Эволюция органического мира - Учебное пособие (Воронцов Н.Н.)

Возникновение приспособлений - результат действия естественного отбора

Соответствие строения органов выполняемым функциям (на­пример, совершенство летательного аппарата птиц, летучих мы­шей, насекомых) всегда обращало на себя внимание человека и побуждало исследователей использовать принципы организации живых существ при создании многих машин и приборов. Не мень­ше поражают воображение гармоничные взаимоотношения рас­тений и животных со средой обитания.

Факты, свидетельствующие о приспособленности живых су­ществ к условиям жизни, столь многочисленны, что не представ­ляется возможным дать сколько-нибудь полное их описание. Приведем лишь некоторые яркие примеры приспособительной окраски.

Примеры адаптации. Для защиты яиц, личинок, птенцов осо­бенно важна покровительственная окраска. У открыто гнездящих­ся птиц (глухарь, гага, тетерев) самка, сидящая на гнезде, почти не отличима от окружающего фона (рис. 26). Соответствует фону и пигментированная скорлупа яиц. Интересно, что у птиц, гнездя­щихся в дупле, самки нередко имеют яркую окраску (синицы, дятлы, попугаи).

Удивительное сходство с веточками наблюдается у палочников. Гусеницы некоторых бабочек напоминают сучки, а тело некоторых бабочек-лист (табл. 7). Здесь покровительственная окраска сочетается с покровительственной формой тела. Когда палочник замирает, то даже с близкого расстояния трудно обнаружить его присутствие - настолько сливается он с окружающей раститель­ностью. Всякий раз, попадая в лес, на луга, в поле, мы даже не

Рис. 26. Пестрая окраска гаги скрывает ее от врагов

замечаем, как много насекомых скрывается на коре, листьях, в траве.

У зебры и тигра темные и светлые полосы на теле совпадают с чередованием тени и света окружающей местности. В этом случае животные мало заметны даже на открытом пространстве с рас­стояния 50-70 м- Некоторые животные (камбала, хамелеон) способны даже к быстрому изменению покровительственной ок­раски благодаря перераспределению пигментов в хроматофорах кожи. Эффект покровительственной окраски повышается при ее со­четании с соответствующим поведением: в момент опасности мно­гие насекомые, рыбы, птицы замирают, принимая позу покоя.

Очень яркая предостерегающая окраска (обычно белая, жел­тая, красная, черная) характерна для хорошо защищенных, ядо­витых, жалящих форм. Несколько раз попытавшись отведать кло-па-«солдатика», божью коровку, осу, птицы в конце концов от­казываются от нападения на жертву с яркой окраской.

Интересные примеры адаптации связаны с мимикрией (от греч. мимос - актер). Некоторые беззащитные и съедобные животные подражают видам, которые хорошо защищены от нападения хищ­ников. Например, некоторые пауки напоминают муравьев, а осо-видные мухи внешне сходны с осами (табл. 7).

Эти и многие другие примеры говорят о приспособительном характере эволюции. Каковы же причины возникновения различ­ных приспособлений?

Происхождение приспособленности (адаптации) у организмов. Впервые научное объяснение приспособленности дал Ч. Дарвин. Из самого дарвиновского учения о естественном отборе, как процес­се выживания и размножения наиболее приспособленных, следует, что именно отбор - основная причина возникновения разнооб­разных приспособлений живых организмов к среде обитания.

Покажем это на примере формирования приспособлений у тете­ревиных птиц к жизни в нижнем ярусе леса. Для этого вспомним некоторые особенности внешнего строения и образа жизни этих птиц: короткий клюв, позволяющий склевывать ягоды и семена с лесной подстилки, а зимой с поверхности снега, роговые бахромки на пальцах, обеспечивающие хождение по снегу, способность спасаться от холода, зарываясь на ночь в снег, короткие и широкие крылья, дающие возможность быстро и почти отвесно взлетать с земли.

Допустим, что у предков тетеревиных птиц описанные выше приспособления не были развиты. Однако при изменении среды обитания (в связи с похолоданием или в силу каких-то других обстоятельств) они были вынуждены зимовать в лесу, гнездиться и кормиться на лесной подстилке.

Непрерывный процесс возникновения новых мутаций, их комби­нация при скрещивании, волны численности обеспечивали генети­ческую гетерогенность популяции. Поэтому птицы отличались друг от друга рядом наследственных признаков: отсутствием или нали­чием бахромок на пальцах, размерами крыльев, длиной клюва и т. п.

Внутривидовая борьба за существование способствовала вы­живанию особей, у которых признаки внешнего строения больше соответствовали условиям обитания. В процессе естественного отбора именно эти птицы оставляли плодовитое потомство и чис­ленность их в популяции возрастала.

Птицы нового поколения вновь несли разнообразные мутации. Среди мутаций могли быть и такие, которые усиливали проявле­ние отобранных ранее признаков. Обладатели этих признаков вновь имели больше шансов выжить и оставить потомство. И так из поколения в поколение на основе усиления, накапливания по­лезных наследственных изменений совершенствовались черты приспособленности тетеревиных птиц к жизни в нижнем ярусе леса.

Объяснение возникновения приспособленности, данное Ч. Дар-вином, в корне отличается от понимания этого процесса Ж. Б. Ла-марком, который выдвинул идею о врожденной способности ор­ганизмов изменяться под влиянием среды только в полезную для них сторону. У всех известных ежей острые колючки надежно защищают их от большинства хищников. Трудно представить, что образование таких колючек вызвано прямым влиянием среды. Только действием естественного отбора можно объяснить воз­никновение такого приспособления: далеким предкам ежа могло бы помочь выжить даже незначительное огрубление волос. Посте­пенно, в течение миллионов поколений, оставались в живых только те особи, которые случайно оказывались обладателями все более и более развитых колючек. Именно им удалось оставить потомство и передать ему свои наследственные особенности. По этому же пути возникновения иголок вместо волос пошли мадагаскарские

«щетинистые ежи» - тенреки и некоторые колючешерстные виды мышей и хомяков.

Рассматривая другие примеры адаптации в живой природе (появление колючек у растений, различных зацепок, крючков, ле­тучек у семян растений в связи с распространением их животны­ми и т. д.), мы можем предположить, что механизм их возникно­вения общий: во всех случаях приспособления возникают не сразу в готовом виде как нечто данное, а длительно формируются в процессе эволюции посредством отбора особей, имеющих признак в наиболее выраженной форме.

Относительность приспособленности. В додарвиновский период развития биологии приспособленность живых существ служила до­казательством бытия божия: без всемогущего творца сама приро­да не смогла бы так разумно устроить живые существа и так мудро приспособить их к среде. Господствовало мнение, что каждое отдельное приспособление абсолютно, так как соответству­ет определенной цели, заложенной творцом: ротовые части ба­бочки вытянуты в хоботок, чтобы она смогла ими достать нектар, спрятанный в глубине венчика; толстый стебель кактусу необхо­дим для запасания воды и др.

Приспособленность организмов к среде выработана в процессе длительного исторического развития под действием естественных причин и не абсолютна, а относительна, так как условия среды обитания часто изменяются быстрее, чем формируются приспособ­ления. Соответствуя конкретной среде обитания, приспособления теряют свое значение при ее изменении. Доказательством отно­сительного характера приспособленности могут быть следующие факты:

Защитные приспособления от одних врагов оказываются неэффективными от других (например, ядовитых змей, опасных для многих животных, поедают мангусты, ежи, свиньи);

Проявление инстинктов у животных может оказаться не­целесообразным (ночные бабочки собирают нектар со светлых цветков, хорошо заметных ночью, но также летят и на огонь, хотя и гибнут при этом);

Полезный в одних условиях орган становится бесполезным и даже относительно вредным в другой среде (перепонки между пальцами у горных гусей, которые никогда не опускаются на воду);

Возможны и более совершенные приспособления к данной среде обитания. Некоторые виды животных и растений быстро размножались и широко распространялись в совершенно новых для них районах земного шара, куда были случайно или наме­ренно завезены человеком.

Таким образом, относительный характер приспособленности противоречит утверждению об абсолютной целесообразности в живой природе.

ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ

1. Приведите свои примеры приспособленности организмов к сре­де обитания.

2. Возникла дискуссия о результатах естественного отбора. Одни утверждают, что приспособленность в строении и. поведении ор­ганизмов любого вида уже дошла до предела, дальнейшего со­вершенствования современных видов не будет. Другие высказы­вают противоположное мнение: приспособления видов не всег­да совершенны, а условия среды постоянно меняются, так что отбор всегда может продолжаться там, где есть жизнь. Каково ваше мнение? На основании каких фактов вы можете прекратить спор?

3- Как объяснить возникновение рудиментарных глаз у крота?

4. Как приспособлен дятел к жизни на деревьях? Объясните возникновение какого-либо приспособления, например долото­образного клюва.

5. В чем заключается относительная приспособленность у подо­рожника, крапивы, одуванчика?

Окончание. См. № 21/2006

Приспособленность организмов – результат действия факторов эволюции.
Относительный характер приспособлений

11-й (9-й) класс (2 ч)

Урок 2. Механизм возникновения приспособлений и их относительный характер

Методическое обеспечение

На втором уроке по данной теме используются элементы технологии групповой мыслительной деятельности. Цель ее применения:

– активизация мыслительной деятельности учащихся на уроках;
– развитие умения применять знания в новой ситуации;
– формирование навыков устанавливать причинно-следственные связи.

Применяемые техники обучения: «Кластери»; «Мысль по кругу»; работа по алгоритму; «Отчет по визитке».

Этапы работы:

– проверка домашнего задания;
– мотивация учебной деятельности: создание проблемной ситуации, индивидуальная работа учащихся;
– рассказ учителя; обучение учащихся схеме анализа механизмов возникновения адаптации;
– совместное открытие знаний (деятельность учащихся: деление на группы; работа в группах по заданию учителя (как вариант лабораторной работы), деятельность учителя: коррекция ответов учащихся, направление работы групп);
– cамостоятельное применение знаний: презентация своего материала каждой группой и коллективное обсуждение;
– подведение итогов урока («Отчет по визитке», совместное формулирование выводов, внесение учащимися изменений в свои записи).

Планируемый результат: показать необходимость знания механизмов возникновения приспособлений для объяснения действия естественного отбора.

Оценки за урок: за домашнее задание; за выступление от группы; за «Отчет по визитке»; за лабораторную работу – по итогам проверки тетрадей.

Материалы к уроку:

– дидактические карточки с утверждениями, соответствующими точкам зрения Линнея, Ламарка, Дарвина;
– схемы анализа механизмов возникновения адаптации для каждой группы;
– таблицы, живые объекты или гербарии и чучела для проведения лабораторной работы.

ХОД УРОКА

Жить – значит реагировать, а отнюдь не быть жертвой.

Проверка домашнего задания

Вариант 1. Взаимные приспособления у хищников и жертв.

Хищники

Развитие органов для захвата, удержания, умерщвления добычи (зубов, клюва, когтей).

Маскирующая окраска.

Развитие органов для преследования (быстрый и маневренный бег, плавание или полет).

Выделение парализующих ядов.

Выработка особых способов поведения (преследование, ожидание в засаде).

Плетение ловчих сетей (например, паутины).

Жертвы

Развитие органов защиты (жало, иглы).

Развитие органов механической защиты (панцирь).

Защитная окраска или отпугивающие рисунки (например, «глаза»).

Развитие органов для ухода от хищника (быстрый и маневренный бег, плавание или полет).

Выделение ядов, отпугивающих и раздражающих запахов.

Выработка особых способов поведения (затаивание, быстрое перемещение).

Строительство убежищ (например, домики ручейников).

Отсутствие органов передвижения и дистанционных органов чувств.

Отсутствие рта, кишечника.

Специальные органы прикрепления (присоски, крючки).

Отсутствие пигментации.

Анаэробность.

Большое число потомков, заботы о потомстве нет.

Смена поколений, сложный метаморфоз.

Смена хозяев.

Примеры организмов: аскарида, цепень, эхинококк и др.

Нет активного перемещения (например, насекомые без крыльев).

Специальные органы для приема пищи (колющий хоботок, сосущие органы).

Органы прикрепления на хозяина.

Многочисленное потомство.

Примеры организмов: вши, блохи, пиявки, постельные клопы и др.

Редукция органов ассимиляции.

Гетеротрофный тип питания.

Образование сосущих корней.

Многочисленные цветки и семена.

Мотивация учебной деятельности

Используется техника «Кластери» (от англ. clustery – растущий пучками, кистями, гроздьями). Это один из способов организации информации, как правило, в виде схемы, рабочей модели ситуации, древа понятий, терминологической карты.

Какие факторы необходимы для возникновения приспособлений? (Все предложения школьников фиксируются на доске.)

Учитель. Как вам известно, наиболее весомый вклад в развитие эволюционных представлений в XVIII–XIX вв. внесли К.Линней, Ж.Б. Ламарк, Ч.Дарвин. Эволюционная теория Дарвина послужила основой для создания современной синтетической теории эволюции (СТЭ).
Попробуйте распределить предложенные утверждения по трем категориям:

– соответствует взглядам Линнея;
– соответствует взглядам Ламарка;
– соответствует взглядам Дарвина (СТЭ).

(Учащиеся работают самостоятельно.)

Утверждения

1. Приспособления возникают в результате новых мутаций.
2. Приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности.
3. Организмы обладают врожденной способностью изменяться под воздействием внешней среды.
4. Приспособления закрепляются в результате естественного отбора.
5. Одна из движущих сил эволюции – стремление организмов к совершенству.
6. Движущая сила эволюции – естественные законы природы.
7. Одна из движущих сил эволюции – упражнение и неупражнение органов в определенных условиях среды.
8. Движущая сила возникновения приспособленности – Бог.
9. Приобретенные в ходе взаимодействия особи со средой признаки передаются по наследству.

Ответ: Линней – 2, 8; Ламарк – 3, 5, 7, 9; СТЭ – 1, 4, 6.

Проверка выполнения задания проводится с использованием техники «Мысль по кругу». Цели этой техники: не бояться ошибок; научиться слушать другого; уметь анализировать и обобщать услышанный материал.

Номера утверждений выписываются на доске, затем первый ученик любого ряда (по выбору учителя)

называет, чьим взглядам, по его мнению, соответст-вует первое утверждение. Ответ сокращенно записывается напротив № 1. По такой же схеме производится опрос дальше, до последнего ученика. Затем подсчитывается число голосов по каждому пункту, определяется истина, на основе которой заполняется таблица «Возникновение приспособлений».

Таблица. Возникновение приспособлений

По Карлу Линнею	По Жану Батисту Ламарку	По Чарлзу Дарвину
1. Приспособленность организмов – проявление изначальной целесообразности. 2. Движущая сила возникновения приспособленности – Бог.	1. Организмам присуща врожденная способность изменяться под воздействием внешней среды. 2.Движущие силы эволюции – стремление организмов к совершенству и упражнение и неупражнение органов в определенных условиях среды. 3. Приобретенные в ходе взаимодействия особи со средой признаки передаются по наследству.	1. Приспособления возникают в результате мутаций и закрепляются естественным отбором. 2. Движущая сила эволюции – естественные законы природы.

Пользуясь данными таблицы, попробуйте ответить на вопрос: каков механизм возникновения приспособлений?

После обсуждения учитель пишет на доске название темы урока и схему анализа механизмов возникновения адаптации.

В первоначальный кластер вносятся изменения: наиболее важные для формирования приспособлений факторы обводятся в рамку, остальные стираются.

Учитель. В больших популяциях направляющим фактором эволюции является естественный отбор, а в малых – дрейф генов, действие которого в больших популяциях ослаблено. Следует учитывать, что дрейф генов далеко не всегда приводит к адаптации организмов: он даже может оказаться губительным для популяции, ухудшая ее приспособленность к условиям среды.
Кроме этого, необходимо помнить, что еще Ч.Дарвин подчеркивал, что все приспособления, сколько бы совершенными они ни были, носят относительный характер. Естественный отбор формирует приспособление к конкретным условиям существования (в данное время и в данном месте), а не ко всем возможным условиям среды.
Доказательствами относительности приспособлений могут служить следующие факты (запись в тетрадях):

1. Защитные приспособления оказываются неэффективными в необычных условиях: например, при задержке выпадения снега вовремя перелинявший на зиму заяц-беляк хорошо виден на фоне темной земли.

2. Проявление инстинктов у животных может оказаться нецелесообразным: например, мелкие птицы продолжают тратить силы на выкармливание кукушонка, который выкинул их потомство из гнезда.

3. Полезные для одних целей органы и структуры могут оказаться вредным в других условиях – например, крылья стрижа обеспечивают ему очень быстрый и маневренный полет, но не позволяют взлететь, если птица случайно окажется на земле (стрижи гнездятся только на высоких обрывах); яркая окраска самца павлина обеспечивает ему успех у самок, но одновременно привлекает хищников.

Затем учитель советует школьникам внести изменения в название изучаемой темы: «Механизм возникновения приспособлений и их относительный характер»

Далее каждому ученику в случайном порядке выдается карточка, содержащая идеограмму (рисунок, краткую запись) определенного организма. Ребята, получившие одинаковые карточки, объединяются в группы и получают задание.

Задание: пользуясь приобретенными на уроке знаниями, объяснить, как могли возникнуть:

– полосы на шкуре у тигра (1-я группа);
– длинные уши у зайца (2-я группа);
– покровительственная окраска у кузнечика (3-я группа);
– хобот у слона (4-я группа);
– густой мех у песца (5-я группа).

Примечание: набор заданий может быть и другим – в зависимости от имеющихся в кабинете биологии пособий (таблиц, иллюстраций, живых растений или гербариев и чучел).

На доске учитель пишет алгоритм, согласно которому необходимо провести анализ объекта.

Учащиеся работают в группах: делают записи в тетрадях; готовят, а затем представляют свой материал (делегатом от группы может быть любой ученик). После каждого выступления организуется коллективное обсуждение.

На завершающем этапе урока используется прием «Отчет по визитке»: и формулируются и записываются в тетрадь выводы, соответствующие материалам этого и предыдущего уроков, т.е. по теме в целом).

Отчет по визитке:

– на всех учащихся заготовлен комплект «визитных карточек» с фамилиями и именами;
– перед началом урока все визитки перетасовываются и кладутся стопкой на стол учителя;
– владелец верхней карточки должен выступить в конце занятия с резюме по теме урока.

До конца урока докладчик не известен, поэтому прием увлекает ребят своей игровой стороной и предполагаемой ответственностью. Интерес повышается и в случае, если учитель выступает в этой игре как участник и кладет свою визитку в общую стопку.

После мини-отчета осуществляется совместное формулирование выводов:

– любой вид живых организмов приспособлен к тем условиям, в которых он обитает;
– приспособления организмов к среде обитания проявляются на всех уровнях организации – биохимическом, цитологическом, гистологическом, анатомическом;
– физиологические адаптации – пример отражения структурных особенностей организации в данных условиях существования;
– забота о потомстве возникает как способ обеспечения выживания вида на фоне высокой степени развития нервной системы и является одной из форм физиологических адаптаций;
– любые приспособления относительны и целесообразны только в конкретных условиях существования.

Таким образом, приспособленность – это относительная целесообразность строения и функций организма, являющаяся результатом естественного отбора, устраняющего неприспособленных к данным условиям существования особей.

Домашнее задание

1. Проанализируете следующие термины и запишите возникающие ассоциации в тетрадь:

1-й вариант – преадаптация;
2-й вариант – дезадаптация.

2.

1-й вариант – наличие панциря у наземных черепах;
2-й вариант – постоянный рост резцов у грызунов.

Примечание: некоторые классы испытывают затруднения при коллективной работе, поэтому урок можно провести в виде самостоятельной работы с учебником, при этом полезно будет использовать таблицу «Возникновение приспособлений».

3. Объясните, как могла возникнуть полосатая окраска у тигра, длинные уши у зайца и хобот у слона с точки зрения:

1-й вариант – Линнея;
2-й вариант – Ламарка;
3-й вариант – синтетической теории эволюции.

4. Объясните относительность следующих приспособлений:

1-й вариант – отсутствие или недоразвитие органов чувств у пещерных животных;
2-й вариант – листья-иголки у кактуса;
3-й вариант – мощный слой жира у северных китов.

Методика работы с лабиринтами:

лабиринт состоит из утверждений, с которыми учащийся либо соглашается, либо нет;

в зависимости от решения, он двигается по лабиринту согласно стрелкам, выходя на правильный ответ или попадая в тупик;

дойдя до последнего утверждения, ученик должен получить некий код – цифровой или, как в данном случае, буквенный.

Примечание: при верном выполнении данного лабиринта получается слово «адаптация», написанное в обратном порядке, чтобы исключить угадывание («яицатпада»).

Цели:

1. Сформировать знания о многообразии приспособлений организмов к среде обитания, опираясь на знания учащихся.
2. Развивать интерес к учебной и научной информации, касаясь проблемы многообразия приспособлений у живых организмов.
3. Формировать умения применять знания об эволюционных закономерностях возникновения приспособлений для объяснения механизма возникновения конкретного приспособления.

Оборудование:

1. Учебники: С.Г.Мамонтов, В.Б.Захаров, Н.И.Сонин. Общие закономерности.
2. Видео-фильм “Приспособления у животных”.
3. Раздаточный материал для выполнения лабораторной работы.
4. Презентация по теме.

Оформление доски:

1. Запись темы на доске.
2. Запись плана урока.
3. Запись терминов: мимикрия, предостерегающая окраска, маскировка.

Ход урока

1. Изучение нового материала:

Учитель: Урок можно начать с цитаты К.А.Тимирязева: “Каждый организм имеет существенные соотношения не только с непосредственными условиями жизни, но и со всеми окружающими его существами… из этой двоякой зависимости органических существ вытекает два вида приспособлений: приспособление к условиям неорганическим – к стихиям и к условиям органическим – к другим существам. Всякое такое изменение будет подхвачено естественным отбором, потому что обладающее им существо получит преимущество перед своими соперниками”

Вопросы учащимся.

А) к каким результатам приводит естественный отбор;
Б) какие приспособления возникли у семян для распространения ветром и у животных тундры.

Учитель. Эволюция имеет три связанных следствия:

1. Относительная приспособленность организмов к условиям внешней среды
2. Многообразие видов
3. Постепенное усложнение и повышение организации живых существ.

Наш урок будет направлен на рассмотрение этих результатов.

Работа со схемой № 1 на доске

Демонстрация фотографий, слайдов, рисунков, гербария.

Учащиеся приводят свои примеры.

Вывод: в понятие “приспособленность” входят не только внешние, но и соответствие строения внутренних органов выполняемым ими функциями.

Учитель: эти и другие примеры говорят о приспособительном характере эволюции. Каковы же причины возникновения различных приспособлений?

Впервые материалистическое объяснение происхождения приспособлений дал Ч.Дарвин. Из дарвиновского учения о естественном отборе, как процессе выживания и размножения наиболее приспособленных форм, следует, что именно отбор – основная причина возникновения разнообразных приспособлений живых организмов к среде обитания.

Схема № 2

1. Наследственная изменчивость (мутационная, комбинативна)
2. Наследственность
3. Борьба за существование
4. Естественный отбор
5. Приспособленность организмов на пользу популяции, вида, ее относительность

Приспособления формируются под влиянием движущих сил эволюции (элементарных факторов эволюции).

Приспособленность организмов к среде обитания выработана в процессе длительного исторического развития под действием естественных причин и не абсолютна, а относительна, т.к. условия среды обитания часто изменяются быстрее, чем формируются приспособления.

2. Закрепление изученного материала

Выполнение лабораторной работы (используется раздаточный материал, имеющийся в школе)

Обучающиеся делятся на группы, каждая получает свое задание.

Задание к лабораторной работе.

1. Определить вид растения или животного и его среду обитания;
2. Описать черты приспособленности особей вида к среде обитания;
3. Установить относительный характер приспособлений;
4. Объяснить, опираясь на положения теории эволюции Ч.Дарвина, возможный путь возникновения конкретного приспособления.
5. Работу оформить в виде таблицы используя схему № 2.

Обсуждение итогов лабораторной работы и формулировка вывода по уроку.

Вывод.

1. Разработанная Ч.Дарвином теория эволюции, позволила утвердиться в науке материалистическим взглядам на возникновение приспособлений; благодаря наследственной изменчивости и направляющей роли естественного отбора, сохраняющего для размножения особей с полезными в определенных условиях среды обитания признаками, формируются всевозможные приспособления.
2. Приспособленность не абсолютная. Условия окружающей среды изменяются быстрее, чем формируются приспособления, поэтому не всегда и не во всем признаки организмов соответствуют среде обитания.
   Д\з п.7

Приспособленность организма к среде обитания играет огромное значение в процессе выживания живых существ и является результатом естественного отбора.

Существование эволюционного механизма приспособленности обеспечивает максимальную адаптацию к условиям, в которых обитает вид.

Приспособленность – что это

Она заключается в соответствии особенностей строения, физиологических процессов и поведения живого организма той среде, в которой он обитает.

Этот механизм увеличивает шансы на выживание, оптимальное питание, спаривание и выращивание здорового потомства. Это универсальная особенность, свойственная для всех существ планеты от бактерий до высших форм жизни.

Данный механизм адаптации проявляется очень разнообразно. Растения, животные, рыбы, птицы, насекомые и прочие представители флоры и фауны довольно изобретательны в выборе средств, способствующих сохранению их вида.

Результатом становятся изменение окраски, формы тела, строения органов, способов размножения и питания.

Черты приспособленности к среде обитания и их результат

Например, тело лягушки сливается с цветом воды, травы и делает ее незаметной для хищников. Заяц-беляк меняет цвет с серого на белый зимой, что помогает ему быть незаметным на фоне снега.

Чемпионом в маскировочной практике считается хамелеон. Но, увы, мнение о том, что он подстраивается под цвет места, в котором находится, несколько упрощает реальную картину. Изменение цвета этой удивительной ящерицы является ответом на воздействие температуры воздуха, солнечных УФ лучей, и даже зависит от настроения.

А божья коровка вместо маскировки использует другую стратегию выбора окраски – отпугивание. Ее насыщенный красный цвет с черными точками дает сигнал о том, что это насекомое может быть ядовитым. Это не так, но какая разница, если такой ход помогает выжить?

Голова дятла – отличный пример формирования определенной формы тела, строения и функционирования органов. Птица обладает мощным, но упругим клювом, очень длинным тонким языком и системой амортизации, которая бережет мозг от травматизации при сильнейших ударах клюва птицы о ствол дерева.

Любопытная находка – “агрессия” у растений. Жгучие лепестки крапивы – отличный способ защиты от травоядных. Верблюжья колючка видоизменила листья и корни, благодаря чему успешно сохраняет влагу в условиях пустыни. Способ питания росянки, поедающей мух, позволяет ей получать питательные вещества весьма нехарактерным для растения способом.

Географическое видообразование

Также уместно употребление термина “аллопатрическое” образование видов. Оно связано с расширением ареала обитания, когда вид занимает все большие территории. Или с тем, что территория разделяется естественными преградами – реками, горами и пр.

В такой ситуации происходит столкновение с новыми условиями и новыми “соседями” – видами, с которыми нужно учиться взаимодействию. Со временем это приводит к тому, что благодаря умению приспосабливаться у вида идет формирование и генетическое закрепление новых выгодных черт.

Представители географически изолированных популяций не скрещиваются между собой. В результате они начинают обладать рядом довольно ярких отличий от сородичей. Так, сумчатый волк и волк из отряда хищных в результате отбора довольно далеко разошлись по своим чертам.

Экологическое видообразование

Не связано с непосредственным расширением ареала. Оно происходит в результате того, что внутри одного ареала условия обитания могут различаться.

Так, среди растений примером может стать видовое разнообразие одуванчика, который различается на территории Евразии.

Относительный характер приспособленности кактуса

Растение демонстрирует удивительную способность выживания в суровейших условиях засухи: восковая пленка и колючки минимизируют испарение, хорошо развитая корневая система способна уходить глубоко в почву и накапливать влагу, иголки защищают от травоядных. Но, в ситуации проливных ливней, кактус погибает от переизбытка влаги из-за гниения корневой системы.

Относительный характер приспособленности белого медведя

На латыни этот медведь называется Ursus maritima, что означает морской медведь. Его шерсть отлично приспособлена к холодной воде.

Она не пропускает воду во время плавания и практически полностью задерживает отдачу тепла от кожного покрова животного. Но, если поместить белого медведя в более теплые условия обитания его бурых сородичей, он погибнет от перегрева.

Относительный характер приспособленности крота

Этот зверь обитает в основном в грунте. Имеет обтекаемую форму тела, мощные конечности лопатообразной формы с развитыми когтями. Он очень ловко роет многометровые тоннели.

И при этом совершенно не ориентируется на поверхности: его зрительная система неразвита, а перемещаться он может только ползком.

Относительный характер приспособленности верблюда

Горб верблюда – его гордость! Там скапливается драгоценная в условиях засухи вода. Конечно, не в прямом смысле вода, — это молекулы H2O, связанные с липидными, жировыми клетками.

Животное может долго переносить голод, лежать на раскаленном песке, у него минимизировано потоотделение. Не просто так кочевники Сахары передвигались именно на верблюдах. Но, увы, в заснеженных условиях этот выносливый красавец не справится с передвижением, питанием и поддержанием температуры тела.

Чем характеризуется приспособленность растений к опылению насекомыми

Цветки растений прекрасны, непохожи друг на друга, ими хочется любоваться! Правда, биологическое значение этой красоты заключается вовсе не в том, чтобы радовать человека.

Главная задача цветущего растения – привлечь насекомого опылителя. Для этого используется несколько основных путей: яркая окраска крупных цветков, приятный для насекомых аромат, скученность мелких цветков в соцветия и, конечно, питательный нектар внутри цветка.

Вывод о приспособленности организмов к среде обитания

Выявление закономерностей и изучение приспособлений животного мира в различных формах наземной, водной, воздушной жизни является важной и безгранично интересной темой для исследователей. Поскольку раскрывает основные пути эволюционного процесса видоизменения живых существ.

Цель: сформировать знания у учащихся о приспособленности организмов к окружающей среде.

Задачи:

образовательные: формирование знаний о различных способах приспособленности организмов к окружающей среде;

развивающие: умение работать с учебником, анализировать, сравнивать, выделять главное, логически мыслить

воспитательные: содействие эстетическому воспитанию, формирование научного мировоззрения.

Оборудование: таблица “Приспособленность и ее относительный характер”, фотографии, рисунки, коллекции организмов растений и животных, презентация.

Ход урока

В форме фронтальной беседы предлагается ответить на вопросы.

1. Как объяснить приспособленность живых существ к среде обитания?

2. Как возникло существующее в природе многообразие видов?

3. Почему в ходе эволюции происходит повышение организации живых существ?

На вопросы: какое объяснение приспособленности организмов было распространено в XVIII в.? Как Ламарк объяснял эти явления? - учащиеся без труда дают ответы, которые учитель обобщает замечание о противоречиях между научными фактами, раскрывающими совершенство органического мира, предлагавшимися тогда объяснениями.

Учащиеся по группам получают задания и разные объекты для работы:

Рассмотреть плоды и семена берёзы, сосны, одуванчика, мака и др. и определить характер их приспособленности к распространению.

Результаты работы учащиеся записывают в таблице.

Каждая группа учащихся делает сообщение о результатах работы, демонстрируя объекты. Затем на основании выводов из групп делают обобщения о разнообразных приспособлениях в одной и той же среде.

Большое внимание следует уделить объяснению возникновения приспособлений согласно учению Дарвина о естественном отборе в сравнении с объяснением Ламарка.

Необходимо добиться, чтобы учащиеся могли правильно объяснить с позиции учения Дарвина, как возникло то или иное приспособление.

Зачитывается и разбирается описание образования длинных ног и длинной шеи по Ламарку и Дарвину.

Затем учащимся предлагается объяснить возникновение:

• белой окраски полярных животных;
• игл у ежа;
• раковины у моллюсков;
• аромата дикой розы;
• сходства гусеницы пяденицы с сучком

При ответах учащиеся дают объяснения фактов на основе дарвинского учения, сравнивания с возможной трактовкой этих же примеров по Ламарку выявляют ее идеологическую сущность.

Главное внимание обращается на выяснение причин, вследствие которых теория Ламарка оказалась бессильной объяснить происхождение органической эволюции, что блестяще было сделано Ч. Дарвиным.

Приспособление, или адаптация - это способность организма выживать и оставлять потомство в данной среде обитания.

Примеры приспособленности

Причины возникновения	Виды приспособлений	Примеры
1. Защита от врагов	Покровительственная окраска (делает организмы менее заметными на фоне окружающей среды)	Белая куропатка, заяц беляк (меняет цвет в зависимости от времени года), окраска самок открытогнездящихся птиц (тетерев, рябчик), зеленый цвет личинок гусениц, окраска ночных бабочек и т.п.
	Маскировка (форма тела и окраска сливаются с окружающими предметами)	Гусеница пяденника напоминает веточку по форме и цвету, насекомое палочник очень похоже на палочку сухого тростника, некоторые насекомые полностью повторяют форму и окраску листьев
	Мимикрия - подражание менее защищенного организма одного вида более защищенному организму другого вида (или предмету среды)	Подражание некоторых мух жалоносным перепонча-токрылым (муха – журчалка - пчела)
	Предупреждающая окраска - яркая окраска, предупреждающая о ядовитости живого организма.	Яркая окраска божьей коровки, мухоморов, многих ядовитых лягушек и т.п.
	Угрожающие позы	Плащеносная ящерица имеет ярко окрашенный капюшон, который раскрывает при встрече с врагом, очковые змеи, некоторые гусеницы (бражника)
Приспособления к условиям среды	Обтекаемая форма тела	Рыбы, морские млекопитающие, птицы.
	Приспособления к полету	Перья и крылья птиц, крылья насекомых.
Приспособления к размножению	Брачное поведение	У многих животных (танцы журавлей, поединки оленей)
	Приспособления к опылению	Ветром, насекомыми, самоопыление у растений
	Приспособления к переносу семян	Ветром, животными, водой

К морфологическим адаптациям относят – покровительственная окраска, маскировка, мимикрия, предупреждающая окраска.

К этологическим или поведенческим относят – угрожающие позы, запасание корма.

Физиологическая адаптация - совокупность физиологических реакций, лежащих в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленных на сохранение относительного постоянства его внутренней среды - гомеостаз.

Химическое взаимодействие (муравьи выделяют ферменты, которые используются членами семьи для координации деятельности)

Сохранение воды у кактуса

Забота о потомстве - это цепь последовательных рефлексов, выработавшихся в процессе эволюции, обеспечивающих сохранение вида.

Рыбка тилапия носит икру и молодь в своем рту! Мальки спокойно плавают вокруг своей матери, что-то глотают, выжидают. Но стоит возникнуть малейшей опасности, как мать подает сигнал, резко двинув хвостом и по-особому подрагивая плавниками, и... мальки тут же устремляются в убежище - рот матери.

Некоторые виды лягушек вынашивают икру и личинок в специальных выводковых сумках.

У млекопитающих - в устройстве логовищ, нор и других убежищ для будущего потомства, поддержания чистоты тела детенышей, то этот инстинкт, по-видимому, свойствен всем млекопитающим без исключения.

Происхождение приспособленностей и их относительность

Ч.Дарвин показал, что адаптации возникают в результате действия естественного отбора. Доказательством относительности приспособлений могут служить следующие примеры:

1) полезные органы в одних условиях становятся бесполезными в иных: сравнительно длинные крылья стрижей, приспособленные к стремительному полету, создают определенные сложности при взлете с земли

2) защитные приспособления от врагов относительны: ядовитые змеи (например, гадюки) поедаются ежами

3) проявление инстинктов может также оказаться нецелесообразным: например, защитная реакция (выпускание струи дурно пахнущей жидкости) скунса, направленная против идущего автомобиля

4) наблюдаемое “переразвитие” некоторых органов, которое становятся помехой для организма: вырастание резцов у грызунов при переходе на питание мягкой пищей.

Учащиеся должны твердо усвоить, что учение Дарвина об относительной приспособленности как результате естественного отбора полностью опровергает идеалистические утверждения о божественном происхождении и абсолютном характере органической целесообразности (К. Линней), а также о врожденной способности организма изменяться под влиянием только в полезную для них сторону (Ламарк).

Закрепление знаний

1. Примером покровительственной окраски является:

а) сходство формы и окраски тела с окружающими предметами;

б) подражание менее защищенного более защищенному;

в) чередование светлых и темных полос на теле тигра.

2. Яркая окраска божьих коровок, многих видов бабочек, некоторых видов змей и других животных, обладающих пахучими или ядовитыми железами, называется:

а) маскировкой;

б) демонстрирующей;

в) мимикрией;

г) предостерегающей.

3. Разнообразие приспособлений объясняется:

а) только влиянием условий среды на организм;

б) взаимодействием генотипа и условий среды;

в) только особенностями генотипа.

4. Пример мимикрии:

б) ярко-красная окраска у божьей коровки;

в) сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы.

5. Пример маскировки:

а) зеленая окраска у певчего кузнечика;

б) сходство в окраске брюшка у мухи-журчалки и осы;

в) ярко-красная окраска у божьей коровки;

г) сходство в окраске гусеницы и бабочки-пяденицы с сучком.

6. Любая приспособленность организмов носит относительный характер, потому что:

а) жизнь завершается смертью;

б) адаптация целесообразна в определенных условиях;

в) идет борьба за существование;

г) приспособление могут не привести к образованию нового вида.

Список литературы

1. Мамонтов С.Г. Общая биология: Учеб. для студентов средних спец. учеб. заведений – 5-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2003.
2. Общая биология: учеб. для студ. Образоват. учреждений сред. проф. образования/ В.М. Константинов, А.Г. Резанов, Е.О. Фадеева; под ред. В.М. Константинова. -М.: Издательский центр “Академия”, 2010.