Земли ливнями. Образовывались огромные водные про­странства. Поскольку Земля была еще достаточно горячей, вода ис­парялась, а затем, охлаждаясь в верхних слоях атмосферы, вновь выпадала на поверхность планеты в виде дождей. Это продолжалось и течение многих миллионов лет. В водах первичного океана были растворены компоненты атмосферы, различные соли, вымываемые водой из горных пород; сформировался «первичный бульон». Кроме того, туда постоянно попадали и непрерывно образующиеся в атмо­сфере простейшие органические соединения — те самые, из которых возникали более сложные молекулы. В водной среде они конденсиро­вались, в результате чего появились первичные органические поли­меры — полипептиды и полинуклеотиды.

Следовательно, образование разнообразных органических соеди­нений из неорганических веществ в тех условиях было закономер­ным процессом химической эволюции.

Итак, первичный океан, по-видимому, содержал в растворенном виде различные органические и неорганические молекулы, попадаю­щие в него из атмосферы и вымываемые из поверхностных слоев Зем­ли. Концентрация органических соединений постоянно увеличива­лась, и, в конце концов, вода океана стала «бульоном» из отдельных аминокислот, белковоподобных веществ — пептидов, а также нук­леиновых кислот и других органических соединений.

Молекулы различных веществ объединялись, образовывали многомолекулярные комплексы — коацерваты, окруженные водной оболочкой, отделяющей их содержимое от основного раствора. В дальнейшем они приобрели способность поглощать из окружающей среды те вещества, которые обеспечивали их устойчивость, также выделять наружу некоторые продукты происходящих в них химических превращений. Это уже напоминало простейший обмен веществ между средой и коацерватной каплей. Т.е. коацерваты – это предорганизмы.

Первобытные организмы по способу питания были настоящими гетеротрофами, то есть поглощали готовые химические вещества. Запас их истощался за счет роста числа живых организмов. Началась борьба за пищу, в ней выживали не только самые активные, но и самые защищенные. По-видимому, так произошло образование клеточной оболочки. Дальнейшее усложнение обмена веществ могло происходить только в условиях пространственного разделения внутри коацервата различных процессов синтеза и pаспада, а кроме того, при более надежной изоляции внутренней среды от внешних воздействий по сравнению с той, которую могла обеспечить водная оболочка. Такую изоляцию могла осуществить лишь мембрана. Вокруг коацерватов, богатых органическими соединениями, возникли слои жиров, или липидов, отделившие их от окружающей водной среды и преобразовавшиеся в ходе дальнейшей эволюции в наружную мембрану.

Появление биологической мембраны, отделяющей содержимое коацервата от окружающей среды и обладающей способностью к избирательной проницаемости, предопределило направление даль­нейшей химической эволюции по пути развития все более совершен­ных саморегулирующихся систем, вплоть до возникновения первых примитивно устроенных клеток.

В дальнейшем коацерваты приобрели способность поглощать из окружающей среды лишь те соединения, которые обеспечивали им устойчивость, то есть среди коацерватов шел отбор. По мнению академика Опарина между капельками коацервата происходит нечто вроде борьбы за существование, в результате которой образуются капельки наиболее устойчивые, более приспособленные к окружающей среде.

Но, в коацерватах отсутствует главный признак живого организма – способность к самовоспроизведению молекул, входящих в их состав.

Следующий шаг – возникновение молекул, способных к самовоспроизведению. Вероятнее всего сначала это были простейшие полинуклеотиды, а способность к воспроизведению заключалась в прохождении реакций матричного синтеза. В ходе его случались ошибки. Ошибки вели к мутациям. Мутации были основой к созданию новых организмов.

Появление первых клеточных организмов положило начало био­логической эволюции.

Теория Опарина завоевала широкое признание, но она оставляет нерешенными проблемы, связанные с переходом от сложных органических веществ к простым живым организмам. Гипотезы по этому вопросу пока малоубедительны.

В настоящее время мы не можем считать, что проблема происхождения жизни решена. Ученые продолжают искать наиболее перспективные пути ее решения.

Поэтому хочется отметить, что мы многого еще не знаем. Несмотря на все успехи биохимии, ответы на многие вопросы носят лишь умозрительный характер. И первым шагом на пути решения этой проблемы будет разработка разумных гипотез, позволяющих делать экспериментально проверенные предсказания.

Практическая работа № 2

«Сравнение растительной и животной клеток».

 

Цель: изучить строение животной и растительной клеток, выявить черты сходства и различия.

Оборудование: инсруктивные карточки.

Ход работы:

Задание 1. Зарисовать приведенный ниже рисунок в тетрадь.

рибосомы

Задание 2. Заполнить таблицу, перечертив ее в тетрадь. Сделать вывод, чем растительная клетка отличается от животной.

 

Признаки	Животная клетка	Растительная клетка
1. Наличие клеточной стенки (целлюлозы)
2. Наличие вакуолей
3. Расположение цитоплазмы
4. Расположение ядра
5. Наличие пластид
6. Наличие клеточного центра
7. Наличие ресничек и жгутиков

 

Вывод:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

Задание 3. Выполните тест в тетради. Подберите пару органоид – его функция. Рядом с цифрой (названием органоидов клетки и других структур) поставьте буквы, обозначающие функции, которые они выполняют.

Название органоидов клетки и ее структур

Функции органоидов клетки и ее структур

1 вариант: 1. Клеточная мембрана 2. Эндоплазматическая сеть 3. Цитоплазма 4. Митохондрии   2 вариант: 1. Рибосомы 2. Клеточный центр 3. Ядро 4. Аппарат Гольджи

А. Синтез жиров и полисахаридов, образование лизосом Б. Хранение и передача наследственной информации В. Двигательная функция Г. Место синтеза белков Д. Обеспечение связи между органоидами внутри клетки Е. Осуществление транспорта веществ между клеткой и внешней средой Ж. Внутренняя среда клетки З. Место синтеза АТФ И. Переваривание поступающих в клетку питательных веществ, саморазрушение отмирающих клеток К. Участие в образовании веретена деления

 

Задание 4. Подпишите название клеточных структур.

I вариант - 1, 2, 3;

II вариант – 4, 5, 6.

 

3

4 5 6

1

2

 

 

Задание 5. Какая клетка изображена на рисунке: растительная или животная? Докажите.

 

 

Практическая работа № 3

«Решение генетических задач».

 

Цель: получить представления о том, как наследуются признаки, каковы условия их проявления, что необходимо знать и каких правил придерживаться при получении новых сортов культурных растений и пород домашних животных.

 

Оборудование: раздаточный материал с задачами по вариантам.

 

Ход работы:

1.        Прочитать задачу.

2.        Выполнить решение.

3.        Оформить и написать ответ.

Дополнительная информация.

Символы, используемые при решении генетических задач:

~     Р  - родительские организмы;

~     ♀- женский организм («мама»);

~       - мужской организм («папа»);

~     () – знак скрещивания;

~     G (g) – гаметы , обводятся кружочком.

~     Организмы, полученные от скрещивания особей с различными признаками, - гибриды, а совокупность таких гибридов – гибридное поколение, которое обозначают латинской буквой F с цифровым индексом, соответствующим порядковому номеру гибридного поколения. Например: первое поколение (дети) обозначают F₁; если гибридные организмы скрещиваются между собой, то их потомство обозначают F₂  (внуки), третье поколение (правнуки) – F₃ и т.д.

Памятка для  решения задач по генетике

1.     Прочитав текст задачи, запишите ее условие.  

Сначала записывается доминантный признак, потом – рецессивный, и так для каждой пары альтернативных признаков.

2.     Определите тип задачи: прямая (если из условия известно, какими признаками обладают родители, и спрашивается, какими могут быть их дети) или обратная (если в условии говорится о фенотипе детей и требуется определить генотипы и (или) фенотипы родителей)

     3.      Если задача прямая, запишите с помощью общепринятых символов схему скрещивания.

4.     Если задача обратная, запишите данные о генотипах и фенотипах потомков, применяя символы, обозначающие расщепление:

F₁: n (фенотип/ возможный генотип) : m (фенотип/ возможный генотип)

Ниже запишите схему скрещивания.

5.     Определите, какие генетические законы и закономерности проявляются в данной задаче. Вспомните прямую и обратную формулировку закона, спроецируйте их на задачу, сделайте выводы.

Как решать типовые задачи.

Моногибридное скрещивание.

Решение любой задачи начинают с записи ее условия.

Определение генотипа и фенотипа потомков по генотипу родителей

 

Пример. У пшеницы ген карликового роста (А) доминирует над геном нормального роста (а). Определите генотип потомства от скрещивания: а) гомозиготной карликовой пшеницы с нормальной; б) двух гетерозиготных карликовых растений пшеницы.

Решение. Для решения задач важно правильно записать условия задачи и схему скрещивания с использованием генетической символики.

Запись признаков генов, их определяющих, лучше делать в виде данных под названием «Дано», при этом необходимо указать название организма и признак:

Дано:		Схема скрещивания
пшеница – рост
А – карликовый рост
а – нормальный рост
генотипы F1 – ?

Далее определяем генотипы и продуцируемые гаметы родительских форм.

а) По условию задачи растения с карликовым ростом гомозиготно, следовательно, его генотип АА. Вторая родительская форма имеет нормальный рост. Поскольку ген нормального роста рецессивен, растение может быть только гомозиготным и иметь генотип аа (иначе проявится доминантный ген). Записываются эти данные в виде схемы скрещивания. Родительские формы обозначаются буквой Р, первое поколение – F₁, второе поколение – F₂. Затем определяем типы гамет, продуцируемых родительскими формами. Поскольку оба родителя гомозиготны, они производят только один тип гамет. Пшеница карликового роста дает гаметы, несущие ген А, пшеница нормального роста – гаметы, несущие ген а. Гаметы записываем на следующей строчке под генотипом родителей, на третей строчке записываем генотип потомков первого поколения F₁ – Аа, т.к. они получают от одного родителя ген А, от другого ген а. Следовательно, все потомки в F₁ гетерозиготны. Поскольку ген А доминантен, все растения имеют карликовый рост.

 

Дано:	Схема скрещивания:
пшеница – рост	Р:	♀АА	х	♂аа
А – карликовый рост		карликовый рост		нормальный рост
а – нормальный рост	G:	А    А		а    а
генотипы F1 – ?
	F1 :		Аа

б) По условию скрещиваются два гетерозиготных организма. Надо определить фенотип потомков. Сначала определяем, какие типы гамет продуцируют исходные формы – это два типа гамет: половина А, половина а. Сочетание этих гамет дает три генотипа: ¼ особей имеет генотип АА, ½  – генотип Аа, ¼  – генотип аа.

Дано:	Схема скрещивания:
пшеница – рост	Р:	♀Аа	х	♂Аа
А – карликовый рост		карликовый рост		карликовый рост
а – нормальный рост	G:	А    а		А    а
генотипы F1 – ?
	F1 :	АА	Аа   Аа	аа
		Карликовый рост		Нормальный рост

Особи с генотипом АА и Аа фенотипически одинаковые, и имеют карликовый рост. Особи с генотипом аа – имеют нормальный рост.

При решении задач такого типа в отношении человека следует иметь в виду, что говорить о точном количественном соотношении генотипов в потомстве нельзя, т.к. у человека число детей слишком мало для достоверности результатов, поэтому можно говорить только о вероятности количественных соотношений генотипов.

ДИГИБРИДНОЕ СКРЕЩИВАНИЕ

Пример 1. У морских свинок ген вихрастой (розеточной) шерсти – Р доминирует над геном гладкой шерсти – р, а ген черной окраски шерсти (В) – над геном белой окраски (в). Гомозиготная вихрастая черная свинка скрещивается с гладкошерстной белой свинкой. Определите генотип у потомков первого и второго поколений.

Решение: записываем условия задачи и определяем генотипы родителей и их гаметы. Генотип вихрастой свинки с черной шерстью – РРВВ, гладкошерстной белой свинки – ррвв. Оба родителя гомозиготны и производят только один тип гамет – РВ и рв. Для определения генотипа и фенотипа в F₁ напишем схему скрещивания:

Дано:	Схема скрещивания:
Морские свинки – структура и цвет шерсти	Р:	♀РРВВ вихр., чер.	х	♂ррвв гладк., бел.
В – черная шерсть	G:	РВ		рв
в – белая шерсть
Р – вихрастая шерсть	F1		РрВв
р – гладкая шерсть		вихр., чер.
генотипы и фенотипы F1 и F2 – ?

Согласно схеме скрещивания все потомки F₁, имеют генотип РрВв и единообразный фенотип. Родителями F₂ будут гетерозиготы по обоим признакам. Определяем типы гамет. Гены разных аллельных пар свободно комбинируются, поэтому каждый родитель будет производить по четыре типа гамет: РВ, Рв, рВ, рв. Для определения генотипов потомков следует использовать решетку пеннета.

F2	G	РВ	Рв	рВ	рв
	РВ	РРВВ	РРВв	РрВВ	РрВв
		вихр., чер.	вихр., чер.	вихр., чер.	вихр., чер.
	Рв	РРВв	РРвв	РрВв	Ррвв
		вихр., чер.	вихр., бел.	вихр., чер.	вихр., бел.
	рВ	РрВВ	РрВв	ррВВ	ррВв
		вихр., чер.	вихр., чер.	гладк., чер.	гладк., чер.
	рв	РрВв	Ррвв	ррВв	ррвв
		вихр., чер.	вихр., бел.	гладк., чер.	гладк., бел.

 

Затем подсчитываем количество особей с разными фенотипами: 9/16 – вихрастые черные, 3/16 – вихрастые белые, 3/16 – гладкошерстные черные, 1/16 – гладкошерстные белые. Здесь имеет место расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:3:1 и 3:1 по каждому признаку в отдельности (12/16 вихрастых и 4/16 гладкошерстных; 12/16 черных и 4/16 белых).

Пример 2. У человека ген близорукости (М) доминирует над геном нормального зрения (м), а ген карих глаз (В) – над геном голубых глаз (в). Определите генотипы всех членов семьи, если единственный ребенок близоруких кареглазых родителей имеет голубые глаза и нормальное зрение.

Решение:

Дано:	Схема скрещивания:
Человек – цвет глаз и зоркость	Р:	♀МмВв	х	♂МмВв
М – близорукость		близ., кар.		близ., кар.
м – нормальное зрение
В – карие глаза	G:	мв		мв
в – голубые глаза
генотипы Р и F1 – ?	F1		ммвв
			норм., гол.

Ребенок голубоглазый, поэтому по цвету глаз он гомозиготен, иначе появился бы доминантный ген карего цвета глаз. В отличие от родителей ребенок имеет нормальное зрение, поэтому он тоже гомозиготен, т.к. при гетерозиготности появилась бы близорукость. Следовательно, генотип ребенка – ммвв. Для каждого признака от получил от каждого из родителей по одному рецессивному гену. Отсюда, оба родителя гетерозиготны по обоим признакам, их генотип – МмВв.

Сцепленное с полом наследование.

~           Пол - это совокупность морфологических, физиологических, биохимических, поведенческих и других особенностей организма, обуславливающих его роль в размножении

~           Аутосомы – хромосомы, одинаковые у особей обоих полов.

~           Половые хромосомы – хромосомы, определяющие пол организма.

~           Гомогаметный пол – пол, имеющий одинаковые половые хромосомы (ХХ) и дающий один тип гамет (по содержанию в них половых хромосом).

~           Гетерогаметный пол - образующий разные типы гамет (например, ХΥ).

~           Сцепленные с половыми хромосомами признаки - признаки, развитие которых обусловлено генами, расположенными в одной из половых хромосом. Наследование таких признаков называют сцепленным с полом (гоносомное наследование).

X- хромосома значительно больше по своим размерам Y-хромосомы. В X и Y- хромосомах имеются гомологичные участки, содержащие аллельные гены. Но в X- хромосоме есть большой участок, которому нет гомологичного в Y-хромосоме.

~            Признаки, развитие которых детерминируют гены, расположенные в негомологичном участке X- хромосомы, называются сцепленными с X- хромосомой. Таких признаков для человека описано около 200 (дальтонизм, гемофилия - рецессивные и доминантные - рахит, темная эмаль зубов и др.).

~           Сцепленные с Υ- хромосомой (голандрические) признаки детерминируются генами, расположенными в негомологичном участке Y-хромосомы, и проявляются фенотипически только у мужчин и передаются от отца ко всем сыновьям. Таких генов описано 6 (ихтиоз, волосатость ушей, перепонка между пальцами ног и др.).

У человека хромосомный набор выглядит так:

·                женщина - 44 аутосомы + XX = 46

·                мужчина - 44 аутосомы + XY = 46

В том случае, когда гены ответственные за формирование какого-либо признака, расположены в аутосомах, наследование осуществляется независимо от того, какой из родителей (мать или отец) являются носителем изучаемого признака. Когда признаки определяются генами, лежащими в половых хромосомах, следует учитывать, с какой именно половой хромосомой сцеплен данный признак: если с Х-хромосомой, то признак может проявляться у особей обоих полов, если с Υ-хромосомой, то только у особи одного пола (если речь в задаче идет о человеке – мужского).

Примеры задач:

1. Классическая форма гемофилии передается как рецессивный, сцепленный с Х - хромосомой признак. Мужчина, больной гемофилией, вступает в брак со здоровой женщиной, отец которой страдал гемофилией.

Дайте прогноз относительно здоровья их будущих детей.

признак (свертываемость крови)	ген	генотип
норма гемофилия	ХH Xh	♀ ХHХH, ХHXh                       ♂ ХHY, ♂ ХhY

Решение:

Известно, что у женщины с нормальной свертываемостью крови был отец – гемофилик. Рассуждая об определении пола, можно прийти к выводу, что от отца дочь получает Х-хромосому, в данном случае – содержащую ген гемофилии, т.е генотип женщины Х^HX^h (говорят, что она – носительница гена гемофилии).

                  норма              гемофилия

Р:    ♀ Х^HX^h        Π     ♂ Х^hY

G:

     

гаметы   ♂       ♀     ♀      гаметы	Xh	Y
ХН	ХHXh ♀норма	ХHY ♂норма
Xh	XhXh ♀гемофилия	ХhY ♂гемофилия

F₁:     

 

 

 

 

 

Ответ: в этой семье с вероятностью 50% могут рождаться как здоровые, так и больные дети.

Задачи на наследование групп крови.

Наследование групп крови осуществляется в системе АВ0. Наличие той или иной группы крови определяется парой генов (точнее, локусов), каждый из которых может находиться в трех состояниях (I^A, I^Bили I⁰). Генотипы и фенотипы лиц с разными группами крови приведены в таблице 1.

Таблица 1. Наследование групп крови системы АB0

Группа	Генотип
I (0)	I0I0
II (A)	IAIA, IAI0
III (B)	IBIB, IBI0
IV (AB)	IAIB

Задача

Женщина с III группой крови возбудила дело о взыскании алиментов с мужчины, имеющего I группу, утверждая, что он отец ребенка. У ребенка I группа. Является ли мужчина отцом этого ребенка?

Пример решения

1.     Генотип женщины – I^BI^B или I^BI⁰.

2.     Генотип мужчины – I⁰I⁰.

В этом случае возможны два варианта:

Р:	♀IBIB III группа	×	♂I0I0 I группа	или	♀IBI0 III группа	×	♂I0I0 I группа
G :	IB		I0		IB       I0		I0
F1:	IBI0 III группа				IBI0 III группа		I0I0 I группа

Ответ

Мужчина может являться отцом этого ребенка при условии, что мать будет гетерозиготна по группе крови.

Задания для самостоятельного решения.

Вариант 1.

Задача № 1. У крупного рогатого скота ген, обусловливающий черную окраску шерсти, доминирует над геном, определяющим красную окраску. Какое потомство можно ожидать от скрещивания гомозиготного черного быка и красной коровы?

Задача № 2. У морских свинок вихрастая шерсть определяется доминантным геном, а гладкая — рецессивным. Скрещивание двух вихрастых свинок между собой дало 75 % особей с вихрастой шерстью и 25% гладкошерстных животных. Опре­делите генотипы родителей и потомков.

Задача № 3. Альбинизм наследуется у человека как рецессивный признак. В семье, где оба супруга имеют пигментированные волосы, есть двое детей. Один ребенок альбинос, другой — с окрашенными волосами. Опре­делите генотипы родителей и потомков.

Задача № 4. У крупного рогатого скота ген комолости доминирует над геном рогатости, а ген черного цвета шерсти — над геном красной окраски. Обе пары генов нахо­дятся в разных парах хромосом. Какое потомство следует ожидать от скрещивания черного комолого быка, гете­розиготного по обеим парам признаков, с красной рогатой коровой?

Задача № 5. Ген окраски глаз у мухи дрозофилы находится в Х-хромосоме. Красные (нормальные) глаза (В) доминируют над белоглазием (в). Определите фенотип и генотип у потомства F1, если скрестить белоглазую самку с красноглазым самцом?

Задача № 6. В родильном доме перепутали двух мальчиков. Родители одного из них имеют 1 и 2 группу крови, родители другого 2 и 4 группы. Сами дети имеют один  - 1, второй – 4. Определите кто чей сын.

 

 

 

 

Вариант 2.

Задача № 1. У крупного рогатого скота ген, обусловливающий черную окраску шерсти, доминирует над геном, определяющим красную окраску. Какое потомство можно ожидать от скрещивания коровы и быка, гетерозиготных по окраске шерсти?

Задача № 2. У морских свинок вихрастая шерсть определяется доминантным геном, а гладкая — рецессивным. Морская свинка с вихрастой шерстью при скрещивании с особью, обладающей гладкой шерстью, дала в потомстве 50 % вихрастых и 50 % гладкошерстных потомков. Опре­делите генотипы родителей и потомков.

Задача № 3. У человека ген карих глаз доминирует над геном, обусловливающим голубые глаза. Голубоглазый мужчина, один из родителей которого имел карие глаза, женился на кареглазой женщине, у которой отец имел карие глаза, а мать — голубые. Какое потомство можно ожидать от этого брака?

Задача № 4. У крупного рогатого скота ген комолости доминирует над геном рогатости, а ген черного цвета шерсти — над геном красной окраски. Обе пары генов нахо­дятся в разных парах хромосом. Какими окажутся телята, если скрестить гетерозиготного по обеим парам признаков быка и гомозиготную черную комолую корову?

Задача № 5. Классическая гемофилия наследуется как рецессивный признак. Ген гемофилии рас­полагается в Х-хромосоме. Y-хромосома не содержит гена, контролирующего свертываемость крови. Мужчина – гемофилик, женился на здоровой женщине, отец которой болел гемофилией, каковы генотипы мужа и жены и какой генотип будет у их детей?  

Задача № 6. В родильном доме перепутали двух девочек. Родители одной из них имеют 3 и 2 группу крови, родители другой 2 и 1 группы. Сами дети имеют одна  - 1, вторая – 4. Определите кто чья дочь.

 

 

 

 

Практическая работа № 4

«Фенотипическая изменчивость».

Цель: ознакомиться с закономерностями фенотипической изменчивости, методикой построения вариационного ряда и вариационной кривой.

Оборудование: семена фасоли, линейки.

Ход работы:

1.     Измерить длину 10 семян фасоли.

2.     Определить число образцов, сходных по рассматриваемому признаку и заполнить таблицу.

Длина семени, мм.
Количество семян, шт.

3.     Построить вариационный ряд, расположив семена в порядке возрастания размеров. Для этого по горизонтали откладываете значения, соответствующие номеру семени, а по вертикали – длину семян. Ставите точки на пересечении этих значений и соединяете их.

4.     Построить вариационную кривую. Для этого по горизонтали откладываете длину семян, а по вертикали – значения, соответствующие частоте встречаемости каждого признака. Ставите точки на пересечении этих значений и соединяете их.

5.     Рассчитать среднюю величину признака по формуле.

М= Σ ( V x p)

          n

где М – средняя величина, V – варианта, p – частота встречаемости вариант,  Σ – знак суммирования и n – общее число вариант вариационного ряда.

6.     Сравнив края и центр вариационной кривой, сделайте вывод: с какой длиной семян (минимальным, средним или максимальным) чаще встречаются семена фасоли и почему.

 

 

 

 

Практическая работа № 5

«Критерии вида».

Цель: закрепить на практических примерах знания о критериях вида.

Оборудование: инструктивные карточки с описанием представителей 2 разных видов одного рода для каждого варианта и листы с текстом «Критерии вида».

Ход работы:

1.           Прочитать текст «Критерии вида», инструктивные карточки и заполнить таблицу.

Критерии вида

Признаки вида	Характеристика	Примеры          1 вид                2 вид
1. Морфологический
2. …………..

2. Сделать вывод: можно ли использовать только один критерий при установлении видовой принадлежности особи? И почему?

Критерии вида

Морфологический критерий

Это был первый и долгое время единственный критерий, используе­мый для описания видов. Мы можем легко отличить по размерам и окраске оперения большо­го пестрого дятла от зеленого дятла, малого пестрого дятла и желны (черного дятла) и т. д.

Несмотря на удобство, этот критерий не всегда «работает». Им не воспользуешься для разграничения видов-двойников, практически не отличающихся морфологически. Таких видов много среди малярийных комаров, дрозофил, сиговых рыб. Даже у птиц 5% видов-двойников, а в одном ряду североамериканских сверчков их 17.

Использование одного только морфологического критерия может привести к ошибочным выводам. Так, К. Линней по особенностям внешнего строения отнес самца и самку утки кряквы к разным видам. Сибирские охотники по окраске меха лисиц выделили пять вариаций: сиводушки, огневки, крестовки, черно-бурые и черные. Во времена Линнея морфологический критерий был главным, так как считали, что существует одна типичная для вида форма.

Физиологический критерий

Физиологические особенности различных видов растений и животных часто являются фактором, обеспечивающим их генетическую самостоятельность. Например, у многих дрозофил сперма особей чужого вида вызывает иммунологическую реакцию в половых путях самки, что приводит к гибели сперматозоидов. Гибридизация различных видов и подвидов козлов часто приводит к нарушению периодичности плодо­ношения — приплод появляется зимой, что ведет к его гибели. Скрещивание разных подвидов косуль, например сибирской и европейской подчас приводит к гибели самок и потомства из-за крупных размеров плода.

Биохимический критерий

Интерес к этому критерию появился в последние десятилетия в связи с развитием биохимических исследований. Он не находит широкого применения, так как не существует каких-либо специфических веществ, ха­рактерных только для одного вида и, кроме того, он весьма трудоемкий и далеко не универсальный. Однако им можно воспользоваться в тех случа­ях, когда другие критерии «не работают». Например, для двух видов-двойников бабочек из рода амата диагностически­ми признаками являются два фермента, позволяющие даже определять гибридов этих двух видов. В последнее время широкое применение получило сравнительное изучение состава ДНК в практической таксономии микробов. Изучение состава ДНК по­зволило произвести ревизию филогенетической системы различных групп микроорганизмов. Разработанные методы дают возможность сравнивать состав ДНК у законсервированных в толщах земли бактерий и ныне жи­вущих форм. Было проведено, например, сравнение состава ДНК у про­лежавшей около 200 млн лет в толще солей палеозойской бактерии псевдомонады солелюбивой и у ныне живущих псевдомонад. Состав их ДНК оказался идентичным, а биохимические свойства — сходными.

 

Цитологический критерий

Развитие цитологических методов позволило ученым исследовать форму и число хромосом у многих видов животных и растений. В ряде случаев число хромосом слу­жит характерной особенностью вида. Кариологический анализ позво­лил, например, упорядочить систематику диких горных баранов, у которых разными исследователями выделялось от 1 до 17 видов. Анализ по­казал наличие трех кариотипов: 54-хромосомный — у муфлонов, 56-хромосомный — у архаров и аргали и 58-хромосомный — у обитателей гор Средней Азии — уриалов.

Однако и этот критерий не является универсальным. Во-первых, у многих разных видов число хромосом одинаково и форма их сходна. Во-вторых, в пределах одного и того же вида могут встречаться особи с раз­ным числом хромосом. Например, козья ива имеет диплоидное — 38 и тетраплоидное число хромосом — 76. У серебряного карася встречаются популяции с набором хромосом 100, 150, 200, тогда как нормальное число их равно 50. У радужной форели число хромосом варьирует от 58 до 64, у беломорской сельди встречаются особи с 52 и 54 хромосомами.

Этологический критерий

Для некоторых видов животных механизмом, препятствующим скрещиванию и нивелированию различий между ними, являются особенности их поведения, особенно в брачный период. Узнавание партне­ра своего вида и отвергание попыток ухаживания самцов другого вида основаны на специфических раздражителях — зрительных, звуковых химических, тактильных, механических и др.

В широко распространенном роде пеночки разные виды очень похожи друг на друга морфологически, в природе их не различить ни по окраске, ни по размерам. Зато все они очень хорошо различаются по песне и по повадкам. Песня пеночки веснички сложная, похожа на песнь зяблика, только без его завершающего колена, а песня теньковки — простенькие монотонные посвисты. Многочисленные виды-двойники аме­риканских светлячков были впервые опознаны лишь по различиям в их световых сигналах. Самцы светлячков в полете производят вспышки света, частота, продолжительность и чередуемость которых специфичны для каждого вида.

Решающую роль в репродуктивной изоляции часто играют различия и в демонстративном поведении. Например, близкие виды мух дрозофил различаются  спецификой  ритуала  ухаживания   (по  характеру   вибрации крыльев, дрожания лапок, кружения, тактильных контактов). Два близких вида — серебристая чайка и клуша имеют различия в степени выраженно­сти демонстративных поз, а семь видов ящериц различаются степенью поднятия головы при ухаживании половых партнеров.

Экологический критерий

Особенности поведения подчас тесно связаны с экологической спецификой вида, например, с особенностями устройства гнезда. Три вида наших обычных синиц гнездятся в дуплах лиственных деревьев, преимущественно берез. Большая синица на Урале выбирает обычно глубокое дупло в нижней части ствола березы или ольхи, образовавшееся в ре­зультате выгнивания сучка и смежной с ним древесины. Это дупло недоступно ни дятлам, ни воронам, ни хищным млекопитающим. Синица московка заселяет морозобойные трещины в стволах березы и ольхи. Гаичка же предпочитает строить дупло сама, выщипывая полости в трухлявых или старых стволах березы и ольхи, и без этой трудоемкой процедуры она не отложит яиц.

Особенности образа жизни, присущие каждому виду, определяют его положение, его роль в биогеоценозе, то есть его экологическую нишу. Так, экониши всех наших видов дятлов различаются по характеру питания. Большой пестрый дятел зимой питается семенами лиственницы и сосны, раздалбливая шишки в своих «кузницах». Черный дятел желна добывает личинок усачей и златок из-под коры и из древесины елей, а малый пестрый дятел долбит мягкую древесину ольхи, либо добы­вает насекомых из стеблей травянистых растений.

Ни экологический, ни рассмотренный выше этологический крите­рий не являются универсальными. Очень часто особи одного вида, но разных популяций отличаются целым рядом особенностей образа жизни или поведения. И напротив, разные виды, даже очень далекие, в систе­матическом отношении, могут иметь сходные этологические признаки или играть одинаковую роль в сообществе (например, роли травоядных млекопитающих и насекомых, скажем, таких, как саранча, вполне со­поставимы).

Географический критерий

Этот критерий занимает второе (после морфологического) место. При определе­нии многих видов растений, насекомых, птиц, млекопитающих и дру­гих групп организмов, распространение которых хорошо изучено, зна­ние ареала играет существенную роль. У подвидов ареалы, как прави­ло, не совпадают, что обеспечивает их репродуктивную изоляцию и, по сути, их существование в качестве самостоятельных подвидов. Многие виды занимают разные ареалы (такие виды называют аллопатрическими). Но огромное число видов имеют совпадающие или перекрываю­щиеся ареалы (симпатрические виды). Кроме того, существуют виды, не   имеющие   четких   границ   распространения,   а также   виды - космополиты, обитающие на огромных пространствах суши или океана. В силу этих обстоятельств географический критерий не может быть универсальным.

Генетический критерий

Генетическое единство вида и, соответственно, генетическая изоляция его от других видов — главный критерий вида, основной видовой признак, обусловленный комплексом особенностей строения и жиз­недеятельности организмов данного вида. Генетическая совместимость, сходство морфологических, физиологических, цитологических и других признаков, одинаковое поведение, совместное обитание — все это создает необходимые условия для успешного размножения и воспроизводства вида. В то же время все эти признаки обеспечивают генетическую изоляцию вида от других сходных с ним видов. Например, различия в песне дроздов, пеночек, славок, зябликов и вьюрка, глухой и обыкновенной кукушек препятствуют образованию смешанных пар, несмотря на сходство их окраски и экологии (у птиц, обладающих специфической песней, почти не встречаются гибриды). Даже в тех случаях, когда, несмотря на изоляционные барьеры, произошло скрещивание особей разных видов, гибридная популяция, как правило, не возникает, так как начинает действовать целый ряд постпопуляционных механизмов изоляции. Важнейшие из них — это гибель мужских гамет (генетическая несовместимость), гибель зигот, нежизнеспособность гибридов, их стерильность, наконец, невозможность найти полового партнера и дать жизнеспособное плодовитое потомство. Мы знаем, что для каждого вида характерен свой набор специфических признаков. Межвидовой гибрид будет иметь признаки, промежуточные между признаками двух исходных родительских форм. Его песня, к примеру, не будет понята ни зябликом, ни вьюрком, если это гибрид этих двух видов, и он не найдет полового партнера. У такого гибрида при обра­зовании гамет содержащиеся в его клетках хромосомы зяблика «не уз­нают» хромосомы вьюрка и, не найдя гомологичного партнера, не конъюгируют. В результате образуются гаметы с нарушенным набором хромосом, которые, как правило, нежизнеспособны. И вследствие все­го этого гибрид окажется стерильным.

Итак, видовые критерии, по которым мы отличаем один вид от другого, в совокупности обусловливают генетическую изоляцию ви­дов, обеспечивая самостоятельность каждого вида и разнообразие их в природе. По сути, в выработке этих изолирующих видовых призна­ков и заключается процесс формирования видов. Именно поэтому изучение видовых критериев имеет определяющее значение для по­нимания механизмов процесса эволюции, происходящего на нашей планете.

     Вариант 1.

Заяц-беляк и заяц-русак

Род собственно зайцев, к которому относятся русак и беляк, а также еще 28 видов, довольно многочислен. Наиболее известные в России зайцы - беляк и русак. Беляка можно встретить на территории от побережья Северного  Ледовитого океана до южной границы лесной зоны, в Сибири - до границ с Казахстаном, Китаем и Монголией, а на Дальнем Востоке — от Чукотки до Северной Кореи. Распространен беляк и в лесах Европы, а также на востоке Северной Америки. Русак обитает на территории Европейской России от Карелии и юга Архангельской области до южных границ страны, на Украине и в Закавказье. А вот в Сибири этот заяц обитает только на юге и к западу от  Байкала.

Беляк получил свое название благодаря белоснежному зимнему меху. Только кончики ушей остаются у него черными весь год. Русак же в некоторых северных местностях тоже сильно светлеет к зиме, но снежно-белым он не бывает никогда. А на юге он вовсе не меняет окраски.

Русак больше приспособлен к жизни в открытых ландшафтах, поскольку он крупнее беляка, да и бегает лучше. На коротких дистанциях этот заяц может развивать скорость до 50 км/час. У беляка лапы широкие, с густым опушением - чтобы меньше проваливаться в рыхлые лесные сугробы. А у русака лапы уже, ведь на открытых местах снег, как правило, твердый, слежавшийся, «утоптанный ветром».

Длина тела беляка - 45-75 см, масса - 2,5-5,5 кг. Уши короче, чем у русака. Длина тела русака - 50-70 см, масса до 5 (иногда 7) кг.

Размножаются зайцы обычно два, а на юге три или даже четыре раза в год. У зайцев-беляков в выводе может быть по два, три пять, семь зайчат, а у русаков - обычно всего один или два зайчонка. Русаки начинают пробовать траву через две недели после рождения, а беляки и того быстрее — через неделю.

Вариант 2.

Городская ласточка

Верх головы, спина, крылья и хвост сине-черные, надхвостье и весь низ тела белые. Самцы и самки окрашены одинаково. Хвост с резкой треугольной вырезкой на конце.

Обитатель горных и культурного ландшафтов. Гнездится на стенах скал и зданий. Обычная или много­численная перелетная птица. Дер­жится стаями в воздухе или сидя на проводах, чаще других ласточек са­дится на землю. Гнездится колония­ми. Гнездо лепит из комочков глины в форме полушара с боковым вхо­дом. Питается почти исключительно насекомыми,  находящимися в воздухе: мелких насекомых заглатывают, пролетая с открытым ртом сквозь их скопления; крупных насекомых догоняют; сидящих насекомых схватывают редко. Истреблением мух и других насекомых в населенных пунктах ласточки приносят большую пользу. Кладка из 4—6 белых яиц в мае-июне. Голос — звонкое «тиррч—тиррч».

Береговая ласточка

Верх головы, шеи, спина, крылья, хвост и полоса поперек груди серовато—бурые, горло, грудь и брюшко белые. Хвост с неглубокой вырезкой.

Населяет долины рек, где гнездится по обрывистым гли­няным или песчаным берегам. Обычная или многочисленная перелетная птица. Держится стаями, гнездится колониями. Гнезда устраивает в норах по об­рывистым берегам рек. Кладка из 4—6 белых яиц в мае—июле. В гнездах ласточек заводится нередко большое количество паразитов, заедающих птенцов. В заботе о потомстве участвуют и самец и самка. Большую часть времени ласточка проводит в полете, который отличается быстротой (до 120 км/ч) и маневренностью. Голос - негромкое «чирр-чир».

 

 

Практическая работа № 6

«Приспособление организмов к условиям обитания».

Цель: закрепить умение выявлять черты приспособленности организмов к условиям обитания.

Оборудование: инструктивные карточки, фото растений и животных.

Ход работы:

1. Рассмотрите полученные объекты, найдите наиболее очевидные приспособления к тем условиям среды, в которых обитают эти организмы.

2. Определите относительный характер данных приспособлений у организмов.

3. Заполните таблицу:

Объект	Условия    обитания	Адаптации (приспособления)	Относительный характер адаптаций

4. Сделайте вывод о биологическом значении приспособления.

Пример:

Объект	Условия    обитания	Адаптации (приспособления)	Относительный характер адаптаций
Кактус	Пустыни. Жаркий сухой климат.	Листья преобразовались в колючки для уменьшения площади испаряющей поверхности, стебель мясистый для запасания влаги.	Кактус приспособлен к засушливым условиям, поэтому, если его часто поливать, то он погибнет.

 

 

 

Практическая работа № 7

«Биосфера и человек»

Цель: выявить основные пути загрязнения и меры по охране различных оболочек Земли.

Оборудование: сообщения студентов, дидактический материал.

Ход работы:

1. Прослушать сообщения учащихся.

2. Заполнить таблицу:

Воздействие человека на планету.

Оболочки Земли	Причины загрязнения	Меры по охране
1. Атмосфера
2. Гидросфера
3. Литосфера
4. Биосфера

3. Ответить на вопросы (для 1 варианта – 1, 3, 5, для 2 варианта – 2, 4, 6):

1)       Почему повышение урожайности сельскохозяйственных культур предпочтительнее, чем расширение обрабатываемых площадей?

2)       Как вы думаете, какая из экологических проблем наиболее остро стоит во Владимирской области?

3)       Как вы относитесь к идее космического Ноева ковчега – переселения части людей, животного и растительного мира Земли на иные космические тела?

4)       Люди давно знают, что разрушать природу невыгодно. Зачем они это делают?

5)       Можно ли считать, что в ближайшем будущем с окружающей средой все будет в порядке, если принят закон РФ «Об охране окружающей природной среды»?

6)       Что произойдет, если человек полностью вырубит все леса на Земле, заменив их полями и пастбищами. В чем причины сокращения лесов в России?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

Основные источники

1. Сивоглазов В. И., Агафонова И. Б., Захарова Е. Т. Биология. Общая биология: базовый уровень, 10—11 класс.— М., Издательство «Дрофа», 2014.

Дополнительные источники

1. Жеребцова Е.Л. Биология в схемах и таблицах. — СПб., Издательство «Тригон», 2012.

2. Мамонтов С. Г., Захаров В. Б., Козлова Т. А. Биология: учебник для студ. Учреждений высш. образования (бакалавриат).— М., Издательство «Академия», 2014.

3. Методические указания по выполнению практических работ.

4. Методические указания по выполнению внеаудиторной самостоятельной работы.

Интернет-ресурсы

1. Вся биология. Современная биология, статьи, новости, библиотека [Электронный ресурс]. Форма доступа: www. sbio. info.

 

Электронное пособие «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Уроки биологии. 10 класс».

 

Скачано с www.znanio.ru