Окончание. См. № 21/2006

Приспособленность организмов – результат действия факторов эволюции.
Относительный характер приспособлений

11-й (9-й) класс (2 ч)

Урок 2. Механизм возникновения приспособлений и их относительный характер

Методическое обеспечение

На втором уроке по данной теме используются элементы технологии групповой мыслительной деятельности. Цель ее применения:

– активизация мыслительной деятельности учащихся на уроках;
– развитие умения применять знания в новой ситуации;
– формирование навыков устанавливать причинно-следственные связи.

Применяемые техники обучения: «Кластери»; «Мысль по кругу»; работа по алгоритму; «Отчет по визитке».

Этапы работы:

– проверка домашнего задания;
– мотивация учебной деятельности: создание проблемной ситуации, индивидуальная работа учащихся;
– рассказ учителя; обучение учащихся схеме анализа механизмов возникновения адаптации;
– совместное открытие знаний (деятельность учащихся: деление на группы; работа в группах по заданию учителя (как вариант лабораторной работы), деятельность учителя: коррекция ответов учащихся, направление работы групп);
– cамостоятельное применение знаний: презентация своего материала каждой группой и коллективное обсуждение;
– подведение итогов урока («Отчет по визитке», совместное формулирование выводов, внесение учащимися изменений в свои записи).

Планируемый результат: показать необходимость знания механизмов возникновения приспособлений для объяснения действия естественного отбора.

Оценки за урок: за домашнее задание; за выступление от группы; за «Отчет по визитке»; за лабораторную работу – по итогам проверки тетрадей.

Материалы к уроку:

– дидактические карточки с утверждениями, соответствующими точкам зрения Линнея, Ламарка, Дарвина;
– схемы анализа механизмов возникновения адаптации для каждой группы;
– таблицы, живые объекты или гербарии и чучела для проведения лабораторной работы.

ХОД УРОКА

Жить – значит реагировать, а отнюдь не быть жертвой.

Проверка домашнего задания

Вариант 1. Взаимные приспособления у хищников и жертв.

Хищники

Развитие органов для захвата, удержания, умерщвления добычи (зубов, клюва, когтей).

Маскирующая окраска.

Развитие органов для преследования (быстрый и маневренный бег, плавание или полет).

Выделение парализующих ядов.

Выработка особых способов поведения (преследование, ожидание в засаде).

Плетение ловчих сетей (например, паутины).

Жертвы

Развитие органов защиты (жало, иглы).

Развитие органов механической защиты (панцирь).

Защитная окраска или отпугивающие рисунки (например, «глаза»).

Развитие органов для ухода от хищника (быстрый и маневренный бег, плавание или полет).

Выделение ядов, отпугивающих и раздражающих запахов.

Выработка особых способов поведения (затаивание, быстрое перемещение).

Строительство убежищ (например, домики ручейников).

Отсутствие органов передвижения и дистанционных органов чувств.

Отсутствие рта, кишечника.

Специальные органы прикрепления (присоски, крючки).

Отсутствие пигментации.

Анаэробность.

Большое число потомков, заботы о потомстве нет.

Смена поколений, сложный метаморфоз.

Смена хозяев.

Примеры организмов: аскарида, цепень, эхинококк и др.

Нет активного перемещения (например, насекомые без крыльев).

Специальные органы для приема пищи (колющий хоботок, сосущие органы).

Органы прикрепления на хозяина.

Многочисленное потомство.

Примеры организмов: вши, блохи, пиявки, постельные клопы и др.

Редукция органов ассимиляции.

Гетеротрофный тип питания.

Образование сосущих корней.

Многочисленные цветки и семена.

Мотивация учебной деятельности

Используется техника «Кластери» (от англ. clustery – растущий пучками, кистями, гроздьями). Это один из способов организации информации, как правило, в виде схемы, рабочей модели ситуации, древа понятий, терминологической карты.

Какие факторы необходимы для возникновения приспособлений? (Все предложения школьников фиксируются на доске.)

Учитель. Как вам известно, наиболее весомый вклад в развитие эволюционных представлений в XVIII–XIX вв. внесли К.Линней, Ж.Б. Ламарк, Ч.Дарвин. Эволюционная теория Дарвина послужила основой для создания современной синтетической теории эволюции (СТЭ).
Попробуйте распределить предложенные утверждения по трем категориям:

– соответствует взглядам Линнея;
– соответствует взглядам Ламарка;
– соответствует взглядам Дарвина (СТЭ).

(Учащиеся работают самостоятельно.)

Утверждения

1. Приспособления возникают в результате новых мутаций.
2. Приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности.
3. Организмы обладают врожденной способностью изменяться под воздействием внешней среды.
4. Приспособления закрепляются в результате естественного отбора.
5. Одна из движущих сил эволюции – стремление организмов к совершенству.
6. Движущая сила эволюции – естественные законы природы.
7. Одна из движущих сил эволюции – упражнение и неупражнение органов в определенных условиях среды.
8. Движущая сила возникновения приспособленности – Бог.
9. Приобретенные в ходе взаимодействия особи со средой признаки передаются по наследству.

Ответ: Линней – 2, 8; Ламарк – 3, 5, 7, 9; СТЭ – 1, 4, 6.

Проверка выполнения задания проводится с использованием техники «Мысль по кругу». Цели этой техники: не бояться ошибок; научиться слушать другого; уметь анализировать и обобщать услышанный материал.

Номера утверждений выписываются на доске, затем первый ученик любого ряда (по выбору учителя)

называет, чьим взглядам, по его мнению, соответст-вует первое утверждение. Ответ сокращенно записывается напротив № 1. По такой же схеме производится опрос дальше, до последнего ученика. Затем подсчитывается число голосов по каждому пункту, определяется истина, на основе которой заполняется таблица «Возникновение приспособлений».

Таблица. Возникновение приспособлений

По Карлу Линнею	По Жану Батисту Ламарку	По Чарлзу Дарвину
1. Приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности. 2. Движущая сила возникновения приспособленности – Бог.	1. Организмам присуща врожденная способность изменяться под воздействием внешней среды. 2.Движущие силы эволюции – стремление организмов к совершенству и упражнение и неупражнение органов в определенных условиях среды. 3. Приобретенные в ходе взаимодействия особи со средой признаки передаются по наследству.	1. Приспособления возникают в результате мутаций и закрепляются естественным отбором. 2. Движущая сила эволюции – естественные законы природы.

Пользуясь данными таблицы, попробуйте ответить на вопрос: каков механизм возникновения приспособлений?

После обсуждения учитель пишет на доске название темы урока и схему анализа механизмов возникновения адаптации.

В первоначальный кластер вносятся изменения: наиболее важные для формирования приспособлений факторы обводятся в рамку, остальные стираются.

Учитель. В больших популяциях направляющим фактором эволюции является естественный отбор, а в малых – дрейф генов, действие которого в больших популяциях ослаблено. Следует учитывать, что дрейф генов далеко не всегда приводит к адаптации организмов: он даже может оказаться губительным для популяции, ухудшая ее приспособленность к условиям среды.
Кроме этого, необходимо помнить, что еще Ч.Дарвин подчеркивал, что все приспособления, сколько бы совершенными они ни были, носят относительный характер. Естественный отбор формирует приспособление к конкретным условиям существования (в данное время и в данном месте), а не ко всем возможным условиям среды.
Доказательствами относительности приспособлений могут служить следующие факты (запись в тетрадях):

1. Защитные приспособления оказываются неэффективными в необычных условиях: например, при задержке выпадения снега вовремя перелинявший на зиму заяц-беляк хорошо виден на фоне темной земли.

2. Проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным: например, мелкие птицы продолжают тратить силы на выкармливание кукушонка, который выкинул их потомство из гнезда.

3. Полезные для одних целей органы и структуры могут оказаться вредным в других условиях – например, крылья стрижа обеспечивают ему очень быстрый и маневренный полет, но не позволяют взлететь, если птица случайно окажется на земле (стрижи гнездятся только на высоких обрывах); яркая окраска самца павлина обеспечивает ему успех у самок, но одновременно привлекает хищников.

Затем учитель советует школьникам внести изменения в название изучаемой темы: «Механизм возникновения приспособлений и их относительный характер»

Далее каждому ученику в случайном порядке выдается карточка, содержащая идеограмму (рисунок, краткую запись) определенного организма. Ребята, получившие одинаковые карточки, объединяются в группы и получают задание.

Задание: пользуясь приобретенными на уроке знаниями, объяснить, как могли возникнуть:

– полосы на шкуре у тигра (1-я группа);
– длинные уши у зайца (2-я группа);
– покровительственная окраска у кузнечика (3-я группа);
– хобот у слона (4-я группа);
– густой мех у песца (5-я группа).

Примечание: набор заданий может быть и другим – в зависимости от имеющихся в кабинете биологии пособий (таблиц, иллюстраций, живых растений или гербариев и чучел).

На доске учитель пишет алгоритм, согласно которому необходимо провести анализ объекта.

Учащиеся работают в группах: делают записи в тетрадях; готовят, а затем представляют свой материал (делегатом от группы может быть любой ученик). После каждого выступления организуется коллективное обсуждение.

На завершающем этапе урока используется прием «Отчет по визитке»: и формулируются и записываются в тетрадь выводы, соответствующие материалам этого и предыдущего уроков, т.е. по теме в целом).

Отчет по визитке:

– на всех учащихся заготовлен комплект «визитных карточек» с фамилиями и именами;
– перед началом урока все визитки перетасовываются и кладутся стопкой на стол учителя;
– владелец верхней карточки должен выступить в конце занятия с резюме по теме урока.

До конца урока докладчик не известен, поэтому прием увлекает ребят своей игровой стороной и предполагаемой ответственностью. Интерес повышается и в случае, если учитель выступает в этой игре как участник и кладет свою визитку в общую стопку.

После мини-отчета осуществляется совместное формулирование выводов:

– любой вид живых организмов приспособлен к тем условиям, в которых он обитает;
– приспособления организмов к среде обитания проявляются на всех уровнях организации – биохимическом, цитологическом, гистологическом, анатомическом;
– физиологические адаптации – пример отражения структурных особенностей организации в данных условиях существования;
– забота о потомстве возникает как способ обеспечения выживания вида на фоне высокой степени развития нервной системы и является одной из форм физиологических адаптаций;
– любые приспособления относительны и целесообразны только в конкретных условиях существования.

Таким образом, приспособленность – это относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных к данным условиям существования особей.

Домашнее задание

1. Проанализируете следующие термины и запишите возникающие ассоциации в тетрадь:

1-й вариант – преадаптация;
2-й вариант – дезадаптация.

2.

1-й вариант – наличие панциря у наземных черепах;
2-й вариант – постоянный рост резцов у грызунов.

Примечание: некоторые классы испытывают затруднения при коллективной работе, поэтому урок можно провести в виде самостоятельной работы с учебником, при этом полезно будет использовать таблицу «Возникновение приспособлений».

3. Объясните, как могла возникнуть полосатая окраска у тигра, длинные уши у зайца и хобот у слона с точки зрения:

1-й вариант – Линнея;
2-й вариант – Ламарка;
3-й вариант – синтетической теории эволюции.

4. Объясните относительность следующих приспособлений:

1-й вариант – отсутствие или недоразвитие органов чувств у пещерных животных;
2-й вариант – листья-иголки у кактуса;
3-й вариант – мощный слой жира у северных китов.

Методика работы с лабиринтами:

лабиринт состоит из утверждений, с которыми учащийся либо соглашается, либо нет;

в зависимости от решения, он двигается по лабиринту согласно стрелкам, выходя на правильный ответ или попадая в тупик;

дойдя до последнего утверждения, ученик должен получить некий код – цифровой или, как в данном случае, буквенный.

Примечание: при верном выполнении данного лабиринта получается слово «адаптация», написанное в обратном порядке, чтобы исключить угадывание («яицатпада»).

Цели урока:

• повторение и закрепление знаний о движущих силах эволюции;
• сформировать понятие приспособленности организмов к среде обитания, знание о механизмах возникновения приспособленности как результата эволюции;
• продолжить развитие умений использовать знания теоретических закономерностей для объяснения явлений, наблюдаемых в живой природе;
• сформировать конкретные знания о приспособительных особенностях строения, окраски тела и поведения животных.

Оборудование:

Таблица “Приспособленность и ее относительный характер”, фотографии, рисунки, коллекции организмов растений и животных, карточки для выполнения тестов, презентация.

1. Повторение изученного материала:

В форме фронтальной беседы предлагается ответить на вопросы.

а) Назовите единственную направляющую движущую силу эволюции.
б) Что является поставщиком материала для отбора в популяции?
в) Известно, что наследственная изменчивость, поставляющая материал для отбора, случайна и не направлена. Каким образом естественный отбор приобретает направленный характер?
г) Дайте объяснение с эволюционных позиций следующему выражению: “Отбору подвергаются не отдельные гены, а целостные фенотипы. Фенотип выступает не только объектом отбора, но и выполняет роль передатчика наследственной информации в поколениях”.

По мере постановки вопроса его текст выводится на экран (используется презентация)

2. Учитель подводит беседу к формулировке темы урока.

В природе существует несоответствие между способностью организмов к неограниченному размножению и ограниченностью ресурсов. Это является причиной…? борьбы за существование, в результате которой выживают особи наиболее приспособленные к условиям окружающей среды. (Вывод схемы на экран, учащиеся записывают в тетрадь)

Итак, одним из результатов естественного отбора можно назвать развитие у всех живых организмов адаптаций – приспособлений к среде обитания, т.е. приспособленность – результат действия естественного отбора в данных условиях существования.

(Сообщение темы урока, запись в тетради)

Подумайте и попытайтесь сформулировать в чем заключается сущность приспособленности к условиям среды обитания? (Вместе с учащимися учитель дает определение приспособленности, которое записывается в тетрадь, вывод на экран слайда)

Приспособленность организмов или адаптации – совокупность тех особенностей их строения, физиологических процессов и поведения, которые обеспечивают для данного вида возможность специфического образа жизни в определенных условиях окружающей среды.

Как вы считаете, какое значение приспособленность имеет для организмов?

Значение: приспособленность к условиям среды повышает шансы организмов на выживание и оставление большого числа потомства. (Запись в тетради, вывод на экран слайда)

Возникает вопрос, как образуются приспособления? Попробуем объяснить образование хобота у слона с точки зрения К. Линнея, Ж.Б.Ламарка, Ч.Дарвина.

(На экране фотография слона и формулировка поставленного вопроса)

Предположительные ответы учащихся:

По Линнею: приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности. Движущей силой является Бог. Пример: слонов, как и всех животных создал Бог. Поэтому все слоны с момента возникновения обладают длинным хоботом.

По Ламарку: идея о врожденной способности организмов изменяться под воздействием внешней среды. Движущей силой эволюции является стремление организмов к совершенству. Пример: слоны при добывании пищи вынуждены были постоянно вытягивать свою верхнюю губу, чтобы достать пищу (упражнение). Этот признак передается по наследству. Так возник длинный хобот слонов.

По Дарвину: среди множества слонов были животные с хоботами разной длины. Те из них, у кого хобот был немного длиннее, более успешно добывали себе пищу и выживали. Этот признак передавался по наследству. Так, постепенно, возник длинный хобот слонов.

Какое объяснение более реально? Попробуем описать механизм возникновения приспособлений. (На экране схема)

3. Многообразие адаптаций.

На столах учащихся рисунки, коллекции, иллюстрирующие различные приспособления организмов к окружающей среде. Работа парами или группами. Ученики описывают адаптации, называют их сами или с помощью учителя. На экране данные приспособления появляются по ходу беседы.

1. Морфологические адаптации (изменения строения тела).

• обтекаемая форма тела у рыб и птиц
• перепонки между пальцами у водоплавающих животных
• густой шерстный покров у северных млекопитающих
• плоское тело у придонных рыб
• стелящаяся и подушкообразная форма у растений в северных широтах и высокогорных районах

2. Маскировка: форма тела и окраска сливаются с окружающими предметами (слайд).

(Морской конек, палочники, гусеницы некоторых бабочек).

3. Покровительственная окраска:

развита у видов, которые живут открыто и могут оказаться доступными для врагов (яйца у открыто гнездящихся птиц, кузнечик, камбала). Если фон среды не является постоянным в зависимости от сезона года – животные меняют свою окраску (заяц беляк, русак).

4. Предостерегающая окраска:

Очень яркая, характерна для ядовитых и жалящих форм (осы, шмели, божья коровка, гремучие змеи). Часто сочетается с демонстративным отпугивающим поведением.

5. Мимикрия:

сходство в окраске, форме тела незащищенных организмов с защищенными (муха-журчалка и пчела, тропические ужи и ядовитые змеи; цветки львиного зева похожи на шмелей – насекомые пытаются завязать брачные отношения, что способствует опылению; яйца, откладываемые кукушкой). Подражатели никогда не превосходят численностью вид-оригинал. Иначе предупреждающая окраска потеряет смысл.

6. Физиологические адаптации:

приспособленность процессов жизнедеятельности к условиям обитания.

• накопление жира пустынными животными перед наступлением засушливого сезона (верблюд)
• железы, избавляющие от избытка солей у рептилий и птиц, обитающих у моря
• сохранение воды у кактусов
• быстрый метаморфоз у пустынных амфибий
• теплолокация, эхолокация
• состояние частичного или полного анабиоза

7. Поведенческие адаптации:

изменения поведения в тех или иных условиях

• забота о потомстве улучшает выживание молодых животных, повышает устойчивость их популяций
• образование отдельных пар в брачный период, а зимой объединение в стаи. Что облегчает пропитание и защиту (волки, многие птицы)
• отпугивающее поведение (жук-бомбардир, скунс)
• замирание, имитация ранения или смерти (опоссумы, земноводные, птицы)
• предусмотрительное поведение: спячка, запасание корма

8. Биохимические адаптации:

связаны с образованием в организме определенных веществ, облегчающих защиту отврагов или нападение на других животных

• яды змей, скорпионов
• антибиотики грибов и бактерий
• кристаллы щавелевокислого калия в листьях или колючках растений (кактус, крапива)
• особая структура белков и липидов у термофильных (устойчивых к высоким температурам)

и психрофильных (холодолюбивых), позволяющая организмам существовать в горячиз источниках, вулканических почвах, условиях вечной мерзлоты.

Относительный характер приспособлений.

Предлагается обратить внимание на таблицу: заяц. Незаметный для хищников на снегу, хорошо заметен на фоне стволов деревьев. Вместе с учащимися приводятся другие примеры: ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, но и летят на огонь, хотя и гибнут при этом; ядовитых змей поедают мангусты, ежи; если кактус обильно поливать – он погибнет.

Какой вывод можно сделать?

Вывод: любое приспособление целесообразно только в условиях, в которых оно сформировалось. При изменении этих условий адаптации теряют свою ценность или даже приносят вред организму. Следовательно – приспособленность носит относительный характер.

При изучении темы мы опирались на учение Ч. Дарвина о естественном отборе. Оно объяснило механизм возникновения приспособленности организмов к условиям обитания и доказало, что приспособленность всегда носит относительный характер.

4. Закрепление знаний.

на столах учащихся листы с тестами и карточки для ответов.

1 вариант.

1. Явление, которое служит примером маскировочной окраски:

а) окраска пятнистого оленя и тигра;
б) пятна на крыльях некоторых бабочек, похожие на глаза позвоночных животных;
в) сходство окраски крыльев бабочки пиериды с окраской крыльев несъедобной бабочки геликониды;
г) окраска божьих коровок и колорадского жука.

2. Как современная наука объясняет формирование органической целесообразности:

а) является результатом активного стремления организмов приспособиться к конкретным условиям среды;
б) является результатом естественного отбора особей, оказавшихся более приспособленными, чем другие, к условиям среды благодаря наличию у них случайно возникших наследственных изменений;
в) является результатом непосредственного влияния внешних условий на развитие у организмов соответствующих признаков;
г) она была изначально предопределена в момент создания творцом основных видов живых существ.

3. Явление. Примером которого служит сходство мухи-львинки и ос по окраске брюшка и форме усиков:

а) предостерегающая окраска;
б) мимикрия;
в) приспособительная окраска;
г) маскировка.

4. Пример покровительственной окраски:

5. Пример предостерегающей окраски:

а) ярко-красная окраска цветка у розы;


г) сходство в окраске и форме тела.

2 вариант.

1. Главный эффект естественного отбора:

а) повышение частоты генов в популяции, обеспечивающих размножение в поколениях;
б) повышение частоты генов в популяции, обеспечивающих широкую изменчивость организмов;
в) появление в популяции генов, обеспечивающих сохранение признаков вида у организмов;
г) появление в популяции генов, обусловливающих приспособление организмов к условиям обитания;

2. Пример покровительственной окраски:

а) зеленая окраска у певчего кузнечика;
б) зеленая окраска листьев у большинства растений;
в) ярко-красная окраска у божьей коровки;
г) сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы.

3. Пример маскировки:

а) зеленая окраска у певчего кузнечика;
б) сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы;
в) ярко-красная окраска у божьей коровки;

4. Пример предостерегающей окраски:

а) ярко-красная окраска у цветка розы;
б) ярко-красная окраска у божьей коровки;
в) сходство в окраске у мухи-журчалки и осы;
г) сходство в окраске и форме тела гусеницы бабочки-пяденицы с сучком.

5. Пример мимикрии:

а) зеленая окраска у певчего кузнечика;
б) ярко-красная окраска у божьей коровки;
в) сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы;
г) сходство в окраске и форме тела гусеницы бабочки-пяденицы с сучком.

Карточка для ответов:

	1	2	3	4	5
а
б
в
г

Домашнее задание:

1. параграф 47;
2. заполнить таблицу по параграфу 47:

Под адаптацией понимается совокупность морфофизиологических, поведенческих, популяционных и других особенностей данного биологического вида, которая обеспечивает возможность его существования в определенных условиях внешней среды.

Общие адаптации — приспособления к жизни в обширной зоне среды . К адаптациям общего плана относят, например, приспособленность конечностей позвоночных к наземной среде (большинство рептилий, млекопитающих), плаванию (рыбы, китооб- разные, морские черепахи и пр.), полету (птицы, рукокрылые млекопитающие).

Частные адаптации — специализации к определенному образу жизни . К адаптациям частного плана относят, например, приспособленность конечностей позвоночных к бегу (антилопы, лошади,страусы и др.), роющему образу жизни (кроты, могеры, цокоры,слепыши и др.), лазанию по деревьям (обезьяны, ленивцы, дятлы, пишухи и пр.), различным типам полета (грифы, соколы,альбатросы, утки и пр.; различное строение крыльев рассматривается как адаптации к конкретным типам полета), различным ти- пам плавания (акулы, морские черепахи, пингвины, тюлени). Много примеров частных адаптации связано с наличием у животныхтак называемой покровительственной окраски.

Условно различаютнесколько типов покровительственной окраски (иногда и формы):маскировку, мимикрию, демонстрацию.

Маскировка

Муха-осовидка подражает осе (мимикрия)

Пример демонстрации

Между выделенными типами существует немало переходов.

Маскировка — приспособление, при котором форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например, гусеница бабочки пяденицы похожа на сучок, насекомое палочник — на сухую ветку, австралийские рыбы-тряпичники — наприбрежные водоросли, выделяют следующие основные типы маскирующей окраски: криптическая (обеспечивает сходство с окру-жающим фоном); расчленяющая («размывает» контур животного;характерна для яиц, а иногда и самих птиц, гнездящихся открытона земле — кулики, утки, козодои и пр.); скрадывающая (основана на принципе «противотени»).

Маскирующая окраска особенно важна для защиты организма на ранних этапах индивидуального развития (яиц, личинок, птенцов, детенышей млекопитающих и т.д.). У открыто гнездящихсяптиц такую окраску имеют самки, что особенно необходимо в период насиживания кладки. Расчленяющая окраска может быть ухищников, использующих длительное подкарауливание жертвы:тигр, леопард, ягуар, окунь и др. Некоторые животные способны кбыстрому изменению окраски в зависимости от изменения окружающего фона, например различные виды камбалы, хамелеонов.

Мимикрия — сходство беззащитного и съедобного вида с однимили несколькими представителями неродственных видов, хорошозащищенных от нападения и поедания хищником (миметизм) илирастениями и предметами окружающей среды (мимезия). Различные формы миметизма характерны для целого ряда видов насекомых (мухи имитируют ос, шмелей), змей (неядовитые змеи имитируют окраску и поведение ядовитых). Хрестоматийны следующие примеры мимезии: некоторые морские коньки, например конек-тряпичник, напоминают водоросли; яйца некоторых куликов(кулики-сороки, зуйки) сходны по окраске и форме с галькой (узакрыто гнездящихся птиц, например у дуплогнездников, яйца неокрашены); гусеница бабочки пяденицы напоминает сухой сучок;насекомое палочник похоже на сухие прутики; название рыба-листговорит само за себя; некоторые бабочки похожи на сухие листьяи даже имитируют их падение при полете и пр.

Выделяют две формы мимикрии: бейтсовскую (по имени Г. Бейтса) и мюллеровскую (Ф. Мюллер). Примером бейтсовской мимикрии служит случай сходства отдельных видов бабочек белянок снесъедобными ярко окрашенными и дурно пахнущими бабочками-геликонидами. В варианте мюллеровскои мимикрии несколькозащищенных видов животных имеют сходную внешность и окраску — образуют совокупность видов, называемую «кольцо». Так,многие виды ос сходны между собой. Ядовитые насекомые (клоп-солдатик, жук-нарывник, семиточечная божья коровка) имеютотпугивающую окраску — красную с черными пятнами. Насекомоядные птицы, вырабатывая «рефлекс отвращения» на одномвиде, уже не трогают виды «кольца».

Мимикрия у растений служит для отпугивания или привлечения животных. Например, лишенные нектара цветки белозора сходны с медоносными цветками и подобным образом привлекают ксебе насекомых-опылителей. Ловчие приспособления насекомоядных растений «подражают» ярким цветкам других видов и таким способом заманивают в ловушку насекомых. Полагают, что возникновение мимикрии связано с избирательным истреблением животных или растений.

Демонстрация (угрожающая или предупреждающая окраска илиформа). Животное с ядовитыми зубами (ядовитые змеи), жалящимприспособлением (жалящие перепончатокрылые: пчелы, осы), ядовитыми кожными железами (амфибии: огненная саламандра, жерлянки и др.) обычно «широко оповещает» об этом. Такие виды обладают отпугивающей окраской (мюллеровская мимикрия) или особым «рисунком» (например, у некоторых змей), которые хорошо запоминаются другими животными. Ряд ядовитых змей оповещает о своем присутствии не столько окраской, сколько звуками,

в основном так называемого инструментального характера, т.е. издаваемыми либо с помощью трения чешуек (эфа), либо с помощью специальной «погремушки» на кончике своего хвоста (гремучие змеи).

Происхождение приспособлений и их относительность . Эволюция направлена на приобретение приспособлений. Приоритет научного объяснения случаев приспособленности животных и растений принадлежит Ч.Дарвину. Ж. Б.Ламарк считал, что организмы обладают врожденной способностью изменяться под влиянием внешней среды и только в полезном для них направлении. Вряд ливозникновение колючек дикобразов, ежей, тенреков (мадагаскарские щетинистые ежи) непосредственно связано с проявлениемусловий внешней среды. Ч.Дарвин показал, что адаптации возникают в результате действия естественного отбора. Только обладатели более острых и прочных колючек выживали в борьбе с хищниками и могли оставлять жизнеспособное потомство. Так, из поколения в поколение накапливались и закреплялись те полезные наследственные изменения, которые способствовали сохранению ипроцветанию вида.

В результате исторического развития живых существ вся их организация оказывается глубоко адаптивной. Однако приспособленность организмов к среде, несмотря на все ее совершенство, неабсолютна, а относительна. Относительность приспособлений прежде всего связана с тем, что условия внешней среды нередко меняются значительно быстрее, чем формируются те или иные приспособления. А уже имеющиеся приспособления теряют свое значение для организма в трансформированной среде.

Доказательствами относительности приспособлений могут служить следующие примеры:

1) полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде: сравнительно длинные крылья стрижей, приспособленные к стремительному продолжительному полету, создают определенные сложности при взлете с земли; длинные крылья морской птицы — фрегата не дают ей подняться с гладкой поверхности моря; странствующий альбатрос не в состоянии взлететь с палубы корабля;

2) защитные приспособления от врагов также относительны: ядовитые змеи(например, гадюки) поедаются ежами, свиньями, которые маловосприимчивы к их яду; крупная ящерица — серый варан — маловосприимчива к яду кобры;

3) проявление инстинктов может также оказаться нецелесообразным: например, защитная реакция (выпускание струи дурно пахнущей жидкости) скунса, направленная против идущего автомобиля (к сожалению, случается, что по этой причине на дорогах США гибнут эти зверьки);

4) наблюдаемое«переразвитие» некоторых органов, которые становятся помехой для организма (явление гиперморфоза): огромные (до 3 м и более в размахе) рога вымершего большерогого оленя (Megaceros eurycerus); чрезмерно развитые клыки бабируссы (дикой свиньи); устрашающие клыки-кинжалы вымерших саблезубых тигров (махайродов, смилодонов), излишне длинные бивни древних хоботных —мастодонтов.

Относительный характер приспособленности

Развитие органов для захвата, удержания, умерщвления добычи (щупальцы).

Маскирующая окраска.

Выделение парализующих ядов.

Выработка особых способов поведения (ожидание в засаде).

Механизм возникновения приспособлений

Согласно учению Чарльза Дарвина в условиях естественного отбора выживает самый приспособленный. Следовательно, именно отбор - основная причина возникновения разнообразных приспособлений живых организмов к среде обитания. Объяснение возникновения приспособленности, данное Чарльзом Дарвином, в корне отличается от понимания этого процесса Жаном Батистом Ламарком, который выдвинул идею о врожденной способности организмов изменятся под влиянием среды только в полезную для них сторону. У всех известных осьминогов меняющаяся окраска надежно защищает их от большинства хищников. Трудно представить, что образование такой изменяющейся окраски вызвано прямым влиянием среды. Только действием естественного отбора можно объяснить возникновение такого приспособления: далеким предкам осьминога могло бы помочь выжить даже простая маскировка. Постепенно, в течение миллионов поколений, оставались в живых только те особи, которые случайно оказывались обладателями все более и более развитой окраски. Именно им удалось оставить потомство и передать ему свои наследственные особенности.

Соответствуя конкретной среде обитания, приспособления теряют свое значение при ее изменении. Доказательством относительного характера приспособленности могут быть следующие факты:

защитные приспособления от одних врагов оказываются не эффективными от других;

проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным;

полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде;

возможны и более совершенные приспособления к данной среде обитания.

Некоторые виды животных и растений быстро размножались и широко распространялись в совершенно новых для них районах земного шара, куда были случайно или намеренно завезены человеком.

Таким образом, относительный характер приспособленности противоречит утверждению об абсолютной целесообразности в живой природе.

Такие приспособление как покровительственная окраска возникала путем постепенного отбора всех тех мелких уклонений в форме тела, в распределении определенных пигментов, во врожденном поведении, которые существовали в популяциях предков этих животных. Одной из важнейших характеристик естественного отбора является его кумулятивность - его способность накапливать и усиливать эти уклонения в ряду поколений, слагая изменения отдельных генов и контролируемых ими систем организмов.

Естественный отбор подхватывает все те мельчайшие изменения, которые усиливают сходство в окраске и форме с субстратом, сходство между съедобным видом и тем несъедобным видом, которому он подражает. Следует учитывать, что разные виды хищников пользуются разными методами поиска добычи. Одни обращают внимание на форму, другие на окраску, одни обладают цветным зрением, другие нет. Поэтому естественный отбор автоматически усиливает, насколько это возможно, сходство между имитатором и моделью и приводит к тем изумительным адаптациям, которые мы наблюдаем в живой природе.

Цели:

1. Сформировать знания о многообразии приспособлений организмов к среде обитания, опираясь на знания учащихся.
2. Развивать интерес к учебной и научной информации, касаясь проблемы многообразия приспособлений у живых организмов.
3. Формировать умения применять знания об эволюционных закономерностях возникновения приспособлений для объяснения механизма возникновения конкретного приспособления.

Оборудование:

1. Учебники: С.Г.Мамонтов, В.Б.Захаров, Н.И.Сонин. Общие закономерности.
2. Видео-фильм “Приспособления у животных”.
3. Раздаточный материал для выполнения лабораторной работы.
4. Презентация по теме.

Оформление доски:

1. Запись темы на доске.
2. Запись плана урока.
3. Запись терминов: мимикрия, предостерегающая окраска, маскировка.

Ход урока

1. Изучение нового материала:

Учитель: Урок можно начать с цитаты К.А.Тимирязева: “Каждый организм имеет существенные соотношения не только с непосредственными условиями жизни, но и со всеми окружающими его существами… из этой двоякой зависимости органических существ вытекает два вида приспособлений: приспособление к условиям неорганическим – к стихиям и к условиям органическим – к другим существам. Всякое такое изменение будет подхвачено естественным отбором, потому что обладающее им существо получит преимущество перед своими соперниками”

Вопросы учащимся.

А) к каким результатам приводит естественный отбор;
Б) какие приспособления возникли у семян для распространения ветром и у животных тундры.

Учитель. Эволюция имеет три связанных следствия:

1. Относительная приспособленность организмов к условиям внешней среды
2. Многообразие видов
3. Постепенное усложнение и повышение организации живых существ.

Наш урок будет направлен на рассмотрение этих результатов.

Работа со схемой № 1 на доске

Демонстрация фотографий, слайдов, рисунков, гербария.

Учащиеся приводят свои примеры.

Вывод: в понятие “приспособленность” входят не только внешние, но и соответствие строения внутренних органов выполняемым ими функциями.

Учитель: эти и другие примеры говорят о приспособительном характере эволюции. Каковы же причины возникновения различных приспособлений?

Впервые материалистическое объяснение происхождения приспособлений дал Ч.Дарвин. Из дарвиновского учения о естественном отборе, как процессе выживания и размножения наиболее приспособленных форм, следует, что именно отбор – основная причина возникновения разнообразных приспособлений живых организмов к среде обитания.

Схема № 2

1. Наследственная изменчивость (мутационная, комбинативна)
2. Наследственность
3. Борьба за существование
4. Естественный отбор
5. Приспособленность организмов на пользу популяции, вида, ее относительность

Приспособления формируются под влиянием движущих сил эволюции (элементарных факторов эволюции).

Приспособленность организмов к среде обитания выработана в процессе длительного исторического развития под действием естественных причин и не абсолютна, а относительна, т.к. условия среды обитания часто изменяются быстрее, чем формируются приспособления.

2. Закрепление изученного материала

Выполнение лабораторной работы (используется раздаточный материал, имеющийся в школе)

Обучающиеся делятся на группы, каждая получает свое задание.

Задание к лабораторной работе.

1. Определить вид растения или животного и его среду обитания;
2. Описать черты приспособленности особей вида к среде обитания;
3. Установить относительный характер приспособлений;
4. Объяснить, опираясь на положения теории эволюции Ч.Дарвина, возможный путь возникновения конкретного приспособления.
5. Работу оформить в виде таблицы используя схему № 2.

Обсуждение итогов лабораторной работы и формулировка вывода по уроку.

Вывод.

1. Разработанная Ч.Дарвином теория эволюции, позволила утвердиться в науке материалистическим взглядам на возникновение приспособлений; благодаря наследственной изменчивости и направляющей роли естественного отбора, сохраняющего для размножения особей с полезными в определенных условиях среды обитания признаками, формируются всевозможные приспособления.
2. Приспособленность не абсолютная. Условия окружающей среды изменяются быстрее, чем формируются приспособления, поэтому не всегда и не во всем признаки организмов соответствуют среде обитания.
   Д\з п.7