Рабочий лист механизмы эволюции
 Скачать 88.55 Kb.
|
|
РАБОЧИЙ ЛИСТ «МЕХАНИЗМЫ ЭВОЛЮЦИИ» Старинная индийская задача . "Индийский царь предложил изобретателю шахмат, чтобы он сам выбрал себе награду за создание этой игры. Тот попросил выдать ему за первую клетку шахматной доски одно пшеничное зерно, за вторую - два, за третью - еще в два раза больше и т.д. Сколько зерен должен получить изобретатель шахмат?" Сформулируем эту задачу по-другому. Пусть у нас есть одно зерно пшеницы. Посадим его в землю. Из него вырастет растение, в колосе которого будет всего 2 зерна. Высадим их вновь и так далее. Сколько растений у нас будет через 64 поколения? Ответ: 9 223 372 036 854 775 808 растений. Если каждое растение занимает площадь 1 кв. см., то общая площадь нашего пшеничного поля через 64 поколения почти вдвое превысит площадь Земного шара. “Всем живым существам присуща способность практически безграничного размножения. Например: -самка аскариды дает 200 тыс. яиц в сутки; - серая крыса – 5 пометов в год по 8 крысят, которые начинают размножаться через 3 месяца; - осетр – 2 млн. икринок; - лягушка – 10 тыс. икринок; - мак – 30-40 тыс. семян; -  кукушкины слезы -186 тыс. семян; - дафнии за лето дают 1030 особей, что превосходит массу Земли;- одна бактерия за 3 суток дает потомство, масса которого 10000 тонн; - 70 мух весят 1г. За сезон 1 муха способна дать потомство, которое будет весить 80 тыс. тонн; - слоны (с 39-90 лет рожают 6 слонят), за 750 лет потомство одной пары составит 19 млн. особей. Однако безудержного роста численности живых организмов в действительности никогда не наблюдается. “Известно, что гибель тем интенсивнее, чем выше рождаемость особей данного вида. СФОРМУЛИРУЙТЕ ПРОБЛЕМУ, ОСНОВЫВАЯСЬ НА ВЫШЕ ИЗЛОЖЕННЫХ ДАННЫХ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ РЕГУЛИРУЮЩИМ МЕХАНИЗМОМ ЯВЛЯЕТСЯ - ______________________________________________________________ Размышляя о механизмах и движущих силах эволюции, Ч. Дарвин пришел к представлению о ________________________. Это одно из центральных понятий теории эволюции. Несоответствие между численностью, появившихся в популяции особей и имеющимися в наличии жизненными ресурсами неизбежно приводит к _____________________________________ Ч. Дарвин неоднократно подчеркивал, что _______________________________ не сводится к прямой схватке, она представляет собой сложные и многообразные отношения организмов внутри одного вида, между разными видами и с неорганической природой. ПРЕДПОЛОЖИТЕ, ОСНОВЫВАЯСЬ НА ДАННЫХ, ЧТО ДАРВИН СЧИТАЛ ПРИЧИНАМИ БОРЬБЫ ЗА СУЩЕСТВОВАНИЕ. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ НА ОСНОВЕ РАБОТЫ С ТЕКСТОМ, СОСТАВЬТЕ ТЕЗИСЫ О БОРЬБЕ ПО ДАРВИНУ Борьба за существование Давно известно и то, что в каждом поколении огромное количество живых организмов гибнет на разных стадиях своего жизненного цикла. Из множества рожденных потомков только немногие доживают до вступления в цикл размножения. Не все дожившие участвуют в размножении. При оплодотворении каждая зигота получает только крохотный шанс на жизнь. За саму жизнь приходится бороться. Но этого мало. Мало просто выжить и благополучно состариться. Для того, чтобы оставить свой след в эволюции, нужно произвести потомство. Но и этого мало. Мало просто произвести потомство, нужно это потомство сохранить. За это тоже надо бороться. Дарвин предупреждал, что борьбу за существование не следует понимать, как примитивную драку. Он писал: «Я должен предупредить, что применяю этот термин в широком и метафорическом смысле, включая сюда зависимость одного существа от другого, а также включая (что еще важнее) не только жизнь особи, но и успех в оставлении потомства». ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ Причины борьбы по Дарвину: размножение в геометрической прогрессии и ограничение условий среды; разнообразные условия, в которых обитает организм (биотические и абиотические) Принято выделять три формы борьбы за существование: борьбу за жизнь с абиотическими факторами (конституциональную борьбу), с представителями других видов (межвидовую борьбу) и с представителями своего собственного вида (внутривидовую борьбу). Это выделение весьма условно и, по существу, так как , эти формы тесно связаны друг с другом. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ БОРЬБЫ ПО ДАРВИНУ    НА ОСНОВАНИИ ТЕКСТА, СОСТАВЬТЕ ТАБЛИЦУ ОБ ФОРМАХ БОРЬБЫ Формы борьбы за существование» Формы борьбы за существование»
ПРОВЕРЬ СЕБЯ Кета выметывает во время нереста около миллиона икринок, и только незначительная часть мальков достигает зрелого возраста. Ниже перечислены несколько причин такого «выживания». Распределите эти причины в соответствии с видами борьбы . Результат занесите в таблицу в графу пример. а) кета - объект рыболовного промысла, Выводы Б-ба – это процесс в природе, который приводит _______________________ Б – ба ведет к ____________________ Б –ба – это элиминирующий фактор Б- ба – это ____________ эволюции Б-ба совершенствует вид и обеспечивает его воспроизводство б) часть икры может погибнуть при заморозках или химическом загрязнении водоемов, в) у кеты отсутствует забота о потомстве, г) кратковременная подвижность сперматозоидов, д) много икринок выносится на берег, уносится в море, е) икру добывают люди, ж) икра поедается другими рыбами, з) не все рыбы достигают мест нереста, и) все рыбы гибнут на обратном пути в море, к) по пути к нерестилищу рыбы теряют до 40% своего веса, л) не все икринки оплодотворяются самцами, м) при движении к нерестилищу рыбы «забивают» друг друга. Недочеты Не развел понятия б-ба и конкуренция Неточности в характеристиках перенаселения Слабо представлял, как осуществляется взаимопомощь между особями БОРЬБА – ЭТО Конституциональная борьба за существование. Жизнь на Земле заполнила множество экологических ниш, которые очень сильно отличаются друг от друга. Даже организмы, принадлежащие к одному отряду, могут обитать в очень разных условиях. Например, грызуны обитают и далеко за Полярным кругом, и в раскаленных пустынях. Каждую из этих ниш занимает своя группа видов, уже прошедших через многие поколения борьбы за существования в этих условиях. Эта борьба не прекращается ни на минуту. В каждом поколении рождаются особи, которые генетически отличаются друг от друга. Среди них выживают только те, кто наилучшим образом приспособлен к тем условиям, которые есть «здесь» и «сейчас» - в данной экологической нише и в данный момент времени. Но внешние условия непостоянны. Температура и влажность резко меняются в течение каждого года. В таких условиях преимущество в борьбе за жизнь получают особи, которые способны адаптироваться ко всему спектру этих изменений. Борьба за жизнь происходит каждую минуту, но победителями в этой борьбе оказывается те, кто продержится дольше, те, кто обладает наиболее надежными и хорошо скоординированными адаптациями. Внешние условия непостоянны не только в течение года, они постепенно меняются год за годом. Меняется климат на всей Земле. Приходят и уходят ледниковые периоды. Те приспособления, которые обеспечивали победу в борьбе за жизнь вчера, могут оказаться неадекватными завтра. Физический мир вокруг живых организмов постоянно и непредсказуемо меняется. Вместе с ним меняются и правила борьбы за жизнь, меняются критерии приспособленности. Межвидовая борьба за существование. Жизнь каждого организма зависит не только от абиотических условий, но и от множества других видов животных, растений, микроорганизмов, с которыми он, так или иначе, взаимодействует. Взаимоотношения типа хищник-жертва, паразит-хозяин играют важнейшую роль в жизни каждого организма. Каждое усовершенствование любого вида в экосистеме ведет к ухудшению условий для других видов. Поэтому, для того, чтобы выжить, все виды, входящие в экосистему должны непрерывно эволюционировать. Эта закономерность получила название «принцип Красной Королевы» по имени героини книги Л. Кэрролла «Алиса в Зазеркалье». Крылатая фраза Красной Королевы «В этом мире нужно бежать из всех сил, только для того, чтобы остаться на месте» отражает самое существо борьбы за существование. Большинство живых организмов погибает или оказывается исключенными из размножения не под действием физических факторов, а в результате действий других видов – паразитов, хищников, конкурентов. В межвидовой борьбе, как и в борьбе с абиотическими факторами, не бывает передышек. Она идет постоянно, день за днем, поколение за поколением и правила этой борьбы постоянно меняются. Однако эти изменения носят совсем иной характер, чем в борьбе с абиотическими факторами. Климат меняется постоянно и непредсказуемо, но он меняется не обязательно во вред живым организмам. Хищник всегда меняется во вред жертве, совершенствуя свои методы охоты. Жертва меняется во вред хищнику, совершенствуя способы защиты от него. Паразит меняется таким образом, чтобы использовать максимум ресурсов, которые он может черпать из организма хозяина, а хозяин развивает и усовершенствует все новые и новые средства борьбы с паразитом. Возникает ситуация замкнутого круга, когда усовершенствование жертвы в противостоянии хищнику влечет за собой усовершенствование способов охоты у хищников, которое в свою очередь влечет за собой усовершенствование жертвы, и так круг за кругом. Всем видам, входящим в экосистему приходится «бежать из всех сил, только для того, чтобы остаться на месте» - приходится постоянно меняться только для того, чтобы сохранить своем место в экосистеме. Парадоксальная особенность межвидовой борьбы за существование состоит в том, что в ней бывают побежденные, но не бывает безусловных победителей. Если один из видов, включенных в экосистему, «проигрывает» в этой борьбе и вымирает, то жизнь видов-победителей от этого не становится легче. Если вид-хищник истребляет вид-жертву, он тем самым ставит под угрозу свое собственное существование. Если жертве удается «победить» хищника, став трудно достижимой для него добычей, то это оказывается Пирровой победой. За ней следует увеличение численности вида «победителя», быстрое истощение необходимых ему ресурсов, резкое увеличение численности паразитов и в результате сам «победитель» оказывается на грани вымирания. Вымирание тех или иных видов не снижает остроты межвидовой борьбы в биоценозе – на смену вымершим видам приходят их бывшие конкуренты. Особой остроты межвидовая борьба достигает в тех случаях, когда противоборствуют разные виды, обитающие в сходных экологических условиях и использующие одинаковые источники питания. В результате межвидовой конкуренции происходит либо вытеснение одного из видов, либо приспособление видов к разным условиям в пределах единого ареала, либо, наконец, их территориальное разобщение. Внутривидовая борьба за существование. Представьте себе ситуацию. Два зайца удирают от волка. Один из них говорит другому: «На что ты надеешься? Тебе все равно не удастся бежать быстрее волка». «А мне не нужно бежать быстрее волка, мне нужно бежать быстрее, чем ты: тогда волку достанешься ты, а не я, - отвечает другой. Зайцы соревнуются в скорости бега не с волками, а друг с другом. Волк, который гонится за зайцем, соревнуются не с ним, а с другим волком, который в другом лесу гонится за другим зайцем. Именно на внутривидовом уровне реализуется и межвидовая борьба, и борьба с абиотическими факторами. Особи, принадлежащие к одному виду, отличаются друг от друга по множеству признаков. Среди множества особей данного вида выживают и размножаются только те, которые лучше, чем их соплеменники противостоят превратностям климата, спасаются от хищников, добывают пищу, защищаются от паразитов. Таким образом, борьба с абиотическими факторами и межвидовая борьба являются компонентами внутривидовой конкуренции. Однако конкуренция между особями одного вида этим не ограничивается. Тенденция каждого вида к неограниченному размножению вступает в противоречие с ограниченностью жизненных ресурсов: пищи, воды, укрытий, солнечного света и т.п. За все эти ресурсы возникает жесткая конкуренция между особями одного вида, поскольку все они имеют одинаковые потребности. Эта конкуренция может быть прямой и легко заметной для наблюдателя. Так, например, борьба за подходящие укрытия, за наиболее богатые кормовые участки, за самок может приводить к открытым конфликтам между представителями одного и того же вида. Однако чаще всего внутривидовая конкуренция оказывается непрямой и скрытой от наблюдения. Быстро растущие деревья затеняют медленно растущие и тем самым лишают их солнечного света – важнейшего и, казалось бы, неограниченного ресурса. Лев, съедая антилопу, тем самым отнимает пищу у другого льва. В дупле, уже занятом одной парой птиц, не может поселиться другая пара. Победители во внутривидовой борьбе, таким образом, получают преимущество в размножении и, соответственно, растет их генетический вклад в следующее поколение. Мы редко наблюдаем в природе прямые конфликты между животными. В то же время многие натуралисты отмечают распространенность внутривидовой взаимопомощи, кооперации и даже самопожертвования в мире животных. Муравьи, пчелы, термиты совместно и согласованно возводят общественные сооружения. Птица ставит свою жизнь под угрозу, отвлекая хищника от гнезда с птенцами. Пчела самоубийственно атакует врага, который приближается к улью. Эти наблюдения иногда трактуют как свидетельства против дарвиновского тезиса о борьбе за существование. На самом деле внутривидовая взаимопомощь является весьма эффективным способом борьбы за существование, если мы, следуя Дарвину, понимаем ее «в широком и метафорическом смысле, включая не только жизнь особи, но и успех в оставлении потомства». Если мы внимательно проанализируем примеры «самопожертвования», мы обнаружим, что животные, как правило, жертвуют собой ради своих потомков или других близких родственников. Во внутривидовой кооперации почти всегда участвуют представители близко родственных групп. В результате, доля потомков и родственников особей, проявляющих взаимопомощь, оказываются более значительной в составе следующего поколения, чем доля потомков и родственников особей, не вступающих в кооперацию. Из поколения в поколение увеличивается генетический вклад особей, склонных к взаимопомощи. Чем больше родство особей, вовлеченных в кооперацию, кооперация тем более полное и согласованное взаимодействие особей мы наблюдаем. Наиболее яркие примеры кооперации и взаимопомощи наблюдаются в сообществах социальных насекомых (пчел, муравьев, термитов). Во всех этих случаях каждое сообщество состоит из ближайших родственников. Все население каждого улья, муравейника, термитника – это, как правило, дети одной единственной самки. Таким образом, борьба за жизнь является следствием противоречия между тенденцией всех живых организмов к неограниченному размножению и ограниченностью жизненных ресурсов. Она может принимать разные формы, но результат ее всегда один – из множества рожденных особей каждого вида выживают и размножаются только те, которые лучше других приспособлены к тем условиям, которые существуют в популяции в каждый момент времени. “Скажи мне, и я забуду, покажи мне, и я запомню, дай мне действовать самому, и я научусь” “Всем живым существам присуща способность практически безграничного размножения. Например: -самка аскариды дает 200 тыс. яиц в сутки; - серая крыса – 5 пометов в год по 8 крысят, которые начинают размножаться через 3 месяца; - осетр – 2 млн. икринок; - лягушка – 10 тыс. икринок; - мак – 30-40 тыс. семян; - кукушкины слезы -186 тыс. семян; - дафнии за лето дают 1030 особей, что превосходит массу Земли; - одна бактерия за 3 суток дает потомство, масса которого 10000 тонн; - 70 мух весят 1г. За сезон 1 муха способна дать потомство, которое будет весить 80 тыс. тонн; - слоны (с 39-90 лет рожают 6 слонят), за 750 лет потомство одной пары составит 19 млн. особей. Однако безудержного роста численности живых организмов в действительности никогда не наблюдается. “Известно, что гибель тем интенсивнее, чем выше рождаемость особей данного вида. В процессе эволюции возникает инстинкт заботы о потомстве, который является альтернативой безграничному увеличению потомства. Например: белуга выметывает во время нереста около миллиона икринок и только очень незначительная часть из них достигает зрелого возраста, самка трехиглой колюшки откладывает 60-70 икринок в гнездо, сделанное из водных растений, а самец охраняет икру и появившихся личинок”. пищи; - жизненного пространства; - убежищ; - мест размножения Размышляя о механизмах и движущих силах эволюции, Ч. Дарвин пришел к представлению о борьбе за существование. Это одно из центральных понятий теории эволюции. Несоответствие между численностью появившихся в популяции особей и имеющимися в наличии жизненными ресурсами неизбежно приводит к борьбе за существование. Ч. Дарвин неоднократно подчеркивал, что борьба за существование не сводится к прямой схватке, она представляет собой сложные и многообразные отношения организмов внутри одного вида, между разными видами и с неорганической природой
(Межвидовая борьба)
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. (Межв., внутривидов., борьба с неблаг. условиями среды)
Страшатся щуки крокодила, От тигра гибнет волк, а кошка ест мышей. Всегда имеет верх над слабостью сила. (Межвидовая борьба)
Не знай ты вовсе обо мне! Найду я ужин и обед, Пока ты есть в моей судьбе. (Паразитизм, межвидовая)
Ногам не сносить головы! Живите, сильнейшие братья, А мне не уйти от судьбы. (Хищник- жертва, межвидовая).
(Внутривидовая).
(Межвидовая).
(Межвидовая).
(Внутривидовая).
(Межвидовая).
(Внутривидовая).
(Межвидовая).
(Межвидовая).
(Межвидовая).
(Внутривидовая).
-кошачьи и медвежьи обдирают кору (точат когти); - у приматов пахучие подмышечные железы; - собаки метят территорию мочой. - пение птиц - сигнал занятости территории. (Внутривидовая).
(Межвидовая)
(Борьба с неблагоприятными условиями среды). - Следующее задание выполняется в группе, так как оно более сложное и требует обсуждения. Задание: -Кета выметывает во время нереста около миллиона икринок и только незначительная часть мальков достигает зрелого возраста. Ниже перечислены несколько причин такого “выживания”. Распределите эти причины в соответствии с видами борьбы за существование, расставив буквы в таблице в нужном порядке « Приложение 1.3 Кета выметывает во время нереста около миллиона икринок и только незначительная часть мальков достигает зрелого возраста. Ниже перечислены несколько причин такого «выживания». Распределите эти причины в соответствии с видами борьбы за существование, расставив буквы в таблице в нужном порядке. а) кета - объект рыболовного промысла, б) часть икры может погибнуть при заморозках или химическом загрязнении водоемов, в) у кеты отсутствует забота о потомстве, г) кратковременная подвижность сперматозоидов, д) много икринок выносится на берег, уносится в море, е) икру добывают люди, ж) икра поедается другими рыбами, з) не все рыбы достигают мест нереста, и) все рыбы гибнут на обратном пути в море, к) по пути к нерестилищу рыбы теряют до 40% своего веса, л) не все икринки оплодотворяются самцами, м) при движении к нерестилищу рыбы «забивают» друг друга. |