Современная теория эволюции

Современная теория эволюции

Цель:

1. Сформулировать основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина.

2.Сформулировать основные положения синтетической теории эволюции.

Тип урока: Комбинированный, изучение нового материала

Основные понятия урока: эволюционная теория, наследственность, изменчивость, борьба за существование, естественный отбор, популяционные волны, дрейф генов, изоляция, синтетическая теория эволюции (СТЭ).

Ход урока

Организационный момент

Взаимное приветствие, проверка отсутствующих по журналу, подпись рапорта. Проверка готовности к уроку.

Актуализация знаний.

Опрос:

1.  
1. Дайте определение вида.
2. Дайте определение понятию «популяция».
3. Какими параметрами характеризуется каждая популяция?
4. Что такое генофонд популяции?
5. Назовите условия, необходимые для осуществления эволюции

1. Изучение новой темы.

- Ребята, давайте вспомним с вами:

1. Какие существуют причины изменения численности особей в популяции?

2. В чем заключается роль мутаций в процессе эволюции?

(педагог дает оценку ответов учащихся, подводит их к тому, какие существуют основные факторы эволюции)

- Давайте рассмотрим факторы эволюции, их влияние на генофонд популяций и создание условий для главного эволюционного фактора – естественного отбора.

Факторы эволюции:

1.Наследственная изменчивость:

Фактор, обеспечивающий возникновение нового генетического материала в популяции, - наследственная (генотипическая) изменчивость.

Существует две формы такой изменчивости: комбинативная и мутационная (мы с вами разбирали ее ранее).

Мутации с определенной частотой возникают у всех живых организмов.

Мутации возникают ненаправленно, не имеют приспособительного значения.

Доминантные мутации проявляются в первом же поколении, и их дальнейшая судьба зависит от их значимости. Вредные мутации приведут к гибели организма или снижению его жизнеспособности.

Нейтральные и полезные мутации сохранятся в следующих поколениях.

Однако гораздо чаще происходят рецессивные мутации, которые могут в течение длительного времени в скрытом виде передаваться из поколения в поколение. С течением времени мутации могут перейти в гомозиготное состояние и их судьба также будет зависеть от степени значимости (полезные признаки будут сохраняться, а вредные удаляться с помощью естественного отбора).

Роль мутаций: приводят к увеличению генетического разнообразия популяции.

Мутационный процесс является лишь поставщиком элементарного эволюционного материала. Его давление на популяции поддерживает их генетическое разнообразие на высоком уровне.

Но т.к. мутации случайны, то мутационный процесс не способен оказывать направляющее влияние на процесс эволюции.

2.Популяционные волны:

В естественных условиях численность популяции постоянно меняется. Такие периодические и непериодические (случайные) колебания численности особей, составляющих популяцию, называют популяционными волнами.

Пример: нехватка корма, эпидемии, влияние хищников – уменьшается кол-во особей в популяции.

В маленькой по размеру популяции некоторые особи в силу случайных причин могут оставить или не оставить потомства, что приведет к изменению частот встречаемости тех или иных аллелей популяции. Некоторые аллели могут вообще исчезнуть из популяции.

Процесс случайного ненаправленного изменения частот аллелей в популяции называют дрейфом генов. В итоге генофонд оставшейся популяции будет отличаться от генофонда исходной популяции.

Явление, при котором популяция проходит через период малой численности, носит название эффект «бутылочного горлышка».

Результат эффекта «бутылочного горлышка».

Слева показана первоначальная родительская популяция.

Затем она значительно уменьшена тем или иным окружающим событием.

Генофонд популяции оказался сокращенным.

Генотипическая структура будет отражением генотипов тех особей, которые прошли через «бутылочное горлышко».

Таким образом, колебания численности (популяционные волны) вызывают изменения генетической структуры популяции.

Для того чтобы в дальнейшем популяция могла развиваться независимо на основе своего собственного генофонда, необходима ее изоляция от других подобных популяций.

3.Изоляция:

Изоляция – это ограничение или полное отсутствие скрещиваний особей разных популяций.

Пока между популяциями существует поток генов, они не могут накопить существенные генетические различия.

Роль: Изоляция приводит к прекращению обмена наследственной информацией и превращает популяцию в самостоятельную генетическую систему. Изоляции закрепляют и усиливают генетические различия между популяциями, создают предпосылки для дальнейшего преобразования этих популяций в отдельные виды.

Виды изоляции:

1.Пространственная изоляция – связана с существованием географических преград между популяциями, например, горных хребтов, пустыней, водоемов и т.д.

2.Экологическая изоляция – связана с невозможностью скрещивания различных популяций вследствие разделения экологическими препятствиями в пределах одного ландшафта. Например, обитатели одного болота имеют мало шансов встретиться в период размножения с обитателями другого болота.

Вывод: Такие факторы эволюции, как наследственная изменчивость, популяционные волны и изоляция изменяют генофонд популяций и обеспечивают их независимое существование, создавая условия для действия главного эволюционного фактора – естественного отбора.

Естественный отбор – главная движущая сила эволюции.

Естественный отбор – это преимущественное выживание и размножение наиболее приспособленных особей каждого вида и гибель менее приспособленных организмов.

Именно естественный отбор направляет эволюционный процесс и обеспечивает закрепление в популяции определенных изменений.

Материал для естественного отбора - наследственная изменчивость (генетическое разнообразие).

Обычно с большой вероятностью выживают и оставляют потомство те особи, которые максимально приспособлены к данным условиям обитания, имеют определенные преимущества. Наименее приспособленные имеют меньше шансов оставить потомство и чаще погибают. Таким образом, естественный отбор – это результат борьбы за существование.

Естественный отбор играет в природе творческую роль, потому что из всего многообразия ненаправленных наследственных изменений он отбирает и закрепляет только те, которые обеспечивают популяции или виду в целом оптимальные приспособления к данным условиям существования.

Виды отбора:

1.Движущий – в популяции, которая находилась в стабильных условиях существования и имела признаки относительно некой средней величины, могут измениться условия внешней среды. Тогда преимущество будут иметь особи, чье проявление отклоняется от средней величины. Давление отбора будет приводить к сдвигу среднего значения признака или свойства в популяции и появлению новой средней величины, соответствующей изменившимся условиям.

Примеры: явление индустриального меланизма у бабочки березовой пяденицы; устойчивость насекомых к ядохимикатам; утрата глаз у крота или редукция крыльев у некоторых насекомых, живущих в ветреных районах на морских побережьях.

2. Стабилизирующий – действует в постоянных условиях среды, направлен на сохранение ранее сложившегося среднего значения признака или свойства. Действие этой формы отбора направлено на уничтожение особей, несущих признаки, значительно уклоняющиеся от средней нормы.

Эта форма отбора не сдвигает среднюю величину значения признака, однако размах фенотипической изменчивости снижается.

Примеры: Во время сильных бурь в прибрежных районах Англии погибают в основном воробьи с длинными и короткими крыльями, а птицы со средними размерами крыльев выживают.

В большом помете у млекопитающих обычно гибнут те детеныши, которые наиболее резко отклоняются по каким-то признакам от средних величин.

До нашего времени благодаря стабилизирующему отбору сохранились виды, жившие млн лет назад: древовидные папоротники, акулы, кистеперая рыба латимерия, пресмыкающееся гаттерия.

3.Дизруптивный– разрывающий отбор, благоприятствующий 2 или нескольким направлениям изменчивости (классам фенотипов), но не благоприятствующий среднему (промежуточному) состоянию признака (фенотипа). При действии дизруптивного отбора внутри популяции обычно возникает полиморфизм – несколько отчетливо различающихся фенотипических форм.

Адаптации организмов к условиям обитания как результат действия естественного отбора:

- Ребята, на основании собственных наблюдений приведите примеры приспособленности организмов к условиям существования (педагог выслушивает ответы учащихся, анализируют их в группе)

Морфологические адаптации:

Связаны с особенностями строения тела. Различают общие (затрагивают обычно крупные таксоны – отряды, классы, типы) и специальные адаптации (связаны с более узкими условиями существования – виды, группы видов).

Примеры: возникновение крыла у птиц – впоследствии на его основе возникали вторичные и третичные адаптации – бреющий полет буревестника и маневренный полет колибри; разнообразная форма птичьих клювов в зависимости от типа их питания; строение тела рыб – плоское у придонных и торпедообразное у акул; густой шерстяной покров у северных млекопитающих; гибкое тело у норных животных; в высокогорных районах и тундре – стелющиеся и подушковидные формы растений, устойчивые к сильным ветрам, легко укрывающиеся снегом и не повреждающиеся в сильные морозы.

Покровительственная окраска: Служит способом защиты от врагов для многих видов животных. Благодаря ей животные становятся менее заметны.

Примеры: самки птиц, гнездящихся на земле, практически сливаются с общим фоном местности, их яйца и птенцы также незаметны; неразличимы в траве зеленые кузнечики; в пустыне – песочно-желтые ящерицы, на снегу – полярные песцы; яркая окраска с чередованием светлых и темных полос или пятен (тигры, леопарды, пятнистые олени, детеныши кабана) – она имитирует чередование света и тени в природе и делает животных менее заметными в густых зарослях; в зависимости от условий освещенности способны менять окраску хамелеоны, осьминоги.

Предостерегающая окраска:

Такая окраска, как правило, свойственна жалящим или имеющим ядовитые железы насекомым.

Пример: птица вряд ли будет пытаться съесть ярко-полосатого шмеля или ядовитую божью коровку.

Маскировка:

Маскировка – это соответствие формы тела объектам неживой природы. Сходство с предметами окружающей среды позволяет многим животным избегать нападения хищников.

Примеры: практически неразличима в зарослях рыба-игла; форма тела некоторых насекомых напоминает листья, кору, веточки, колючки растений.

Мимикрия:

Многие безобидные животные приобрели сходство с ядовитыми видами.

Мимикрия – это явление подражания беззащитного вида хорошо защищенным и имеющим предостерегающую окраску неродственным видам.

Примеры: муха-журчалка; многие неядовитые змеи похожи на ядовитых; узор на крыльях некоторых бабочек напоминает глаза хищников.

Биохимические адаптации:

Многие животные и растения способны образовывать различные вещества, которые служат им для защиты от врагов, для нападения на другие организмы: пахучие вещества клопов, яды змей, пауков, скорпионов, токсины растений; особая структура белков и липидов позволяет организмам существовать в горячих источниках или в условиях вечной мерзлоты.

Физиологические адаптации:

Связаны с перестройкой обмена веществ. Без них невозможно поддержание гомеостаза в постоянно меняющихся условиях внешней среды.

Примеры: птицы и рептилии, обитающие в морях, приобрели специальные железы, которые позволяют им быстро избавляться от избытка солей; пустынные животные перед наступлением засушливого сезона накапливают много жира: при его окислении образуется большое количество воды.

Поведенческие адаптации:

Помогают в борьбе за выживание.

Примеры: затаивание или отпугивающее поведение при приближении врага; запасание корма на неблагоприятный период года; спячка животных и сезонные миграции, позволяющие пережить холодный или засушливый период.

Многие виды адаптаций формируются параллельно.

Пример: животные с покровительственной окраской в минуту опасности замирают; предостерегающая окраска, наоборот, сочетается с демонстрационным поведением, отпугивающим хищника.

Важную особенность играют поведенческие адаптации, связанные с продолжением рода: брачное поведение, выбор партнера, образование семьи, забота о потомстве – эти все типы поведения являются врожденными и видоспецифичными, т.е. у каждого вида существует своя программа полового и детско-родительского поведения.

Вывод: Таким образом, все живые организмы приспособлены к условиям своего обитания. Каждый организм имеет множество адаптаций, которые образовывались в результате действия естественного отбора в определенных условиях среды. При изменении условий адаптации могут менять свою приспособительную ценность, т.е. адаптации имеют относительную целесообразность.

В результате действия движущих сил эволюции у организмов возникают и совершенствуются адаптации к условиям среды, а их закрепление в изолированных популяциях может привести к образованию новых видов.

1. Домашнее задание.

§ 23, конспект