Открытый урок в 11 классе на тему Доказательства эволюции

Тип урока: изучение нового материала.

Форма урока: фронтальная, индивидуальная.

Методы обучения: эвристический метод, объяснительно-иллюстративный, практический, наглядный.

Оборудование: Презентация "Доказательства эволюции"", компьютер, мультимедийный проектор.

Задачи урока:

• раскрыть научное значение обнаружения в развитии зародышей следов далекой истории систематических групп;

• дать оценку биогенетического закона Ф. Мюллера и Э. Геккеля как эмбриологического доказательства;

• выяснить значение для науки ископаемых переходных форм как палеонтологических доказательств, изучить сравнительно-анатомические (морфологические), биогеографические доказательства эволюции.

Ход урока

Презентация.

I. Изучение нового материала (тема урока на слайде 1).

1. Палеонтологические доказательства (слайд 2).

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, А. Броньяр. Термин "палеонтология" был предложен в 1822 г. А. Бленвилем. Основы современной эволюционной палеонтологии заложил В. О. Ковалевский.

Палеонтология решает следующие задачи:

• выявление ранних этапов эволюции жизни;

• выявление обособления стволов органического мира;

• выявление основных этапов развития органического мира;

• выявление событий на рубежах основных подразделений истории Земли.

Методы палеонтологии:

• палеонтологический, заключающийся в расчленении осадочных толщ, определении их относительного возраста и установлении сходства между слоями разных регионов по сохранившимся в них ископаемым остаткам;

• радиоактивный, основанный на изучении природного распада радиоактивных элементов, содержащихся в горных породах; позволяет вычислить абсолютный возраст горных пород и останков ископаемых организмов.

Палеонтология предоставляет следующие данные в пользу эволюции:

Сведения об ископаемых переходных формах (определение переходных форм было дано выше), которые не дожили до наших дней и присутствуют только в виде ископаемых останков. Примерами ископаемых переходных форм являются: древние кистеперые рыбы, семенные папоротники, псилофиты, зверозубый ящер, археоптерикс и др. Существование переходных форм между различными типами и классами показывает, что постепенный характер исторического развития свойственен не только низшим систематическим категориям (видам, родам, семействам), но и высшим категориям и что они также являются закономерным результатом эволюционного развития (Слайды 3, 4).

Сведения о филогенетических (эволюционных) рядах (Слайд 5), которые не только являются прекрасной иллюстрацией эволюции, но и позволяют узнать причину эволюции отдельных групп организмов. В этом плане интересны исследования В. О. Ковалевского истории развития лошадей. Современные однопалые животные произошли 60-70 млн. лет назад от мелких пятипалых всеядных предков размером с собаку. В ходе приспособлений к жизни в степной равнинной местности с твердым грунтом пятипалая конечность превратилась в однопалую, утратив боковые пальцы. Этот пример предельною развития признака В. О. Ковалевский назвал "принципом кульминирования". Одновременно с изменением строения конечностей у предков современных лошадей увеличивались размеры тела, изменялась форма черепа, усложнялось строение зубов, шло возникновение пищеварительного тракта, свойственного травоядным. Филогенетические ряды убедительно показывают, что эволюция в целом носит приспособительный характер.

Таким образом, несмотря на неполноту, палеонтологическая летопись предоставляет убедительные доказательства эволюции.

2. Сравнительно-анатомические (морфологические) доказательства (слайд 6).

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.

К доказательствам эволюции этой группы относятся:

1) наличие в современной флоре и фауне переходных форм, являющихся родоначальниками нескольких систематических групп и сочетающих в себе признаки этих групп организмов (зеленая эвглена, сидячая асцидия, латимерия, утконос, ехидна, ланцетник и др.). Переходные формы свидетельствуют о преемственности в эволюции и о том, что низшие дали начало высшим;

2) наличие в пределах класса, типа гомологичных органов, образований, сходных друг с другом по общему плану строения, положению в теле и возникновению в процессе онтогенеза (Слайды 7-10). Гомология связана с наличием у разных видов одинаково действующих наследственных факторов (так называемых гомологичных генов), доставшихся от общего предка. Например, скелет конечностей всех четвероногих выводится из основной пятипалой схемы, хотя сами конечности могут выполнять различные функции. Гомологии противостоит аналогия. Аналогичные органы - это образования с одинаковыми функциями, но с различным планом строения, онтогенезом и происхождением. Например, копательные конечности у крота и медведки, почки млекопитающих и мальпигиевы сосуды насекомых и др.;

3) наличие рудиментов (от лат. rudimentum - зачаток, первооснова) - сравнительно упрощенных, недоразвитых, по сравнению с гомологичными структурами предков, органов, утративших свое основное значение в организме в ходе эволюционного развития (Слайд 11-13). Рудименты закладываются во время зародышевого развития организма, но полностью не развиваются. Они встречаются у всех особей данного вида. Например, малая берцовая кость у птиц, тазовый пояс у кита, глаза у роющих животных и др.;

4) наличие атавизмов (от лат. atavus - предок), признаков, появляющихся у отдельных особей данного вида, которые существовали у отдаленных предков, но были утрачены в процессе эволюции. Например, изредка появляющиеся у китов задние конечности, хвостатость у человека и др. Атавизмы являются проявлением эволюционной памяти о предках. Причины их появления заключаются в том, что гены, ответственные за данный признак, сохраняются в эволюции данного вида, но их действие при нормальном развитии блокируется генами-репрессорами. Через много поколений в онтогенезе отдельных особей по отдельным причинам блокировка снимается и признак проявляется вновь.

Таким образом, данные сравнительной морфологии убедительно свидетельствуют об изменяемости органического мира.

Примеры:

а) формы, сочетающие в себе признаки нескольких крупных систематических единиц (эвглена зеленая);

б) связь между разными классами животных свидетельствует об общности их происхождения. Яйцекладущие (утконос, ехидна) по ряду особенностей своей организации промежуточны между рептилиями и млекопитающими;

в) строение передних конечностей некоторых позвоночных (Слайд 14) (ласт кита, лапа крота, крыло птицы, рука человека, лапа крокодила имеют кости плеча, предплечья, кисти, только они разной формы и размеров).

3. Эмбриологические доказательства эволюции.

А) Предмет эмбриологии.

Эмбриология (от греч. эмбрион - зародыш и логос - учение) - в узком смысле наука о зародышевом развитии, в широком смысле - наука об индивидуальном, развитии организмов (об онтогенезе). Эмбриология животных и человека изучает предзародышевое развитие (оогенез и сперматогенез), оплодотворение, зародышевое развитие, личиночный и постэмбриональный периоды индивидуального развития.

Эмбриология в зависимости от задач делится на: общую, сравнительную, экспериментальную, популяционную и экологическую.

Б) К данным эмбриологии, являющимися доказательствами эволюции, относят (слайд 15):

Закон зародышевого сходства Карла Бэра, который гласит: "Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа" (работа учащихся с рисунками, иллюстрирующими ход зародышевого развития представителей различных классов типа Хордовые (Слайд 16)). У всех хордовых на ранних стадиях развития закладывается хорда, возникает нервная трубка, в переднем отделе глотки образуются жабры и т. д. Сходство зародышей свидетельствует об общности происхождения данных организмов. По мере развития зародышей черты их различия выступают все более явственно. К. Бэр первым обнаружил, что в ходе эмбрионального развития сначала появляются общие признаки типа, затем последовательно класса, отряда и, наконец, вида.

Расхождение признаков зародышей в процессе развития называют эмбриональной дивергенцией, и она объясняется историей данного вида.

Биогенетический закон Геккеля-Мюллера, указывающий на связь индивидуального (онтогенеза) и исторического (филогенеза) развития. Этот закон был сформулирован в 1864-1866 гг. немецкими учеными Ф. Мюллером и Э. Геккелем. В своем развитии многоклеточные организмы проходят одноклеточную стадию (стадию зиготы), что может рассматриваться как повторение филогенетической стадии первобытной амебы. У всех позвоночных закладывается хорда, которая далее замещается позвоночником, а у их предков хорда оставалась всю жизнь. В ходе эмбрионального развития птиц и млекопитающих появляются жаберные щели в глотке. Этот факт можно объяснить происхождением этих наземных животных от рыбообразных предков. Эти и другие факты и привели Геккеля и Мюллера к формулировке биогенетического закона. Он гласит: "Онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза, каждый организм в индивидуальном развитии повторяет стадии развития предков". Образно говоря, всякое животное во время своего развития взбирается по собственному родословному древу. Однако онтогенез не так уж точно повторяет филогенез. Поэтому повторение стадий исторического развития вида в зародышевом развитии происходит в сжатой форме, с выпадением ряда этапов. Кроме того, эмбрионы имеют сходство не со взрослыми формами предков, а с их зародышами.

4. Биогеографические доказательства.

Биогеография (от греч. био - жизнь, гео - земля, графа - пишу) - наука о закономерностях распространения по земному шару сообществ живых организмов и их компонентов - видов, родов и других таксонов. В состав биогеографии входят зоогеография и ботаническая география. Основные разделы биогеографии стали оформляться в конце XVIII и в 1-й половине XIX веков, благодаря многочисленным экспедициям. У истоков биогеографии стояли А. Гумбольдт, А. Р. Уоллес, Ф. Склетер, П. С. Паллас, И. Г. Борщов и др. Современная биогеография включает в себя следующие разделы: ареалогическая, региональная, экологическая и историческая биогеография.

К данным биогеографии, являющимися доказательствами эволюции (слайд 17), относятся следующие:

Особенности распространения животных и растений по разным континентам, как яркое свидетельство эволюционного процесса. А. Р. Уоллес, один из выдающихся предшественников Ч. Дарвина, привел все сведения о распространении животных и растений в систему и выделил шесть зоогеографических областей (работа учащихся с картой зоогеографи-ческих областей мира): 1) палеоарктическую (Европа, Северная Африка, Северная и Средняя Азия, Япония); 2) неоарктическую (Северная Америка); 3) эфиопскую (Африка к югу от Сахары); 4) индомалайскую (Южная Азия, Малайский архипелаг); 5) неотропическую (Южная и Центральная Америка); 6) австралийскую (Австралия, Новая Гвинея, Новая Зеландия, Новая Каледония). Степень сходства и различия флор и фаун между разными биогеографическими областями неодинакова. Так, палеоарктическая и неоарктическая области, несмотря на отсутствие между ними сухопутной связи, обнаруживают значительное сходство флор и фаун. Животный и растительный мир неоарктической и неотропической областей, хотя между ними и имеется сухопутный Панамский перешеек, сильно отличаются друг от друга. Чем это можно объяснить? Это можно объяснить тем, что некогда Евразия и Северная Америка входили в состав единого континента Лавразии и их органический мир развивался совместно. Сухопутная связь между Северной и Южной Америкой, напротив, возникла относительно недавно, и их флоры и фауны долгое время развивались обособленно. Особняком стоит органический мир Австралии, которая обособилась от Южной Азии более 100 млн. лет назад, и лишь в ледниковый период сюда через Зондский архипелаг перебрались немногие плацентарные - мыши и собаки. Таким образом, чем теснее связь континентов, тем более родственные формы там обитают, чем древнее изоляция частей света друг от друга, тем больше различия между их населением.

Особенности фауны и флоры островов также свидетельствуют в пользу эволюции. Органический мир материковых островов близок к материковому, если отделение острова произошло недавно (Сахалин, Британия). Чем древнее остров и чем значительнее водная преграда, тем больше отличий в органическом мире этого острова и близлежащего материка (Мадагаскар). Органический мир вулканических и коралловых островов беден и является результатом случайного занесения некоторых видов, способных перемещаться по воздуху.

II. Закрепление знаний.

Лабораторная работа "Изучение палеонтологических доказательств эволюции".

Заполнение учащимися таблиц по вариантам (можно пользоваться учебниками зоологии и общей биологии).

Характеристика археоптерикса