форма естественного отбора исчезновение глаз у крота
Есть ли глаза у крота, или они атрофировались в ходе естественного отбора
Вопреки распространенному мнению, что крот слепой, и у него отсутствуют органы зрения, животное имеет глаза и даже слабо видит. Практически у всех популяций европейского крота можно рассмотреть орган зрения, если раздвинуть шерсть. Глазные щели настолько мелкие, что это не всегда удается сделать сразу, особенно, если искать их у погибшего животного. В этом случае человек, нашедший тельце животного, сомневается, есть ли у крота глаза. У некоторых разновидностей европейского крота в процессе эволюции глазные щели срослись, но глаза по-прежнему имеются.
Особенности органов зрения кротов
Зрение у кротов очень слабое, большинство из видов этих животных не видят удаленных предметов. То, что расположено более чем на метр или два, они практически не различают.
Орган зрения крота не ослеп, он способен:
Крот не сможет увидеть очертания хищника, готового к нападению, или неподвижно лежащую добычу (земляного червя), но способен охотиться при помощи осязания и обоняния. Особенно эти органы чувств развиты у кротов-звездорылов, которые имеют специальные подвижные выросты.
Кротов нельзя считать слепыми уже, хотя бы, потому что их органы зрения продолжают передавать в мозг информацию о местонахождении животных, даже находясь под кожей. Пока их глаза работают как оптические приборы, помогая различать свет и темноту, можно говорить, что органы выполняют свою функцию в той мере, в какой она им необходима.
Глаза действительно нужны кроту и это заметно по тому, как он:
Эти наблюдения показывают, что зрение играет определенную роль в жизнедеятельности зверьков, и важно для тех видов, которые до сих пор сохранили его.
Другие органы чувств
Слабое зрение животное компенсирует тонким обонянием, слухом и осязанием – чувствами, которые у него развиты великолепно. Кроты находят добычу по запаху, безошибочно отличая червей и насекомых, а при попадании на чужую территорию моментально определяют пол и вид владельца. Также обоняние помогает им находить партнера для спаривания.
Безупречный слух животного выручает его в опасных ситуациях, так приближение человека крот может услышать за несколько десятков метров. Животное имеет уникальное строение внутреннего уха, которое не встречается больше ни у одного млекопитающего. Это правда, что крот способен чувствовать вибрации, предшествующие землетрясению.
Нос животного имеет сверхчувствительные наросты, позволяющие ему составить полную картину о предмете, к которому крот прикасается. Эти чувствительные участки (органы Эймера) особенно сильно выражены у звездорыла, они имеют вид длинных отростков, которыми животное как щупальцами исследует окружающие предметы. В темноте подземного хода эти приспособления приносят гораздо больше пользы, чем органы зрения.
Прикоснувшись наростами к добыче, крот моментально получает необходимую информацию о ее конфигурации и рельефе, температуре и других характеристиках. Чтобы оценить пригодность добычи, звездорылу достаточно 8 миллисекунд.
Обостренный слух и обоняние кротов активно используется огородниками для борьбы с этим вредителем. Они отпугивают животных, закладывая в их ходы предметы, имеющие резкий и сильный запах (нафталин, окурки сигарет, ткань, пропитанную уксусом или керосином), устанавливая трещотки и ультразвуковые устройства. В большинстве случаев эти средства бывают эффективны, и зверек вынужден покинуть обжитое место.
В целом животные имеют отличный баланс органов чувств, который делает их приспособленными к свойственным им условиям существования. То, что глаза у зверьков до сих пор сохранились, говорит о том, что они несут определенную функцию. По сравнению с кротами, другие норные животные, например, слепыш, практически лишены зрения. А сумчатые австралийские кроты полностью слепые и не имеют зрительного нерва.
Дегенерация глаз в ходе естественного отбора
Обоняние является наиболее важным для кротов, поэтому основная часть анализаторов нацелена на обработку информации, поступающей от соответствующих рецепторов. У звездорылов ведущую функцию выполняет осязание. А использование анализаторов для обработки визуальной информации нецелесообразно.
Постепенное исчезновение глаз крота и утрата их основных функций является следствием естественного отбора. Практически полное отсутствие зрения у кротов можно объяснить не только утратой необходимости, но и опасности, которую представляют глаза для этого зверька.
Почему это происходит? При наличии у животного глаз обычного размера и строения, при рытье нор в них постоянно попадала бы почва Это приводило бы к инфицированию и даже гибели зверька. Маленькие глаза, плотно закрытые веками, представляют собой оптимальный вариант для этого животного – их сложно повредить и, тем не менее, они выполняют некоторые необходимые функции.
Ученые отмечают, что кроты эволюционируют в сторону полной дегенерации органов зрения. Эта форма естественного отбора является:
Описанные формы отбора возникают при редукции органов у животных любого вида. У человека подобным образом подверглись дегенерации мышцы, отвечающие за движение ушей и хвостовой позвонок, трансформировавшийся в копчик. Подобным образом постепенная редукция зрения приведет к исчезновению глазных яблок у кротов.
Разработка открытого урока «Формы естественного отбора»
Разделы: Биология
Оборудование: самодельные таблицы «Филогенетический ряд лошади», «Живые ископаемые», «Графики отображающие разные формы отбора», таблички с терминами: движущий отбор, стабилизирующий отбор, дизруптивный отбор, половой отбор.
На каждую парту: Распечатка статьи, бланк- отчета (таблица), тест по определению разных форм естественного отбора.
Учитель. На предыдущих уроках мы познакомились с главными движущими силами эволюции. Вспомните, что является главными движущими силами эволюции по Ч. Дарвину? (Наследственная изменчивость, борьба за существования, естественный отбор).
Что является результатом эволюционного процесса? (Появляются новые более приспособленные виды живых организмов).
Одним из доказательств этого может служить филогенетический ряд лошади.
На доске открывается таблица «Филогенетический ряд лошади» и дается пояснение к нему. (Рисунок1).
Затем открывается таблица «Живые ископаемые» (Рисунок 2) На ней изображены кистеперая рыба латимерия, гаттерия и древнее голосеменное растение гинкго.
Учитель. Как можно объяснить факт существования многие миллионы лет знаменитой кистеперой рыбы латимерии, которая появилась на Земле в Девонский период, гаттерии, жившей еще в Триасовый период, дерево гинкго Пермского периода? На них не действуют силы эволюции?
Учащиеся начинают выдвигать свои предположения, возникает противоречие. Чтобы разрешить проблему, учитель предлагает познакомиться с трудами И.И.Шмальгаузена, С.С. Четверикова и других ученых. Именно благодаря открытиям этих ученых можно объяснить возникшие противоречия.
и дополнительной литературой, познакомиться с разными формами естественного отбора, выяснить при каких условиях внешней среды они действуют, каковы результаты этих форм отбора.
На доске открывается та часть, где записаны тема урока и основные вопросы урока.
Изучение нового материала.
Учащимся предлагается познакомиться с текстом учебника и статьей «Формы естественного отбора в популяции» (учебное пособие [1]). На работу отводится 25 минут.
После прочтения текста они составляют отчет в виде таблицы.
Условия среды обитания
Результат
Форма естественного отбора
(Это можно объяснить тем, что при разных условиях внешней среды, естественный отбор идет по- разному: эволюция лошади- это пример движущей формы естественного отбора, существование на Земле латимерии, гаттерии, дерева гинкго- это пример стабилизирующей формы естественного отбора.)
Движущая и стабилизирующая формы естественного отбора являются в природе основными, но, кроме этого, в природе, при определенных условиях может происходить дизруптивный, а также половой отбор.
ФОРМЫ ЕСТЕВСТВЕННОГО ОТБОРА В ПОПУЛЯЦИИ.
Интенсивность давления отбора – его количественная характеристика, направление естественного отбора определяет качественное его влияние на эволюцию. В зависимости от направления выделяют разные формы естественного отбора.
Генетической основной любой формы естественного отбора является наследственная изменчивость, а причиной – влияние условий среды. Мутанты, бывшие прежде менее приспособленными по сравнению с нормальным генотипом, при благоприятном для них изменении условий среды получают преимущество и постепенно вытесняют прежнюю норму. Результатом длительного действия отбора является преобразование популяционного генофонда, замена одних, количественно преобладающих, генотипов другими.
Движущая форма естественного отбора. Движущий отбор был описан еще Ч. Дарвином. Само название «движущий» говорит о том, что такой отбор выступает в качестве творческой силы эволюции. При движущей форме отбора происходит отсев мутаций с одним значением среднего признака, которые заменяются мутациями с другим средним значением признака. Эта форма отбора выявляется легче других. В итоге действия движущей формы отбора, например, возникает увеличение размеров потомков по сравнению с предками (в эволюционном ряду лошадиных от имевшего размеры с лисицу ископаемого фенакодуса до современных осла, зебры, лошади). Другие формы могут уменьшаться в размерах. Так, на остров Средиземного моря попали в конце третичного периода слоны. В условиях ограниченных ресурсов островных лесов преимущество имели особи с небольшими размерами. Мутации карликовости подхватывались движущей формой отбора, а исходные аллели, определявшие нормальный для слонов размер, отсеивались вследствие гибели крупных особей. В результате на островах Средиземноморья возникли карликовые слоны ростом до полутора метров (они были истреблены первыми охотниками, заселившими эти острова). Ч. Дарвин объяснял происхождение многих бескрылых насекомых, живущих на океанических островах, действием движущего отбора.
Классическим примером действия движущего отбора в природе служит так называемый индустриальный меланизм. В районах, не подвергавшихся индустриализации, у бабочки березовый пяденицы белая окраска соответствует светлой березовой коре. Среди светлых бабочек на стволах берез встречались и темные, но они были хорошо заметны и склевывались птицами. Развитие промышленности привело к загрязнению воздуха, и белые березы покрылись слоем копоти. Теперь на темных стволах птицы гораздо легче замечали не темных, а типичных светлых бабочек. Постепенно в загрязненных районах частота встречаемости темных (мутантных) особей резко возросла и они стали преобладающим, хотя еще сравнительно недавно встречались исключительно редко.
Убедительный пример движущего отбора – выработка у микроорганизмов, насекомых, мышевидных грызунов устойчивости к антибиотикам и ядохимикатам. Многочисленными исследованиями установлено, что воздействие на микроорганизмы различными антибиотиками обусловливает за относительно короткий срок устойчивости к дозам, во много раз превышающим исходную. Это объясняется тем, что антибиотики выступают в качестве фактора отбора, способствующего выживанию устойчивых к нему мутантных форм. Благодаря быстрому размножению микроорганизмов мутантные особи увеличиваются в числе и образуют новые популяции, невосприимчивые к действию антибиотиков. Увеличение дозы или применение более сильных препаратов вновь создает условия для действия движущего отбора, в результате которого образуются все более и более устойчивые популяции микроорганизмов. Вот почему в медицине неуклонно идет поиск новых форм антибиотиков, к которым еще не приобрели устойчивости патогенные микробы.
В странах с передовой сельскохозяйственной культурой все чаще отказываются от химических средств защиты растений от вредителей (насекомых, грибков). Поскольку через ограниченное число поколений движущим отбором фиксируются у вредителей мутации устойчивости к химическим веществам. Вместо химической обработки признано целесообразным через 10-12 лет заменять старый сорт новым, которого еще «не нашли» вредители.
Стабилизирующий отбор. Известно, что реликтовое растение гинкго и потомок первоящера гаттерия, а также кистеперая рыба – латимерия существуют почти без изменения миллионы лет. Как объяснить такую стабильность видов, если в природе постоянно совершается мутационный период? Ответ на этот вопрос дает учение о стабилизирующем отборе, разработанное крупнейшим эволюционистом И.И. Шмальгаузеном.
Стабилизирующий отбор наблюдается в том случае, если условия внешней среды длительное время остаются достаточно постоянными. В относительно неземной среде преимуществом обладают типичные, хорошо приспособленные к ней особи со средним выражением признака, а отличающиеся от них мутанты погибают. Известно много примеров стабилизирующего отбора. Так, после снегопада и ильных ветров в Северной Америке было найдено 136 оглушенных, полуживых домовых воробьев, 72 из них выжили, а 64 погибли. Погибшие птицы имели или очень длинные, или очень короткие крылья. Особи со средними, «нормальными», крыльями оказались более выносливыми.
В результате действия стабилизирующей формы отбора мутации с широкой нормой реакции замещаются мутациями с тем же значением средней, но более узкой нормой реакции.
Стабилизирующий отбор ведет к большой фенотипической однородной популяцией. Если он действует длительное время, то создается впечатление, что популяция или вид не изменяются. Однако эта неизменность кажущаяся и касается лишь внешнего облика популяции, генофонд же ее продолжает изменяться на основе появления мутации с тем же значением средней, но с более узкой нормой реакции.
Стабилизирующая форма отбора характерна и для человека. Известно, что нарушения по самым мелким 21-22-й парам хромосом ведут к тягчайшему наследственному заболеванию – синдрому Дауна. Если возникнут отклонения в числе и форме более крупных хромосом, это приведет к гибели оплодотворенных яйцеклеток. Самопроизвольные (спонтанные) аборты часто вызваны гибелью эмбрионов с ненормальностями в хромосомах средних размеров.
Таким образом, стабилизирующая форма отбора в течение сотен тысяч и миллионов поколений оберегает виды от существенных изменений, от разрушающего влияния мутационного процесса, выбраковывая мутантные формы. Без стабилизирующего отбора не было бы устойчивости (стабильности) в живой природе.
Стабилизирующий и движущий отборы взаимосвязаны и представляют две стороны одного процесса. Популяции постоянно вынуждены приспосабливаться к изменениям условий среды. Движущий отбор будет сохранять генотипы, которые наиболее соответствует изменениям среды. Когда условия среды стабилизируются, отбор приведет к созданию хорошо приспособленной к ней формы. С этого момента в действие вступает стабилизирующий отбор, который будет поддерживать типичные, преобладающие генотипы и устранять от размножения уклоняющейся от средней нормы мутантные формы.
Дестабилизирующий отбор. Стабилизирующий отбор сужает норму реакции. Однако в природе нередки случаи, когда экологическая ниша вида со временем может оказаться более широкой. В этом случае селективное преимущество получают особи и популяции с более широкой нормой реакции, сохраняющие вместе с тем тоже среднее значение признака. В итоге идет процесс, обратный стабилизирующему отбор: преимущество получают мутации с более широкой нормой реакции. Так, популяции озерных лягушек, живущие в прудах с разнородной освещенностью, с чередованием участков, заросших ряской, тростником, рогозом, с «окнами» открытой воды, характеризуются широким диапазоном изменчивости окраски (итог дестабилизирующего отбора. Наоборот, в водоемах с однородной освещенностью и окраской (пруды, сплошь заросшие ряской, или открытые пруды) диапазон изменчивости окраски лягушек узок (итог действия стабилизирующего отбора). Таким образом, дестабилизирующая форма отбора ведет к расширению нормы реакции.
Разрывающий (дизруптивный) отбор. Для многих популяций характерен полиморфизм – существование двух или нескольких форм по тому или иному признаку. Полиморфизм нельзя объяснить только возникновением новых мутаций. Причины его могут быть разными. В частности, он может быть обусловлен повышенной относительной жизнеспособностью гетерозигот. В других случаях полиморфизм может быть результатом действия особой формы отбора, получившей название разрывающего или дизруптивного. Эта форма отбора осуществляется в тех случаях, когда две или более генетически различные формы обладают преимуществом в разных условиях, например в разные сезоны года. Хорошо изучен случай с преимущественным выживанием в зимний сезон «красных», а в летний «черных» форм двухточечной божьей коровки. Дизруптивный отбор благоприятствует более чем одному фенотипу и направлен против средних промежуточных форм. Он как бы разрывает популяцию по данному признаку на несколько групп, встречающихся на одной территории, и может при участии изоляции привести к разделению популяции на две и более.
Урок по теме: «ФОРМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА»
В методической разработке раскрыта методика проведения урока с использованием методов активного обучения. с применением проблемных ситуаций, мозгового штурма, обсуждения, с разными формами организации урока (индивидуальной, групповой, парной), с применением мультимедийного оборудования.
Содержимое разработки
Тема урока: «Формы естественного отбора»
Цели: Способствовать формированию знаний у учащихся о формах естественного отбора
обучение основным формам естественного отбора
развитие внимания, памяти, логического мышления
воспитание рационального отношения к природе
Оснащение урока: компьютер, экран, мультимедийный проектор, доска, презентация по теме «Формы естественного отбора», раздаточный материал
Лист самооценки и взаимооценки знаний
Определение форм борьбы за существование
Актуализация знаний, выведение темы урока
Виеофрагмент, заполнение таблицы «Формы естественного отбора»
Взаимопроверка (первичное закрепление материала)
Заполнение инструктивно карты (цифровой код)
Выбор домашнего задания
II. Проверка знаний
Необратимое историческое развитие живого от древнейших до современных и будущих форм жизни – эволюция.
Метафизическое мировоззрение о постоянстве, неизменности и изначальной целесообразности природы – креационизм.
Шведский ученый, который ввел в биологию бинарную номенклатуру – Карл Линней
Французский естествоиспытатель, который впервые ввел понятие «биология» Ж.Б. Ламарк
Мировоззрение об изменении организмов в связи с изменениями условий окружающей среды – трансформизм.
Книга «Происхождение видов путем естественного отбора» Ч. Дарвина была опубликована в 1859 году.
Шведский ученый, который ввел впервые понятие «вид» – Карл Линней.
Книга «Происхождение человека и половой отбор» Ч. Дарвина была опубликована в 1871 году.
Книга «Изменение домашних животных и культурных растений» Ч. Дарвина была опубликована в 1868 году.
Органы, имеющие сходное строение и общность происхождения – гомологичные.
Примеры гомологичных органов – жабры рыбы и рака, конечности крота и медведки, крылья птицы, бабочки, летучей мыши.
Органы, выполняющие одинаковые функции, но имеющие разное строение и происхождение – аналогичные.
Примеры рудиментов – копчиковая кость, зачаточные ушные мышцы, аппендикс, третье веко (человек), остатки тазовых костей (кит).
Примеры атавизмов у человека – хвостатость, многососковость, волосатость.
Наука, изучающая зародышевое развитие организма – эмбриология.
Наука, изучающая ископаемые остатки вымерших организмов – палеонтология.
Совокупность особей, сходных по строению, имеющих общее происхождение, населяющих, определенную территорию, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство — вид.
Совокупность особей данного вида, которая длительное время существует на определенном участке ареала и способна к свободному скрещиванию – популяция.
Совокупность генов в популяции – генофонд.
Формы борьбы за существование – внутривидовая, межвидовая, с неблагоприятными условиями среды.
Актуализация знаний – о каком виде борьбы за существование идет речь?
1. И меж растений царствует война.
Деревья, травы – вверх растут задорно,
За свет и воздух борются упорно
А корни их, в земле неся, свой труд,
За почву и за влажность спор ведут. (Внутривидовая борьба)
2. Охотнице сове средь ночи темной
Не жаль певца любви и неги томной,
А соловей съедает светляка
Не посмотрев на прелесть огонька,
Светляк же – ночи светоч оживленный
Вползая вверх, цветок съедает томный (межвидовая борьба)
3. Злой овод в теле лошади, быка,
Оленя, поселяет червяка
Червь роется, грызет под теплой кожей
И выросши на свет выходит божий. (межвидовая борьба)
Задание 2. Групповая работа – определение формы борьбы за существование
Определить, к какой форме борьбы за существование относятся эти примеры:
Глухоземье. Много снега, лют и задирист мороз. Голодно лисице в нашем лесу, но она ходит, ищет, перебегает с разбросанных по болоту клюквенных подушек, находит спрятавшихся грызунов. (Межвидовая борьба)
Орел бьет сокола, а сокол бьет гусей,
Страшатся щуки крокодила,
От тигра гибнет волк, а кошка ест мышей.
Всегда имеет верх над слабостью сила. (Межвидовая борьба)
Отбором давно забракован.
Ногам не сносить головы!
Живите, сильнейшие братья,
А мне не уйти от судьбы. (Хищник- жертва, межвидовая).
В хвойном лесу высокие деревья подавляют рост низких растений. (Внутривидовая).
Серая крыса, более сильная и агрессивная, вытесняет черную, которая теперь встречается лишь в лесных районах или пустыни. (Межвидовая).
Чайки, синицы, буревестники убивают птенцов при их большом количестве. (Внутривидовая).
В Австралии обыкновенная пчела вытеснила маленькую туземную пчелку, не имеющую жала.
Пингвины помогают друг другу высиживать и выкармливать птенцов. (Внутривидовая).
Зимой в любом из городских парков голуби отгоняют от брошенных на снег крупы и крошек воробьев. (Межвидовая).
Ограничение участка обитания системой меток
-кошачьи и медвежьи обдирают кору (точат когти);
— у приматов пахучие подмышечные железы;
— собаки метят территорию мочой.
В тундре после сильных снегопадов оленям трудно добывать ягель из под снега, при этом многие животные гибнут от голода. (Борьба с неблагоприятными условиями среды).
III. Знакомство с материалом
1. группа Движущий отбор – действующий при изменяющихся условиях среды преимущества получают особи с признаками, адекватными новым условиям, то есть особи, которые отличаются от остальных.
2. группа Стабилизирующий отбор. При стабильных условиях среды обитания особи с отличающимися признаками отбираются (то есть не выживают либо не оставляют потомство).
Одним из частых случаев внутривидового естественного отбора является половой отбор.
Отбор, идущий одновременно в пользу нескольких уклоняющихся вариантов против особей с промежуточным значением признака.
Эта форма отбора возникает в случаях, когда ни одна из групп генотипов не получает решающего преимущества в борьбе за существование из-за разнообразия условий, одновременно встречающихся на одной территории.
Дизруптивный отбор способствует возникновению и поддержанию полиморфизма популяций, а в некоторых случаях может служить причиной видообразования.
Половой отбор – естественный отбор, касающийся признаков особей одного пола. Это частый случай внутривидового естественного отбора, а не самостоятельный фактор эволюции.
Примеры полового отбора:
Яркая окраска самцов многих птиц и невзрачная окраска самок;
Брачные крики и другие формы брачного поведения;
Орудия турнирного боя (рога, клыки, шпоры).
Все это повышает вероятность оставления и выживания потомства.
Результаты естественного отбора:
Создание новых адаптивных признаков;
Уничтожение неполезных приспособлений;
Сохранение полезных приспособлений.
IV. Закрепление материала (групповая работа)
1. Определение форм естественного отбора.
Появление тараканов, устойчивых к действию ядохимикатов
Формирование многих вариантов окраски внутри популяции травяной лягушки
Соответствие частей цветка у растения данного вида размерам конкретного вида насекомого-опылителя
Кистеперые рыбы и крокодилы практически не изменились за миллионы лет
На океанических островах мухи с нормальными крыльями сдуваются в океан и погибают. Преимущество у длиннокрылых и с недоразвитыми (рудиментарными) крыльями.
Возникновение устойчивости к антибиотикам у микроорганизмов
Исчезновение глаз у крота
Кистеперая рыба латимерия.
Редукция (исчезновение) листьев у растений – паразитов.
У большинства зайцев в популяции средний размер ушей.
На острове Средиземного моря в конце третичного периода попали слоны. В условиях ограниченных ресурсов островных лесов преимущество имели особи с небольшими размерами, слоны нормальных размеров гибли. Так возникли карликовые слоны.
Существование в Африке в долине реки Семилики древовидных папоротников.
Наличие шпор и яркой окраски у петуха.
Различия в окраске и наличии полос у раковины виноградной улитки.
2. Кроссворд «Формы естественного отбора» (парная работа)
1.Эта форма естественного отбора способствует сдвигу среднего значения признака или свойства и приводит к появлению новой формы в место старой, переставшей соответствовать новым условиям.
2.Отбор, представляющий собой конкуренцию самцов за возможность размножения.
3.Отбор, действующий в постоянных условиях среды и направленный на поддержание ранее сложившегося среднего значения признака или свойства.
4.Внешние половые различия в строении животных.
V. Домашнее задание
VI. Рефлексия урока
Учащиеся заполняют стикеры и клеят их на смайлики