Доказательства эволюции

Разделы: Биология

Задачи:

  • закрепить знания о вкладе К.Линнея в биологию, о первой эволюционной теории Ж.Б.Ламарка, о роли К.Рулье в распространении эволюционных идей в России;
  • повторить знания о состоянии науки и особенностях социально-экономических условий начала ХIХв., подготовивших возникновение и утверждение эволюционного учения, разработанного великим английским естествоиспытателем Ч.Дарвиным;
  • повторить основные этапы жизнедеятельности Ч.Дарвина, закрепить знания о роли экспедиционных исследований Ч.Дарвина в разработке основных положений эволюционной теории;
  • повторить основные положения эволюционной теории Ч.Дарвина;
  • проверить умения устанавливать взаимосвязь между уровнями развития науки и определенными мировоззренческими идеями;
  • определить основные доказательства развития органического мира;
  • продолжить формирование навыков самостоятельной работы с текстом, с раздаточным материалом;
  • продолжить формирование умения делать выводы о доказательствах эволюции на основе знаний полученных самостоятельно.

Оборудование:

  • коллекции “Формы сохранности ископаемых видов растений и животных”;
  • таблицы “Схемы кровообращения позвоночных”, “Cхемы строения головного мозга позвоночных”, “Водоросли, мхи, папоротники, голосеменные, покрытосеменные”;
  • модели головного мозга позвоночных, объемные таблицы “Развитие зародышей хордовых животных”.

1. Проверка знаний.

(Фронтальная беседа, с определением основных вех в истории развития биологии и формулированием выводов по каждому этапу).

  • Определите понятие эволюции.
  • Назовите периоды развития эволюции.
  • Дайте определение креационизму. В чем сущность метафизического мировзрения?
  • Расскажите об основных взглядах и ошибках К.Линнея, определите роль его трудов в развитии биологии.
  • Расскажите об основных взглядах и ошибках Ж.Б.Ламарка, определите роль его трудов в развитии биологии.
  • Какова роль К.Рулье в распространении эволюционных взглядов в России?
  • Какие предпосылки возникновения дарвинизма вам известны?
  • Расскажите об основных этапах жизнедеятельности великого английского естествоиспытателя Ч.Дарвина.
  • Назовите основные положения теории эволюции Ч.Дарвина.

2. Изучение нового материала.

Итак, факт эволюции, то есть исторического развития живых организмов от простых форм к более высокоорганизованным, в основе которого лежат процессы уникального функционирования генетической информации, был принят и подтвержден данными биохимии, палеонтологии, генетики, эмбриологии, анатомии, систематики и многих других наук, которые располагали фактами, доказывающими существование эволюционного процесса.

Цель сегодняшнего урока: сформировать и раскрыть сущность основных доказательств эволюции.

1.Доказательства единства происхождения органического мира. (Фронтальная беседа с определением основных положений доказательств).

— Каков химический состав организмов?

— О чем говорит универсальность генетического кода?

— Молекулы какого вещества являются аккумуляторами энергии для живых организмов?

— Есть ли различия в процессах митоза и мейоза?

1. Близкий элементарный химический состав;

2. Белки и нуклеиновые кислоты построены всегда по единому принципу и из сходных компонентов, играют особо важную роль в жизненных процессах всех организмов;

3. Сходство обнаруживается как в строении, так и функционировании биологических молекул;

4. Едины для всего живого принципы генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот;

5. АТФ-молекулы — аккумуляторы энергии, для большинства организмов;

6. Одинаковы механизмы расщепления сахаров и основной энергетический цикл клетки;

7. Митоз и мейоз осуществляется одинаково у всех эукариот;

8. Клетка — элементарная единица живого, её строение и функционирование очень сходно.

(Основные положения записаны на доске. По окончании беседы, формулируем основные положения и записываем в тетрадях, опираясь на запись на доске).

2. Эмбриологические, палеонтологические и сравнительно-анатомические доказательства).

(Организуется работа в группах с использованием инструктивных карточек, текстовых приложений, коллекций, таблиц, моделей, гербария. Перед работой даётся алгоритм работы.

Каждая группа получает задания, на выполнение которого даётся 11-15 минут. Дальше группы меняются местами и выполняют второе задание, далее — третье. В результате все учащиеся изучают материал по данному вопросу в полном объёме. Закрепление проводится в форме фронтальной беседы).

1. Палеонтологические доказательства.

Ч.Дарвин доказал историческое развитие живой природы, но в последующие годы сбор прямых и косвенных доказательств эволюции продолжается. В основе палеонтологических доказательств лежит наука палеонтология.

Палеонтология — наука, изучающая остатки вымерших организмов, выявляющая их сходства и различия с современными организмами.

  • По ископаемым остаткам восстанавливают внешний вид и строение вымерших организмов;
  • Узнают о растительном и животном мире прошлого;
  • Сопоставляя, ископаемые остатки земных пластов из разных геологических эпох, делают вывод об изменении органического мира во времени. (Наиболее древними являются беспозвоночные животные, позднее появились животные типа хордовых. Их эволюция проходила поэтапно: рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие. Более молодые виды больше похожи на современные формы. В одну геологическую эпоху господствовали рептилии, в другую, млекопитающие.
  • Ископаемые остатки дают большой материал о преемственных связях между различными систематическими группами.

Благодаря палеонтологическим данным удалось установить переходные формы и филогенетические ряды.

Филогенетические ряды. Выдающиеся достижения в накоплении прямых доказательств эволюции принадлежит отечественным ученым, прежде всего В.О. Ковалевскому.

Работы В.О. Ковалевского были первыми палеонтологическими исследованиями, которым удалось показать, что одни виды происходят от других.

Исследуя историю развития лошадей, В.О.Ковалевский показал, что современные однопалые животные происходят от мелких пятипалых всеядных предков, живших 60-70 млн. лет назад в лесах. Изменение климата Земли, повлекшее за собой сокращение площадей лесов и увеличения размеров степей, привело к тому, что предки современных лошадей начали осваивать новую среду обитания – степи. Необходимость защиты от хищников и передвижение на большие расстояния в поисках хороших пастбищ привела к преобразованию конечностей – уменьшению числа фаланг вплоть до одной. Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма: увеличение размеров тела, изменение формы черепа и усложнение строения зубов, возникновение свойственного травоядным млекопитающим пищеварительного тракта и многое другое.

В.О.Ковалевский обнаружил последовательные ряды ископаемых форм лошадиных, эволюция которых совершалась в указанных направлениях. Такие ряды видов, последовательно сменяющих друг друга, называются филогенетическими и свидетельствуют о существовании эволюционного процесса.

Переходные формы. Установление факта постепенного эволюционного развития в линиях невысокого систематического ранга (ряды ископаемых лошадей, слонов, моллюсков) показало существование преемственности между современными и ископаемыми видами. Не в силах опровергнуть эти факты, противники эволюционной теории утверждали, что систематические группы более высокого ранга не могли произойти друг от друга, а явились результатом отдельного акта творения. Поэтому особый интерес представляют ископаемые формы, сочетающие признаки древних и более молодых групп высокого систематического ранга. Такие формы называются переходными. Примером их могут служить кистепёрые рыбы, связывающие рыб с вышедшими на сушу четвероногими земноводными; семенные папоротники — переходная группа между папоротникообразными и голосеменными и др.

Существование переходных форм между разными типами, классами, отрядами показывает, что постепенный характер исторического развития свойствен не только низшим, но и высшим систематическим категориям.

Инструктивная карточка для работы по теме “Палеонтологические доказательства”.

1. Прочтите текст, приложения.

2.Дайте определения ключевым понятиям: палеонтология, филогенетические ряды, переходные формы.

3. Запишите в тетрадь определения ключевых понятий, приводя примеры переходных форм и филогенетических рядов.

4. Рассмотрите коллекцию “Формы сохранности ископаемых видов растений и животных” часть 1,2,3,4.

5. Определите значения ископаемых остатков, как доказательств эволюции. Выпишите в тетрадь, главные из них.

6. Сформулируйте вывод о роли палеонтологических материалов в доказательстве эволюционных преобразований живых организмов.

7. Используя алгоритм работы, приведенный в инструктивной карточке, и, отвечая на вопросы, подготовьте устный ответ по теме “Палеонтологические доказательства”.

  • Какая наука лежит в основе палеонтологических доказательств?
  • Какие организмы являются переходными формами? Что они доказывают? Приведите примеры переходных форм.
  • Дайте определение филогенетическим рядам. Назовите ученного, обнаружившего последовательные ряды ископаемых форм. Расскажите об истории развития лошадей.
  • Сделайте вывод о роли палеонтологических материалов в доказательстве эволюции.

2. Морфологические доказательства.

В основе морфологических доказательств лежат данные науки сравнительной анатомии.

Сравнительная анатомия – наука, изучающая и сравнивающая внутреннее и внешнее строение живых организмов.

Сравнительно-анатомические исследования показали, что строение передних конечностей некоторых позвоночных, например ласты кита, лапы крота, крокодила, крылья птицы, летучей мыши, руки человека, несмотря на выполнение совершенно разных функций, в принципиальных чертах строение сходны. Некоторые кости в скелете конечностей могут отсутствовать, другие срастаться, относительные размеры костей могут меняться, но их гомология, т.е. сходство, основанное на общности происхождения, совершенно очевидна. Гомологичными называются такие органы, которые развиваются из одинаковых эмбриональных зачатков сходным образом.

Наличие у организмов разных групп (классов, семейств и т.д.) гомологичных органов дает возможность установить степень родства между ними, проследить их эволюцию. Видоизменение органов, имеющих общее происхождение, объясняется дивергенцией по признаку строения данного органа в связи с приспособлением к среде обитания.

Дивергенция – расхождение признаков в пределах популяции вида, возникающее под действием естественного отбора. Общая закономерность эволюции, приводящая к образованию новых видов, родов, классов и т. д.

Не всякое сходство органов свидетельствует в пользу их родства. Крыло бабочки и крыло птицы выполняют сходную функцию, но их строение совершенно различно. Сходство вызвано образом жизни, приспособлением к полету, возникшим независимо друг от друга у бабочек и птиц, а не родственным происхождением этих форм. Органы, имеющие внешнее сходство, вызванное сходными приспособлениями к сходным условиям жизни, но различное строение, называются аналогичными. Аналогичные органы возникли в результате конвергенции-схождения признаков и не свидетельствуют о родстве между организмами.

Конвергенция – сближение признаков в пределах разных систематических групп живых организмов, возникшее при воздействии относительно одинаковых условий существования на ход естественного отбора.

Некоторые органы или их части не функционируют у взрослых животных и являются для них лишними — это рудиментарные органы, или рудименты. Наличие рудиментов, так же как и гомологичных органов, свидетельствует об общности происхождения живых форм. Задние конечности у кита, скрытые внутри тела, — рудимент, доказывающий наземное происхождение его предков. У человека тоже известны рудиментарные органы: мышцы, двигающие ушную раковину, рудимент третьего века и т. п.

У некоторых организмов рудиментарные органы могут развиваться до органов нормальных размеров. Такой возврат к строению органа предковых форм называют атавизмом. Среди тысяч однопалых лошадей изредка попадаются особи, у которых развиты маленькие копытца I I и IV пальцев. Известны случаи появления атавистических признаков и у человека: рождение детей с первичным волосяным покровом, с длинным хвостиком и т.д. Возникновение атавизмов указывает на возможное строение того или иного органа у предковых форм.

Сравнительно-анатомические исследования показали существование форм, сочетающих в себе признаки нескольких крупных систематических единиц. Например, эвглена зелёная сочетает признаки растения (хлоропласты, фотосинтез) и животных (жгутики, светочувствительный глазок, подобие ротового аппарата); ехидна и утконос стоят между пресмыкающимися и млекопитающими (откладывают яйца и выкармливают детёнышей молоком). Существование таких промежуточных форм указывает на то, что в прежние геологические эпохи жили организмы, являющиеся родоначальниками нескольких систематических групп.

Инструктивная карточка для работы по теме “Морфологические доказательства”.

1. Прочтите текст.

2. Дайте определения ключевым понятиям: сравнительная анатомия, гомологичные органы, дивергенция, аналогичные органы, конвергенция, рудиментарные органы, атавизмы.

3. Рассмотрите коллекции с гомологичными и аналогичными органами, таблицы “Схемы строения кровообращения позвоночных”, ”Схемы строения головного мозга позвоночных”, модели головного мозга позвоночных, гербарий растений.

4. Сравните строение кровеносной системы, головного мозга позвоночных, строение растений от водорослей до покрытосеменных. Сделайте вывод об усложении в строении различных систем органов живых организмов. Что это доказывает?

5. Запишите в тетрадь определения ключевых понятий, приводя примеры гомологичных, аналогичных, рудиментарных органов и атавизмов.

6. Определите их значения, как доказательств эволюции.

7. Сформулируйте вывод о роли данных сравнительной анатомии в доказательстве эволюционных преобразований живых организмов.

8. Используя алгоритм работы, приведенный в инструктивной карточке, и, отвечая на вопросы, подготовьте устный ответ по теме “Морфологические доказательства”.

  • Какая наука лежит в основе морфологических доказательств?
  • Какие органы называются гомологичными (примеры), аналогичными (примеры), рудиментарными (примеры), атавизмами (примеры)? Что они доказывают? В результате чего образуются?
  • Сделайте вывод о роли сравнительно-анатомических данных в доказательстве эволюции.

III.Эмбриологические доказательства.

Факт единства происхождения живых организмов был установлен на основе эмбриологических исследований, в основе которых лежат данные науки эмбриологии.

Эмбриология – наука, изучающая зародышевое развитие организмов.

Все многоклеточные животные развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. В процессе индивидуального развития они проходят стадии дробления, образование двух- и трехслойного зародышей, формирования органов из зародышевых листков. Сходство зародышевого развития животных свидетельствует о единстве их происхождения.

С особой отчетливостью сходство эмбриональных стадий выступает в пределах отдельных типов и классов. Так, на ранних стадиях развития у зародышей позвоночных (рыбы, ящерицы, кролика, человека) наблюдается поразительное сходство: все они имеют головной, туловищный и хвостовой отделы, зачатки конечностей, по бокам тела – зачатки жабр.

По мере развития зародышей черты различия выступают все более явственно. Причем вначале проявляются признаки класса, к которому относятся зародыши, затем признаки отряда и на еще более поздних стадиях — признаки рода и вида. Эта закономерность в развитии зародышей указывает на их родство, происхождение от одного ствола, который в ходе эволюции распался на множество ветвей.

Основываясь на приведенных выше, а также множестве других фактов, немецкие ученые Ф.Мюллер и Э.Геккель во второй половине XIX в. установили закон соотношения онтогенеза, который получил название биогенетического закона. Согласно этому закону каждая особь в индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историю развития своего вида (филогенез), или, короче, онтогенез есть краткое повторение филогенеза.

Однако за короткий период индивидуального развития особь не может повторить все этапы эволюции, которая совершалась тысячи или миллионы лет. Поэтому повторение стадий исторического развития вида в зародышевом развитии происходит в сжатой форме, с выпадением ряда этапов. Кроме того, эмбрионы имеют сходство не со взрослыми формами предков, а с их зародышами. Так, в онтогенезе млекопитающих и рыб имеется этап, на котором у зародышей образуются жаберные дуги. У зародыша рыбы на основании этих дуг образуется орган дыхания – жаберный аппарат. В онтогенезе млекопитающих повторяется не строение жаберного аппарата взрослых рыб, а строение закладок жаберного аппарата зародыша, на основе которых у млекопитающих развиваются совершенно иные органы (хрящи гортани и трахеи). В разработки теории онтогенеза выдающуюся роль сыграли исследования академика А.Н.Северцова. Он доказал, что изменение исторического развития обусловлены изменениями хода зародышевого развития. Наследственные изменения затрагивают все стадии жизненного цикла, в том числе и зародышевый период. Мутации, возникающие в ходе развития зародыша, как правило, нарушают взаимодействие в организме и ведут к его гибели. Однако мелкие мутации могут оказаться полезными и тогда сохранятся естественным отбором. Они передадутся потомству, включатся в историческое развитие, влияя на его ход.

Инструктивная карточка для работы по теме “Эмбриологические доказательства”.

1. Прочтите текст.

2. Дайте определения ключевым понятиям: эмбриология, биогенетический закон.

3. Рассмотрите влажный препарат “Развитие земноводных” и объёмную таблицу “Развитие зародышей хордовых животных”.

4. Сравните строение зародышей. Сделайте вывод о схожести в строении на ранних этапах развития зародыша и усложнении в строении зародыша различных классов хордовых организмов по мере их развития. Что это доказывает?

5. Запишите в тетрадь определения ключевых понятий.

6.Определите их значения, как доказательств эволюции.

7.Сформулируйте вывод о роли данных эмбриологии в доказательстве эволюционных преобразований живых организмов.

8. Используя алгоритм работы, приведенный в инструктивной карточке, и, отвечая на вопросы, подготовьте устный ответ по теме “Эмбриологические доказательства”.

  • Какая наука лежит в основе эмбриологических доказательств?
  • Назовите признаки сходства зародышей типа хордовых? Что они доказывают?
  • Сформулируйте биогенетический закон. Кем и когда он был установлен?
  • Какое значение в разработке теории онтогенеза сыграли исследования академика А.Н.Северцева?
  • Сделайте вывод о роли эмбриологических данных в доказательстве эволюции.

(Подведение итогов самостоятельной работы учащихся, заслушиваем устные рассказы по изученным темам).

IV. Биогеографические доказательства. Островные фауна и флора.

(По этому вопросу выступает два ученика с сообщениями, заостряя внимание на основных положениях доказательств и делая вывод о их роли, как доказательствах эволюции).

О эволюционном процессе свидетельствует – распространение животных и растений по поверхности нашей планеты. Изучая растительный и животный мир Земли, А.Уоллес привел все сведения о многообразии и своеобразии живого мира различных географических территорий в систему и выделил шесть зоогеографических областей:

  1. Палеарктическая — / Европа, Северная Африка, Северная и Средняя Азия, Япония /
  2. Неоарктическая — / Северная Америка /
  3. Эфиопская — / Африка к югу от пустыни Сахара /
  4. Индо-малайская — / Южная Азия, Малайский архипелаг /
  5. Неотропическая — / Южная и Центральная Америка /
  6. Австралийская — / Австралия, Новая Гвинея, Новая Зеландия, Тасмания, Соломоновы острова, Новая Каледония /.

Степени сходства и различия между ними неодинаковы.

Фауна и флора: Палеарктическая и Неоарктическая – схожа очень (изолированные Беринговым проливом).

Неоарктическая и Неотропическая – существенно отличаются (соединены сухопутной связью – Панамским перешейком).

В чем причина сходства и различия ?

Они связанны с историей формирования материков, временем их изоляции.

Глубокое различие в фауне Неотропической и Неоарктической областей определяется тем, что сухопутная связь между ними установилась совсем недавно. Об этом свидетельствуют биологические данные.

После возникновения Панамского моста лишь не многим южноамериканским видам удалось проникнуть на север (дикобраз, броненосец, опоссум).

Североамериканские виды преуспели в освоении южноамериканской области несколько больше (олени, лисы, выдры, медведи), но эти животные не оказали существенного влияния на уникальный видовой состав Южной Америки. Только здесь живут:

1. отряд неполнозубых (муравьеды, ленивцы);

2. сохранились птицы гоацины, которые могут лазать по деревьям благодаря когтям на пальце крыла и др.

Сходство фауны Неоарктической и Палеарктической областей обусловлено тем, что в прошлом между ними существовал сухопутный мост – Берингов перешеек.

Наиболее отличен от других континентов животный мир Австралии. Известно, что Австралия обособилась от Южной Азии свыше 100 млн. лет назад ещё до возникновения высших млекопитающих. Лишь в Ледниковый период сюда через острова Зондского архипелага перебрались немногие плацентарные – мыши, собаки.

Вывод: чем теснее связь континентов, тем более родственные формы там обитают, чем древнее изоляция частей света друг от друга, тем больше различия между их поселением. Такое распределение видов животных и растений по поверхности планеты и их группировка в биогеографических зонах отражает процесс исторического развития Земли и эволюции живого.

Для понимания эволюционного процесса большой интерес представляют фауна и флора островов. Так как видовой состав фауны и флоры островов целиком определяется историей их происхождения.

Материковые острова

Живой мир близок к материковому. Британские, Сахалинские острова несколько тысяч лет назад отделились от суши, поэтому живой мир очень схож с материком. Чем древнее остров и чем более значительней водная преграда, тем больше обнаруживается отличий.

Мадагаскар. Нет типичных для Африки крупных копытных: быков, антилоп, зебр. Нет крупных хищников: львов, леопардов, гиен, высших обезьян. Но этот остров последнее убежище лемуров. Когда-то, до появление обезьян, лемуры были доминирующими приматами. Но они не могли соперничать со своими более развитыми сородичами и исчезли повсюду, кроме Мадагаскара, который отделился от материка прежде чем эволюционировали обезьяны. На Мадагаскаре 46 родов птиц, не встречающихся нигде в мире. Хамелеоны – крупнее и разнообразнее, чем в Африке. УСТАЛЕ до 60 см. Некоторые на конце морды имеют рога, что делает их похожими на грозных миниатюрных динозавров.

В отличие от Африки на острове отсутствуют ядовитые змеи. Но много питонов и не ядовитых змей.

Согласно истории живого мира змеи появились довольно поздно по сравнению с другими рептилиями, причем ядовитые змеи из них самые молодые. Мадагаскар отделился от континента до появления там змей. Лягушек на Мадагаскаре насчитывается около 150 видов.

Океанические острова

Видовой состав фауны океанических островов беден и является результатом случайного занесения некоторых видов, обычно птиц, рептилий, насекомых. Наземные млекопитающие, амфибии и др. животные не способны преодолевать значительные водные преграды, на большинстве таких островов отсутствуют. Галапогосские острова – удалены от берегов Южной Америки на 700 км. Это расстояние могут преодолеть только хорошо летающие формы. 15% видов птиц представлены южноамериканскими видами, а 85% — отличны от материковых и нигде больше не встречаются.

Гавайские острова. Обнаружено большое разнообразие улиток, цветочниц, которых около 300 эндомичных видов, принадлежащих одному роду.

3. Закрепление знаний.

1. Перечислите все доказательства эволюции.

2. Выполните тестовую работу.

Тест “Доказательства эволюции”.

1. Какие доказательства эволюции основываются на данных палеонтологии?

  1. Морфологические.
  2. Эмбриологические.
  3. Палеонтологические.
  4. Биогеографические.

2. Какие организмы являются переходными формами?

  1. Кистепёрые рыбы.
  2. Семенные папоротники.
  3. Археоптерикс.
  4. Прыткая ящерица.

3. Какие органы лошадей претерпевали наибольшие изменения?

  1. Конечности.
  2. Сердце.
  3. Пищеварительный тракт.
  4. Размеры тела.

4. Кто установил филогенетические ряды?

  1. А.Н.Северцев.
  2. В.О.Ковалевский.
  3. Ж.Б.Ламарк.
  4. К.Ф.Рулье.

5. Назовите гомологичные органы?

  1. Передние конечности позвоночных.
  2. Крыло бабочки и крыло птицы.
  3. Мышцы, двигающие ушную раковину у человека.
  4. Многососковость у человека.

6. Назовите аналогичные органы?

  1. Передние конечности позвоночных.
  2. Крыло бабочки и крыло птицы.
  3. Мышцы, двигающие ушную раковину у человека.
  4. Многососковость у человека.

7. Назовите рудиментарные органы?

  1. Передние конечности позвоночных.
  2. Крыло бабочки и крыло птицы.
  3. Мышцы, двигающие ушную раковину у человека.
  4. Многососковость у человека

8. Назовите атовизмы?

  1. Передние конечности позвоночных.
  2. Крыло бабочки и крыло птицы.
  3. Мышцы, двигающие ушную раковину у человека.
  4. Многососковость у человека.

9. Какие доказательства эволюции основаны на данных сравнительной анатомии?

  1. Островные фауна и флора.
  2. Единства происхождения органического мира.
  3. Морфологические.
  4. Эмбриологические.

10. На каких этапах развития зародыши позвоночных обнаруживают наибольшее сходство между собой?

  1. На ранних этапах развития.
  2. На поздних этапах развития.
  3. На протяжении всего эмбриогенеза.
  4. Не обнаруживают никакого сходства.

11. Кто сформулировал биогенетический закон?

  1. Ч.Дарвин.
  2. А.Н.Северцев.
  3. Мюллер и Геккель.
  4. К.Линней.

12. Какие доказательства эволюции основаны на данных эмбриологии?

  1. Островные фауна и флора.
  2. Единства происхождения органического мира.
  3. Морфологические.
  4. Эмбриологические.

13. Сколько зоогеографических областей выделил А.Уоллес?

  1. 4.
  2. 5.
  3. 6.
  4. 2.

14. От чего зависит разнообразие растительного и животного мира островов?

  1. От истории происхождения.
  2. От видового состава материка.
  3. От условий окружающей среды.
  4. От удаленности от материка.

15. На чем основываются доказательства единства происхождения органического мира?

  1. Схожести химического состава клеток.
  2. Схожести процессов митоза и мейоза.
  3. Клеточном строении организмов. 4.Многообразии живых организмов

Домашнее задание: выучить конспект урока; приготовиться к фронтальному опросу о доказательствах эволюции.

Юбилей эволюции

155 лет теории эволюции: современная наука имеет массу доказательств теории Чарльза Дарвина

155 лет назад, 24 ноября 1859 года вышел один из самых основополагающих трудов в истории науки — книга Чарльза Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора. ». Но у теории эволюции по-прежнему находятся критики, которые игнорируют, что сейчас ученые находят пресловутые «переходные формы», наблюдают образование новых видов в природе и ставят эволюционные эксперименты в лаборатории.

155 лет назад

24 ноября 1859 года вышла книга Чарльза Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь». Это один из самых основополагающих трудов в истории науки, объясняющий, как устроена жизнь на планете, как возникло разнообразие растений и животных. Появилась теория эволюции, которую потом стали называть дарвинизмом.

Судьба этой теории оказалась весьма нелегкой.

Мало того, что она, как и всякая иная теория, завоевывала признание постепенно, уже после того, как она стала общепризнанной в научном мире, вошла во все учебники биологии, ее так и норовят объявить ложной, надуманной, устаревшей и т.д. Пожалуй, никто сегодня не станет пытаться опровергать гелиоцентрическую систему мира Коперника или теорию всемирного тяготения Ньютона, а вот Дарвину не повезло. Креационисты не могут ему простить даже не саму идею эволюции, а то, что он замахнулся на святое – божественное происхождение человека.

В чем суть?

Дарвинизму исполнилось 150 лет

Напомним суть теории, изложенной в «Происхождении видов». Дарвин постулировал, что главными факторами эволюции являются наследственная изменчивость и естественный отбор. Организмы неодинаковы, изменчивость — исходный материал для эволюции. Но в разных условиях среды какие-то признаки, например высокий рост или холодоустойчивость, оказываются полезными.

Организмы с этими признаками получают преимущество в размножении, признаки передаются следующему поколению, которое оказывается более приспособленным.

Так действует естественный отбор – движущая сила эволюции. Таким образом возникают новые виды, которые не скрещиваются между собой. Теория Дарвина объясняла механизм эволюции, в отличие от другой эволюционной концепции Жана Батиста Ламарка «упражнения органов» под прямым влиянием окружающей среды.

Но Дарвину были неизвестны законы наследственности, которые открыл Грегор Мендель в 1865 году. Поэтому он не мог объяснить некоторые вещи, в частности то, почему полезный признак не растворяется в популяции за несколько поколений. Этот необъяснимый для него парадокс под названием «кошмар Дженкина» преследовал ученого до конца дней. Дарвин не знал, что наследственность дискретна, он не знал про гены, хотя предполагал, что должны быть какие-то частицы, через которые передается наследственность, но думал, что эти частицы содержатся в крови.

Материальная мутация

Найдено переходное звено от обычных рыб к камбалам

В конце XIX – начале XX века биологи узнали еще много нового о природе жизни. Голландский ботаник Гуго Де Фриз ввел понятие «мутация» для обозначения единицы изменчивости и разработал мутационную теорию. В 1909 году появилось понятие «ген», хотя оно было пока совершенно абстрактным и обозначало некую частицу, отвечающую за отдельные наследственные свойства. Трудами Джона Холдейна, Сергея Четверикова, Николая Тимофеева-Ресовского развивалась популяционная генетика. В итоге, в 20–30-х годах ХХ века сформировалась синтетическая теория эволюции на основе теории Дарвина с привлечением генетики. А уж после того, как в 1953 году Уотсон и Крик открыли структуру молекулы ДНК, стало понятно еще больше,

и главное – появилась материальная основа наследственности.

Интересно, что все новые знания, которые со временем появлялись, не только не опровергали теорию Дарвина, но вполне укладывались в нее, дополняли и объясняли то, что Дарвин не мог объяснить. Остается только удивляться, как многое он смог предсказать.

Создатель против Дарвина

Креационизм – концепция сотворения мира, всегда был в оппозиции теории эволюции. Причем из чисто религиозного мировоззрения выделяется так называемый научный креационизм, который пытается опровергнуть Дарвина якобы с научных позиций.

Итак, какие же претензии предъявляют Дарвину? Утверждают, что «теория эволюции — это только теория», то есть предположение, мнение, а не доказанный факт. Но, во-первых, те, кто так говорит, не понимают, что в научном языке «теория» обозначает исчерпывающее объяснение какого-то явления, которое было доказано и не было опровергнуто. Эволюционная теория объясняет разнообразие видов и их происхождение, она на научном уровне не была никем опровергнута. А главное, сегодня в науке имеется масса доказательств ее.

Ученые объяснили «дилемму Дарвина» — невероятно быстрый ход эволюции в кембрийском периоде (541–485 млн лет назад)

Одним из аргументов антидарвинистов долгое время был вопрос о «переходных формах».

Если одни организмы превращаются в другие путем постепенных изменений, то эти промежуточные организмы должны были бы находиться во множестве в ископаемых окаменелостях. А их вроде бы нет. Хотя это утверждение совершенно неверно, сейчас количество палеонтологических находок несравнимо с тем, что было при Дарвине, и среди них масса переходных форм. Например, как писала «Газета.Ru», палеонтологи нашли останки древней рыбы, которая была промежуточным звеном между «нормальными» рыбами с глазами по бокам головы и камбалой, у которой оба глаза на одной стороне. Так вот, у этой древней рыбы глаз уже поехал на другую сторону, но не доехал и находится на лбу.

В другой работе палеонтологам удалось найти переходную форму между рыбами и сухопутными четвероногими. Животное под названием тиктаалик могло передвигаться по дну, используя плавники так, как сухопутные позвоночные используют конечности. Об этом ученым рассказала анатомия тазового и плечевого пояса. А по строению черепа другие ученые определили, что тиктаалик мог приподнимать голову, находясь на мелководье, и рассматривать окрестности.

Еще один пример – находка недостающего звена в эволюции китов и дельфинов. Наземными предками этих позвоночных животных, которые вторично освоили океан, были копытные. Палеонтологи нашли окаменевшие останки предка китов под названием индохиус, который, с другой стороны, показал родство с бегемотами. Интересно, что первыми о родстве китов и бегемотов сказали молекулярные биологи по анализу ДНК.

Ну а тот, кто сомневается в том, что антропологи нашли массу промежуточных звеньев в превращении обезьяны (австралопитека) в человека, может изучить это родословное дерево, опубликованное на сайте «Антропогенез.ру.»

Эволюция онлайн

Тигровые мотыльки научились защищаться от нескольких видов хищников

Критики говорят, что возникновение видов — это теория, собака не превращается в кошку, а шимпанзе – в человека, и вообще никто не наблюдал появление новых видов. Но сегодня у биологов есть уже масса примеров наблюдения видообразования в природе. Например, в африканских озерах живут рыбы цихлиды, у которых новые виды образуются очень быстро, буквально на глазах ученых. Происходит репродуктивная изоляция — у цихлид, обитающих на разных глубинах, отличаются окраска и цветочувствительность, что при спаривании мешает им замечать рыб не того цвета. В результате формируются отдельные виды.

А у североамериканских мотыльков специализация возникает по способам защиты от хищников. Ученые проследили стратегию защиты у разных видов мотыльков и сделали вывод, что это поведение послужило основой для образования разных видов.

Еще один упрек в адрес дарвинизма заключается в том, что Дарвин считал эволюционный процесс исключительно плавным, но по количеству ископаемых останков в разные эпохи создается представление, что эволюция двигалась скачками. Об этом говорил палеонтолог Кирилл Еськов. Этот парадокс объясняет концепция «прерывистого равновесия», она говорит о чередовании длительных периодов стазиса, когда изменений практически не происходит, и коротких периодов, когда живые организмы активно изменяются. Так, например, теперь ученые предложили решение «дилеммы Дарвина» — невероятно быстрой эволюции организмов в кембрийском периоде. Стимулом к ускорению развития послужила резкая смена условий окружающей среды.

Хотя бытует представление, что эволюцию невозможно наблюдать своими глазами, на самом деле возможно даже поставить эволюционный эксперимент в лаборатории.

Об одном таком эксперименте рассказывает доктор биологических наук Александр Марков в книге «Эволюция. Классические идеи в свете новых открытий». Ученые из Имперского колледжа Лондона выращивали пять видов бактерий на экстракте из буковых листьев (буковом чае) и за 70 поколений наблюдали серьезные изменения. Один вид не смог приспособиться к «чаю» и вымер, два успешно выжили, а еще два стали размножаться быстрее, чем в начале. Еще больше изменений произошли в смешанной культуре, при совместном культивировании разных видов бактерий. В таких условиях бактерии изменили свой метаболизм, стали производить больше одних веществ и меньше других и даже начали использовать вещества друг друга, в результате чего разучились жить в одиночку. Продуктивность сообщества повысилась.

Российские биологи впервые наглядно показали механизм эволюции на высших организмах

А за несколько лет до этого, как писала «Газета.Ru», ученые провели 21-летний эксперимент с эволюцией в пробирке бактерии кишечной палочки E. coli. За это время у бактерии сменилось 40 000 поколений. Ученые фиксировали все мутации, которые возникали у бактерий, научились разделять полезные и вредные мутации. И, в конце концов, выделили те мутации, которые позволяли бактериям адаптироваться к окружающей среде.

Тем, кого бактерии не впечатляют, можно рассказать, что

и на высших организмах ученые своими глазами видели эволюцию в «онлайн» режиме.

Недавно «Газета.Ru» написала об исследовании российских биологов на рыбке колюшке. Они проследили, как колюшка, живущая в морской воде, за 30 лет приобрела генетические изменения, позволившие ей жить в пресной воде. Это стало результатом эксперимента по заселению морской колюшки в пресноводные водоемы, который начался еще 30 лет назад. И вот теперь биологам удалось наглядно показать, как действует естественный отбор в изменившихся условиях внешней среды.

Они сравнили геномы морской и пресноводной колюшки и нашли генетические маркеры приспособления к пресной воде. Отбор привел к тому, что эти редкие генетические вариации стали частыми, потому что они давали своим носителям преимущества в выживании. А поскольку биологи знали время, за которое это произошло, они смогли вычислить коэффициент, характеризующий давление отбора. Вот вам и эволюция, увиденная своими глазами, причем даже не в лаборатории, а в природе.

Тема 16. «Доказательства эволюции. Развитие органического мира».

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

    Доказательства эволюции:
  • сравнительно-анатомические;
  • эмбриологические;
  • палеонтологические;
  • биогеографические.

Все организмы имеют клеточное строение (открытие клеточного строения живых организмов — одно из веских доказательств единства органического мира).

  • общий план строения свидетельствует о родстве той или иной крупной группы живых организмов; например, для позвоночных животных характерны двусторонняя симметрия тела, полость тела, позвоночник, две пары конечностей, череп, головной и спинной мозг, передние конечности единого плана имеют плечо, предплечье и кисть, задание бедро, голень и стопу, и пр.;
  • наличие гомологичных органов (соответствующих друг другу по строению и происхождению независимо от выполняемых ими функций): рука человека, передняя конечность лягушки, ящерицы; усики гороха, листовые пластинки листа гороха; иглы барбариса, иглы боярышника; лист тюльпана и листочек цветка и пр.; аналогичные органы (выполняющие однородные функции, но не имеющие сходного строения и единого происхождение) не являются доказательством родства, к таким органам относятся крыло птицы и крыло насекомого;
  • наличие рудиментов и атавизмов; рудименты: глаза у крота, правый яичник у птиц, копчик у человека; атавизмы: многососковость у человека, волосатость лица у человека;
  • наличие переходных форм (эвглена зеленая, зверозубый ящер, иностранцевия и др.).

Сходство зародышей (контуры тела, сходство формы головы у позвоночных, жаберные карманы по бокам головы и пр.).

  • открытие биогенетического закона (Геккель, Мюллер, вторая половина XIX века), утверждавшего, что онтогенез — краткое повторение филогенеза (превращение головастика в лягушку; переход почечных чешуи в листья у клена, бузины, малины; переход листьев в чашелистики у гортензии); в последующем в него были внесены уточнения: в онтогенезе повторяются зародышевые стадии развития предков (а не взрослых форм); А. Н. Северцов показал, что в онтогенезе не только выпадают некоторые стадии развития предков, но и возникают такие изменения, которых не было у зародышей предков.

В осадочных породах земной коры были найдены следы древних растений и животных: окаменевшие стволы деревьев, пыльца, окаменевшие кости, отпечатки раковин, скелетов.

  • были открыты переходные формы: зверозубыс ящеры, археоптерикс: по ископаемым остаткам удалось расшифровать (восстановить) эволюцию некоторых животных, например лошади (В.О.Ковалевский);
  • палеонтология подтверждает, что весь органический мир развивался от простого к сложному.

Биогеография изучает закономерности распространения на Земле животных и растений.

  • было выделено 5 биогеографичсских областей: голарктическая, индомалайская, эфиопская, неотропическая, австралийская;
  • обнаружено сходство фауны Евразии и Северной Америки (в недавнем прошлом они соединялись сушей, которая была на месте Берингова пролива), своеобразие животного мира Австралии (материк был отделен от других континентов, и эволюция шла независимо от фауны других материков

РАЗВИТИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА НА ЗЕМЛЕ

Прямые доказательства эволюции