Изучение эволюции органического мира: Методическое пособие. Читать бесплатно онлайн в электронном виде Страница 5 Единое окно Голосов: 16 В пособии рассматриваются основные закономерности эволюции органического мира, проблемы эволюционной теории, предлагаются минимальные требования Российского стандарта биологического образования к уровню подготовки школьников по данной теме, примерное поурочное планирование, разработки семинарских, практических занятий на выбор учителя. Завершается пособие контрольными вопросами и тестовыми заданиями. Для слушателей курсов повышения квалификации. Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра. Изображения картинки, формулы, графики отсутствуют. Занятие семинарское "Вид и видообразование" Вопросы: 1. История формирования понятия о виде. Современные представления о виде. Основные свойства видов их основные критерии. Почему популяции представляют собой элементарные эволюционирующие структурные единицы эволюционного процесса? Что представляют собой внутривидовые группировки - подвиды, популяции, разновидности, - только зачатки новых видов или это и формы существования вида в природе, проявление его приспособления к среде обитания? Какова роль разных форм изоляции в эволюции? Вид - качественный этап эволюционного процесса. Задание: Заполните таблицы 12, 13, 14 настоящего пособия. Таблица 12 Сравнительная характеристика определений понятия "вид" Ученый Определение понятия Происхождение вида Дарвин Таблица 13 Структура вида Формы сущест- Краткая харак- Объединяющий Причины вования теристика фактор устойчивости Популяции Подвиды Таблица 14 Критерии вида Признаки, опреде- Краткая характеристика Примеры ляющие вид 1. Эколого-геогра- фические Практическая работа "Выяснение основных свойств вида и его морфологического критерия" Оборудование: гербарии различных видов одного и того же вида растений, но различных мест обитания; коллекции различных видов насекомых, влажные препараты рыб, амфибий, тушки птиц, млекопитающих; схема видообразования, 41 схема дивергенции по Дарвину; подносы, линейки, штангенциркули, линейки, лупы, определители и справочники. Внимательно рассмотрите материал, пособия и оборудование. Вспомните основные свойства видов их критерии. Возьмите два вида растений, насекомых, рыб, птиц, млекопитающих. На основании морфологического критерия докажите отличие одного вида от другого. Полученные данные, характеризующие само- стоятельность этих видов, занесите в таблицы табл. Все учебные пособия по эволюционному учению и дарвинизму. Линнеевский вид как система. Зоологический вид и эволюция. Изучить вид как фундаментальную проблему биологии. Раскрыть противоречивость взглядов на вид в разные периоды развития биологии. Указать трудности в изучении видов. Доказать, что вид - универсальное явление природы: он существует у всех современных групп независимо от высоты организации, способа размножения и трудностей классификации. Определить критерии, использованные при изучении своих групп орга- низмов. Вопросы и задания: 1. Какие признаки вида "удобнее" для изучения? Какими критериями - первичными или вторичными - удобнее пользоваться при изучении? Какие принципы использованы Завадским при выделении этапов изучения видов? Линнею удалось доказать реальность и универсальность вида? Каково современное понимание вида? Почему в настоящее время существует много определений вида? Чем обеспечивается целостность вида в пространстве и во времени? Какие методы использовал Вавилов при изучении вида? Как Вы понимаете слова Вавилова: "Вид состоит из связанных друг с другом частей, в которых целое и части взаимно проникают друг в друга"? Отличаются ли целостность вида и целостность особей? Занятие семинарское "Видообразование как исторический процесс" Литература: 1. Все учебные пособия по эволюционному учению и дарвинизму. Зоологический вид и эволюция. Популяции, виды и эволюция. Популяционная биология и эволюция. Очерки по теории эволюции. Установить принципы выделения структурных единиц вида, видовых адаптаций и типов видообразования. Использовать теорию для изучения своей группы организмов, выделив трудности - объективные и субъективные - при анализе материала. Определить общебиологические закономерности видообразования как исторического процесса. Вопросы и задания: 1. В чем выражается дифференциация интеграция видов? Как Вы понимаете полиморфизм? Определите принципы выделения типов, видов, видовых структурных единиц. О чем свидетельствует соподчиненность? Назовите принципы классификации внутривидовых отношений в различных работах. Может ли вид быть преадаптирован к новой экологической нише? Что определяет темпы видообразования? Покажите необходимость и случайность в процессе видообразования. Установите, в чем отличие географического видообразования от экологи- ческого. Составьте схему, отразив последовательность событий. Какова последовательность возникновения изоляционных барьеров при различных способах видообразования? Какие факторы эволюции имеют значение и как они действуют в процессе видообразования? Назовите дискуссионные вопросы проблемы видообразования. Выводы по теме: 1. Формирование нового вида является центральным и важнейшим этапом эволюции. Видообразование связывает микроэволюцию и макроэволюцию в единый процесс. Видообразование - превращение генетически открытых систем в генети- чески закрытые. При обособлении нового вида происходит не только выработка новых адаптаций, но и нарастание его изоляции, обособление от материнского и сестринского видов. Преобразуемые популяции в процессе видообразования приобретают все большую способность к самостоятельному существованию и развитию в природе. Они становятся устойчивыми и способными к конкуренции. Занятия по теме "Вид и видообразование" проводятся по усмотрению педагога. СООТНОШЕНИЕ ОНТОГЕНЕЗА И ФИЛОГЕНЕЗА. Онтогенез - индивидуальное развитие организма от зиготы до естественной смерти. Филогенез - историческое развитие группы организмов. Эволюционная теория Дарвина убедительно доказала, что виды в процессе исторического развития изменяются. При этом изменяется индивидуальное развитие. Дарвин писал, что "в зародыше можно видеть смутный портрет предка". Определенный вклад в представление о соотношении онтогенеза и филогенеза внес Им был сформулирован закон зародышевого сходства. Он показал сходство в строении ранних стадий зародышей различных классов позвоночных животных. В процессе дальнейшего индивидуального развития все больше нарастают различия между зародышами явление эмбриональной дивергенции. Бэра позволяют сделать вывод о том, что в ходе развития эмбрионов сначала проявляются черты типа, потом класса и т. Идеи Бэра и Дарвина получили дальнейшее развитие в исследованиях онтогенеза Мюллер в работе "За Дарвина" 1864 указывает, что потомство может развиваться двумя способами: 1 уклоняться от развития предков путем возникновения новых черт организации на средних стадиях развития; 2 путем прибавления новых особенностей в конце эмбрионального развития, т. Работы эмбриологов-эволюционистов позволили выяснить историческое происхождение ряда видов животных на основе изучения онтогенеза. Например, Геккель и Мюллер выявили систематическое положение усоногих раков, Ковалевский - ланцетника, асцидий. Ковалевский, изучая развитие асцидий, установил, что оболочники должны рассматриваться как хордовые животные, т. Личинка имеет более сложное строение, чем взрослая особь. Например, нервная система у личинки в виде нервной трубки, а взрослая имеет один нервный узел; 44 личинка имеет глазок, а взрослая нет; у личинки скелет в виде хорды, а у взрослых его нет и представлен он в виде туники; личинки имеют относительно развитую мускулатуру, а у взрослых она не развита. Ковалевский дает объяснение такому своеобразию онтогенеза. В процессе филогенеза особи перешли к сидячему образу жизни, что привело к упрощению их организации. Геккель сформулировал биогенетический закон: онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза. Только филогенез определяет стадии онтогенеза, а индивидуальное развитие не влияет на ход эволюции. Дальнейшее изучение зародышевого развития показало, что у зародыша в ходе его индивидуального развития возникают признаки двух категорий: палингенезы и ценогенезы. Палингенезы - признаки зародышей, повторяющие организацию предков, т. Ценогенезы - у зародышей в ходе развития не происходит повторения состояния предков. Они появляются новообразованиями, имеющими значение приспособления к зародышевому состоянию и не отражаются на строении взрослого организма. Например, личинки бабочки имеют длинное членистое тело, доказывающее происхождение их от червей палингенезыа грызущий ротовой аппарат является приспособлением к питанию растительной пищей ценогенезкоторый в дальнейшем у взрослых организмов исчезает. В дальнейшем Геккель указывает на особые изменения, возникающие у зародышей: гетеротопии и гетерохронии. Гетеротопии - изменения, выраженные в смещении организмов по месту их закладки. Например, у рыб, земноводных сердце располагается около головы, а у млекопитающих, птиц - смещение в грудную полость. Гетерохронии - изменения во времени закладки организмов. Например, у млекопитающих закладка головного мозга возникает раньше, чем у рептилий. Биогенетический закон Геккеля имеет ряд недостатков: 1. В законе не отражена диалектика взаимосвязи онто- и филогенеза. Геккель указывал на то, что онтогенез повторяет филогенез, но недооценивал значение отнтогенеза как источника новых филогенетических преобразований, т. Онтогенез потомка рассматривался как простая сумма надставок к онтогенезу предка. Современное понимание биогенетического закона Теория филэмбриогенеза Северцова Филэмбриогенезы - это такие морфофизиологические изменения, ново- образования у зародышей, которые определяют направления филогенеза. Филэмбриогенезы наблюдаются на различных этапах онтогенеза, в связи с чем Северцов подразделяют их на три группы: анаболия, девиация, архаллаксис рис. Анаболия надставка стадий - эволюционные изменения формообразования на конечных стадиях зародышевого развития. В связи с тем, что анаболии изме- няют поздние стадии развития органа, они не вызывают существенных перестроек других частей организма. Путем анаболии в основном формируются видовые и родовые признаки крыловидные выросты у семян растений образуются на конечных стадиях на формирования. Девиация уклонение - эволюционные перестройки на средних стадиях зародышевого развития органа сходство в закладке и начальном развитии чешуи у акуловых и рептилий. Архаллаксисы вызывают с самого начала коренную перестройку в развитии органа. Они могут вызвать нарушения функции органа и его связей с другими частями организма, что может привести к смерти увеличение числа листьев в мутовке или увеличе- ние тычинок. Эволюция онтогенеза и ее основные пути По современным представлениям, филогенез - это исторический ряд онтогенезов. Онтогенез в процессе эволюции изменяется как целое. Каждая фаза онтогенеза имеет свою историю развития, изменение каждой фазы изменяет онтогенез в целом. Выделяют следующие пути онтогенеза: 1. В процессе развития взрослые организмы усложняются, параллельно происходит усложнение онтогенеза. В филогенезе происходит усовершенствование онтогенеза, т. Эмбриональные изменения влияют на дальнейшую эволюцию данных организмов. Автоматизация онтогенеза - это процесс возникновения относительной устойчивости развития в ходе эволюции. В ходе эволюции в эмбриональном развитии организмов происходит вытеснение конечных стадий эмбрионального развития, что приводит к преждевременному завершению онтогенеза. Процесс, ведущий к своеобразному недоразвитию особи в эволюции и раннему наступлению половой зрелости омоложениюназывается неотенией. Практическая работа " Выяснение закономерностей эмбрионизации у растений и животных" Материал, пособия, оборудование: влажные препараты эмбрионов рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих на разных этапах развития; вскрытые особи рыб, амфибий, птиц, млекопитающих; замоченные семена пшеницы, гороха, подсолнечника; таблицы: примеры паллигенезов и ценогенезов, асцидия, схема филогенетического развития чешуи рыбы, чешуи пресмыкающихся, пера птицы и волоса млекопитающего по Северцову; подносы, препаровальные иглы, лупы, линейки. Внимательно рассмотрите влажные препараты эмбрионов позвоночных животных, а также семена растений. Найдите сходство и отличие. На основании своих наблюдений вскройте явления зародышевого сходства. Докажите, что эмбрионы всех позвоночных животных на ранних стадиях развития более сходны друг с другом, чем на более поздних стадиях. Данные запишите в тетрадь. Рассмотрите вскрытые особи позвоночных животных. Отметьте смещение сердца птиц и млекопитающих далеко в грудную полость по сравнению с его положением у нижестоящих форм. На основании знаний эмбрионизации онтогенеза, а также памятуя, что эмбрионизация отражает тенденцию развития все более усложняющегося зародыша к более защищенной постоянной внутренней среде, заполните табли-цу 18 настоящего - 46 пособия. Занятие семинарское "Онтогенез и филогенез" Литература: 1. Организм как целое в индивидуальном историческом развитии. Таблица 18 Изменения, связанные с эмбрионизацией онтогенеза у растений и животных Признаки эмбрионизации Растения Животные Защита зародыша Забота о потомстве Упрощение циклов развития Усиление роли внутренней среды Цели: 1. Определить общие для большинства групп организмов закономерности онтогенетических дифференциаций. Установить способы осуществления онтогенеза и филогенеза принципы филогенетических преобразований органов и функций. Показать диалектическую связь между дифференциацией интеграцией в онтогенезе и филогенезе. Вопросы и задания: 1. Как Вы это понимаете? Как Вы понимаете принцип дифференциации интеграции? Объясните онтогенез и филогенез с помощью этих принципов. Сравните этапы онтогенеза, выделяемые ботаниками и зоологами. Каковы кардинальные пути эволюции онтогенезов растений и животных? Выводы по теме: 1. Онтогенез - процесс развертывания, реализации наследственной информации, заложенной в зародышевых клетках. Онтогенез - не только результат филогенеза, но и его необходимая предпосылка. Всякий филогенез - это интегрированный генетический ряд онтогенезов. Характер взаимодействия между различными морфогенетическими системами может существенно меняться в ходе эволюции, приводя к важным эволюционным следствиям. Основные направления в эволюции онтогенеза: прогрессивное нарастание 47 сложности интегрированности в развитии, увеличение целостности индивида и автономизация онтогенеза. Направление процесса эволюции определяется взаимодействием внутренних и внешних факторов. Особенно это ясно выступает при переходе организмов из одной среды в другую, так как сопровождается выработкой новых приспособительных норм. ГЛАВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И ПУТИ ОРГАНИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ. Эволюция органического мира идет в восходящем порядке, по пути повышения организации. Северцов показал, что исторические преобразования и выработка новых приспособлений адаптациогенез осуществляется разными путями. Он выделил понятия биологического прогресса и регресса. Биологический прогресс означает победу вида или другой таксономической группы в борьбе за существование. Признаками биологического прогресса являются: а повышение численности особей; б расширение ареала; в увеличение количества дочерних таксономических групп. Все три признака биологического прогресса связаны друг с другом. Увеличение численности особей способствует расширению границ ареала вида, заселению новых мест обитания, что приводит к образованию новых популяций, подвидов, видов. В настоящее время в состоянии биологического прогресса находятся насекомые, птицы, млекопитающие. Понятие биологического регресса противоположно. Биологический регресс характеризуется: а снижением численности вследствие превышения смертности над размножением; б снижением внутривидового многообразия; в сужением и расширением целостности ареала, который распадается на отдельные пятна; г подверженностью вследствие малой численности массовой катастрофи- ческой эллиминации, которая может внезапно оборвать существование такой группы. В состоянии биологического регресса в геологической современности находится семейство гинкговых, представленное одним видом, род выхухолей, состоящий из двух видов, рептилии, которые были представлены множеством форм и широко распространены в мезозое. В настоящее же время групп рептилий значительно меньше и ареал их ограничен. Северцов показал, что биологический прогресс не единственный, а только один из возможных путей эволюционных преобразований. Важнейшие пути биологического прогресса по Северцову: ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация рис. В дальнейшем проблема путей биологического прогресса была разработана Он выделял следующие направления биологического прогресса: ароморфоз, алломорфоз, теломорфоз, гиперморфоз, катаморфоз, гипоморфоз. Ароморфоз арогенез - морфофизиологический прогресс, морфо- 48 функциональный прогресс - путь эволюции, сопровождающийся повышением организации жизнедеятельности и расширением среды обитания. Арогенезы характеризуются: а усилением жизнедеятельности организма; б большей дифференциацией его частей; в большей целостностью организма, т. Например, эволюция высших позвоночных животных четырехкамерное сердце, два круга кровообращения, усложнение нервной системы, возникновение живорождения. Аллогенез алломорфоз, идиоадаптация - путь возникновения частных приспособлений при смене условий обитания. В отличие от ароморфоза при аллогенезе прогрессивное развитие организма происходит без усложнения организации, общего подъема энергии жизнедеятельности организма. Аллогенезы ведут к увеличению видового многообразия, быстрому повышению численности. Например, распространение млекопитающих не только в различных геогра-фических зонах от тропиков до арктических пустынь, но и освоение ими различ- ных условий среды суша, вода, почва. Телогенез теломорфоз - узкая специализация к ограниченным условиям существования без изменения уровня организации. Это особая форма аллогенезов. Например, хамелеоны, ленивцы, двоякодышащие рыбы, черепахи, дятлы имеют приспособления к частным условиям обитания. Изменение среды при телогенезе делает организмы нежизнеспособными и ведет к их элиминации. Гиперморфоз гипергенез - переразвитие организмов в каком-либо на- правлении с нарушением отношений со средой. Гипергенная эволюция протекает в две фазы. Первая фаза характеризуется возникновением крупных форм в пределах данной группы. Это способствует повышению сопротивляемости животного против хищников, т. Во второй фазе преимущества гигантизма переходят в свою противоположность. Увеличение размеров тела - это частный случай спе-циализации телогенеза, а значит, даже незначительные изменения среды ведут к вымиранию этих форм. Например, гигантизм у диназавров, мамонтов или разви-тие отдельных органов у саблезубых тигров, гигантских оленей. Из современных представителей гигантов можно назвать китов, жирафов, слонов, носорогов. Катаморфоз катагенез, общая дегенерация - путь упрощения организации, дегенерации в связи с переходом к более простым отношениям со средой. Это сопровождается морфофизиологическими изменениями, редукцией отдельных органов и систем. Например, у паразитических или сидячих форм животных. Гипогенез гипоморфоз - частная форма катагенеза. При гипогенезе наблюдается недоразвитие организма или органов, редукция отдельных частей, сохранение личиночных особенностей. Например, живущий в воде аксолотль, протей, сирена достигает половозрелости на уровне организации личинки. Они никогда не приобретают облика взрослых наземных амфибий. Смена направлений в адаптивной эволюции происходит по схеме: ароморфоз идиоадаптация ранняя ароморфоз. Закономерность смены фаз эволюционного процесса, характерную для всех групп организмов, называют законом Шмальгаузен уточняет взаимоотношения путей биологического прогресса. Смена направлений эволюции по Шмальгаузену протекает по схеме: арогенез - аллогенез - арогенез. Новый тип или класс возникают путем арогенеза, а затем происходит его адаптивная радиация - аллогенез с последующими тупиковыми направлениями. Обособление местных, географических или экологических форм, т. Это начальное расхождение форм, образование экотипов, рас и подвидов представляет собой начальную фазу эволюционного процесса. Наибольшее значение имеет экологическая дифференциация, которая была положена в основу дарвиновской теории расхождения признаков: ". Филипченко полагает, что процессы видообразования выяснены благодаря современными генетическим методам и считает, что эти процессы не имеют ничего общего с эволюцией организмов, движущие силы которой еще скрыты. Берг не отрицает возможности дивергентной эволюции, но отводит ей незначительную роль. Он предлагает, чтоб "общий путь эволюции, ее главнейшие черты обусловлены изначальными различиями и конвергентными сходствами, а это несовместимо с теорией естественного отбора" Берг Труды по теории эволюции. Конвергенция - сходство, приобретенное независимо друг от друга формами, не связанными родством. Конвергентное сходство всегда строится на разной генетической основе. Например, сходство между трахеями, как органами воздушного дыхания, развившимися независимо у паукообразных и трахейных членистоногих. У позвоночных животных конвергентное сходство имеют ласты морских рептилий и млекопитающих особенно у ихтиандров, плезиозавров, ки- тообразных. Реже конвергенция простирается на ряд органов животных или их систем, а проявляется на внешнюю форму тела рис. Под параллелизмом понимается сходство, приобретенное независимо друг от друга родственными организмами; многие гистологические структуры развиваются параллельно у близкородственных животных Возможно, костная ткань развивалась независимо в различных группах при-митивных бесчелюстных и челюстных позвоночных на основе волокнистой соединительной ткани. Например, циклоидная форма чешуи у различных рыб с костным скелетом развивалась независимо на базе исходной космоидной и ганоидной формы. Чем более близки родственные связи между организмами, тем чаще параллельное развитие охватывает значительные части всей ор-ганизации. Об этом свидетельствуют и палеонтологические данные, например развитие хоботных. Чем ближе организмы друг к другу, тем более сходны их реакции на одинаковое изменение среды, тем более сходны параллельны изменения их строения. Направленность эволюции Направленность эволюции определяется действием естественного отбора.

Смотрите также: