Из этого урока вы узнаете, чем макроэволюция отличается от микроэволюции, познакомитесь с явлением параллелизма, выясните, что такое дивергенция и конвергенция, какие органы называют аналогичными, а какие гомологичными. Что общего у руки чловека, крыла летучей мыши, ласты моржа и копыта лошади? Чем отличаются глаза моллюсков и насекомых от наших с вами глаз? Что такое филогенез и как он связан с нашим индивидуальным развитием - отногенезом? Обратима ли эволюция? Почему так похожа форма тела у акулы, тунцы, ихтиозавра, дельфина и плывущего пингвина?

Наиболее крупные закономерности, которые наблюдаются в рамках макроэволюции, были исследованы и описаны в XIX и XX веке.

Элементы макроэволюции:

1. Конвергенция признаков
2. Дивергенция признаков
3. Параллелизм

Дивергенция - это накопление различий в структуре и функциях какого-то органа в процессе эволюции. В результате дивергенции из одного органа образуется несколько различных органов, связанных общностью происхождения.

Например, верхний пояс конечностей позвоночных превратился в лапы и крылья рептилий, крылья летучих мышей и птиц, плавники дельфинов, ноги копытных и руки приматов.

Все эти органы выполняют разные функции, но имеют одинаковое происхождение.

Рис. 1. Гомологические органы позвоночных

Органы, которые образовались в результате дивергенции, называются гомологичными (рис. 1). Они образуются из сходных эмбриональных зачатков.

Дивергенция обеспечивает морфологическое разнообразие живых существ.

Конвергенция - процесс, обратный дивергенции. Это образование органов, близких по функциям и строению, но отличающихся по происхождению.

Рис. 2. Аналогичные органы: крылья птицы и бабочки

Но, на самом деле они развивались совершенно независимо из различных предковых форм. Требование среды и влияние естественного отбора обусловили их внешнее сходство.

Органы, выполняющие одинаковые функции, но имеющие различное происхождение, называются аналогичными (рис. 3).

Типичный пример аналогичных органов - это глаза головоногих моллюсков и позвоночных. Эти органы формировались независимо в течение сотен миллионов лет, и в итоге получились практически одинаковыми, отличающимися только в деталях.

Рис. 3. Аналогичные органы: глаза моллюска (осьминога или кальмара) и человека

Третий элемент в процессе преобразования - это нечто среднее между дивергенцией и конвергенцией, параллелизм - такой процесс, когда орган в результате дивергенции превращается во множество гомологичных органов. Но затем, в ходе эволюции, эти гомологичные органы вновь начинают выполнять общую функцию.

Например, корпус и плечевые пояса у позвоночных дали множество гомологичных вариантов. Из одинаковых элементов скелета сформировались копытные, птицы, рыбы, рептилии, но затем, в процессе эволюции, часть из них вторично приобрела одинаковые признаки (рис. 4).

Рис. 4. Пример параллелизма в эволюции формы тела у хрящевых рыб (акула), рептилий (ихтиозавр) и млекопитающий (дельфин)

Например, корпуса ихтиозавра, акулы и дельфина (и даже пингвина, плывущего в воде) очень похожи и образовались из одинаковых элементов скелета, но совершенно разными эволюционными путями.

Предки ихтиозавров были ящерами, предками дельфинов были растительноядные сухопутные млекопитающие, пингвины - птицы, а предками акул были древние хрящевые рыбы.

Эволюция идет тремя главными путями: путем дивергенции, путем конвергенции и путем параллелизма.

Процесс исторического развития вида называется филогенезом.

Важным этапом в понимании эволюции стало формулирование «основного филогенетического закона » Эрнестом Геккелем.

«Онтогенез - это ускоренное повторение филогенеза» Э.Г. Геккель.

Геккель наглядно продемонстрировал, что организмы в процессе эмбрионального развития повторяют все те этапы, которые вид прошёл в процессе эволюционного развития (см. видео). Важно понять, что мы говорим о повторении зародышевых стадий предковых форм.

У зародыша человека на разных этапах развития онтогенеза можно увидеть жабры, сердечную трубку и прочие признаки эмбрионов наших далеких предков.

Другой важный закон филогенеза - «закон необратимости эволюции». Несмотря на наличие конвергенции, сходство разных видов никогда не бывают полным.

Эволюционный процесс, в силу чрезвычайной сложности живых организмов, не может создать точную копию ни существующего вида, ни вымершего. Каждый вид живых организмов уникален.

Итак, мы узнали, что в результате эволюции путем дивергенции могут образовываться гомологичные органы, а путем конвергенции - аналогичные органы. Выяснили, что онтогенез повторяет этапы филогенеза и что каждый вид живых организмов уникален.

Список литературы

1. А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. Общая биология, 10-11 класс. - М.: Дрофа, 2005. По ссылке скачать учебник: ( )
2. Д.К. Беляев. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. - 11-е издание, стереотипное. - М.: Просвещение, 2012. - 304 с. ()
3. В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин, Е.Т. Захарова. Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень. - 5-е издание, стереотипное. - М.: Дрофа, 2010. - 388 с. ()
4. В.И. Сивоглазов, И.Б. Агафонова, Е.Т. Захарова. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. - 6-е издание, дополненное. - М.: Дрофа, 2010. - 384 с. ()

Домашнее задание

1. Что такое эволюция? Чем отличается макроэволюция от микроэволюции?
2. Какие следствия макроэволюции вам известны?
3. Какие органы называют гомологичными? Приведите примеры.
4. Какие органы называют аналогичными? Приведите примеры.
5. Что такое параллелизм?
6. На примере тела человека обсудите с друзьями и родственниками явления гомологии, аналогии и параллелизма.

1. Биологический словарь ().
2. Вся биология ().
3. Интернет-портал Bio.fizteh.ru ().
4. Биология ().
5. Интернет-портал Sochineniya-referati.ru ().

>> Основные закономерности эволюции

Основные закономерности эволюции.

1. Что такое эволюция?
2. Какие факты подтверждают эволюционное учение?

При построении филогенетических рядов биологи-эволюционисты, помимо палеонтологических данных, широко используют сравнительный метод, с помощью которого они устанавливают сходство в строении организмов, их биохимических реакциях, особенностях размножения или иных свойствах, по которым можно судить о путях развития группы от общего предка.

Содержание урока конспект уроку и опорный каркас презентация урока акселеративные методы и интерактивные технологии закрытые упражнения (только для использования учителями) оценивание Практика задачи и упражнения,самопроверка практикумы, лабораторные, кейсы уровень сложности задач: обычный, высокий, олимпиадный домашнее задание Иллюстрации иллюстрации: видеоклипы, аудио, фотографии, графики, таблицы, комикси, мультимедиа рефераты фишки для любознательных шпаргалки юмор, притчи, приколы, присказки, кроссворды, цитаты Дополнения внешнее независимое тестирование (ВНТ) учебники основные и дополнительные тематические праздники, слоганы статьи национальные особенности словарь терминов прочие Только для учителей

/ Глава 7. Основы учения об эволюции Задание: §7.9. Основные закономерности эволюции

Ответ на Глава 7. Основы учения об эволюции Задание: §7.9. Основные закономерности эволюции
Готовые домашние задания (ГДЗ) Биология Пасечник, Каменский 9 класс

Биология

9 класс

Изд.: Дрофа

Год: 2007 - 2014

Вопрос 1. Назовите основные типы эволюци­онных изменений.

Ученые выделяют следующие типы эволюционных изменений: параллелизм, конвергенция и дивергенция.

Вопрос 2. Что такое параллельные измене­ния, конвергентные, дивергентные?

Параллельные изменения (паралле­лизм) представляют собой эволюционное развитие родственных видов, часто имею­щих общего предка, вызванное приспособлением к сходным условиям обитания.

При конвергентных изменениях (кон­вергенция) два или более вида, несвязан­ные близким родством, становятся все бо­лее и более похожими друг на друга. Такой тип эволюционных изменений является результатом приспособлений к сходным условиям внешней среды.

Дивергентные изменения (диверген­ция) 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. Дивергенция почти всегда отражает расширение адаптации к новым жизненным условиям.

Вопрос 3. В чем отличие гомологичных струк­тур от аналогичных?

При параллельной и конвергентной эво­люции сходство внешнего строения может быть результатом гомологии - проис­хождения от общего предка (примером яв­ляются конечности разных групп позво­ночных) или аналогии - независимой эволюции тех систем органов, которые выполняют сходные функции (например, крылья у птиц и насекомых).

Гомологичные структуры уже в эмбри­ональный период развиваются по одина­ковым генетическим программам. Анало­гичные структуры выполняют одинако­вые функции, однако не имеют общего генетического базиса.

Вопрос 4. Каковы главные линии эволюции?

Выделяют три главные линии эволю­ции.

1.Ароморфоз (от греч. airomorphosis - поднимаю форму) - наиболее существен­ные эволюционные изменения. Такие изменения повышают общий уровень ор­ганизации, вследствие чего жизнедея­тельность организмов усиливается. Ароморфозы дают значительные преимущест­ва в борьбе за существование, делают воз­можным переход в новую среду обитания.

2.Идиоадаптация (от греч. idios - своеобразный и лат. adaptatio - приспо­ собление) - это прогрессивные, но мел­ кие эволюционные изменения, которые повышают приспособленность организмов к условиям среды обитания. Идиоадапта­ ция не сопровождается изменением основ­ ных черт организации, общим подъемом ее уровня и повышением интенсивности жизнедеятельности организма.

Эволюционная форма групп живых организмов делится на дивергенцию, конвергенцию, параллелизм.

1. Дивергенция - расхождение признаков внутри вида, которое приводит к образованию новых группировок особей. Чем больше различаются живые организмы по строению, способу существования, тем больше расходятся они на более разнообразные пространства. Обычно одну область или участок занимают животные с одинаковой потребностью к качеству и запасу пищи. Через определенное время, когда запас пищи заканчивается, животные вынуждены поменять местообитание, переселяться на новые места. Если на одной территории обитают животные с различной потребностью к условиям среды, то конкуренция между ними ослабевает. Так, Ч. Дарвин определил, что в природе на участке в 1 м2 встречается до 20 видов растений, принадлежащих к 18 родам и 8 семействам. В процессе дивергенции от зачинающейся популяции расходятся как бы ветви дерева нескольких форм. Например, можно назвать семь видов оленей, сформировавшихся в результате дивергенции: пятнистый олень, марал, северный олень, лось, косуля, лань, кабарга (рис. 37).

Рис. 37. Многообразие видов оленей, возникших в результате дивергенции: 1 - пятнистый олень; 2 - марал; 3 - лань; 4 - северный олень; 5 - лось; 6" - косуля; 7 - кабарга

Под действием естественного отбора в бесконечном ряду поколений одни формы выживают, другие вымирают. Процессы вымирания и дивергенции тесно связаны между собой. Наиболее расходящиеся по признакам формы обладают большими возможностями оставлять плодовитое потомство и выживать в процессе естественного отбора, так как они меньше конкурируют между собой, чем промежуточные, которые постепенно редеют и вымирают.

В результате дивергенции популяция одного вида подразделяется на подвиды. Подвид, образовавшийся под действием естественного отбора, по признакам наследственного изменения превращается в вид.

2. Конвергенция - приобретение сходных признаков у различных, неродственных групп. Например, у акулы (класс рыб), ихтиозавров (класс пресмыкающихся), дельфинов (класс млекопитающих) формы тела сходны. Это связано с тем, что у них одинаковые среда обитания (вода) и условия жизни. Хамелеон и лазающая агама, относящиеся к разным подотрядам, внешне очень похожи. Сходство различных систематических групп обусловлено жизнью в сходной среде обитания. У организмов, обитающих в воздухе, имеются крылья. Крылья птицы и летучей мыши - измененные передние конечности, а крылья бабочки - выросты тела. Явление конвергенции широко распространено в животном мире.

3. Параллелизм (греч. parallelos - "рядом идущий") - эволюционное развитие генетически близких групп, заключающееся в независимом приобретении ими сходных черт строения на основании особенностей, унаследованных от общих предков. Параллелизм широко распространен среди различных групп организмов в процессе их исторического развития (филогенеза).

Например, приспособление к водному образу жизни в эволюции ластоногих развивалось в трех направлениях. У китообразных и ластоногих (моржи, ушастые и настоящие тюлени) в результате перехода к водному образу жизни, независимо друг от друга, появилось приспособление к воде - ласты. Преобразование передних крыльев у многих групп крылатых насекомых в надкрылья, развитие у кистеперых рыб признаков земноводных, возникновение признаков млекопитающих у зверозубых ящериц и т. д. Сходство в параллелизме указывает на единство происхождения организмов и наличие сходных условий существования.

Эволюция - необратимый процесс. У каждого организма, приспособленного к новым условиям, измененный орган исчезает. Вернувшись в прежнюю среду обитания, исчезнувший орган не восстанавливается. Еще Ч. Дарвин писал о необратимости эволюции: "Если даже среда обитания полностью повторяется, то вид никогда не может вернуться к прежнему состоянию". Например, дельфины, киты никогда не становились рыбами. При переходе наземных животных в водную среду конвергентно изменяются конечности - при этом конвергенция участвует лишь в изменении внешнего строения органов.

Во внутреннем строении плавников дельфина, кита сохранены признаки пятипалой конечности млекопитающих. Так как мутация приводит к обновлению генофонда популяции, она никогда не повторяет генофонд прошлого поколения. Так, если на каком-то этапе от примитивных земноводных возникли пресмыкающиеся, то пресмыкающиеся не могут вновь дать начало земноводным.

На стебле вечнозеленого кустарника - иглицы имеются блестящие толстые листья. На самом деле это видоизмененные ветви. Настоящие чешуевидные листья располагаются в центральной части этих видоизмененных стеблей. Ранней весной из пазухи чешуек появляются цветы, из которых в дальнейшем развиваются плоды.

Листья у иглицы исчезли еще в древности, в процессе приспособления к засухе. Затем при переходе опять в водную среду вместо листьев у них появились ветви, похожие на листья.

Неоднородность эволюции. В течение нескольких сотен миллионов лет на Земле существуют в неизменном виде саблехвост, кистеперые рыбы, гаттерия. Их называют "живыми ископаемыми". Однако некоторые растения и животные изменяются быстро. Например, на Филиппинах и в Австралии за 800 тыс. лет появилось несколько новых родов грызунов. Приблизительно за 20 млн. лет на Байкале возникло 240 видов раков, принадлежащих к 34 новым родам. Темпы эволюции не определяются астрономическим временем. Возникновение нового вида определяется необходимым числом поколений и приспособленностью.

Темпы эволюции снижаются и замедляются в одинаковых устойчивых условиях среды (глубоководные океаны, пещерные воды). На островах, где мало хищников, естественный отбор идет очень медленно. Наоборот, где проходит интенсивный отбор, эволюция также протекает быстрее. Например, в 30-х годах XX в. против вредителей использовали ядовитый препарат (ДДТ). Через несколько лет появились устойчивые к препарату формы, которые быстро распространились на Земле. Широкое применение антибиотиков - пенициллина, стрептомицина, грамицидина - в 40-50-х годах XX в. привело к появлению устойчивых форм микроорганизмов.

Дивергенция. Конвергенция. Параллелизм. Необратимый процесс. "Живые ископаемые".

1.Эволюционные формы групп живых организмов: дивергенция, конвергенция, параллелизм.

2.Эволюция - необратимый процесс, т. е. исчезнувший вид или орган никогда не может вернуться к прежнему состоянию.

3.Темпы эволюции меняются.

1.Объясните на примере процесс дивергенции.

2.Опишите конвергенцию, разберите ее на примере.

1.Объясните необратимость эволюции на примерах растений.

2.В чем причина исчезновения некоторых форм, приобретенных во время дивергенции?

1.Докажите на примере неоднородность эволюции.

2.Разберите с помощью схемы или таблицы дивергенцию, конвергенцию, параллелизм.

Цели урока:

• Сформировать у учащихся знания о типах эволюционных изменений.
• Рассмотреть на конкретных примерах пути эволюции органического мира и соотношение между ними.
• Ознакомить с главными направлениями эволюции органического мира – биологическим прогрессом и биологическим регрессом.
• Показать роль русских ученых в развитии эволюционного учения.
• Сформировать навыки определения ароморфозов и идиоадаптаций в растительном и животном мире.

Оборудование: учебное пособие по биологии «Гомологичные и аналогичные органы растений и животных», презентация к уроку.

ХОД УРОКА

I. Актуализация опорных знаний

– Что такое биологическая эволюция? (Б. эволюция это необратимое развитие органического мира).
– Какой эволюционный процесс называется микроэволюцией? (Процесс образования новых видов).
– Что такое макроэволюция? (Процесс образования более крупных систематических единиц – родов, семейств и т.д.).

II. Новый материал

1. Типы эволюционных изменений (лекция, беседа).

(По ходу просмотра слайдов ученики записывают определения в тетрадь).

К основным типам эволюционных изменений относятся параллелизм, конвергенция и дивергенция (Приложение 1 , слайд 2).

Параллелизм – независимое приобретение сходных признаков родственными организмами, обитающих в одинаковых условиях и ведущих сходный образ жизни.
Например, строение тела млекопитающих, населяющих дождевые леса Африки и Южной Америки, имеет общее сходство (Приложение 1 , слайд 3).

Конвергенция – возникновение сходных черт строения у неродственных организмов, обитающих в одинаковых условиях и ведущих сходный образ жизни.
Например, крупным водным хищникам дали начало четыре группы животных: моллюски, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие.
Какие общие черты строения можно выделить у этих животных, принадлежащих к различным систематическим группам (Приложение 1 , слайд 4)? (Плавники, обтекаемая форма тела).
Конвергентная эволюция затрагивает лишь внешнее строение организмов, которое связано с условиями среды обитания. Крыло птицы и бабочки являются приспособлением для полета, но происхождение и строение этих органов различно. Органы разные по происхождению, но выполняющие сходные функции называются аналогичными (Приложение 1 , слайд 5)

Дивергенция – расхождение признаков в приделах популяции, вида, возникающее под действием естественного отбора, приводящее к возникновению новых видов, отрядов, классов и т.д.

В результате дивергентной эволюции класс млекопитающих распался на многочисленные отряды, представители которых отличаются по строению, образу жизни, характеру физиологических и поведенческих адаптаций (Приложение 1 , слайд 6).
– Что явилось причиной образования многочисленных групп млекопитающих? (Адаптация к различным условиям окружающей среды)
Видоизмененные конечности кита, птицы, летучей мыши, крота, крысы – результат дивергентной эволюции. Эти органы имеют одинаковый общий план строения, но выполняют различные функции. Такие органы называются гомологичными (Приложение 1 , слайд 7).

2. Пути и направления эволюции органического мира

В разработку проблемы эволюции значительный вклад внесли крупные российские ученые А.Н. Северцев и И.И. Шмальгаузен. Они установили, что главными путями эволюции являются ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация (Приложение 1 , слайд 8).

Вклад российских ученых в развитие эволюционного учения (краткие сообщения учащихся)

А.Н. Северцев – известный зоолог и крупнейший теоретик эволюционного учения. Создатель отечественной школы эволюционных морфологов. Организовал и возглавил Лабораторию эволюционной морфологии и экологии животных. Создатель общепринятой теории происхождения пятипалой конечности и парных плавников у животных. Автор теории филэмбриогенеза, согласно которой новые признаки могут появляться на любой стадии онтогенеза, и морфобиологической теории путей эволюции, в которой установил четыре основных направления биологического прогресса: ароморфоз, идиоадаптацию, ценогенез, общую дегенерацию.
И.И.Шмальгаузен окончил Киевский университет в 1907 г. Ученик А.Н.Северцева. В Московском университете заведовал организованной им кафедрой дарвинизма. Двенадцать лет руководил Институтом эволюционной морфологии АН СССР. Его многочисленные труды посвящены сравнительной анатомии и эмбриологии, эволюционной морфологии, происхождению наземных позвоночных, путям и закономерностям эволюции, биокибернетике. Его исследования механизмов эволюционного процесса и индивидуального развития как авторегулируемых систем предвосхитили ряд положений кибернетики, с позиций которой он в 1950-60гг. изложил эволюционную теорию. Его научное наследие оказало и продолжает оказывать большое влияние на развитие биологической науки.
(БЭНП, «Кирилл и Мелодий», 2003)

Ароморфоз – приспособительные изменения общего значения, повышающие уровень организации и жизнеспособность особей, популяций, видов.
Первым наземным позвоночным животным дала начало группа кистеперых рыб, благодаря изменению в строении скелета парных плавников. В результате сформировались пятипалые конечности, способные поддерживать тело над землей (Приложение 1 , слайд 9).
Примером ароморфоза у растений является появление цветка (видоизмененного побега) у покрытосеменных растений.
Идиоадаптация – частные приспособительные изменения, полезные в данной среде обитания, возникающие без изменения общего уровня организации.
Примером идиоадаптации у животных может служить разнообразие клювов гавайских цветочниц, питающихся нектаром различных покрытосеменных растений.
Приспособление к распространению семян ветром является примером одной из идеоадаптаций у растений (Приложение 1 , слайд 10)

Соотношение путей эволюции

Ондатра – североамериканский вид-интродуцент, ареал распространения которого постоянно расширяется. В результате он начинает вытеснять местные виды со сходными экологическими потребностями, например, выхухоль и водяную полевку.
Биологический регресс (Приложение 1 , слайд 14) характеризуется:

• Уменьшением численности особей.
• Сужением численности ареала.
• Уменьшением числа видов, популяций.

Причиной биологического регресса может быть изменение условий окружающей среды, к которому вид не смог приспособиться или конкуренция со стороны других видов. Так было с многочисленной господствующей на Земле группой рептилий, на смену которым, благодаря теплокровности, пришли птицы и млекопитающие.
В настоящее время, изменяя окружающую среду, непродуманно перемещая виды в новые условия существования, человек волей или неволей становится причиной биологического прогресса или регресса.Приложение 1 , слайд 21)

V. Домашнее задание: §63, тетрадь.

Были использованы:

1. Учебное электронное издание «Экология», Московский Государственный институт электроники и математики, 2004.
2. 1С: Школа, Экология, 10-11 кл., под редакцией А.К. Аклебинина, В.И. Сивоглазова
3. Лабораторная практика. Биология 6-11 кл. Республиканский мультимедиацентр, 2004.
4. БЭНП, биология 6-11 кл., Министерство образования РФ, ГУРЦ ЭМТО «Кирилл и Мифодий», 2003.
5. Д.К. Беляев, А.О. Рувинский, Общая биология для 10-11кл., Москва, «Просвещение», 1991.
6. А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник , Общая биология, 10-11кл. ДРОФА, Москва, 2005.
7. Уроки общей биологии: Пособие для учителя/ В.М. Корсунская, Г.Н. Мироненко, З.А. Мокеева, Н.М. Верзилин – М: Просвещение, 1986.