Цели:
- Учащиеся должны усвоить понятия "геохронологическая шкала, эры, периоды, цианобактерии, архебактерии, первые эукариоты, строматолиты, восстановительная атмосфера, окислительная атмосфера, теория симбиогенеза, аутогенная теория, теория гастреи, теория фагоцителлы, эдиакарская фауна", знать основные ароморфозы архея и протерозоя, объяснять их значение для эволюции жизни.
- Учащиеся должны уметь самостоятельно осуществлять поиск информации (в т.ч., из Internet), обрабатывать её, строить аргументированный рассказ, отбирать главное в изучаемом материале.
- Способствовать формированию у обучающихся научного мировоззрения, коммуникативных навыков.
Оборудование: ИД Smart board, программа smart notebook "Начальные этапы развития жизни", рабочие листы на парты, Internet.
Никто не видел, какими были первые живые организмы на Земле, но можно предположить, какие признаки были им присущи.
Ход урока
I. ВВЕДЕНИЕ В ТЕМУ.
Современная наука позволяет не только установить факт эволюции, но и проследить, как изменялся во времени органический мир на Земле. На прошлом занятии мы рассмотрели различные гипотезы возникновения жизни. Возникновение клетки - самый трудный шаг. На этапе предбиологической эволюции "испробовано" множество вариантов развития исходных углеродных соединений. Начало можно представить как сложное переплетение различных дорог, которые постепенно расходятся, а жизнь избирает один путь. Другие остаются дорогами в никуда. Сегодня мы приступаем к изучению грандиозного по своим масштабам процесса развития жизни от первых клеток до разнообразных современных форм живых существ.
II. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА.
Картина биологической эволюции отражена в виде палеонтологических остатков в земных пластах. На основе их построена геохронологическая шкала.
1. Геохронологическая шкала. Принципы её построения - устный ответ, обсуждени.
Для ранних этапов эта картина весьма неполная из-за огромной отдалённости от нашего времени. Семь восьмых геологической истории Земли занимает криптозойский эон - эон скрытой жизни. Прошло ок. 4 млрд. лет от рождения Земли. Безбрежный океан покрывает бoльшую часть земной поверхности. Суша представляет собой один суперконтинент. Земная твердь разрывается трещинами и глубокими безднами. Из жерл многочисленных вулканов изливаются потоки лавы. В это время жизнь уже широко распространилась в океане и непрерывно меняет свои формы и функции.
- Какие ключевые изменения претерпела жизнь на начальных этапах эволюции?
2. Время прокариот. Появление эукариотической клетки - устный ответ, обсуждение.
Задание 1 (приложение). Докажите, что первые фотосинтезирующие организмы с момента их возникновения сразу же оказались свободными от конкуренции за уменьшающиеся природные запасы органических веществ, которые были источником пищи для первых обитателей Земли.
Проверка выполнения.
Благодаря быстрому развитию фотосинтезирующих организмов содержание свободного кислорода в атмосфере начинает заметно возрастать. Когда количество кислорода достигает 1 % его концентрации в современной атмосфере, возникает механизм дыхания. Дыхание дало жизни огромные энергетические выгоды: при дыхании образуется энергии в 10 раз больше, чем при ферментации. Эволюция полна парадоксов, но этот - один из самых поразительных: противоречие между перспективным значением кислорода для развития жизни и его токсичностью. Жизнь преодолела его огромной силой самоорганизации. Вероятно, большую роль сыграли те микроорганизмы, которые способны жить и в бескислородной, и в кислородной среде. Переход к новому способу получения энергии завершился около 1 млдр. лет назад. Этот переход дал импульс для развития многоклеточных организмов.
3. Многоклеточность - один из ранних ароморфозов - устный ответ, обсуждение.
Древнейшие представители многоклеточных животных известны с позднего рифея (700 - 600 млн. лет назад). В 1947 г. в Эдиакаре (Южная Австралия) геолог Р. Спригг сделал открытие, явившееся поворотным пунктом в развитии знаний о древней жизни: обнаружил следы и отпечатки разнообразных мягкотелых животных. Впоследствии подобные следы были обнаружены почти на всех материках. Особенно яркие и многочисленные следы этих животных имеются на побережье Белого моря. Эта группа получила название эдиакарской (вендской) фауны
4. Эдиакарская фауна - устный ответ, обсуждение.
Задание 2. Исследователи выявили древнюю фауну так называемых вендских животных (её возраст - около 650 млн. лет). Тела большинства из этих крупных животных (до 1м в поперечнике) были уплощёнными. Толщина многих из них не превышали 2-3 мм. Но больше всего поражает у вендской фауны полное отсутствие твёрдых скелетов. Почему сохранились отпечатки этих организмов, хотя в последующие эпохи обнаружить свидетельства существования мягкотелых животных практически никогда не удаётся? Предложите различные возможные объяснения.
Проверка выполнения.
Вендско-эдиакарская жизненная ассоциация является началом великого разветвления в животном мире. Это разветвление приводит уже в кембрии к формированию всех главных типов беспозвоночных животных. Оно отражает завершение перелома в эволюции, отмечает границу между двумя крупными эонами: криптозоем и фанерозоем.
Важную роль в изменениях органического мира в архее и протерозое играет кислород.
Задание 3. Кислород, содержащийся в атмосфере, представляет собой почти целиком продукт деятельности зелёных растений. Начало жизни и её развитие в архейскую эру было связано с бескислородной средой. В книге "Эволюция" (М., Мир, 1981 г, стр. 75) написано: "Жизнь, появившись на Земле, изменила планету и уничтожила те условия, которые сделали возможным её появление". Докажите или опровергните это утверждение.
Проверка выполнения.
III. ОБОБЩЕНИЕ. ЗАКРЕПЛЕНИЕ.
Итак, на начальных этапах жизнь была представлена многочисленными формами, сформировались основные царства живой природы, появился круговорот веществ.
- Какие ключевые изменения претерпела жизнь на начальных этапах эволюции?- устный ответ, обсуждение.
Контрольные задания.
1 вариант. Как можно объяснить возникновение большого разнообразия многоклеточных животных в конце протерозоя (все типы беспозвоночных)?
2 вариант. Какой тип питания был характерен для первых организмов? Какие способы питания появились в протерозойскую эру? Какие организмы могли быть производителями органического вещества?
IV. Д\З: подготовиться к семинару, 81, стр 130 - 133.
Источники:
- Общая биология, учебник для 10 - 11 классов общеобразовательных учреждений (профильный уровень). М., "просвещение", 2006.
- Т. Николов. Долгий путь жизни. М., "Мир", 1986.
- Р.А Петросова, Н.Н. Пилипенко, А.В. Теремов. Дидактический материал по общей биологии. М., "РАУБ_Цитадель", 1997.