Тема: «Вид. Критерии вида».
Цели урока:
- обучающие:
- сформулировать определения понятиям «вид», «критерии вида»;
- изучить критерии вида и их содержание;
- развивающие:
- продолжить развитие коммуникативных умений при работе в группах, устной монологической речи учащихся;
- способствовать развитию логического мышления через формирование умений сравнивать, обобщать, делать выводы;
- воспитательные:
- воспитывать толерантность учащихся;
- воспитывать наблюдательность, внимательность при работе с биологическими объектами.
Методы обучения: проблемный, эвристический
Оборудование: раздаточный материал по критериям вида, коллекции насекомых (разные виды жужелиц), гербарии растений (клевер белый и клевер красный), открытки с изображением медведя белого и медведя бурого, живые объекты: агава американская и агава устрашающая.
ХОД УРОКА
Учитель: Одной из главных особенностей биологической материи на нашей планете является ее дискретность или как сказал основатель учения о микроэволюции Тимофеев-Ресовский «квантированость». Это выражается в том, что она представлена отдельными видами. Видовое многообразие живых организмов на нашей планете очень велико. Сейчас на ней обитает около 50000 видов растений, более 1,5 млн видов животных, не менее 100000 видов грибов, большое количество видов бактерий и вирусов. Ученые постоянно обнаруживают и описывают новые виды живых организмов. Что же такое вид? Что мы понимаем под данным понятием?
Ученики предлагают определения понятию «вид», которые искали по дополнительной литературе при подготовке к уроку. Данные определения они вывешивают в напечатанном виде на доску.
Учитель:В каждое из этих определений
положен только один биологический аспект:
размножение, анатомические и экологические
особенности и другие (это зависит от того какие
определения подготовят дети к уроку).
В ходе изучения основ общей биологии мы этими
определениями не будем пользоваться. А за основу
возьмем определение из учебника (Биология. Общие
закономерности. В.Б. Захаров, стр.380). В конце урока
вы, ребята, сами ответите, почему мы отдаем
предпочтение определению из учебника.
Вопрос об определении организмов к одному или
разным видам очень сложен и по поводу отдельных
видов вызывает бурные споры в ученой среде. Для
процедуры определения вида используют критерии
вида. Критерии вида – это признаки, по которым
один вид отличается от другого. Вопрос о
критериях вида занимает центральное место в
теории эволюции. Это вполне объяснимо: четкое
понимание сущности вида необходимо для
выявления механизмов эволюционного процесса.
Выделяют 8 критериев вида:
- Морфологический.
- Физиологический.
- Географический.
- Генетический.
- Этологический.
- Экологический.
- Биохимический.
- Цитологический.
Эти критерии мы будем сейчас изучать.
Ситуация для решения учащимся класса.
Предложены три растения рода традесканция: традесканция приречная, традесканция пурпурная, традесканция зебрина. Относятся ли данные растения к одному или разным видам? Свой ответ аргументируйте. По итогам решения проблемной ситуации дается определение морфологическому критерию вида.
Сообщение учащихся о морфологическом критерии.
Это был первый и долгое время единственный
критерий для описания вида. На основе этого
критерия К. Линней построил свою Систему Природы.
Морфологический критерий самый заметный и
удобный, он и сейчас широко используется в
систематике растений и животных. Мы можем легко
отличить по размерам и окраске оперения большого
пестрого дятла от зеленого, большую синицу от
хохлатой и длиннохвостой, клевер луговой от
люпиновидного.
Несмотря на удобства, 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 морфологического критерия может привести
к ошибочным выводам. Так, К. Линней по
особенностям строения отнес самца и самку кряквы
к разным видам. Сейчас, когда установлению, что у
вида может быть много форм, типологическая
концепция вида отброшена и морфологический
критерий не всегда удовлетворяет ученых. Все же
следует признать, что этот критерий очень удобен
для систематизации видов и большинстве
определителей животных и растений он играет
главную роль.
Для закрепления морфологического критерия учащиеся по группам выполняют лабораторную работу «Морфологический критерий вида»
1-я группа: коллекция насекомых – жужелица
изумрудная и жужелица черная
2-я группа: гербарий растений – клевер
красный и клевер люпиновидный
3-я группа: живые растения – агава
американская и агава устрашающая
4-я группа: фотографии – медведь бурый и
медведь белый
Инструктивная карточка
1. Сравните предложенные объекты между собой.
Опишите черты их сходства.
2. Сравните предложенные объекты между собой.
Опишите черты отличия их друг от друга.
3. Сделайте вывод, ответив на вопрос: «Относятся
ли данные организмы к одному или разным видам?»
Свой ответ аргументируйте.
Далее заслушивается отчет о выполненной работе. От каждой группы выступают по одному представителю.
Далее в ходе групповой работы учащиеся изучают оставшиеся 7 критериев.
1-я группа изучает цитологический критерий
2-я группа – экологический и этологический
критерии
3-я группа – географический и
физиологический критерии
4-я группа – биохимический и генетический
критерии
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, сто 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 европейской и сибирской, подчас приводит к гибели самки из-за крупного приплода.
Географический критерий
Этот критерий наряду с географическим в
большинстве определителей занимает второе место
(после морфологического). При определении многих
видов растений, насекомых, птиц, млекопитающих и
др. 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 (их называю аллопатрическими). Но
большинство видов имеют совпадающие или
перекрывающиеся ареалы
(симпатрические). Кроме того существуют виды не
имеющие четких границ распространения, а также
виды космополиты, обитающие на огромных
пространствах суши и океана. В силу этих
обстоятельств географический критерий не может
быть универсальным.
Генетический критерий
Генетический критерий – главный критерий вида, основной видовой признак, обусловленный комплексом особенностей строения и жизнедеятельности организмов данного вида. Генетическая совместимость, сходство морфологических, физиологических, цитологических и др. признаков, одинаковое поведение, совместное обитание – все это создает необходимые условия для успешного размножения и воспроизводство вида. В тоже время эти признаки обеспечивают генетическую изоляцию вида от других сходных с ним.
Этологический критерий
Для некоторых видов животных механизмом, препятствующим скрещиванию, являются особенности их поведения, особенно в брачный период. Узнавание партнеров своего вида и отвергание попыток ухаживания самцов другого вида основаны на специфических раздражителях – зрительных, звуковых, химические, тактильные, механические 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 хорошо различаются по песне и повадкам. Песня пеночки веснички сложная, похожа на песнь жаворонка, только без завершающего коленца, 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, часто, продолжительность и чередуемость которых специфична для каждого вида. Решающую роль в репродуктивной изоляции часто играют различия в демонстративном поведении. Например, близкие виды мух дрозофил различаются спецификой ритуала ухаживания ( по характеру вибрации крыльев, дрожания лапок, кружения, тактильных контактов).
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 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.
Биохимический критерий
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 – фосфоглюкомутаза и эстераза-5, позволяющие даже определять гибридов этих двух видов. В последнее время широкое применение получило сравнительное изучение состава ДНК в практической таксономии микробов. Разработанные методы дают возможность сравнить состав 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. Это
так называемые хромосомный и геномный
полиморфизм. У песчанок из разных мест обитания
число хромосом различное: 40 – у песчанок
алжирской популяции, 52 – у израильских и 66 – у
египетских.
Иногда этот критерий неверно трактуется как
генетический. Безусловно, число и форма хромосом
важный признак, препятствующий скрещиванию
особей разных видов. Однако это скорее
цитоморфологический критерий, так как речь идет
о внутриклеточной цитологии: числе и форме
хромосом, а не о наборе и структуре генов.
По окончанию работы каждая группа делает сообщения об изученном критерии вида.
Закрепление
Учитель читает отрывок.
1. Обитающая в нескольких районах обыкновенная лисица образует несколько географических форм, постепенно сменяющих друг друга. Самые северные лисицы, обитающие в лесной зоне, самые крупные. Лисы степей и полупустынь мельче. Еще мельче лисы, живущие в среднеазиатских пустынях, и самые мелкие лисы обитают в Афганистане, Пакистане и Индии. Чем южнее обитают лисы, тем длиннее у них хвост и уши.
2. Малярийный комар встречается и в тех районах Европы, где малярии никогда не было. Кроме того, в одних частях он предпочитает кормиться на человеке, а в других – исключительно на домашних животных; в одних районах он размножается в солоноватой воде, а в других – только в пресной. Внешне эти формы почти неразличимы, известные пока различия касаются особенностей структуры яйца, числа и ветвистости щетинок у личинок.
Вопросы к классу.
1. О каких критериях идет речь в прочитанном
отрывке?
2. О разных или об одном виде идет речь в отрывке?
3. Сделайте вывод по прочитанному отрывку.
Далее возвращаемся к вопросу, поставленному в начале урока. «Почему мы пользуемся определением понятию вид из учебника?».