Биология 11 класс 1 четверть
Современное эволюционное учение (9 часов)
Урок 5 (9)
Тема: Естественный отбор - главная движущая сила эволюции
Задачи: сформировать представление о формах естественного отбора, условиях и результате их действия, о роли естественного отбора в эволюции.
Оборудование: презентация
1.Оргмомент
2.Ход урока
*проверка домашнего задания
*изучение нового
материала
3. Домашнее задание
1. Перечислите признаки идеальной популяции?
2. Перечислите основные факторы эволюции, покажите их влияние на протекание эволюционного процесса?
3. Дайте определение: «дрейф генов», «миграция», «изоляция», мутация», «волны жизни»
I. Сущность естественного отбора
1. Естественный отбор – процесс, в результате которого выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи с полезными в данных условиях наследственными изменениями.
Основа ЕО:
а) избыточная численность особей в популяции
б) генетическое разнообразие особей в популяции
2.Дарвиновские положения об эволюции
1.изменчивость фенотипов влияет на выживание и успешность размножения организмов
2.изменчивость фенотипов наследуема, по крайней мере, частично
3.те признаки, благодаря которым успешность размножения организмов возрастает, с течением времени закрепляются в генофонде.
ЕО не создаёт новых фенотипов или генотипов, он служит лишь механизмом отсева (отбора) наименее приспособленных и выживания наиболее приспособленных в бесконечной борьбе за существование.
II. Формы естественного отбора
1. стабилизирующий отбор – форма отбора, направленная на сохранение установившегося в популяции среднего значения признака.
Учение о стабилизирующем отборе разработал советский ученый Иван Иванович Шмальгаузен.
Дополнительный материал:
Стабилизирующий отбор сохраняет то состояние популяции, которое обеспечивает ее максимальную приспособленность в постоянных условиях существования. В каждом поколении удаляются особи, отклоняющиеся от среднего оптимального значения по приспособительным признакам.
Стабилизирующий отбор является механизмом накопления изменчивости в природных популяциях. В стабильных условиях существования не прекращается ни естественный отбор, ни эволюция. Даже оставаясь фенотипически неизменной, популяция не перестает эволюционировать. Её генетический состав постоянно меняется. Стабилизирующий отбор создает такие генетические системы, которые обеспечивают формирование сходных оптимальных фенотипов на базе самых разнообразных генотипов.
[pic]
Условия действия: относительно постоянные условия окружающей среды, т.е. пока сохраняются условия, повлекшие образования того или иного признака или свойства.
Постоянство условий не означает их неизменности. В течение года экологические условия регулярно меняются. Стабилизирующий отбор адаптирует популяции к этим сезонным изменениям. У большинства видов животных надежный знак весны – увеличения светового дня – запускает механизмы сезонных изменений жизненно важных функций: циклы размножения, линьки, миграций и др. эти универсальные адаптации возникают в результате стабилизирующего отбора.
Примеры:
- в популяции людей больше выживает детей со средней массой тела около 3 кг, на фоне большей смертности детей с меньшей или большей массой тела при рождении.
- реликтовые растения или животные: гаттерия, крокодилы, латимерия
- во время бури преимущественно гибнут птицы с длинными или короткими крыльями, тогда как птицы со средним размером крыльев чаще выживают.
( в 1898г. Американский орнитолог после сильного ветра и снегопада обнаружил 136 оглушённых и полуживых домовых воробьёв, после отогревания 72 из них выжили, погибли 64, погибшие воробьи имели очень длинные или очень короткие крылья)
Результат стабилизирующего ЕО:
наблюдаемое в любой популяции животных или растений большое сходство всех особей.
Б) Движущий отбор – отбор в пользу особей, с уклоняющимися от ранее установившегося в популяции среднего значения признака.
Движущий отбор был описан еще Ч.Дарвином, а современное учение разработано Дж. Симпсоном.
Движущий отбор приводит генетический состав популяций в соответствие изменениям во внешней среде так, чтобы средняя приспособленность популяций была максимальной.
[pic]
Условия действия: изменение условий окружающей среды.
Если внешняя среда меняется постоянно в определенном направлении, то естественный отбор меняет генетическую структуру популяции таким образом, чтобы ее приспособленность в этих меняющихся условиях оставалась максимальной. При этом меняются частоты отдельных аллелей в популяции. Меняется и средние значения приспособительных признаков в популяциях. В ряду поколений прослеживается их постепенное смещение в определенном направлении.
Примеры:
- суровые и длительные зимы 40 – х годов послужили причиной массового вымирания кротов. Они гибли главным образом от голода, оказавшись неспособными в данных условиях добывать пищу. Поскольку в этих условиях решающим фактором была пониженная потребность в пище, а не лучшая способность сохранять тепло, отбор в большей мере благоприятствовал уменьшению размеров тела. Понятно, что кроты, пережившие суровые зимы стали мельче, так же как их потомство. Измерение черепов изученных животных показывает уменьшение их размеров.
- индустриальный меланизм у берёзовой пяденицы
До 1848 г. В Манчестере все описанные формы бабочек берёзовой пяденицы имели бледно – кремовую окраску с чёрными точками и отдельными тёмными пятнами. В 1848 гду была обнаружена чёрная форма этой бабочки, а к 1895г. Популяция берёзовой пяденицы в Манчестере состояла на 98% из тёмноокрашенных форм. Эта меланическая форма появилась в результате случайных мутаций, причём фенотип мутантных особей обладал в промышленных районах большим преимуществом по сравнению со светлоокрашенными формами.
- насекомые и яды
- устойчивость микроорганизмов к антибиоткам
При использовании антибиотиков гибнет большинство микроорганизмов, но наиболее устойчивые к антибиотикам выживают и, размножившись, восстанавливают численность популяции.
Результат движущего ЕО: до тех пор смещает среднее значение признака или меняет частоту его встречаемости, пока популяция приспосабливается к новым условиям, и затем приводит к закреплению новой нормы реакции организма
Движущая форма естественного отбора играет решающую роль в приспособлении живых организмов к меняющимся во времени внешним условиям. Она же обеспечивает широкое распространение жизни, ее проникновение во все возможные экологические ниши.
В) Дизруптивный отбор – направлен на сохранение мутаций, ведущих к наибольшему отклонению от средней величины признака, т.е. приводит к гибели особей с фенотипами средней нормы реакции, (один из видов) движущего отбора.
[pic]
Условия действия: условия среды изменяются так, что преимущества приобретают особи с крайними отклонениями от средней нормы.
Примеры:
- 2 расы щук в пресноводном замкнутом водоёме.
- Окраска раковины виноградной улитки очень изменчива.
Разные варианты отличаются друг от друга общим тоном окраски и количеством полос. Частота встречаемости того или иного варианта окраски зависит от окружающего фона: в лесах чаще встречаются особи с коричневыми раковинами, на участках с грубой травой - с желтыми. Подобные различия приспособительны, так как предохраняют улиток от истребления птицами. Этот полиморфизм - результат действия дизруптивного отбора: единая популяция распадается на несколько морф и ни одна из них не имеет решающего преимущества перед другими.
- Водяные ужи, обитающие на островах и побережье оз. Эри в Северной Америке, изменчивы по окраске.
На берегах преобладают особи с широкими поперечными темно-коричневыми полосами по светлому фону, а на островах - ужи с менее выраженными полосами и вообще без полос. Эти различия носят адаптивный характер: полосатая окраска оказывается защитной в болотистой местности по берегам озера, делая ужей незаметными для их главных врагов - чаек и цапель, а на белых известняковых скалах островов преимущественно выживают светлые особи без полос. Особи с промежуточным значением признака (слабо выраженными полосами), получающиеся при скрещивании этих двух морф между собой, оказываются не приспособленными ни к одному из вариантов условий. Тем не менее, такие ужи изредка встречаются из-за незначительной миграции береговых особей на острова и наоборот (ужи хорошо плавают).
- у бабочек африканский парусник дардан самцы обладают классическим фенотипом, а самки похожи на несъедобных бабочек данаид, причём трёх различных видов (явление мимикрии)
Семейство Данаиды (Danaidae) насчитывает около 300 тропических видов. Размах крыльев 75-85 мм. В целом самцы этого семейства мельче самок. У большинства из них на крыльях имеется рисунок из темных линий. Все эти бабочки накапливают ядовитые вещества в теле, и поэтому несъедобны для хищников. Чем больше ядовитых веществ в растении, которым питается гусеница, тем более отвратительным вкусом обладают гусеницы и бабочки этого семейства. Насекомоядные животные узнают их по предупреждающей окраске.
- формирование рас вида Человек разумный
Результат дизруптивного ЕО:
может приводить к образованию экологически обособленных рас внутри вида и затем к видообразованию.
В определенных ситуациях дизруптивный отбор по признакам, связанным особенностями экологии (временем размножения, предпочтением разных видов корма, разных местообитаний)
4.9
рис. 112
с. 236
рис. 113
с. 237
рис. 110
с.234
рис. 111
с.235
