asyan.org
добавить свой файл
1
(для групи №29)

Тема уроку: Сучасні уявлення про фактори еволюції.

План уроку

1.Сучасні уявлення про фактори еволюції.

2. Сучасні еволюційні гіпотези.

1. Сучасні уявлення про фактори еволюції

Фактори еволюціїце фактори, що сприяють адаптаційним змінам організмів, популяцій та видів.



Поки що не створено підтвердженої фактами теорії про закономірності історичного розвитку живої матерії. Розроблено кілька гіпотез, які пояс­нюють окремі сторони еволюційного процесу. Більшість з них визнає,- що екологічні чинники водночас є факторами еволюції.

Сучасні еволюційні погляди ґрунтуються на ідеях про взаємозв'язок усіх рівнів живого в єдиній біосфері і про те, що життя на Землі із самої своєї появи мало різні рівні організації, включно з біогеоценотичним.

У біогеоценозах усі популяції взаємопов'язані трофічними, просторови­ми та іншими зв'язками і впливають одна на одну. Тому еволюційні зміни в популяціях спричинюються факторами, які діють через біогеоценоз як цілісну систему. Отже, біогеоценоз - це середовище еволюційних процесів.

Фактори еволюції - це чинники, що приводять до адаптивних змін ор­ганізмів, популяцій і видів. За сучасними уявленнями, на різних рівнях організації живого діють особливі фактори еволюції; унаслідок їх спіль­ної дії відбуваються адаптації організмів та популяцій до умов навколиш­нього середовища.

Спадкова інформація (генотип) закодована у вигляді послідовності нуклеотидів ДНК чи РНК. Носії спадкової інформації найбільш захищені від зо­внішніх впливів, бо містяться всередині клітини в цитоплазмі (прокаріоти) або ще додатково оточені ядерною оболонкою чи оболонками мітохондрій чи пластид (в еукаріотів). Спрямованість спадкових змін, які відбуваються на мо­лекулярному (мутації) та клітинному (комбінаційна мінливість) рівнях, мо­жуть не залежати від умов довкілля або ж на них діють мутагенні чинники.

На клітинному рівні здійснюються всі основні функції живого, які проявляються внаслідок взаємодії генотипу клітини з її оточенням. Напри­клад, в організмі багатоклітинних усі соматичні клітини мають однако­вий генотип, але диференціюються, спеціалізуючись у різних напрямах, через активність певних генів чи вплив біологічно активних речовин тощо.

Саме поняття «боротьба за існування» не має біологічного сенсу. Його зазвичай вживають для позначення всієї сукупності відносин між орга­нізмами та між організмами і довкіллям, тобто насправді воно охоплює цілий розділ екології - вчення про екологічні фактори та взаємозв'язки особин у популяції та між популяціями різних видів. Ніяких особливих механізмів «боротьби за існування» у живих істот не виявлено, хоча це по­няття відіграло значну роль у побудові різних еволюційних гіпотез.

Усі екологічні фактори, якщо вони діють з відносно постійною інтен­сивністю або ця інтенсивність періодично змінюється, є водночас і факто­рами еволюції. Внаслідок їхньої комплексної дії на популяції частина особин передчасно гине.

Елімінація — загибель особини на будь-якому етапі онтогенезу, коли вона не залишає нащадків.

Термін добір означає певний свідомий акт; тому його спостерігають лише серед тварин з розвиненою вищою нервовою діяльністю: статевий до­бір, добір певних видів їжі за доступністю, поживними якостями тощо.

2. Сучасні еволюційні гіпотези.

Важливим показником біологічного процвітання виду є оптимальна густота просторового розміщення особин кожної з його популяцій, яка зу­мовлена збалансованістю народжуваності та загальної смертності. Розгля­немо найпопулярніші сучасні еволюційні гіпотези.

Неокатастрофізм (від грец. неос - новий та катастрофе - переворот) - система поглядів, яка базується на факті етапності розвитку життя на Землі, тобто гіпотеза катастроф. У 1864 р. Е. Зюсс модернізував погляди Ж. Кюв'є для пояснення швидкої заміни одних комплексів викопних організмів іншими; саме його вважають засновником неокатастрофізму.

Етапність історичного розвитку живого полягає в тому, що протягом послідовних етапів геологічної історії Землі існували певні більш-менш стабільні екосистеми зі специфічними флорою та фауною, які на межах цих етапів відносно швидко (за кілька тисяч років) замінювались іншими. Об'єктивні підтвердження цього явища дає вивчення темпів вимирання одних і появи інших систематичних груп організмів різного рангу. Протя­гом певного, досить тривалого часу (мільйони та десятки мільйонів років) незначне вимирання одних груп врівноважується появою екологічно близь­ких їм інших; на межах періодів та окремих епох (епоха - геологічний підрозділ всередині періоду, наприклад рання, або нижня, середня, пізня, або верхня, крейда - крейдяний період) незбалансовані вимирання зареєстро­вані наприкінці попереднього, а незбалансоване швидке зростання видо­вого різноманіття - на початку наступного періоду чи епохи.

Наприклад, наприкінці середньокрейдяної епохи відбулося масове ви­мирання багатьох груп голонасінних, комах, динозаврів (зникло 5 родин з 11), ссавців та значного числа видів інших організмів. Навпаки, на почат­ку другої половини крейдяного періоду відбувалось бурхливе видоутво­рення: виникають і зазнають значної адаптивної радіації покритонасінні та комахи-запилювачі (мухи, деякі групи жуків, бджоли, денні метелики тощо), з'являються 10 нових родин динозаврів, кілька рядів справжніх птахів, сумчастих і плацентарних ссавців. Протягом пізньокрейдяної епохи число цих новоутворених груп стабілізується, а в її кінці знову спо­стерігається незбалансоване вимирання, зокрема динозаврів, яке замінюється бурхливим видоутворенням на початку наступного періоду (палео­ген). Вимирання динозаврів стало підґрунтям для різних фантастичних пояснень його причин. Так, однією з популярних гіпотез вимирання дино­заврів є їхня раптова загибель внаслідок зіткнення Землі з астероїдом. Од­нак жодних фактичних підтверджень цього не знайдено.

Отже, на межах геологічних періодів та епох відбуваються різкі зміни ви­дового складу біосфери, тобто заміна одних біогеоценозів іншими. Причини цього явища вчені вбачають у неперіодичній зміні інтенсивності екологічних факторів, яка перевищує межі витривалості біогеоце­нозів, руйнуючи їх, що і спричинює масове вимирання спеціалізованих видів. Неспеціалізовані види як еко­логічно пластичні опановують простір зруйнованих екосистем і формують там нові стійкі біогеоценози, адаптуючись до їхніх умов. Цим пояснюють бурхливу адаптивну радіацію на початку періодів та епох.

У житті біосфери геологічні катастрофи спричинюють загальні (гло­бальні) або місцеві (локальні), тобто в межах певної території, біоценотичні кризи. Вони можуть бути спричинені не лише геологічними, але й біо­генними причинами. Наприклад кризу середини крейдяного періоду спричинила поява покритонасінних рослин; сучасна екологічна криза внаслідок дії антропогенного фактору, що може катастрофічно закінчитись.

Гіпотеза нейтральності молекулярної еволюції.

Гіпотезу нейтральності молекулярної еволюції вперше опублікував японський генетик Мотоо Кімура у 1968 р. і розвинув у багатьох своїх наступних працях. Незалежно від М. Кімури американські біохімі­ки Д. Кінг та Т. Джукс дійшли майже тих самих висновків про нейтраль­ну еволюцію (1969).

М. Кімура зі співробітниками провели низку експериментів над дрозофілами та математично об­робили результати, а також вивчили генофонди природних популяцій різних видів. Виявилось, що в будь-якій природній чи штучній популяції 7—15 % організмів були гетерозиготні по кожному з локусів. Від 30 до 50 % генів були представлені декіль­кома алелями. Це визначає поліморфізм білків, тобто явище, коли кожний білок у різних організ­мів одного виду фактично перебуває в кількох гене­тично зумовлених формах. Сумарна кількість алелів, які несуть інформацію про поліморфні білки, у популяціях становить багато тисяч, тому число різ­них поліморфних білків сягає мільйонів і більше. М. Кімура припустив, що більшість цих білків ней­тральна, тобто не шкідлива і не корисна для орга­нізму і не підлягає дії добору. Пізніше було встанов­лено, що найпоширеніші мутації в структурі ДНК або не порушують послідовності амінокислот при синтезі поліпептидів, або відбуваються в ділянках, які не кодують інформацію про амінокислоти. Таким чином, у мікроеволюції чільне місце належить випадковим процесам (мутації, дрейф генів, елімінація), які змінюють частоту зустрічальностей алелів, а не природному добору чи боротьбі за існування.

Гіпотеза сальтаціонізму.

Сальтаціонізм (від лат. сальто - стрибаю) - система поглядів на темпи еволюції як стрибкоподібні зміни, що відбуваються за незначний промі­жок часу і спричинюють виникнення нових видів, родів тощо. Ці погляди побудовано на уявленнях про те, що темпи еволюції зумовлені швидкістю змін умов довкілля. Зрозуміло, що кожний вид має бути адаптованим до умов середовища життя в будь-який момент свого існування. Якщо ж він не встигає пристосуватися до змін довкілля, то вимирає. Тому в стабільні періоди темпи еволюції незначні або ж вона не відбувається зовсім. Під час біоценотичних і біосферних криз ці темпи зростають, і видоутворення в масштабах геологічної історії Землі відбувається практично миттєво, стрибкоподібно.

Основні положення гіпотези перерваної рівноваги.

Відомо, що біологічні системи всіх рівнів організації здатні функціону­вати лише за сталого або періодично змінного середовища. Неперіодичні зміни інтенсивності екологічних факторів, що перевищують межі стійкос­ті живих систем, призводять до їхнього руйнування. Найвразливіші до таких впливів біогеоценози та біосфера в цілому. На цьому ґрунтується еволюційна гіпотеза перерваної рівноваги, запропонована американськи­ми вченими Н. Елреджем, С. Гоулдом та С. Стенлі в 70-х - 80-х роках XX сторіччя та значно доповнена дослідженнями російських ботаніків та екологів С.М. Розумовського і В.А. Красилова. Її основні положення такі:

1. Кожен етап історичного розвитку біосфери має відносно стабільні кліматичні умови і характеризується певними біогеоценозами з прита­манними їм спеціалізованими екологічно непластичними видами (ценофілами). Тобто існує динамічна рівновага між біотичними та абіотичними складовими екосистем і біосфери в цілому.

2. За різких (катастрофічних) змін довкілля, спричинених абіотични­ми, біотичними чи антропогенними факторами, необоротно порушується рівновага в екосистемах: настають локальні чи біосферні екологічні (біогеоценотичні) кризи.

3. Під час біогеоценотичних криз внаслідок руйнування стабільних екосистем вимирають ценофіли. Виживають лише ті групи (переважно мало спеціалізовані екологічно пластичні види - ценофоби), які внаслідок притаманної їм екологічної пластичності встигають адаптуватись до швидких змін довкілля.

4. Під час стабілізації умов довкілля відновлюється рівновага в біосфе­рі внаслідок зміни самих екосистем та їх населення відповідно до нових умов. У цей час відбувається швидка адаптивна радіація груп організмів, що пережили кризу, завдяки якій виникають нові стабільні біогеоценози з новими ценофільними видами.

5. Темпи еволюції нерівномірні: вони мають характер повільних незнач­них змін або зовсім непомітні в стабільних біогеоценозах та багатократно прискорюються під час екологічних криз.

Гіпотези адаптивного компромісу.

Сучасний російський палеонтолог та зоолог О.П. Расніцин наприкінці 80-х років XX сторіччя звернув увагу на відоме явище відносної пристосо­ваності організмів до середовища життя. Відомо, що вид у формі популя­цій одночасно пристосовується до кожного з факторів та до їхнього комп­лексного впливу.

Зміцнення зовнішніх захисних утворів ( розглядаємо мал. 40.4 с. 243) знижує рухливість видів; збільшення розмірів і маси тіла тварин зменшує їхню відносну тепловіддачу, однак веде до необхідності споживання великої кількості по­живних речовин, тому такі види дуже вразливі щодо нестачі їжі.

Отже, вузька пристосованість видів до певних умов довкілля (спеціалі­зація) забезпечує максимальне використання ресурсів середовища життя, але водночас знижує здатність адаптації до нових умов (розглядаємо мал. 40.5 с. 243).

Таким чином, адаптивний компроміс - це можливість пристосування виду до всього комплексу умов довкілля лише за рахунок неповних адап­тацій до дії окремих чинників.

Наука - це система знань про матеріальні та нематеріальні явища, здо­бутих різними методами. Серед науковців було і є багато і віруючих, і ате­їстів; однак їхні релігійні уподобання не впливали і не впливають на планування, проведення та пояснення результатів досліджень. Так, глибоко віруючими були біологи К. Лінней, Ж. Кюв'є, Ч. Дарвін, Г. Мендель, гео­лог Ч. Лайєль та багато інших; не менше також учених-атеїстів, починаючи з Ж.-Б. Ламарка.

Релігія в Україні, як відомо, відокремлена від держави, у чому і поля­гає конституційне забезпечення свободи совісті. Ніхто з державних служ­бовців не має права діяти в інтересах якоїсь релігії чи, навпаки, вести ате­їстичну пропаганду.

Домашнє завдання

Біологія: 11 кл.: Підруч. для загально освіт. навч. закл. : рівень стандарту, академічний рівень / П.Г. Балан, Ю.Г. Вервес. – К.: Ґенеза, 2011. –304 с. : іл..

Вивчити §40.

Дати відповіді на запитання для самоконтролю на с. 243

( для групи №29)

Семінарське заняття. Тематичне оцінювання.
Запитання до семінару

1. Які основні положення теорії еволюції Ж.Б. Ламарка.

2. Які основні положення теорії еволюції Ч.Дарвіна.

3. Охарактеризувати основні положення синтетичної теорії еволюції.

4. Які існують форми природного добору? У чому полягає їх суть?

5. Як відбуваються процеси видоутворення.

6. Охарактеризувати сучасні уявлення про фактори еволюції
(тематичне оцінювання)

І варіант

І Рівень

Завдання оцінюється в 3 бали.

Виберіть одну правильну відповідь. Кожна правильна відповідь – 1бал

  1. Першу еволюційну гіпотезу створив:

а) М. Шлейден;

б) Т. Шванн;

в) Ж.- Б Ламарк;

г) Ч. Дарвін.

2. Історичний розвиток як усього живого разом, так і окремих груп це:

а) філогенетичний ряд;

б) філогенез;

в) боротьба за існування;

г) природний добір.

3. Вкажіть приклад гомологічних органів в тварини:

а) крила птахів і комах;

б) передні кінцівки (нога, рука, крило);

в) наявність густої шерсті;

г) правильної відповіді немає.

ІІ Рівень

Завдання оцінюється в 3 бали.

Дайте визначення наступним поняттям і термінам:

  1. Макроеволюція – це …( 1 бал);

  2. Видоутворення – це … (1бал);

  3. Біологічний прогрес – це … (1 бал).

ІІІ Рівень

Оцінюється в 3 бали.

Дайте відповідь на запитання.

  1. Які причини вимирання видів? Відповідь обґрунтуйте.


ІV Рівень

Дайте ґрунтовну відповідь на запитання.

Правильна відповідь оцінюється в 3 бали.

1. Чому присвячені основні праці Ч. Дарвіна? Як відбувається еволюція згідно з поглядами Ч. Дарвіна?
ІІ варіант

І Рівень

Завдання оцінюється в 3 бали.

Виберіть одну правильну відповідь. Кожна правильна відповідь – 1бал.

1.Процес необоротних змін будови і функцій живих істот протягом історичного існування це:

а) еволюційне вчення;

б) філогенез;

в) еволюція;

г) усі відповіді правильні.

2. За Ч. Дарвіном – вся сукупність взаємозв’язків між особинами одного чи декількох видів, а також між особинами і

різними абіотичними факторами довкілля це:

а) боротьба за існування;

б) внутрішньовидова боротьба;

в) міжвидова боротьба;

г) правильної відповіді немає.

3. На характер еволюційних змін у популяціях впливають:

а) гомології, аналогії;

б) рудименти, аналогії;

в) хвилі життя, дрейф генів, ізоляція;

г) еволюційні хвилі, дрейф генів, ізоляція.

ІІ Рівень

Завдання оцінюється в 3 бали.

Дайте визначення наступним поняттям і термінам.

  1. Філогентичний ряд – це … ( 1бал);

  2. Інтеграція – це … (1 бал);

  3. Біологічний регрес – це .. (1бал).

ІІІ Рівень

Оцінюється в 3 бали. Дайте відповідь на запитання.

1. Від чого залежать темпи еволюції. Відповідь обґрунтуйте.

ІV Рівень

Дайте ґрунтовну відповідь на запитання.

Правильна відповідь оцінюється в 3 бали

1. Як пояснити етапність розвитку живої матерії з позицій неокатастрофізму?

ІІІ варіант

І Рівень

Завдання оцінюється в 3 бали.

Виберіть одну правильну відповідь. Кожна правильна відповідь – 1бал.

  1. Вкажіть, як називають еволюційне перетворення, пов’язане з підвищенням рівня організації організмів:

а) ароморфоз;

б) ідіоадаптація;

в) загальна дегенерація;

г) біологічний регрес.

2. Біологічний прогрес проявляється в:

а) збільшенні чисельності популяцій, розширенні ареалу і утворенням нових підвидів і видів в межах певної групи;

б) зменшенні чисельності популяцій;

в) утворенні нових видів і зменшенні чисельності популяції;

г) усі відповіді правильні.

3. Екологічне видоутворення відбувається внаслідок:

а) появи однієї форми екологічної ізоляції;

б) появи різних форм екологічної ізоляції;

в) зменшенні чисельності популяції;

г) усі відповіді правильні.

ІІ Рівень

Завдання оцінюється в 3 бали.

Дайте визначення наступним поняттям і термінам:

  1. Синтетична гіпотеза еволюції – це … (1 бал);

  2. Дивергенція – це … (1бал);

  3. Макроеволюція – це … (1бал).

ІІІ Рівень

Оцінюється в 3 бали. Дайте відповідь на запитання.

  1. В чому суть класичного дарвінізму? Відповідь обґрунтуйте.

ІV Рівень

Дайте ґрунтовну відповідь на запитання.

Правильна відповідь оцінюється в 3 бали

1. Чи може видоутворення відбуватися без дивергенції. Відповідь аргументуйте.

ІV варіант

І Рівень

Завдання оцінюється в 3 бали.

Виберіть одну правильну відповідь. Кожна правильна відповідь – 1бал

  1. Рушійний добір відбувається в:

а) в різних умовах довкілля;

б) в одноманітних умовах довкілля;

в) в разі змін в навколишньому середовищі або під час пристосувань до нових умов при розширенні ареалу;

г) правильної відповіді немає.

2. Вчення про дрейф генів розробив:

а) Ч. Дарвін;

б) С. Райт;

в) Т. Морган;

г) усі відповіді правильні.

3. Зазначте ,як називають здатність до наслідування добре захищених організмів погано захищеними:

а) дивергенція;

б) атавізм;

в) конвергенція;

г) мімікрія.

ІІ Рівень

Завдання оцінюється в 3 бали.

Дайте визначення наступним поняттям і термінам.

  1. Елімінація- це .. (1бал);

  2. Ендеміки – це …(1 бал);

  3. Інтеграція – це … (1бал).

ІІІ Рівень

Оцінюється в 3 бали. Дайте відповідь на запитання.

1.Яким з критеріїв виду надають перевагу при встановленні видової приналежності організмів? Чому?

ІV Рівень

Дайте ґрунтовну відповідь на запитання.

Правильна відповідь оцінюється в 3 бали

1. Поміркуйте ,чому наявність популяцій є необхідною умовою дивергенції виду?

Домашнє завдання

Біологія: 11 кл.: Підруч. для загально освіт. навч. закл. : рівень стандарту, академічний рівень / П.Г. Балан, Ю.Г. Вервес. – К.: Ґенеза, 2011. –304 с. : іл..

Повторити §, 39, 40.