План-конспект урока на тему: «Формы естественного отбора».

Тема: «Формы естественного отбора».

Цели урока

1. Углубление знаний о естественном отборе в свете современной концепции эволюции.

2. Формирование знаний о разных формах естественного отбора и условиях проявления этих форм.

Задачи урока:

1. сформировать понятия о различных формах естественного отбора,

2. выяснить какое биологическое значение имеют разные формы отбора для существования видов в природе,

3. научится определять формы естественного отбора.

Оборудование: Презентация «Естественный отбор», раздаточный материал: таблицы «Филогенетический ряд лошади» с описанием, «Живые ископаемые»; распечатка статьи «Формы естественного отбора в популяции»; модульные программы для учащихся (в печатном виде).

Ход урока

I. Организационный момент.

Актуализация знаний. Выполнение теста в модульной карте.

II. Проверка домашнего задания.

• Что такое естественный отбор?

• В чем биологическое значение естественного отбора?

• Что такое борьба за существование?

• Каковы ее формы?

III. Изучение нового материала:

Естественный отбор (ЕО) — процесс, приводящий к выживанию и преимущественному размножению более приспособленных к данным условиям среды особей, обладающих полезными наследственными признаками.

Познакомимся с формами отбора.

Е стественный отбор

Движущий отбор Стабилизирующий отбор Половой отбор

Движущий отбор — форма естественного отбора, которая действует при направленном изменении условий внешней среды. В этом случае особи с признаками, которые отклоняются в определённую сторону от среднего значения, получают преимущества. При этом иные вариации признака подвергаются отрицательному отбору. В результате в популяции из поколения к поколению происходит сдвиг средней величины признака в определённом направлении. При этом давление движущего отбора должно отвечать приспособительным возможностям популяции и скорости мутационных изменений. Современным случаем движущего отбора является «индустриальный меланизм английских бабочек». . Он сохраняет наследственные изменения в определённом направлении, перемещая соответственно и норму реакции. Например, при освоении почвы, как среды обитания у различных неродственных групп животных конечности превратились в роющие.

Стабилизирующий отбор — форма естественного отбора, при котором действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака. Описано множество примеров действия стабилизующего отбора в природе. Например, на первый взгляд кажется, что наибольший вклад в генофонд следующего поколения должны вносить особи с максимальной плодовитостью. Однако наблюдения над природными популяциями птиц и млекопитающих показывают, что это не так. Чем больше птенцов или детёнышей в гнезде, тем труднее их выкормить, тем каждый из них меньше и слабее. В результате наиболее приспособленными оказываются особи со средней плодовитостью. Отбор в пользу средних значений был обнаружен по множеству признаков. У млекопитающих новорождённые с очень низким и очень высоким весом чаще погибают при рождении или в первые недели жизни, чем новорождённые со средним весом.

Половой отбор — это естественный отбор на успех в размножении. У самцов многих видов обнаруживаются явно выраженные вторичные половые признаки, которые на первый взгляд кажутся неадаптивными: хвост павлина, яркие перья райских птиц и попугаев, алые гребни петухов, феерические цвета тропических рыбок, песни птиц и лягушек, и т. п. Многие из этих особенностей осложняют жизнь их носителей, делают их легко заметными для хищников.

Дизруптивный (разрывающий) отбор — форма естественного отбора, при котором условия благоприятствуют двум или нескольким крайним вариантам (направлениям) изменчивости, но не благоприятствуют промежуточному, среднему состоянию признака. В результате может появиться несколько новых форм из одной исходной. Действием дизруптивного отбора объясняют образование сезонных рас у некоторых сорных растений. Было показано, что сроки цветения и созревания семян у одного из видов таких растений — погремка лугового- растянуты почти на все лето, причем большая часть растений цветет и плодоносит в середине лета. Однако на сенокосных лугах получают преимущества те растения, которые успевают отцвести и дать семена до покоса, и те, которые дают семена в конце лета, после покоса. В результате образуются две расы погремка – ранне- и позднецветущая.

IV. Закрепление знаний.

Вопросы 1-3 на стр. 34.

V. Домашнее задание.

§6 .Изучить текст на стр. 29 – 34.

2

Формы естественного отбора

В живой природе между организмами одного вида, происходит внутривидовая борьба, между организмами разных видов ─ межвидовая. А также о том, что все организмы постоянно борются с неблагоприятными условиями окружающей среды.

Борьба идёт за различные природные ресурсы необходимые для существования. Все перечисленные формы борьбы способствуют естественному отбору. Когда в результате конкуренции один вид вытесняет другой.

Естественный отбор — это основной эволюционный процесс, в результате действия которого в популяции увеличивается число особей, с наиболее благоприятными признаками, а количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается.

Тем самым в результате естественного отбора происходит отсеивание видов, которые менее приспособлены к среде своего обитание и которые возможно не имеют каких-либо необходимых признаков для выживания в борьбе за существование.

Так же благодаря естественному отбору виды с благоприятными признаками выдерживаю борьбу, размножаются и передают эти признаки следующему поколению.  

Различают формы отбора: стабилизирующий отбор и движущий отбор.

Стабилизирующий отбор

Теорию стабилизирующего отбора разработал выдающийся биолог-эволюционист академик Иван Иванович Шмальга́узен (1884— 1963).

Иван Иванович Шмальгаузен

Стабилизирующий отбор ─ это одна из форм естественного отбора, которая помогает сохранить в популяции оптимальные в данных условиях фенотипы (которые в дальнейшем становятся преобладающими) и действует против проявлений фенотипической изменчивости.

Возникшие мутации, которые способствуют выживанию закрепляются в поколении и меняют генофонды.

Но возникают и такие мутации которые уменьшают вероятность выживания организма в конкретном месте его обитания. 

Обычно они не закрепляются в популяции и никак не влияют на генофонд, потому как такие организмы обычно не доживают до половозрелого возраста и не дают потомство.

Отсеиванию особей с такими мутациями из популяции способствует стабилизирующий отбор, который поддерживает уже существующие фенотипы.

Например, водяной уж имеет защитную окраску чешуи, которая делает его незаметным в зарослях растительности. Но иногда в результате мутаций возникают особи с окраской, которая делает их заметными… в результате чего они поедаются хищными птицами. 

Сохранение ужей, которые имеют защитную окраску и есть стабилизирующий отбор. Таким образом численность мутантов не растёт.

Известен и другой пример стабилизирующего отбора. В Нью-Йорке (США) после сильного урагана погибло большое число городских воробьёв. Орнитологи выяснили, что у погибших воробьёв крылья либо были значительно короче, либо значительно длиннее устоявшихся средних показателей.

  Выжившие воробьи имели крылья средней длины.

Стабилизирующий отбор приводит к уничтожению крайних отклонений и стабилизирует среднюю норму выраженности признака.

Так же стабилизирующий отбор наблюдается там, где условия внешней среды сохраняются постоянными длительное время, то есть стабильны.

То есть в среде, которая не изменяется выживают особи со средним выражением признака, а отличающиеся от них мутанты погибают.

Движущий отбор – вторая форма естественного отбора.

Он был описан Чарльзом Дарвином. Само название «движущий» говорит о том, что такой отбор определяет направление эволюции.

И если стабилизирующий отбор направлен на поддержание уже существующих фенотипов, то движущий отбор способствует изменениям фенотипов.

Действие движущего отбора может проявляется в ответ на изменение внешних условий.

Так, на острова Средиземного моря в конце третичного периода попали слоны. В условиях ограниченных ресурсов островных лесов преимущество имели особи с небольшими размерами. Мутации карликовости подхватывались движущей формой отбора, а исходные аллели (то есть аллели, которые определяют нормальный для слонов размер), отсеивались вследствие гибели крупных особей. В результате на островах Средиземноморья возникли карликовые слоны ростом до полутора метров (однако они были истреблены первыми охотниками, заселившими эти острова).

Рассмотрим так же действие движущего отбора на примере ночной бабочки ─ берёзовой пяденицы. Ещё её называют перечной пяденицей.  В средней полосе России бабочка выводится из куколки обычно в начале июня. Взрослое насекомое ничего не ест и живёт даже для бабочки недолго, 5-6 дней.

Берёзовая пяденица представитель обширного семейства ночных бабочек-геометрид.

Геометридами (то есть землемерами) они называются потому, что их гусеницы ползают, подтаскивая заднюю половину тела к передней, подобно тому как человек отмеряет расставленными большим и указательным пальцами пядь — старую русскую меру длины. Потревоженная гусеница пяденицы приподнимается, вытягивается и застывает в таком положении, напоминая маленький сучок.

Обычно особь вида имеет светлую пёструю окраску, желтоватых, серых или бурых тонов. Защитная окраска пяденицы напоминает лишайник. Помогает ей маскироваться на фоне берёзовой коры.

Из-за окраски, беловатой со множеством мелких черных пятнышек и полосок. берёзовую пяденицу называют «ночной перечной бабочкой». И в самом деле, пятнышки на крыльях похожи на чёрный перец, рассыпанный на белой бумаге.

А в середине 19 века в Англии, и потом в центральной Европе стали появляться особи более темной окраски, сероватого тона с большим количеством сливающихся темных пятен. С самого начала было ясно, что «потемнение» берёзовых пядениц связано с последствиями промышленной революции в Англии. В атмосферу выбрасывалось огромное количество сернистого газа. Это погубило лишайники в лесах, близких к промышленной зоне. Дым оседал в виде сажи на стволах деревьев. И белые пяденицы стали заметными.   

Численность темно окрашенных пядениц в промышленных районах начала возрастать, а численность светлоокрашенных сократилось из-за поедания их птицами.

Учёные предположили, что изменения в составе пядениц произошли из-за естественного отбора, связанного с изменениями в окружающей среде.

Что бы подтвердить это предположение. Английский энтомолог проводил эксперименты. Часть бабочек со светлой и темной окраской сажали на деревья загрязнённого леса без лишайников. А в конце дня производили подсчёты. В результате эксперимента было обнаружено, что большинство светлоокрашенных бабочек было съедено птицами мухоловками и поползнями.

Тот же опыт проводили и в окрестностях города. Здесь быстрее выедались тёмноокрашенные особи…

Движущий отбор заключается в том, что при медленном изменении условий среды происходит сдвиг средней нормы в ту или иную сторону. Иными словами, при движущем отборе наблюдается отсев мутаций с одним значением признака, которые заменяются мутациями с другим средним значением признака.

Движущий отбор, таким образом, приводит к эволюционному изменению, оказывая на популяцию такое давление, которое способствует увеличению в ней частоты новых аллелей

.

Так же благодаря действию движущего отбора, некоторые виды комаров стали невосприимчивы к инсектицидам.

У таких комаров обнаружили ген, кодирующий образование фермента, который блокирует действие яда. Таким образом выжившие особи дают начало новой популяции.  Особи, которой практически не восприимчивы к яду.

Таким образом инсектициды выступают в качестве фактора отбора, который способствует выживанию устойчивых к нему мутантных форм

Увеличение дозы или применение более сильных препаратов вновь создаёт условия для действия движущего отбора, в результате которого образуются все более и более устойчивые популяции.

Рассмотрим ещё один пример движущего отбора на примере эволюции стопы лошади.

Во второй геологической эпохе ─ эоцене стопа лошади имела четыре пальца.

В последней эпохе палеогенового периода – олигоцене, наблюдалось смещение косточек. В первой эпохе неогенового периода – миоцене, изменение стопы лошади продолжается. В эпохе четвертичного периода – плейстоцене, стопа лошади стала иметь один палец.

Таким образом в результате эволюции у лошади остался один (средний палец на ноге).

Такая эволюция стопы связана с переходом от жизни в лесах на тропической почве к жизни в открытых сухих степях.

Способность к быстрому бегу в степи имеет защитное значение и позволяет более эффективно находить водоёмы и кормовые угодья. Таким образом увеличение быстроты бега достигалось облегчением скелета ноги и постепенным уменьшением числа пальцев.

Действие движущего отбора проследить очень трудно, так как в большинстве случаев процесс отбора идёт очень медленно. И проявляется не всегда отчётливо.

 

Урок 2: Отбор и адаптация

Фокус учебной программы — C1.1, C1.2, C2.1, C2.2, C2.4, C3.1, C3.2, C3.3, C3.4

Крючок

1) Учеников можно попросить сделать в дневнике изображения брокколи, цветной капусты, капусты и листовой капусты. Сходства и различия. После обсуждения учащиеся смогут определить, что все это выращено из дикой горчицы путем искусственного отбора.

Рисунок 9F

2) В классе можно выполнить задание, чтобы продемонстрировать учащимся естественный отбор. Деятельность заключается в следующем.

Естественный отбор играет большую роль в эволюции вида. Следующее упражнение демонстрирует эту концепцию.

Что вам нужно:

• Газета
• Белая бумага
• ТВЕЗЕРЫ

Что вы делаете:

1. Случайное место 20 Сваров из газет и 20 квадрат. этаж. (Это ваша гипотетическая первоначальная популяция.) Объясните учащимся, что газета и листы белой бумаги представляют собой два разных образца окраски, присущие одному и тому же виду.
2. Попросите учащихся взять пинцетом как можно больше листов бумаги за 10 секунд. Учащиеся возьмут больше газет, чем белой бумаги (поскольку газета лучше видна на белом фоне).
3. Объясните, что оставшиеся листы бумаги — это «размножающиеся пары». К каждой оставшейся паре бумажных квадратов добавьте еще один такой же квадрат.
4. Предложите учащимся продолжать брать квадраты пинцетом в течение 10 секунд. На разных ходах (которые представляют собой поколения) будет возникать тенденция к увеличению количества белых квадратов.
5. Отследите результаты на графике и объясните, что это модель естественного отбора. Так же, как белых квадратов становится больше, члены популяции вида с определенными характеристиками становятся доминирующими.
6. Повторите эксперимент, на этот раз используя газетный фон вместо белого.

Адаптировано из Американского музея естественной истории

3) TED TALK о 5 механизмах эволюции с включенными вопросами для анализа и областью для более глубокого размышления.

http://ed.ted.com/lessons/five-fingers-of-evolution#watch

Педагогические подходы

1) Игра естественного отбора

http://www. animalplanet.com/wild-animals/ darwin-survive-game.htm

2) Эволюция путем естественного отбора (лаборатория)

http://serendip.brynmawr.edu/sci_edu/waldron/pdf/NaturalSelectionProtocol.pdf

3) Эволюционная игра с бумажными самолетиками

http://www.biomimicryinstitute.org/downloads/The_Evolution_Game.pdf

4) Игра «Камень, ножницы, бумага»

http://www.csiro.au/helix/sciencemail/activities/NaturalSelection.html

5) Серия заданий на выбор

http://www.whfreeman .com/catalog/static/whf/phelanpreview/doc/ClassroomCatalysts.pdf

Consolidation- 

1) Выходной билет 

2) Лабораторное задание для домашнего задания по демонстрации естественного отбора среди перченых мотыльков с прикрепленным рабочим листом для учащихся завершить

http://www.techapps.net/interactives/peppmoths.swf

Pepered_moth_handouts-Pat.pdf

Downlock2

---

Созданный Patcia LASOCK 3

---

. ВЕРНУТЬСЯ К ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ УРОКА

Естественный отбор | Национальное географическое общество

Английский натуралист Чарльз Дарвин разработал идею естественного отбора после пятилетнего путешествия для изучения растений, животных и окаменелостей в Южной Америке и на островах в Тихом океане. В 1859 г., он довел до сведения всего мира идею естественного отбора в своем бестселлере «Происхождение видов ».

Естественный отбор — это процесс адаптации и изменения популяций живых организмов. Люди в популяции естественно изменчивы, а это означает, что все они в чем-то разные. Эта вариация означает, что некоторые люди обладают чертами, более подходящими для окружающей среды, чем другие. Особи с адаптивными чертами — чертами, дающими им некоторое преимущество, — с большей вероятностью выживут и размножатся. Затем эти особи передают адаптивные черты своим потомкам. Со временем эти полезные черты становятся более распространенными в популяции. Благодаря этому процессу естественного отбора благоприятные черты передаются из поколения в поколение.

Естественный отбор может привести к видообразованию, когда один вид дает начало новому и совершенно другому виду. Это один из процессов, который движет эволюцией и помогает объяснить разнообразие жизни на Земле.

Дарвин выбрал название «естественный отбор», чтобы противопоставить его «искусственному отбору» или селекционному размножению, контролируемому людьми. Он указывал на разведение голубей, популярное в его время хобби, как на пример искусственного отбора. Выбирая, какие голуби спариваться с другими, любители создали разные породы голубей с причудливыми перьями или акробатическим полетом, которые отличались от диких голубей.

Дарвин и другие ученые того времени утверждали, что процесс, очень похожий на искусственный отбор, происходил в природе без какого-либо вмешательства человека. Он утверждал, что естественный отбор объясняет, как большое разнообразие форм жизни развилось с течением времени от одного общего предка.

Дарвин не знал, что гены существуют, но он мог видеть, что многие признаки являются наследственными — передаются от родителей к потомству.

Мутации — это изменения в структуре молекул, из которых состоят гены, называемые ДНК. Мутация генов является важным источником генетической изменчивости в популяции. Мутации могут быть случайными (например, когда реплицирующиеся клетки делают ошибку при копировании ДНК) или происходить в результате воздействия чего-то в окружающей среде, например вредных химических веществ или радиации.

Мутации могут быть вредными, нейтральными, а иногда и полезными, приводящими к появлению новой полезной черты. Когда мутации происходят в зародышевых клетках (яйцеклетки и сперматозоиды), они могут передаваться потомству.

Если окружающая среда быстро меняется, некоторые виды не смогут достаточно быстро адаптироваться посредством естественного отбора. Изучая летопись окаменелостей, мы знаем, что многие из организмов, которые когда-то жили на Земле, теперь вымерли. Динозавры — один из примеров. Инвазивный вид, болезнетворный организм, катастрофическое изменение окружающей среды или очень успешный хищник — все это может способствовать исчезновению видов.