Тема урока: Доказательства эволюции животного мира.
1. Причины разнообразия животного мира
Мы познакомились с различными классами животных. На последних уроках мы коснемся темы, которую вы будете изучать в 9 — 11 классах в курсе “Общая биология”, а именно поговорим о биологической эволюции.
С глубокой древности люди пытались понять, как возникли живые организмы на Земле, почему они так разнообразны. Долгое время господствовали религиозные взгляды на природу. Считалось, что Вселенная, Земля и все населяющие ее живые существа созданы Богом, и все животные, растения и человек существуют в неизменном виде с самого момента творения. Эту теорию продолжали поддерживать вплоть до первой половины XIX в., причем даже в научных кругах. Даже Карл Линней утверждал, что в природе столько существует видов растений и животных, “сколько произвел в начале мира Всемогущий”.
Однако наука постепенно накапливала факты, опровергающие учение о божественном сотворении и неизменяемости видов. Ученые начали понимать, что современные растения и животные являются “продуктом самой природы”. Сложные организмы произошли от более простых в результате длительного исторического развития. Биологическая эволюция (от лат. evolutio — “развертывание”) — естественный процесс развития живой природы.
Доказательства эволюции животного мира.
1.Палеонтология (от греч. палео - древний; онтос - существо; логос - учение) - наука о животных и растениях прошлых геологических эпох, изучаемых по ископаемым остаткам и следам жизнедеятельности. Основатели палеонтологии: Ж. Кювье, Ж.-Б. Ламарк. Основы современной эволюционной палеонтологии заложил В. О. Ковалевский.
Палеонтология-наука о древних организмах прошлых геологических эпох. Она изучает по ископаемым останкам тех, кто жил на Земле десятки и сотни миллионов лет назад.
Палеонтология – наука, изучающая останки вымерших животных.
Именно палеонтология даёт тот материал, который позволяет предположить, а иногда и сказать с уверенностью, как конкретно шла эволюция. Как правило, осадочные породы залегают слоями, поэтому, более глубокие слои рассказывают более старые истории. А значит, сравнивая ископаемые формы из последовательных напластований, можно предполагать, каковы основные направления эволюции. Как бы листая гигантские страницы каменной летописи, мы вникаем в рассказы о появлении, расцвете и вымирании целых групп живых организмов.
Не все организмы, населявшие планету в отдалённые времена, оставили свой автограф. Как правило, учёные получают в распоряжение окаменевшие кости или раковины, т.е. твёрдые части, скелеты. И то только тогда, когда умершее животное упало в водоём, и было в скором времени погребено под слоем осадков. Морская вода растворяет органические вещества и замещает их минеральными компонентами.
Иногда находят отпечатки следов животных или следы их жизнедеятельности. Можно поразмыслить о том, кому они принадлежали, жили ли эти древние животные стадами и быстро ли умели бегать. И уж совсем редко удача улыбается настолько, что находят животное целиком – вмороженным в лёд в районах современной вечной мерзлоты, попавшим в смолу древних растений (янтарь) или в другую естественную смолу – асфальт. Отпечатки древних животных (работа с палеонтологической коллекцией)
2. Ископаемыми останками являются окаменевшие раковины моллюсков, зубы и чешуя рыб, скорлупа яиц, скелеты и другие части организмов, отпечатки и следы их жизнедеятельности, сохранившиеся в мягком иле, в глине, песчанике. Эти породы когда то, много лет назад затвердели и в окаменевшем состоянии сохранились в различных слоях Земли. По окаменевшем остаткам ученые создают животный мир прошлых эпох.
3. В Европе найден отпечаток животного с признаками присущими одновременно рептилиям, и птицам. Научное название реконструированного животного- археоптерикс. Черты, характерные для пресмыкающихся: тяжелый скелет, мощные зубы, длинный хвост. Черты, характерные для птиц- крылья, покрытые перьями. Это животное является переходной формой от далеких предков к более современным животным.
2.Эмбриологические доказательства.
Эмбриология - наука о зародышевом развитии организмов, индивидуальном развитии организмов.
Эмбриология – наука, изучающая развитие зародыша
Представьте, что вы вооружились микроскопом и стали исследовать зародышевые стадии развития позвоночных животных. Соответственно основным группам Вы выбираете в качестве объектов изучения рыбу, саламандру, черепаху и крысу. Кропотливо и вдумчиво изо дня в день Вы просматриваете последовательные стадии развития и зарисовываете их. И вот в конце работы Вам приходит в голову положить рисунки рядом. Удивительно, но самые ранние стадии развития этих животных неотличимы друг от друга! Чем позднее стадия, тем более признаков, характерных для конкретной группы.
Именно такие опыты проводил в 20-ых годах прошлого века учёный- эмбриолог Карл Бэр. Это удивительное сходство ранних стадий развития явилось как-то причиной курьёза. Вот какую запись хранят дневники учёного. "У меня имеются 2 маленьких эмбриона в спирту, для которых я забыл подписать название, и я теперь уже не в состоянии определить класс, к которому они принадлежат. Это могут быть ящерицы, маленькие птички или совсем молодые млекопитающие".
В 1928 году Карл Бэр чётко сформулировал эту особенность как "закон зародышевого сходства" : чем более ранние стадии индивидуального развития исследуются, тем больше сходства обнаруживается между различными организмами".
В процессе зародышевого развития повторяются многие черты строения предковых форм - на ранних стадиях повторяются признаки более отдалённых предков, а на поздних стадиях - близких предков (более родственных современных форм).
Рассмотрим рисунок 221.
1.Сравнение особенностей эмбрионального развития различных групп позвоночных , рыбы, тритона, черепахи, птицы, кролика свиньи и человека показало. Что все зародыши на ранних стадиях развития схожи между собой. Последующее развитие эмбрионов сохраняет сходство только у близкородственных групп, например, у кролика, собаки, человека, имеющих общий план строения во взрослом состоянии. Дальнейшее развитие приводит к исчезновению черт сходства между зародышами.
2. Изучение последовательных стадий развития каждого эмбриона позволяет восстановить облик далекого предка. Например, ранние стадии развития зародышей млекопитающих сходны с зародышами рыб: имеют жаберные щели, . По видимому далекими предками зверей были рыбы. В следующей стадии развития зародыш млекопитающего похож на зародыша тритона. Следовательно в ряду их предков были и земноводные.
3.Вывод: изучение эмбрионального развития различных групп позвоночных животных доказывает родство сравниваемых организмов, выясняет путь их исторического развития и служит доказательством в пользу существования эволюции живых организмов.
3. Сравнительная морфология - биологическая дисциплина, изучающая закономерности строения и развития органов и их систем путем сопоставления организмов разных систематических групп.У истоков сравнительной морфологии как науки стояли Ж. Кювье, Ж. Сент-Иллер и другие ученые.
1.Сравнивая позвоночных животных различных классов, установлено, что все они имеют единый план строения. Тела земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих состоят из головы, туловища, передних и задних конечностей. Для них характерны сходные кожные покровы и строение систем внутренних органов. Общность плана строения позвоночных свидетельствует об их близком родстве и позволяет утверждать, что современные хордовые берут начало от примитивных предковых организмов, существовавших в очень далеком прошлом.
2. Другим доказательством эволюции животных служат органы, сходные по общему плану строения, но имеющие различные форму, величину и приспособленность к выполнению разнообразных функций. Такие органы называются гомологичными.
3. В пользу общности происхождения позвоночных животных свидетельствуют факты частичной или полной утраты некоторых органов отдельными группами животных. Например, современные киты и дельфины (класс Млекопитающие), удавы (класс Пресмыкающиеся) не имеют задних конечностей. Но небольшие косточки этих конечной есть во внутреннем строении этих животных. Органы, утратившие свою функцию в результате их длительного неприменения, называются рудиментарными.
4. Случаи проявления признаков предков у современных особей называются атавизмом. Примеры: трехпалость у современных лошадей, дополнительные пары молочных желез у тех, кто имел всегда одну пару; наличие волосяного покрова на всем теле.
Весомым доказательством эволюции считаются сравнительно-анатомические ряды, показывающие направление исторического развития у видов, относящихся к одному классу, семейству, роду. Например способы размножения яйцекладущих, сумчатых и плацентарных показывают направления развития систем размножения; конечности непарнокопытных показывают возникновение однопалой ноги в связи с изменившимися условиями жизни.
Важное значение для доказательства эволюции имеет «Биогенетический закон», сформулированный известным немецким ученым Э. Геккелем: «Онтогенез есть сжатое и сокращенное повторение филогенеза.» Что такое онтогенез мы с вами изучили на прошлом уроке, давайте запишем новое определение. Филогенез-историческое развитее организма .
2. Исследования Ч. Дарвина. Наследственность и изменчивость
Наследственность — способность организмов передавать свои признаки потомству.
Изменчивость — способность организмов изменяться под действием среды или наследственных факторов.
Наследственная изменчивость — это изменчивость, обусловленная происхождением от двух родителей.
Ненаследственная изменчивость — это изменчивость, обусловленная различными факторами внешней среды.
Детально разработанная теория развития животного мира принадлежит Чарльзу Дарвину (1809 — 1882). Он не только привел многочисленные доказательства развития животного и растительного мира (эволюции), но и объяснил причины этого развития.
В книге “О происхождении видов путем естественного отбора” Дарвин описал два основных вида изменчивости: определенную и неопределенную.
При определенной, или групповой, изменчивости многие особи вида под влиянием каких-либо причин изменяются одинаковым образом. Например, рост организма зависит от количества пищи, окраска шерсти некоторых животных — от ее качества. Неопределенная, или индивидуальная, изменчивость проявляется в тех отличительных признаках, которые свойственны отдельным особям одного и того же вида.
3. Искусственный и естественный отбор
Дарвин полагал, что движущей силой эволюции был естественный отбор. Материал для отбора поставляла наследственная изменчивость, т. е. внезапные непредсказуемые изменения в генетическом аппарате животных приводили к появлению новых признаков, которые иногда были довольно неблагоприятными для их обладателей. Но то, что вредно в одних условиях, может пригодиться при смене среды обитания, изменении климата и образа жизни. Естественный отбор очень быстро “сортировал” новые эволюционные приобретения, и только единицы из новых признаков приносили пользу владельцам и закреплялись в ряду потомков.
Искусственный отбор — отбор, который проводит человек, чтобы вывести наиболее полезные в хозяйстве породы и сорта животных и растений.
Естественный отбор — выживание наиболее приспособленных особей в результате конкуренции за пищу, за партнера, за укрытия и другие ресурсы.
Основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина:
1) наследственность и изменчивость — главные свойства живого;
2) полезные изменения приводят к успеху, вредные — к гибели;
3) изменения передаются по наследству;
4) движущая сила эволюции — естественный отбор, в результате которого выживают наиболее приспособленные особи, способные к размножению.
5) благодаря естественному отбору, наследственности и изменчивости возникают новые виды животных;
6) при видообразовании появляются новые признаки;
7) результатом эволюционных процессов является приспособленность организмов к условиям обитания в той или иной среде.
Домашнее задание
Прочитать § 59, по терминам составить кроссворд.(не менее10 слов)