Усі уроки до курсу «Біологія». 11 клас

УРОК 39. ПРИРОДНИЙ ДОБІР

Цілі уроку: ознайомити учнів із боротьбою за існування і процесом природного добору як основної рушійної сили еволюції; розвивати вміння зіставляти матеріали та робити висновки; виховувати любов до природи й повагу до роботи вчених.

Обладнання й матеріали: таблиці або слайди презентації, які ілюструють процеси природного добору, портрети Ч. Дарвіна та вчених, які брали участь у створенні СТЕ.

Базові поняття й терміни: еволюція, синтетична теорія еволюції, природний відбір, боротьба за існування, популяція, вид.

ХІД УРОКУ

I. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

  • 1. Коли й ким була створена синтетична теорія еволюції?
  • 2. Об’єднання даних яких біологічних наук створило фундамент синтетичної теорії еволюції?
  • 3. Що є основною одиницею еволюції, згідно із синтетичною теорією еволюції?
  • 4. Які основні положення містить синтетична теорія еволюції?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Усі організми в природі мають тенденцію розмножуватися в геометричній прогресії. При цьому кожний вид потенційно має можливість збільшувати чисельність особин у необмеженій кількості. Сірий пацюк дає п’ять виводків на рік, у середньому по вісім малят, які досягають статевої зрілості в тримісячному віці. У результаті потомство пари сірих пацюків потенційно через рік може досягти 40 тис. особин.

Ще К. Лінней зазначав, що одна рослина маку дає 32 тис. насінин, а Ч. Дарвін в одному плоді зозулиних сліз нарахував понад 186 тис. насінин. За підрахунками Дарвіна, навіть дуже повільне розмноження у слонів має великі потенційні можливості — через 750 років одна пара дасть 19 млн голів.

У природі геометрична прогресія розмноження ніколи не спостерігається, фактично організмів народжується завжди більше, ніж їх виживає. На шляху до потенційно безмежного розмноження стають перешкоди у формі «боротьби за існування».

Дарвін розрізняв три форми боротьби за існування: а) взаємовідносини організмів з неживою природою, або пристосування до абіотичних факторів зовнішнього середовища; б) міжвидову боротьбу, до якої належать узаємовідносини між особинами різних видів; в) внутрішньовидову боротьбу, взаємовідносини між особинами, які належать до одного виду.

Взаємовідносини організмів з неживою природою можна продемонструвати на таких прикладах. Рослини Півночі більш морозостійкі, ніж південні форми, тому що особини, які не здатні переносити низьку температуру, вимирають, і потомство зберігається лише від тих із них, які в результаті мутаційної мінливості набули морозостійкості.

У результаті міжвидової боротьби з’явилися ті пристосування, які необхідні рослинам і тваринам в їхніх складних узаємовідносинах між собою. Так, у рослин з’явилися колючки, шипи, жалкі волоски, гіркий смак, які перешкоджали їх поїданню.

У результаті міжвидової боротьби в рослин виникла властивість виділяти антибіотики й фітонциди, у тварин з’явився імунітет, тобто несприйнятність до ряду хвороб.

Внутрішньовидова боротьба має складний, найбільш гострий характер, оскільки особинам і популяціям одного виду для існування і збереження потомства необхідні однакові умови. Із тварин, які належать до одного виду і є їжею для певного виду хижаків, жертвою в першу чергу стануть менш пристосовані, наприклад ті, у кого найменше виражене захисне забарвлення, що повільніше бігають тощо. Те саме спостерігається й у хижаків. Легше дістається здобич більш пристосованому: більш умілому, швидкому, винахідливому тощо.

Надмірне збільшення чисельності популяцій може викликати нестачу кормів. У таких випадках у ряду видів (наприклад, мишоподібних гризунів) зменшується плодючість. Деякі птахи (синиці, лелеки, журавлі) вбивають частину потомства, зазвичай хворих і ослаблених пташенят. Непомірне зростання чисельності популяцій призводить до спалахів епізоотій, які знижують чисельність популяцій. Але і при цьому виживають найбільш пристосовані, наприклад ті, що мають уроджений імунітет до цих захворювань.

Необхідно підкреслити, що всі форми боротьби за існування тісно між собою переплітаються. Якщо не викликає сумнівів, що обтічна форма тіла риби обумовлена життям у воді, то ця форма сформувалася не в результаті впливу самої води, а внаслідок конкурентної боротьби з іншими тваринами свого чи іншого видів. Одним вона забезпечувала можливість наздогнати здобич, іншим — утекти від ворога.

Наслідком боротьби за існування є природний добір. Виділяють три його основні форми: дизруптивний (розривний), рушійний (спрямований) і стабілізуючий.

Цікавий приклад дизруптивного (розривного) природного добору наводить Дарвін відносно комах — мешканців невеликих океанічних островів. Вони або добре літають, або зовсім не мають крил. Мабуть, комах раптовими поривами вітру зносило в море; зберігалися лише ті, які або могли протидіяти вітру, або зовсім не літали. Добір у цьому напрямі привів до того, що на острові Мадейра із 550 видів жуків 200 видів — не літають.

Рушійний {спрямований) добір сприяє зміні ознаки в певному напрямку. Так, комахи, ящірки й ряд інших видів, які ховаються між листками рослин, мають зелений або бурий колір, мешканці пустель — колір піску. Таке забарвлення отримало назву захисного. У хижаків воно закріпилося завдяки тому, що його хазяїн непомітно міг підкрастися до здобичі, а в жертви захисне забарвлення — наслідок того, що вона залишалася менш помітною для хижаків. Як же воно виникло? Численні мутації давали й дають велику різноманітність форм, що відрізняються за забарвленням. У ряді випадків воно виявилося близьким до фону навколишнього середовища, тобто «ховало», маскувало тварину, відігравало роль захисного пристосування. Ті тварини, у яких захисного забарвлення виявилось замало, або залишалися без їжі, або самі ставали жертвами.

Іноді тварини не лише за забарвленням, а й за формою й поведінкою подібні до якого-небудь предмета або інших тварин. Таке явище називається мімікрією. Так, форма крил багатьох метеликів збігається з формою зеленого або сухого листка. У деяких на крилах є ще малюнок, який відтворює жилкування.

Стабілізуючий добір діє у відносно сталих умовах середовища, до яких живі організми вже пристосовані. У цьому випадку він не сприяє появі нових варіантів. Навпаки, найбільший шанс вижити мають старі форми. Так, представники ракоподібних щитні залишилися незмінними ще з часів мезозою. Вони мають короткий термін життя особини й живуть у калюжах. Умови життя в калюжах і зараз і за часів динозаврів однакові. А період пересихання калюж щитні проводять на стадії яйця, яке в них є дуже стійким до будь-яких зовнішніх впливів.

Крім природного добору існує ще й штучний. Штучний добір — це вибір людиною найцінніших у господарському відношенні тварин, рослин, мікроорганізмів для одержання від них нащадків з бажаними ознаками.

Неодмінною умовою ефективного штучного добору є різноманітність вихідного матеріалу. Якщо вона незначна, штучний добір виявляється малоефективним. Для самозаплідних організмів добір буде ефективним доти, доки з вихідної, неоднорідної за генетичним складом групи особин не будуть виділені чисті лінії.

Ознаки чи їхні стани, які добирає людина, не завжди виявляються корисними для самих організмів; створені породи й сорти часто вже не здатні до самостійного існування і потребують повсякчасного піклування людини.

У процесі штучного добору фенотипна мінливість організмів зростає, а їхня загальна життєздатність знижується. Тож людина має створювати умови, найсприятливіші для розвитку тих чи інших ознак або їхніх станів.

Застосовують масову та індивідуальну форми штучного добору. За масового добору з вихідного матеріалу виділяють особини з фенотипними особливостями, що цікавлять селекціонерів. Групи особин, подібних за фенотипом, можуть виявитися генотипно різнорідними. Це неодмінно впливатиме на ефективність добору: під час схрещування гетерозиготних організмів між собою в гібридів перших поколінь зміни ознак у бік, бажаний для селекціонерів, відбуватимуться досить швидко, але в міру накопичення гомозиготних особин ефективність добору знижуватиметься.

Кращі результати дає індивідуальний добір, коли для подальшого розмноження залишають окремих особин на підставі вивчення як їхнього фенотипу, так і генотипу.

Як одну з форм добору розглядають також статевий добір, який впливає на ознаки лише однієї статі. До такого добору призводить суперництво між особинами однієї статі за право вступити в розмноження з особинами іншої статі. Ця форма добору сприяє появі статевого диморфізму, коли особини одного виду, але різної статі суттєво відрізняються між собою зовнішнім виглядом.

IV. Практична робота

Тема. Порівняння природного і штучного добору

Мета: провести порівняння природного і штучного добору, виявити риси схожості й відмінності.

Обладнання й матеріали: картки із зображенням організмів, які утворилися внаслідок природного і штучного добору, підручник, робочий зошит.

Хід роботи

  • 1. Розгляньте зображення організмів, які були утворені шляхом штучного і природного добору.
  • 2. Запишіть основні форми природного добору та їх стислу характеристику.
  • 3. На прикладі наданих зображень організмів укажіть ознаки, які розвинулися в них як результат дії різних форм природного добору.
  • 4. Запишіть основні форми штучного добору та їх стислу характеристику.
  • 5. На прикладі наданих зображень організмів укажіть ознаки, що розвинулися в них як результат дії різних форм штучного добору.
  • 6. Зробіть висновок, у якому вкажіть риси схожості й відмінності природного і штучного добору.

V. Домашнє завдання