Урок Еволюційні фактори. Механізми первинних еволюційних змін.

Урок № 3     Клас 9        Вчитель Диченко Л. О.

Тема уроку: Еволюційні фактори. Механізми первинних еволюційних змін.

Очікувані результати навчально-пізнавальної діяльності учня: учні називають  основні поняття вид, популяція, еволюція, природний добір; наводять приклади еволюційних факторів та зміни, які вони спричинюють; пояснюють елементарні фактори еволюції, види природного добору.

Навчальна мета: продовжити формувати поняття про еволюцію; ознайомити з основними факторами еволюції, видами природного добору на конкретних прикладах; розкрити механізми первинних еволюційних змін, значення природного добору та інших факторів для еволюції;

Розвиваюча мета: розвивати пізнавальний інтерес до вивчення біології, увагу, пам’ять, гнучкість мислення, мову, уміння порівнювати, аналізувати та узагальнювати інформацію, встановлювати причинно-наслідкові зв’язки, робити логічні висновки;

Виховна мета: дбайливе ставлення до всього живого; формувати навички роботи в групі; формувати науковий світогляд, інтерес до предмета, розвивати уміння логічно мислити та робити висновки та узагальнення.

Тип уроку: комбінований.

Методи і методичні прийоми: словесні (бесіда,пояснення, розповідь) наочні (демонстрування), практичні.

Міжпредметні та внутрішньопредметні зв’язки: екологія, біологія 7 клас.

Основні поняття і терміни: еволюційні фактори, дрейф генів, хвилі життя, ізоляція, міграція, природний добір, стабілізуючий добір, рушійний добір, дизруптивний добір.

Обладнання: комп’ютерна техніка, мультимедійна презентація, підручник, робочий зошит.

Література для вчителя:

• Біологія: підручник для 9 класу загальноосвітніх навчальних закладів/ Р. В. Шаламов, Г. А. Носов, О. А. Литовченко, М. С. Каліберда. – Харків: Соняшник, 2017. – 352 с.: іл..
• Дарвинизм. Учеб. Пособие по биол. Спец. Для студентов пед.. ин-тов. М., «Просвещение», 1978.

Література для учня:

• Біологія: підручник для 9 класу загальноосвітніх навчальних закладів/ Р. В. Шаламов, Г. А. Носов, О. А. Литовченко, М. С. Каліберда. – Харків: Соняшник, 2017. – 352 с.: іл..
• Робочий зошит з біології. 9 клас. Автори: А. Є. Калинчук, Н. М. Гусєва - 2018 рік

Структура уроку і час:

1. Оpганiзацiйний момeнт ………………………………………..…1-2 хв

2. Актуалiзацiя опоpних знань та життєвого досвiду учнiв……....3-7 хв

3. Мотивацiя навчально-пiзнавальної дiяльностi учнiв …..………3-5 хв

4. Вивчeння нового матepiалу………………………………………..15-25 хв

5.Узагальнeння та систeматизацiя знань…………………….………10 хв

6.Підсумок уроку………………………………………………………2 хв

7. Домашня pобота……………………………………………………..2 хв

ХІД УРОКУ:

1. Організаційний момент

Привітання, відмітка відсутніх. Перевіримо готовність до уроку. Для роботи нам потрібні: підручники, зошити, щоденники, увага, мислення, пам'ять і гарний настрій.

2. Актуалiзацiя опоpних знань та життєвого досвiду учнiв

Вправа “Розумний куб”

На гранях куба написані терміни: еволюція, популяція, спадковість, мінливість, генофонд, вид.

 Учні дають визначення даних термінів.

3. Мотивація навчальної діяльності

(Слайд 1) Проблемне запитання. Сонечко двокрапкове має дві форми – чорну і червону. Науковці вивчали співвідношення червоних і чорних форм і встановили, що восени в популяціях переважає червона форма. Червоні сонечка краще розмножуються. Навесні у великій кількості трапляються чорні: чорні: вони краще зимують. Як ви гадаєте, чому? (Забарвлення пов’язане з обміном речовин. Чорні сонечка холодостійкіші, а червоні – плодючі.)

4.Вивчення нового матеріалу

Тема нашого уроку - Еволюційні фактори. Механізми первинних еволюційних змін. (Слайд 2)

На уроці ми продовжимо знайомство з основними положеннями сучасної теорії еволюції.

«Асоціативний кущ»

Учні висловлюють свої асоціації з поняттям “еволюційний чинник”. Учитель записує думки учнів на дошці та складає асоціативний кущ.

Потім робиться висновок за допомогою вчителя про те, що еволюційні чинники - це зовнішні та внутрішні впливи, які приводять до еволюційних змін організмів та угруповань. поділяються на рушійні та елементарні. (запис визначення, слайд 3)

Згідно із сучасними еволюційними поглядами чинники еволюції поділяють на рушійні та елементарні. Рушійні чинники еволюції мають спрямований закономірний характер, а елементарні – є чинниками-постачальниками еволюційного матеріалу та створюють умови перебігу еволюційних змін.

Робочий зошит стр. 76. Завдання 1

Почнемо нашу роботу з:

(Слайд 4) Елементарні чинники еволюції – це впливи, що спричиняють еволюційні зміни біосистем і мають неспрямований випадковий характер.

Учні об’єднуються у пари (в залежності від кількості учнів) і отримують завдання охарактеризувати фактори еволюції.

1 група: (Слайд 5) Ізоляція – виникнення будь-яких перешкод, що порушують вільне схрещування й обмін спадковою інформацією. Основними формами ізоляції є географічна та екологічна. Географічна ізоляція є наслідком розмежування різних популяцій одного виду фізичними бар’єрами (горами, річками та ін.) Наприклад якщо річка чи гірський хребет виникають на території між двома популяціями рівнинного виду, нездатного плавати чи літати, або коли один лісовий масив поділяється на два степом).

2 група: Екологічна ізоляція пов’язана з розмежуванням різних популяцій одного виду різними екологічними умовами середовища існування. Вона буває трофічною, сезонною, етологічною та генетичною. Відомі раси жука горохової зернівки, одні з яких живляться бобами гороху, інші - квасолі тощо. В період розмноження внаслідок різного просторового розміщення кормових рослин ці раси між собою не контактують.

3 група: Сезонна (часова) ізоляція спостерігається у разі розмноження особин одного виду в різні терміни. Наприклад, лучні трави одного виду цвітуть залежно від часу припинення весняної повені: особини, що довше перебували під водою, цвітуть пізніше від тих, які взагалі не затоплювались чи підлягали дії повені короткий час.

4 група: Етологічна (поведінкова) ізоляція залежить від особливостей поведінки організмів. Наприклад, в озері Севан (Вірменія) мешкає кілька стад форелі, які живляться разом, однак кожне стадо на нерест відправляється в певну річку, чим і досягається репродукційна ізоляція.

5 група: Генетична ізоляція, або несумісність статевих клітин, виникає внаслідок того, що обмін спадковою інформацією можливий лише між певними особинами. Наприклад, в інфузорії-туфельки нараховують кілька десятків «статей», які можуть кон'югувати між собою лише в певних комбінаціях. Особина кожної «статі» виділяє особливу речовину, яка діє на специфічні рецептори поверхневої структури клітини другої «статі». Копуляція можлива лише за умов взаємної відповідності цих речовин і рецепторів. Якщо штучно ввести генеративне ядро однієї особини туфельки всередину іншої, несумісної з нею, ці ядра не зливаються і гинуть.

Вчитель: Різні форми ізоляції діють незалежно одна від одної і можуть бути в різних комбінаціях представлені в популяціях одного і того ж виду.

Еволюційне значення ізоляції полягає в тому, що за відсутності обміну алелями між популяціями, в генофонді кожної з них виникають різні мутації та змінюються частоти зустрічальності алелей, унаслідок чого популяції пристосовуються до умов довкілля незалежно одна від одної. Отже, ізоляція - це необхідна умова виникнення дивергенції, або розходження ознак, усередині одного виду.

6 група: (слайд 6) Хвилі життя, або популяційні хвилі, – періодичні або неперіодичні випадкові коливання чисельності популяцій Даний термін вперше був уведений С. С. Четвериковим у 1905 р. Еволюційне значення популяційних хвиль полягає в тому, що вони сприяють зміні частоти алелей і генотипів. У разі різкого скорочення чисельності популяції особини, які випадково залишилися живими, можуть мати рідкісні генотипи.

Вчитель: Еволюційне значення хвиль життя полягає у зміні співвідношення мутантних алелей у генофонді при зменшенні або збільшенні чисельності особин незалежно від ступеня пристосованості організмів. Наприклад, під час суворої зими вимерзають організми верхніх шарів грунту і залишаються лише ті з них, які випадково потрапили в місця з менш інтенсивним замерзанням (наприклад, у затишку, де вітер не здуває сніг, тощо).

7 група: (Слайд 7) Дрейф генів (генетичний дрейф) – це випадкова і неспрямована зміна частот зустрічальності алелів у популяції.  Отже, дрейф генів не має пристосувального характеру. Одна з причин дрейфу генів - це хвилі життя, бо при зниженні чисельності популяцій зменшується резерв спадкової інформації і зростає ймовірність переходу рецесивних генів у гомозиготний стан. У свою чергу, це спричиняє загибель особин, у яких проявляються шкідливі рецесивні фени, і подальшу зміну генофонду популяції. У разі зростання чисельності особин також спостерігається перерозподіл генів і зміна їхньої частоти зустрічальності внаслідок випадкових схрещувань, однак при цьому резерв мінливості популяції збільшується.

Ефект генетичного дрейфу є найбільшим у невеликих популяціях. Зміни, зумовлені генетичним дрейфом, можуть бути корисними, нейтральними або шкідливими. Дрейф генів може призводити до поширення рецесивних мутантних алелів, непередбачуваних природним добором.

Вчитель: Припустімо, що в озері була велика популяція жаб, які мали різноманітне забарвлення тіла. Потім почався період засухи, у результаті чого частина жаб загинула, а вижити змогли лише одиниці, що переховувались у маленьких калюжах. Після сезону дощів озеро наповнилося водою, і популяція жаб відновила свою чисельність. Проте, як ви явилося, різноманіття забарвлення шкіри в популяції значно зменшилося! Це було пов’язано зовсім не з тим, що жаби якогось певного кольору краще переносять засуху, а з випадковістю: усі жаби, що вижили, виявилися зеленими (слайд8, А). У сусідньому озері це могли бути бурі жаби, а ще в одному — жовті. Жаби, що вижили, передали своїм нащадкам ті алелі, які в них були. Подібний ефект називають ефектом «пляшкового горла» (слайд 8, б). Як ми бачимо, дрейф генів призводить до зниження як генетичного, так і фенотипного різноманіття популяції. Мінливість «з’їдається» дрейфом генів, як і природним добором. Є численні приклади популяцій, які пережили «пляшкове горло».

(Слайд 9) Найяскравіший приклад — північні морські слони. Під час безжального винищення у XVIII столітті їхня популяція скоротилася приблизно до 20 особин. Після цього було вжито заходів щодо охорони морських слонів, і зараз їхня популяція налічує понад 200 тисяч особин. Проте генетичне різноманіття через дрейф генів дуже невелике. Це спричиняє серйозні побоювання щодо збереження виду в майбутньому, оскільки генетичне різноманіття є основою виживання в умовах, що змінюються. Деякі живі організми постійно зазнають дрейфу генів. Яскравий приклад — морський планктон, що постійно виїдається великими морськими організмами. При цьому біомаса планктону доволі невелика: хоча він і швидко розмножується, його так само швидко поїдають фільтратори.

Дрейф генів як фактор еволюції має особливе значення для організмів під час освоєння нових територій, наприклад островів. Як правило, на них потрапляє незначна кількість особин одного виду з різними генотипами, і тому генофонд такої популяції з покоління в покоління все більше відрізнятиметься від генофондів вихідних популяцій. Під час дрейфу генів певні поєднання алелей виявляються корисними, і надалі зміни генофондів мають тільки пристосувальний характер.

Переходимо до рушійних чинників еволюції:

(Слайд 10)Рушійні чинники еволюції – чинники, які спрямовують різні елементарні зміни, що виникли внаслідок мутацій, у бік формування пристосувань організмів до змін умов довкілля. Рушійною силою еволюції є природний добір як наслідок боротьби за існування в різних її формах. Боротьба за існування – складні й різноманітні відносини особин усередині видів, між видами та з неорганічною природою.

8 група:(слайд11) Природний добір – процес, унаслідок якого виживають і лишають після себе потомство переважно особини з корисними в даних умовах спадковими змінами. Цей чинник еволюції завжди має спрямований характер, удосконалює пристосування до умов існування, діє на всі організми в будь-якому віці. Залежно від спрямування адаптаційних змін природний добір може бути рушійним, стабілізуючим і розриваючим.

Учні презентують роботу своєї групи та дають коротку характеристику певного еволюційного фактора.

Заповнення таблиці на стр 76, робочий зошит «Форми природного добору».

Форми природного добору. Залежно від спрямування адаптаційних змін природний добір буває стабілізуючим, рушійним і розриваючим, або дизруптивним (мал.148).

Стабілізуючий добір

(Слайд 12) 9 група: Стабілізу́ючий добі́р — форма природного добору, що забезпечує переважне виживання і розповсюдження в природі особин з нормальними (середніми) ознаками. Теорію стабілізуючого добору розробив український вчений І. І. Шмальгаузен (1941–1946).  Стабілізуючий добір підтримує норму реакції популяції або виду, що раніше склалася, захищає і стабілізує їхній нормальний тип розвитку. При стабілізуючому доборі організми, ознаки яких близькі до середнього значення для даної популяції, мають більшу пристосованість до умов середовища, ніж особини з крайнім виявленням ознаки.  Проявляється у відносно постійних умовах довкілля. Він підтримує сталість певного фенотипу, найвідпо-віднішого навколишньому середовищу, й унеможливлює будь-які зміни, як менш адаптивні, звужуючи норму реакції (тобто, межі модифікаційної мінливості). Після снігопаду і сильних вітрів у Північній Америці було знайдено 136 оглушених і напівживих хатніх горобців: 72 вижили, а 64 загинули. У загиблих були дуже довгі або дуже короткі крила. Особини з середніми крилами виявилися витривалішими.

10 група: Рушійний, або спрямований добір  відбувається за умови повільних змін умов довкілля у певному напрямку або під час пристосувань організмів до нових умов у разі розширення ареалу. У цьому випадку особини з ознаками, які відхиляються в певний бік від середнього значення, отримують переваги; інші варіації ознаки (її відхилення у протилежний бік від середнього значення) піддаються елімінації. У результаті в популяції від покоління до покоління відбувається зсув середньої величини ознаки в певному напрямку — змінюється норма реакції. Таким чином, рушійний добір проявляється у вигляді стійкої та, певною мірою, спрямованої зміни частот алелей (генотипів, фенотипів) в популяції. У той же час тиск рушійного відбору повинен відповідати пристосувальним можливостям популяції і швидкості мутаційних змін (в іншому випадку тиск середовища може призвести до вимирання).

• Явище індустріального меланізму у комах. Являє собою різке підвищення частки меланістичних (що мають темне забарвлення) особин в тих популяціях комах(наприклад, метеликів), які мешкають в промислових районах. Через промисловий вплив стовбури дерев стають значно темнішими, а також гинуть світлі лишайники, через що світлі метелики стають краще помітними для птахів, а темні — гірше. У XX столітті в ряді районів частка темних метеликів в деяких добре вивчених популяціях березового п'ядуна в Англії досягла 95%, в той час як вперше темна форма цього метелика (morfa carbonaria) була виявлена в 1848 році. В Англії за останні 120 років із 700 видів метеликів близько 70 змінили своє світле забарвлення на темніше.

• Популяція краба Carcinus maenas. Після побудови молу в гавані Плімут [(CША]) швидкість циркуляції води уповільнилася, що призвело до її більшої каламутності. При цьому замість особин крабів з широким головогрудним щитком більшого поширення набули краби з вузьким щитком. Досліди в акваріумі підтвердили припущення, що у останніх зябра більш захищені та вони краще виживають у каламутній воді.

Група 11: Дизрупти́вний (розрива́ючий) добі́р — форма природного добору, яка проявляється у знищенні особин із середньою нормою реакції та збереженні крайніх відхилень від неї.

Дія дизруптивного добору відбувається тоді, коли умови зовнішнього середовища настільки змінились, що основна маса виду втрачає адаптивність, а переваг набувають особини з крайніми відхиленнями від середньої норми. Саме ці відхилення і відіграють адаптивну роль у нових умовах. Кількість таких форм швидко збільшується і на базі одного виду внаслідок дивергенції формується декілька нових.

Наприклад, у популяціях комах океанічних островів, де постійно дме сильний вітер, є особини без крил або з дуже добре розвиненими крильми, які здатні протистояти здуванню, а комахи з середнім ступенем розвитку крил зникли. Отже, цей добір сприяє виникненню кількох фенотипних форм у популяції (поліморфізму), що забезпечує її пристосування до нестабільних умов довкілля.

5.Узагальнeння та систeматизацiя знань

(Слайд 13) 1. Виберіть вірні твердження.

1. Наслідком дрейфу генів може бути зміна генетичної структури популяції. (ТАК)

2. Ізоляція може виникнути через різні строки розмноження особин одного виду. (ТАК)

3. Дрейф генів має пристосувальний характер. (НІ)

4. Популяції мають високу адаптивну здатність до умов довкілля.

(ТАК)

5. Синтетична гіпотеза еволюції пояснює механізми еволюції всіх видів живих організмів. (НІ)

6. Різні фактори довкілля діють на генотип. (НІ)

(Слайд 14) 2. Установіть відповідність термінів і визначень.

Відповідь: 1б, 2а, 3 Г, 4в

6. Підсумок уроку

Слово вчителя: «Уміння - це товар, який можна купити так само, як ми купляємо цукор або каву. І я заплачу за це вміння більше, ніж за щось інше на світі»

Джон Девісон Рокфеллер

Шановані учні! Я не Рокфеллер, на жаль, грошей платити не можу, але ваша праця повинна бути оцінена.

7. Домашня робота

Обов’язковий мінімум

 1. Опрацювати §42 на стр. 227

 2. Опрацювати конспект

 3. Відповісти на 11,12 завдання після параграфу.

 Тренувальний рівень

4. У чому біологічна суть попереджувального і погрозливого забарвлень поведінки?