Основные доказательства эволюции

Форма урока: фронтальная, индивидуальная.

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

Оборудование: Презентация "Основные доказательства эволюции", компьютер, мультимедийный проектор, коллекции “Формы ископаемых видов растений и животных”.

Цель урока: сформировать и раскрыть сущность основных доказательств эволюции.

Задачи урока:

• определить основные доказательства развития органического мира;
• 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.
• продолжить формирование навыков самостоятельной работы с текстом, с раздаточным материалом, с презентацией.

I. Проверка знаний.

Фронтальная беседа по ключевым вопросам по теме “Эволюция”.

• Определите понятие эволюции.
• Назовите периоды развития эволюции.
• Дайте определение креационизму. В чем сущность метафизического мировоззрения?
• Расскажите об основных взглядах и ошибках К.Линнея, определите роль его трудов в развитии биологии.
• Расскажите об основных взглядах и ошибках Ж.Б.Ламарка, определите роль его трудов в развитии биологии.
• Какие предпосылки возникновения дарвинизма вам известны?
• Расскажите об основных этапах жизнедеятельности великого английского естествоиспытателя Ч.Дарвина.
• Назовите основные положения теории эволюции Ч.Дарвина.
• Объясните с точки зрения К. Линнея, Ж-Б. Ламарка, Ч. Дарвина образование длинной шеи у жирафа и отсутствие органов зрения у слепыша.

Презентация – “Основные доказательства эволюции”.

Факт эволюции, то есть исторического развития живых организмов от простых форм к более высокоорганизованным, в основе которого лежат процессы уникального функционирования генетической информации, был принят и подтвержден данными биохимии, палеонтологии, генетики, эмбриологии, анатомии, систематики и многих других наук, которые располагали фактами, доказывающими существование эволюционного процесса.

К основным доказательствам эволюции относят (слайд 2):

1. Сходный химический состав клеток всех живых организмов.

2. Общий план строения клеток всех живых организмов.

3. Универсальность генетического кода.

4. Единые принципы хранения, реализации и передачи генетической информации.

5. Эмбриональные доказательства эволюции.

6. Морфологические доказательства эволюции.

7. Палеонтологические доказательства эволюции.

8. Биогеографические доказательства эволюции.

9. Паразитологические доказательства эволюции.

Доказательства единства происхождения органического мира

(Фронтальная беседа с определением основных положений доказательств)

- Каков химический состав организмов? (Сходный элементарный химический состав клеток всех организмов) (слайд 3);

- Что является элементарной единицей строения всех живых организмов? (Клетка - элементарная единица живого, её строение и функционирование очень сходно у всех организмов) (Слайд 4);

- О чем говорит универсальность генетического кода? (Белки и нуклеиновые кислоты построены всегда по единому принципу и из сходных компонентов, играют особо важную роль в жизненных процессах всех организмов) (слайд 5);

- Едины для всего живого принципы генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот (слайд 6).

Эмбриологические доказательства

Факт единства происхождения живых организмов был установлен на основе эмбриологических исследований, в основе которых лежат данные науки эмбриологии.

Эмбриология (от греч. эмбрион - зародыш и логос - учение) – наука, изучающая зародышевое развитие организмов. Все многоклеточные животные развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. В процессе индивидуального развития они проходят стадии дробления, образование двух- и трехслойного зародышей, формирования органов из зародышевых листков. Сходство зародышевого развития животных свидетельствует о единстве их происхождения.

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

1. Закон зародышевого сходства Карла Бэра (слайды 7, 8), который гласит: "Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа". 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.

2.Биогенетический закон Геккеля-Мюллера (слайды 7, 9), 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.

Морфологические доказательства

К доказательствам эволюции этой группы относятся:

1) Сравнительно-анатомические исследования показали наличие в современной флоре и фауне переходных форм организмов (слайд 10), сочетающих в себе признаки нескольких крупных систематических единиц. Например, эвглена зелёная сочетает признаки растения (хлоропласты, фотосинтез) и животных (жгутики, светочувствительный глазок, подобие ротового аппарата); ехидна и утконос стоят между пресмыкающимися и млекопитающими (откладывают яйца и выкармливают детёнышей молоком). Существование таких промежуточных форм указывает на то, что в прежние геологические эпохи жили организмы, являющиеся родоначальниками нескольких систематических групп.

2) Наличие в пределах класса, типа гомологичных органов (слайд 11), образований, сходных друг с другом по общему плану строения, положению в теле и возникновению в процессе онтогенеза. Гомология связана с наличием у разных видов одинаково действующих наследственных факторов (так называемых гомологичных генов), доставшихся от общего предка. Например, ласты кита, лапы крота, крокодила, крылья птицы, летучей мыши, руки человека, несмотря на выполнение совершенно разных функций, в принципиальных чертах строение сходны. Гомологичные органы являются результатом дивергенции - расхождение признаков в пределах популяции вида, возникающее под действием естественного отбора. Общая закономерность эволюции, приводящая к образованию новых видов, родов, классов и т.д.

3) Наличие рудиментов (от лат. rudimentum - зачаток, первооснова) (слайд 12, 13) - 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.; Наличие рудиментов, так же как и гомологичных органов, свидетельствует об общности происхождения живых форм. Задние конечности у кита, скрытые внутри тела, - рудимент, доказывающий наземное происхождение его предков. У человека тоже известны рудиментарные органы: мышцы, двигающие ушную раковину, рудимент третьего века и т.п. У некоторых организмов рудиментарные органы могут развиваться до органов нормальных размеров. Такой возврат к строению органа предковых форм называют атавизмом.

4) Наличие атавизмов (от лат. atavus - предок) (слайд 14), 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, среди тысяч однопалых лошадей изредка попадаются особи, у которых развиты маленькие копытца II и IV пальцев. Известны случаи появления атавистических признаков и у человека: рождение детей с первичным волосяным покровом, с длинным хвостиком и т.д. Возникновение атавизмов указывает на возможное строение того или иного органа у предковых форм. 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.

Палеонтологические доказательства

В основе палеонтологических доказательств лежит наука палеонтология.

Палеонтология (от греч. палео - древний; онтос - существо; логос - учение) - наука, изучающая остатки вымерших организмов, выявляющая их сходства и различия с современными организмами. 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:

• изучение о растительном и животном мире прошлого ведь ископаемые остатки дают большой материал о преемственных связях между различными систематическими группами;
• выявление ранних этапов эволюции жизни и событий на рубежах основных подразделений истории Земли;
• выявление обособления стволов органического мира;
• выявление основных этапов развития органического мира; сопоставляя, ископаемые остатки земных пластов из разных геологических эпох, делают вывод об изменении органического мира во времени.

1) Сведения о филогенетических (эволюционных) рядах (слайд 15), которые не только являются прекрасной иллюстрацией эволюции, но и позволяют узнать причину эволюции отдельных групп организмов. Работы В.О. Ковалевского были первыми палеонтологическими исследованиями, которым удалось показать, что одни виды происходят от других. Исследуя историю развития лошадей, В.О.Ковалевский показал, что современные однопалые животные происходят от мелких пятипалых всеядных предков, живших 60-70 млн. лет назад в лесах. Изменение климата Земли, повлекшее за собой сокращение площадей лесов и увеличения размеров степей, привело к тому, что предки современных лошадей начали осваивать новую среду обитания – степи. Необходимость защиты от хищников и передвижение на большие расстояния в поисках хороших пастбищ привела к преобразованию конечностей – уменьшению числа фаланг вплоть до одной. Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма: увеличение размеров тела, изменение формы черепа и усложнение строения зубов, возникновение свойственного травоядным млекопитающим пищеварительного тракта и многое другое.

2) Сведения об ископаемых переходных формах (определение переходных форм было дано выше), которые не дожили до наших дней и присутствуют только в виде ископаемых останков. 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. Примерами ископаемых переходных форм являются: древние кистеперые рыбы, связывающие рыб с вышедшими на сушу четвероногими земноводными; семенные папоротники -- переходная группа между папоротникообразными и голосеменными, псилофиты, зверозубый ящер, археоптерикс и др. (Слайды 16, 17).

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.

К данным биогеографии, являющимися доказательствами эволюции относятся следующие:

1. Особенности распространения животных и растений по разным континентам (слайды 18, 19), 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 зоогеографических 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.

2. 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.

Материковые острова

Живой мир близок к материковому. Британские, Сахалинские острова несколько тысяч лет назад отделились от суши, поэтому живой мир очень схож с материком. Чем древнее остров и чем более значительней водная преграда, тем больше обнаруживается отличий.

Мадагаскар (слайд 20). Нет типичных для Африки крупных копытных: быков, антилоп, зебр. Нет крупных хищников: львов, леопардов, гиен, высших обезьян. Но этот остров последнее убежище лемуров. Когда-то, до появление обезьян, лемуры были доминирующими приматами. Но они не могли соперничать со своими более развитыми сородичами и исчезли повсюду, кроме Мадагаскара, который отделился от материка прежде чем эволюционировали обезьяны. На Мадагаскаре 46 родов птиц, не встречающихся нигде в мире. Хамелеоны – крупнее и разнообразнее, чем в Африке. В отличие от Африки на острове отсутствуют ядовитые змеи. Но много питонов и не ядовитых змей. Согласно истории живого мира змеи появились довольно поздно по сравнению с другими рептилиями, причем ядовитые змеи из них самые молодые. Мадагаскар отделился от континента до появления там змей. Лягушек на Мадагаскаре насчитывается около 150 видов.

Океанические острова

Видовой состав фауны океанических островов беден и является результатом случайного занесения некоторых видов, обычно птиц, рептилий, насекомых. Наземные млекопитающие, амфибии и др. животные не способны преодолевать значительные водные преграды, на большинстве таких островов отсутствуют. Галапогосские острова (слайд 21) – удалены от берегов Южной Америки на 700 км. Это расстояние могут преодолеть только хорошо летающие формы. 15% видов птиц представлены южноамериканскими видами, а 85% - отличны от материковых и нигде больше не встречаются.

Паразитические доказательства (слайды 24, 25.

В некоторых случаях эффективным оказывается использование паразитологического метода изучения эволюции. Многочисленными исследованиями доказано, что эволюция паразитов и хозяев происходит сопряженно. В некоторых группах паразиты оказываются специфическими для видов, родов или семейств. Поэтому по присутствию определенных паразитов можно с большой точностью судить о филогенетических связях видов-хозяев.

III. Закрепление знаний.

1. Перечислите все доказательства эволюции.

2. Выполните тестовую работу.

Тест “Доказательства эволюции”

1. Какие доказательства эволюции основываются на данных палеонтологии?

1. Морфологические.
2. Эмбриологические.
3. Палеонтологические.
4. Биогеографические.

2. Какие органы лошадей претерпевали наибольшие изменения?

1. Конечности.
2. Сердце.
3. Пищеварительный тракт.
4. Размеры тела.

3. Назовите гомологичные органы?

1. Передние конечности позвоночных.
2. Крыло бабочки и крыло птицы.
3. Мышцы, двигающие ушную раковину у человека.
4. Многососковость у человека.

4. Назовите аналогичные органы?

1. Передние конечности позвоночных.
2. Крыло бабочки и крыло птицы.
3. Мышцы, двигающие ушную раковину у человека.
4. Многососковость у человека.

5. Назовите рудиментарные органы?

1. Передние конечности позвоночных.
2. Крыло бабочки и крыло птицы.
3. Мышцы, двигающие ушную раковину у человека.
4. Многососковость у человека

6. Какие доказательства эволюции основаны на данных сравнительной анатомии?

1. Островные фауна и флора.
2. Единства происхождения органического мира.
3. Морфологические.
4. Эмбриологические.

7. Кто сформулировал биогенетический закон?

1. Ч.Дарвин.
2. А.Н.Северцев.
3. Мюллер и Геккель.
4. К.Линней.

8. Сколько зоогеографических областей выделил А.Уоллес?

1. 4.
2. 5.
3. 6.
4. 2.

9. От чего зависит разнообразие растительного и животного мира островов?

1. От истории происхождения.
2. От видового состава материка.
3. От условий окружающей среды.
4. От удаленности от материка.

10. На чем основываются доказательства единства происхождения органического мира?

1. Схожести химического состава клеток.
2. Схожести процессов митоза и мейоза.
3. Клеточном строении организмов.
4. Многообразии живых организмов.

IV. Домашнее задание: выучить конспект урока; приготовиться к фронтальному опросу о доказательствах эволюции.