Биологический прогресс и биологический регресс

Цели урока: сформировать у учащихся понятие о главных направлениях эволюции, показать соотношение путей эволюции; познакомить с типами эволюционных изменений, с понятиями биологический прогресс и биологический регресс.

Оборудование: таблицы, схемы, иллюстрирующие конвергенцию, ароморфоз, физиологические и поведенческие адаптации организмов, диск “Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Общая биология. 11 класс, урок № 19. Биологический прогресс и биологический регресс”.

Ход урока

1. Проверка знаний.

1. Кто заложил основы научной систематики? (Карл Линней.)
2. Перечислите основные систематические группы, используемые при классификации растений? (Вид, род, семейство, порядок, отдел, царство.)
3. Перечислите основные систематические группы, используемые при классификации животных? (Вид, род, семейство, отряд, класс, тип, царство.)
4. Что такое бинарная номенклатура? (Двойное видовое название.)
5. На каком основании мы относим организмы к одному виду? (Организмы должны быть похожи по внешним и внутренним признакам, проживать на одной территории, свободно скрещиваться друг с другом с образованием плодовитого потомства.)
6. Почему систему Карла Линнея называют искусственной? (Потому что он не учитывал родственных связей между организмами.)
7. Почему современная классификация называется естественной? (Современная система классификации учитывает признаки родства видов как с ныне живущими, так и с вымершими видами.)

Естественный отбор определяет пути эволюции. Каким образом шло формирование современных систематических групп? Почему в одних случаях организация живых существ усложнялась, а в других – наоборот, упрощалась? Ответы на эти вопросы вы можете узнать, познакомившись с основными типами эволюционных изменений и главными направлениями эволюции.

Параллелизм – это процесс эволюционного развития в сходном направлении двух или нескольких первоначально дивергированных видов. Например, среди млекопитающих китообразные и ластоногие независимо друг от друга перешли к обитанию в водной среде и приобрели соответствующие приспособления – ласты.

Конвергенция – тип эволюционного изменения, в результате которого сходные признаки приобретают неродственные организмы. Классическим примером конвергентного развития является возникновение сходных форм тела у акулы, ихтиозавра, дельфина. Сходство между неродственными организмами бывает только внешним. У птиц и у бабочек имеются крылья, но происхождение этих органов различно. В первом случае – это измененные конечности, во втором – складки кожи.

Дивергенция – наиболее общий тип эволюционного процесса, основа образования новых систематических групп. Дивергенция – расходящаяся эволюция. Процесс дивергенции представляют обычно в виде эволюционного древа с расходящимися ветвями. Общий предок дал начало двум или большему количеству форм, которые, в свою очередь, стали родоначальниками многих видов и родов. Примером дивергенции форм является возникновение разнообразных по морфофизиологическим особенностям вьюрков от одного или немногих предковых форм на Галапагосских островах. Расхождение внутривидовых форм и видов по разным местообитаниям определяется конкуренцией в борьбе за одинаковые условия, выход из которых и заключается в расселении по разным экологическим нишам.

Развитие живой природы шло от простого к сложному и имело прогрессивный характер. Наряду с этим происходило приспособление видов к конкретным условиям жизни, осуществлялась их специализация. Биологический прогресс достигается различными путями. А.Н. Северцов назвал их главными направлениями эволюционного прогресса: ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации.

Ароморфоз – представляет собой такие крупные, масштабные, эволюционные изменения, которые ведут к общему подъему организации, повышают интенсивность жизнедеятельности, но не являются узкими приспособлениями к резко ограниченным условиям существования. Ароморфозы дают значительные преимущества в борьбе за существование, делают возможным переход в новую среду обитания. К ароморфозам у животных можно отнести появление живорождения, способности к поддержанию постоянной температуры тела, возникновение замкнутой системы кровообращения, а у растений – появление цветка, сосудистой системы, способности к поддержанию и регулированию газообмена в листьях. (Урок “Биологический прогресс и регресс”. Слайд 3)

Путем ароморфоза возникают в процессе эволюции крупные систематические группы, рангом выше семейства.

Ароморфозы способствуют повышению выживаемости и снижению смертности в популяциях. Численность организмов увеличивается, расширяется их ареал, образуются новые популяции, ускоряется формирование новых видов. Все это составляет сущность биологического прогресса. Типичными ароморфозами у беспозвоночных являются: половая дифференцировка, появление билатеральной организации, возникновение трахейной системы дыхания, концентрация центральной нервной системы, переход на легочное дыхание; у млекопитающих – разделение сердца на правую и левую половину с дифференциацией двух кругов кровообращения, увеличение рабочей емкости объема легких. Следствием этих ароморфозов является более совершенное окисление крови и обильное снабжение органов кислородом, а значит, и интенсификация функций органов. Дифференцировка и специализация органов пищеварения приводит к более полному использованию пищевых веществ, что способствует усилению процессов метаболизма, повышению общей активности, возникновению теплокровности, усилению активности двигательных органов и усовершенствованию их конструкции. Все эти и другие ароморфозы связаны между собой, а арогенные признаки оказываются полезными в самых разных условиях существования. Например, обладание животными подвижными конечностями открывает возможности их многообразного использования в пустыне, в лесу, долине, горах, в воде, для рытья почвы и т.д. Или такие ароморфозы, как образование поперечно-полосатой мускулатуры, развитие ходильных конечностей и крыльев у насекомых. Эти ароморфозы открыли перед насекомыми возможности завоевания суши и частично воздуха. Крупными ароморфозами в развитии растений были: возникновение эпидермиса, устьиц, проводящей и механической системы, закономерная смена поколений в цикле растения, образование цветков, плодов и т.д.

Идиоадаптация – представляет собой мелкие эволюционные изменения, которые повышают приспособленность организмов к определенным условиям среды обитания. В противоположность ароморфозу идиоадаптация не сопровождается изменением основных черт организации, общим подъемом ее уровня и повышением интенсивности жизнедеятельности организма. Обычно мелкие систематические группы – виды, роды, семейства – в процессе эволюции возникают путем идиоадаптации.

Идиоадаптация так же как и ароморфоз, приводит к увеличению численности вида, расширению ареала, ускорению видообразования, то есть к биологическому прогрессу.

Типичные идиоадаптации у животных – особенности строения конечностей (например у крота, копытных, ластоногих), особенности клюва (у хищных птиц, куликов, попугаев), приспособления придонных рыб (у скатов, камбаловых), покровительственная окраска у насекомых. Примерами идиоадаптаций у растений могут служить многообразные приспособления к опылению, распространению плодов и семян. (Урок “Биологический прогресс и регресс”. Слайд 4)

Общая дегенерация – представляет собой эволюционные изменения, которые ведут к упрощению организации, к утрате ряда систем и органов. Дегенерация часто связана с переходом к пещерному, к сидячему или паразитическому образу жизни. Упрощение организации обычно сопровождается возникновение различных приспособлений к специфическим условия жизни. Например, у видов, обитающих в пещерах, происходит редукция органов зрения, депигментация, снижается активность передвижения. Примерами дегенерации является также возникновение паразитических форм. У свиного цепня, лентеца широкого и др. ленточных червей – паразитов человека и животных, нет кишечника, слабо развита нервная система. Однако они отличаются огромной плодовитостью благодаря сильно развитым органам размножения, обладают присосками и крючками, при помощи которых держатся на стенках кишечника своего хозяина.

Переход некоторых растений к паразитизму сопровождался снижением активности аппарата фотосинтеза, редукцией листьев до чешуй, преобразованием корней в присоски. Одновременно развилась сложная система приспособлений к хозяину.

Общая дегенерация не исключает процветание вида. Многие группы паразитов процветают, хотя организация их претерпевает значительное упрощение. Следовательно, и дегенерация может приводить к биологическому прогрессу. (Урок “Биологический прогресс и регресс”. Слайд 5.)

В природе наблюдается и биологический регресс. Он характеризуется чертами, противоположными биологическому прогрессу: уменьшением численности, сужением ареала, уменьшением числа видов, популяций. В итоге регресс часто ведет к вымиранию вида.

Из многочисленных ветвей древнейших земноводных остались только те, которые привели к образованию современных классов земноводных и пресмыкающихся. Исчезли древние папоротникообразные, многие другие группы растений и животных. (Слайд 8 )

С развитием цивилизации человека причины биологического прогресса и биологического регресса все чаще связаны с изменениями, которые человек вносит в ландшафты Земли, нарушая связи живых существ со средой, сложившиеся в процессе эволюции.

Деятельность человека является мощным фактором прогресса одних видов, нередко вредных для него, и биологического регресса других, нужных и полезных ему. Например, появление насекомых, устойчивых к ядохимикатам, болезнетворных микробов, устойчивых к действию лекарств, бурное развитие сине – зеленых водорослей в сточных водах. При посевах человек вторгается в живую природу, уничтожает на больших площадях множество диких популяций, заменяя их искусственными. Усиленное истребление человеком многих видов ведет к их биологическому регрессу, который грозит им вымирание. (Слайд 9.)

Из всех рассмотренных путей достижения биологического прогресса наиболее редки ароморфозы. Ароморфозы можно рассматривать как переломные пункты развития жизни. Для групп, подвергнувшихся соответствующим морфофизиологическим преобразованиям, открываются новые возможности в освоении внешней среды.

За каждым ароморфозом следует множество идиоадаптаций, которые обеспечивают более полное использование всех имеющихся ресурсов и освоение новых местообитаний.

Есть систематические группы, которые развиваются по пути общей дегенерации. Этот путь эволюции может осуществляться при попадании организмов в постоянную, сравнительно однородную среду, например при паразитическом образе жизни.

1. Приводят ли идиоадаптации к морфологическому прогрессу? (Нет. Идиоадаптации не повышают уровень организации.)
2. Приводят ли идиоадаптации к биологическому прогрессу? (Различные идиоадаптации приводят к заселению различных сред обитания и к усиленному видообразованию, увеличивают приспособленность к конкретным условиям и численность, способствуют более широкому распространению данной группы и следовательно, приводят к биологическому прогрессу.)
3. Приведите примеры дегенераций у печеночного сосальщика и у бычьего цепня. (Происходит упрощение нервной системы и органов чувств, у бычьего цепня полностью отсутствует пищеварительная система.)
4. Приведите примеры дегенераций у повилики. (Отсутствие листьев, корней и хлорофилла.)
5. Приводят ли дегенерации к биологическому прогрессу? (Морфофизиологический регресс может привести к возрастанию численности, увеличению приспособленности к особым условиям и к более широкому распространению организмов, появлению новых видов и, следовательно, к биологическому прогрессу.)
6. Какие пути эволюции ведут к биологическому прогрессу? (Ароморфозы приводят к повышению уровня организации и заселению новых сред обитания. Затем наступает период идиоадаптаций, и образуется большое количество новых видов, хорошо приспособленных к разным конкретным условиям обитания. После упрощения также наступает период идиоадаптаций. Таким образом, к биологическому прогрессу приводят все три пути.)
7. Какие пути эволюции ведут к морфофизиологическому прогрессу? (К морфофизиологическому прогрессу ведут только ароморфозы.)

3.2. Итоговое тестирование (по вопросам к уроку “Биологический прогресс и регресс. Слайд 13).