31.03.21 г. 303,305
ГРУППА 303 БИОЛОГИЯ
ТЕМА 1: Видообразование – результат эволюции.
Вспомните!
Что такое вид?
Какие виды древних растений и животных вам известны?
Какую роль играет изоляция в процессе эволюции?
Видообразование – это процесс возникновения новых видов. В настоящее время на земном шаре обитает несколько миллионов разнообразных видов, а за всё время существования Земли, как считают учёные, их было в 50–100 раз больше. Как же возникало всё это гигантское многообразие?
Способы видообразования. Большой вклад в решение проблем видообразования внёс известный американский зоолог и эволюционист Эрнст Майр. Он выделил три основных способа видообразования (рис. 34).
Первый способ – преобразование одного вида в другой (А в В). При этом общее число видов не изменяется, потому что постепенно на смену одному виду приходит другой, новый вид.
Второй способ основан на гибридизации двух видов, в результате чего образуется третий, новый вид (межвидовое образование). Как правило, при этом исходные виды не исчезают, поэтому общее число видов увеличивается (+1). Примером такого видообразования может служить возникновение культурной сливы (2n = 48) в результате гибридизации тёрна (2n = 32) и алычи (2n = 16).
Рис. 34. Три основных способа видообразования
Третий способ, который Майр назвал истинным видообразованием, связан с расхождением (дивергенцией) признаков. Этот способ был подробно изучен и описан Ч. Дарвином. Если исходный и вновь образующийся виды остаются жизнеспособными, число видов увеличивается. Именно таким способом образовалось большинство видов.
Пути видообразования. Если особи, принадлежащие к разным популяциям внутри одного вида, скрещиваются и образуют плодовитое потомство, вид является единым целым. Поток генов между внутривидовыми популяциями формирует единый видовой генофонд. Для образования нового вида необходимо, чтобы между популяциями возникла изоляция. В результате обмен генами между изолированными популяциями прекращается, накапливаются межпопуляционные различия, что в дальнейшем может привести к превращению таких популяций в самостоятельные генетические системы, сначала виды, а затем и более крупные таксоны (рис. 35).
В зависимости от изолирующего механизма, можно выделить два основных пути видообразования: географическое и экологическое.
Рис. 35. Возникновение изоляции между популяциями может привести к образованию новых видов
Географическое видообразование[2]. При пространственной изоляции популяций происходит географическое видообразование. Если некая популяция мигрировала за пределы ареала исходного вида, утратила связь с остальными видовыми популяциями и попала в иные условия, накопление адаптаций к этим новым условиям обитания может привести к формированию нового вида.
Также географическое видообразование может происходить при разделении исходного целостного ареала родительского вида на несколько изолированных самостоятельных ареалов. Такая изоляция возникает в результате глобальных геологических процессов: дрейфа континентов, горообразования, образования водных преград и т. д. Классическим примером такого видообразования являются вьюрки, которых Дарвин изучал на различных Галапагосских островах.
Примером видообразования путём фрагментации (от лат. fragmentum – обломок, кусок) ареала материнского вида служит возникновение разных видов ландыша (рис. 36). Несколько миллионов лет назад исходный предковый вид ландыша был широко распространён в лесах Евразии, однако в связи с оледенением его ареал распался на несколько независимых территорий. Ландыш сохранился лишь на территориях, которые ледник не затронул: на юге Дальнего Востока, в Закавказье и на юге Европы. В дальнейшем эти три изолированные популяции развивались самостоятельно, что привело к образованию нескольких новых видов, отличающихся размером и окраской листьев и венчиков.
Рис. 36. Видообразование путём фрагментации ареала материнского вида. Образование разных видов ландыша
Видообразование протекает очень медленно, в течение сотен тысяч и миллионов лет в результате смены сотен тысяч поколений. Если мы проследим процесс последовательного отделения фрагментов суши от единого древнего континента, то сможем выявить чёткую корреляцию. Острова и континенты, имеющие более длительную историю самостоятельного существования, гораздо сильнее отличаются по флоре и фауне.
Экологическое видообразование. В пределах ареала исходного вида осуществляется экологическое видообразование. Оно может происходить несколькими способами. Один из них – быстрое возникновение новых видов путём кратного увеличения числа хромосом (полиплоидизация). Например, у исходного вида табака 12 хромосом, но известны формы с 24, 48, 72 хромосомами.
Другой способ основан на экологической изоляции видов. В этом случае изолирующими барьерами служат различия в условиях обитания, в результате чего образуются экологические подвиды, предпочитающие те или иные экологические ниши. В дальнейшем такие подвиды могут дать начало новым самостоятельным видам (§ 5, разные виды дубов, растущие на разных почвах).
Подобный способ видообразования встречается и у животных. Например, у яблонной пестрокрылки существуют две экологические группы, которые предпочитают кормиться и размножаться на двух разных видах растений – боярышнике и яблоне. Как выяснилось, распознавание и предпочтение хозяина контролируется одним геном. Следовательно, мутация, возникшая в этом гене, может положить начало формированию экологических рас, затем подвидов и в дальнейшем видов. Доказательством того, что видообразование завершено, является возникновение репродуктивной изоляции (невозможности скрещивания) даже при исчезновении изолирующих барьеров.
Образовавшийся новый вид в дальнейшем вступает в сложные межвидовые взаимоотношения, которые и определяют его последующую судьбу: процветание, гибель или распад на новые виды.
Вопросы для повторения и задания
1. Сравните три основных способа видообразования.
2. Охарактеризуйте механизмы основных путей видообразования.
3. Какую роль играет изоляция в процессе видообразования?
4. Приведите примеры географического и экологического видообразования.
5. Каково значение пространственной изоляции для образования новых видов?
303 ГРУППА
ТЕМА 2:Основные направления эволюционного процесса. Л.Р.№3 «Ароморфозы и идиоадаптации организмов».
Ученые выделяют два основных направлений эволюционного процесса: биологический прогресс и биологический регресс. А.Н. Северцев предложил в 1925 году назвать биологическим прогрессом успех группы в борьбе за существование, который характеризуется увеличением численностей особей таксона, расширением его ареала.
Сущность биологического прогресса может проявиться в усложнении организации особей в процессе эволюции. Это направление эволюционного процесса называется ароморфозом; оно характерно в наибольшей степени для организмов, ведущих активный образ жизни.
Другие направления, ведущие к биологическому прогрессу, называются идиоадаптациями или аллогенезом. Это частные приспособления организма к определенному образу жизни. И к конкретным условиям внешней среды. Примером являются разные формы клюва у птиц в связи с использованием различной пищи и способов её добывания; другой пример – разные приспособления для распространения семян у растений.
Дегенерация или катагенез – упрощение структуры систем органов и тканей в процессе индивидуального развития (онтогенеза) организмов. Например, исчезновение хвоста у головастика и превращение его в лягушку.
Другой путь эволюции – это биологический регресс, это эволюционный упадок группы особей, которая не смогла приспособиться к изменениям внешней среды или не выдержала конкуренции с другими группами особей. Это направление эволюции характеризуется уменьшением количества особей данной группы, сужением ареала.
Способы осуществления макроэволюции:
- Дивергенция – расхождение признаков у близких популяций (независимое расхождение признаков у вьюрков на Галапогосских островах под действием элементарных эволюционных факторов) В результате вид распадается на несколько независимых видов.
В результате дивергенции развиваются гомологичные органы - органы, имеющие общее происхождение, но разный внешний вид в связи с выполнением разных функций
(так как они приспосабливаются к разным условиям).
- Параллелизм – эволюционное развитие в сходном направлении 2-х или более дивергировавших ранее групп (развитие саблезубости у представителей разных кошачьих). Объясняется общностью генной структуры и сходной изменчивостью.
Путём параллелизма развивались приспособления к водному образу жизни в трёх линиях эволюции ластоногих (моржи, ушастые и настоящие тюлени); у нескольких групп крылатых насекомых передние крылья преобразовались в надкрылья; у разных групп кистепёрых рыб развивались признаки земноводных;
- Конвергенция – процесс развития в сходном направлении, приводящий к возникновению сходных признаков в одинаковой среде ( форма тела у акул, китообразных, ихтиозавров, тюленей).
В результате конвергенции развиваются аналогичные органы - органы, имеющие разное происхождение, но сходный внешний вид в связи с выполнением одинаковых функций
(так как они приспосабливают к сходным условиям).
Лабораторная работа № 3 по биологии (11 класс).
Тема: ароморфозы (у растений) и идиоадаптации (у насекомых).
Цель: сформировать умение выявлять ароморфозы и идиоадаптации у растений и животных, объяснять их значение.
Оборудование: гербарные материалы водорослей, мхов, папоротникообразных, цветковых растений, веточки сосны или ели, коллекции насекомых.
Ход работы
1. Рассмотрите растения: водоросль, мох, папоротник, веточку сосны или ели, цветковое растение — назовите имеющиеся у них органы и заполни Таблицу 1. Выявите черты усложнения в строении растений этих отделов и раскройте их значение. Определите, по какому направлению шла эволюция растений от водорослей до покрытосеменных.
2.Рассмотрите насекомых разных отрядов (чешуекрылые, прямокрылые, двукрылые и др.), выявите в их строении черты сходства и различия и заполни Таблицу 2. Сделайте вывод о направлении эволюции насекомых.
Таблица 1. Ароморфозы растений
растение | Органы растения |
Ламинария | Слоевище, ризоиды. |
Папоротник орляк | Корень, стебель, листья, споры. |
Сосна крымская | Корень, стебель, листья, семена. |
Лютик ползучий | Корень, стебель, листья, цветки, семена. |
Ароморфозы – это существенные эволюционные изменения, повышающие уровень организации организмов.
Ароморфозы растений:
- появление корня;
- разделение тела на стебель и листообразные пластинки;
- возникновение оплодотворения, не связанного с водой;
- возникновение семенных зачатков;
- возникновение семени;
- возникновение хвои;
- появление шишки – видоизменённого побега;
- появление в цветках половых органов – мужских (антеридии) и женских (архегонии);
- появление способности к опылению насекомыми.
Вывод: эволюция растений от водорослей до покрытосеменных шла по направлению ароморфозов. В результате ароморфозов повышался уровень организации растений, образовывались новые классы растений, у растений появлялись значительные преимущества в борьбе за выживание и возможность перехода в другую среду обитания.
Таблица 2. Идиоадаптации у насекомых
Отряд насекомых | Части тела | Конечности | Крылья | Ротовой аппарат |
двукрылые | Голова, грудь, брюшко. | 3 пары ног | 2 пары крыльев: передняя пара хорошо развита, задняя пара - жужжальца | Лижуще-сосущий (муха), колюще-сосущий (комар). |
чешуекрылые | Голова, грудь, брюшко. | 3 пары ног | 2 пары крыльев, покрытых чешуйками | Сосущий (бабочка), грызущий (моль). |
прямокрылые | Голова, грудь, брюшко. | 3 пары ног | 2 пары крыльев: передняя пара – надкрылья, задняя пара – широкие перепончатые крылья. | Грызущий (кузнечик). |
Идиоадаптации – это прогрессивные, но незначительные эволюционные изменения.
Идиоадаптации у насекомых проявляются в различном строении ротовых аппаратов. Появление большого разнообразия видов насекомых – следствие их эволюционного развития по пути идиоадаптаций.
Вывод: в результате идиоадаптаций насекомые приспосабливались к среде обитания, образовывались новые виды, рода, семейства, отряды внутри класса. Уровень организации организмов не изменялся.
ГРУППА 305
ТЕМА: Наследственная изменчивость человека. Лечение и предупреждение некоторых наследственных болезней человека.
Наследственная изменчивость человека. Лечение и предупреждение некоторых наследственных болезней человека.
- Итак, мы с вами продолжаем изучать живые организмы на клеточном уровне. Давайте вспомним, что же такое клетка?
Клетка – это структурно-функциональная элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов.
- Что же в ней такого уникального?
Клетка обладает собственным обменом веществ, так как является открытой системой; способна к самостоятельному существованию, самовоспроизведению, а также является одноклеточным организмом (дробянки и цианобактерии).
А на какие две группы делятся клеточные организмы?
На прокариоты и эукариоты, а в чем различия между этими двумя группами организмов?
Различие в особенностях строения есть – это наличие кольцевой хромосомы у прокариотов (нуклеоид) и наличие оформленного ядра у эукариотов.
Живые организмы
прокариоты эукариоты
не имеют оформленного яра имеют оформленное ядро
Бактерии Грибы
Цианобактерии Растения
Животные
Давайте вспомним, как выглядят клетки прокариот:
А теперь давайте вспомним особенности строения ядра.
Что же является самой главной частью ядра? Правильно, хромосомы, потому что в них находится наследственная информация.
НА организм влияют мутагены, вызывающие мутационную изменчивость. И сегодня на уроке именно этот вопрос мы рассмотрим более подробно.
Мутаген – соединение химической, биологической или физической природы, способное прямо или косвенно повреждать наследственные структуры клетки. (определение записать в тетрадь).
Мутация – в широком смысле слова внезапно возникающее наследуемое изменение. Другими словами мутация – любое структурное или композиционное изменение в ДНК организма произошедшее спонтанно или индуцированное мутагенами. (определение записать в тетрадь).
По происхождению мутагены можно разделить на экзогенные (многие факторы внешней среды) и эндогенные (образуются в процессе жизнедеятельности организма).
По природе возникновения различают: физические, химические и биологические мутагены.
По этому вопросу нам расскажут ребята в своих сообщениях. (Задания на опережающее обучение).
А теперь давайте рассмотрим, какие же мутации возникают у живых организмов на примере человеческого организма. (Задания на опережающее обучение).
Мутации
(виды мутаций записать в тетрадь)
Точечные или генные – изменение в структуре гена, вызванные нарушением последовательности нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот (выпадение или добавление отдельных нуклеотидов, замена одного нуклеотида другим). (Задания на опережающее обучение).
Хромосомные связаны с изменениями количества отдельных гомологичных хромосом или в их строении. (Задания на опережающее обучение).
Геномные (полиплоидия) – у животных и человека встречается очень редко. (так как этот тип мутаций нарушает функционирование хромосомного механизма определения пола; если количество половых хромосом превышает две, у организмов отмечаются нарушения в развитии и они или погибают, или остаются неспособны к размножению). У растений таких ограничений нет, так как у них нет половых хромосом.
305 ГРУППА. ТЕМА 2: Одомашнивание как начальный этап селекции.
Одомашнивание как первый этап селекции. Все современные домашние животные и культурные растения произошли от диких предков. Процесс превращения диких животных и растений в культурные формы называют одомашниванием. Главным фактором одомашнивания служит искусственный отбор организмов, отвечающих требованиям человека.
Одомашнивание как начальный этап селекции
1. Селекция как вид научной деятельности возникла:
а) во второй половине XX в. благодаря использованию искусственного мутагенеза в селекции;
б) в первой половине XX в. благодаря открытию Н.И. Вавиловым центров происхождения культурных растений;
в) в середине XIX в., благодаря созданию эволюционной теории Ч.Дарвином;
г) в конце XIX в., благодаря работам И.В. Мичурина.
(Ответ: в.)
2. Причиной окультуривания растений и одомашнивания животных является:
а) переход человека от охоты на диких животных и сбора дикорастущих растений к разведению животных и выращиванию растений в искусственно созданных условиях;
б) возрастание потребностей человека в пище и одежде;
в) постоянное улучшение человеком свойств культивируемых растений и животных;
г) зависимость благополучия человека от ограниченного набора видов растений и животных.
(Ответ: г.)
3. Одомашнивание является начальным этапом:
а) селекции растений, животных;
б) селекции растений;
в) гибридизации;
г) селекции животных.
(Ответ: а.)
4. Центрами происхождения культурных растений Н.И. Вавилов считал регионы мира, где:
а) имеются наиболее благоприятные условия;
б) найдено большое количество ископаемых остатков растений;
в) наблюдается наибольшее число сортов и разновидностей какого-либо растения;
г) отсутствуют конкурирующие виды.
(Ответ: в.)
5. Центрами происхождения культурных растений:
а) хлопчатник, арбуз, кофе;
б) капуста, брюква, люпин, оливковое дерево;
в) пшеница, рожь, овес, чечевица;
являются:
1. Переднеазиатский;
2. Средиземноморский.
3. Африканский.
(Ответ:1–в, 2–б, 3–а.)
6. Центрами одомашнивания животных:
а) индейка, лама, тур;
б) свинья, собака, куры;
в) овца, коза.
считаются центры:
1. Индонезийско-Индокитайский;
2. Южно-Среднеамериканский;
3. Передне-Малоазиатский.
(Ответ: 1–б, 2–а, 3–в.)
7. По выражению Н.И. Вавилова, селекция «представляет собой эволюцию, направляемую волей человека». Это означает, что селекция:
а) осуществляется человеком;
б) представляет длительный процесс;
в) приводит к образованию новых пород животных и сортов растений;
г) приводит к образованию новых пород животных и сортов растений, удовлетворяющих потребностям человека.
(Ответ: г.)
9. Установлено, что домашние животные:
1) лошадь;
2) корова;
3) овца;
произошли от предков:
а) тарпана;
б) тура;
в) лошади Пржевальского;
г) муфлона.
(Ответ: 1–а, 2–б, 3–г.)
