На пользу кого человека или вида растения животного действует отбор

Урок №14: Практическая работа №1 «Сравнительная характеристика естественного и искусственного отбора».

(11 класс – профильная агротехнологическая группа)

Филиал МАОУ Тоболовская СОШ – Карасульская СОШ

Учитель биологии: Завьялова Мария Леонидовна

Образовательная: сформировать знания осущности биологических процессов и явлений: действие искусственного и естественного отбора.

Развивающие: продолжить формирование умений устанавливать взаимосвязи движущих сил эволюции; сравнивать процессы и явления (искусственный и естественный отбор) и делать выводы на основе сравнения;осуществлять самостоятельный поиск биологической информации в различных источниках (учебных текстах) и применять ее в собственных исследованиях;использовать приобретенные знания и умения для грамотного оформления результатов биологических исследований.

Воспитательная: воспитывать трудолюбие и аккуратность.

Оборудование: таблицы по общей биологии, инструктивные карточки.

Ход урока:

Актуализация знаний: выполнение практической работы по теме: «Сравнительная характеристика естественного и искусственного отбора»

Цель: 1)выяснить сходства и различия естественного и искусственного отбора; 2) научиться применять знания о движущих силах эволюции при решении биологических задач.

Оборудование и материалы: таблицы, открытки, рисунки, фотографии, слайды диких и культурных растений и животных.

Ход работы:

1. Выявление опорных знаний и умений учащихся, необходимых для проведения работы (по учебникам авторов В.Б. Захарова и Д.К. Беляева «Общая биология 10-11 класс»).

2. Инструктивная беседа об особенностях заполнения сводной таблицы:

Сравнение естественного и искусственного отбора

СХОДСТВА

1. Главная движущая сила образования новых форм (видов, популяций, пород, сортов)

2. На каких биологических свойствах организмов основаны оба вида отбора

3. Материал для отбора

4. Судьба особей – обладателей благоприятных изменений

5. Судьба особей – обладателей неблагоприятных изменений

6. Общий результат отбора (его влияние на многообразие форм организмов)

РАЗЛИЧИЯ

1. Среди каких (домашних или диких) животных и растений происходит отбор

2. Отбирающий фактор

3. На пользу кого (человека или вида растения, животного) действует отбор

4. Когда возник отбор (до или после происхождения человека)

Тренировочные упражнения.

Определите, в результате какого отбора возникли виды организмов (породы, сорта) или их отдельные признаки, приспособления. Укажите рядом с примером вид отбора (Е – естественный, И – искусственный)

Дикий кролик

Различные породы кроликов (горностаевый, великан и др.)

Клыки у собаки

Выносливость собак к морозу

Привязанность собак к человеку

Чуткость обоняния у собаки

Дикая лошадь Пржевальского

Породы лошадей (тяжеловоз, рысак и др.)

Чуткость органов слуха и обоняния у домашних лошадей

Копыта у лошадей

Большая яйценоскость у домашних кур

Размножение кур яйцами

Половое размножение яблони

Крупность и приятный вкус плодов культурной яблони

Покровительственная окраска зайца-беляка

Порода кролика с чисто-белой шерстью

Выводы:

Дайте определение естественного и искусственного отбора.
Что лежит в основе возникновения диких и культурных форм (сортов и пород) организмов?

Домашнее задание: Повторить понятие «вид».

Рефлексия: Заверши фразу.

— Выполняя практическую работу я приобрел…

— Мне хотелось бы еще спросить…;

— Меня удивило…;

— Я приобрел/ я научился…;

— Я почувствовал(а), что…

— У меня получилось…;

— Мне захотелось…

Источник

Выделяют три формы естественного отбора: движущий, стабилизирующий и разрывающий (дизруптивный).

Движущий отбор — естественный отбор, который действует при направленном изменении условий внешней среды.

Особи с признаками, которые соответствуют изменяющейся среде, получают преимущества. При этом другие проявления признаков не сохраняются. В результате в популяции из поколения к поколению происходит сдвиг среднего значения признака в определённом направлении. Формируется новая средняя норма вместо существующей, переставшей соответствовать новым условиям.

Схема действия движущего отбора

В результате движущего отбора одни признаки исчезают, а другие формируются. Если отбор действует в одном направлении длительное время, то он может привести к превращению популяции в новый вид.

Примеры:

изменение окраски у берёзовой пяденицы в промышленных районах (промышленный меланизм);
редукция глаз у крота, пищеварительной системы у паразитических ленточных червей;
увеличение длины корня у склерофитов;
превращение передних конечностей в роющие у разных групп животных при освоении почвы как среды обитания;
формирование у бактерий устойчивости к антибиотикам;
снижение чувствительности паразитических грибов к ядохимикатам;
изменение строения конечностей у предков лошади в связи с освоением открытых пространств.

Изменение конечностей у предков лошади

Стабилизирующий отбор — естественный отбор, действие которого направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака.

Действует в постоянных условиях среды.

Направлен на поддержание ранее сложившегося среднего признака или свойства. Сохраняет приспособленность вида, устраняя резкие отклонения выраженности признака от средней нормы, тем самым предохраняет сложившийся генотип от разрушающего действия мутационного процесса.

Схема действия стабилизирующего отбора

Отбор в пользу средних значений был обнаружен по множеству признаков.

Примеры:

гибель во время сильной бури птиц, имеющих слишком короткие и слишком длинные крылья;
более частая гибель при рождении или в первые недели жизни новорожденных млекопитающих с очень низким и очень высоким весом;
сохранение в популяциях зайцев особей с оптимальной длиной конечностей;
сохранение у растений, опыляющихся насекомыми, определённого строения цветка, соответствующего размерам насекомых;
существование реликтовых видов организмов, сохранившихся в неизменном виде на протяжении миллионов лет (кистепёрая рыба латимерия, гинкго, гаттерия и др.).

Кистепёрая рыба латимерия

Дизруптивный (разрывающий) отбор — естественный отбор, при котором сохраняются крайние варианты признака, а убираются его средние значения.

Схема действия дизруптивного отбора

В результате может появиться несколько новых форм из одной исходной. Дизруптивный отбор способствует возникновению и поддержанию разнообразия популяций. Он приводит к дивергенции (расхождению признаков) и образованию нескольких видов из одного исходного.

Примеры:

формирование на сенокосных лугах двух рас погремка — раннецветущей и позднецветущей;
существование весенних и осенних форм и видов грибов из-за повторяющейся в середине лета засухи;
возникновение разных подвидов и видов синиц в связи с пищевой специализацией;
возникновение разных видов клевера.

Клевер средний

Клевер луговой

Источник

Искусственный отбор.
Для обоснования исторического принципа развития живой природы Дарвин глубоко изучил
многовековую практику земледелия и животноводства и пришел к выводу: многообразие
пород домашних животных и возделываемых сортов растений является результатомизменчивости,
наследственности и искусственного отбора.

Искусственный отбор осуществляется человеком и может быть двояким: сознательным
(методическим) — в соответствии с поставленной целью, какую намечает себе селекционер,
и бессознательным, когда человек не ставит перед собой Цели по выведению породы
или сорта с заранее заданными свойствами, а просто устраняет менее ценные особи
и оставляет на племя лучшие. Бессознательный отбор проводился человеком на протяжении
многих тысячелетий: даже дикари во время голода оставляли на племя более полезных
животных, а убивали менее ценных. В неблагоприятные периоды первобытный человек
в первую очередь употреблял нележкие плоды или более мелкие семена и в этом случае
также совершал отбор, но бессознательный. Во всех случаях такого отбора сохранились
наиболее продуктивные формы животных и более урожайные сорта растений, хотя человек
здесь выступал как слепой фактор отбора, каким может быть любой другой фактор среды.
.1

Многовековой практикой искусственного отбора были выведены многие ценные формы.
В частности, к середине XIX в. в сельскохозяйственной практике зарегистрировано
более 300 сортов пшеницы, в пустынях Северной Африки возделывалось 38 разновидностей
финиковой пальмы, в Полинезии — 24 формы хлебного дерева и столько же сортов банана,
в Китае — 63 сорта бамбука. Винограда насчитывалось около 1000 сортов, крыжовника
— более 300, около 400 пород крупного рогатого скота, 250 пород овец, 350 пород
собак, 150 пород голубей, много ценных пород кроликов, кур, уток и др. Сторонники
постоянства видов считали, что каждый такой сорт или порода ведет начало от своего
прямого предка. Однако Дарвин доказал, что источник многообразия пород животных
и сортов культурных растений — один или небольшое число диких предков, потомки которых
были преобразованы человеком в разных направлениях сообразно его хозяйственным целям,
вкусам и интересам. При этом селекционер использовал присущую отбираемым формам
наследственную изменчивость.

Дарвин выделял изменчивость определенную (теперь называется модификационной) и неопределенную.
При определенной, или групповой, изменчивости все или почти все потомство особей,
подвергавшихся действию одинаковых условий, изменяется в одном направлении; например,
при нехватке пищи животные теряют в массе, в холодном климате шерсть у млекопитающих
более густая 1 т. д. Неопределенная, или индивидуальная, изменчивость появляется
в бесконечно разнообразных, часто едва заметных, случайных, разнонаправленных отклонениях
отельных особей, живущих вместе, в пределах одного орта, одной породы, одного вида.
В настоящее время эту форму изменчивости называют генотипической. Изменчивость передается
потомству не только при половом размножении, но и при вегетативном: нередко у растения
вырастают побеги с новыми свойствами или развиваются почки, из которых формируются
плоды с новыми качествами (виноград, крыжовник) — результат мутации в соматической
клетке почки.

В явлениях изменчивости Дарвин открыл ряд важных закономерностей, а именно: при
изменении одного какого-либо органа или признака возможно изменение других. Например,
на участке прикрепления упражняемой мышцы к кости развивается гребень, у болотных
птиц шея удлиняется одновременно с удлинением конечностей, толщина волоса у овец
изменяется соответственно с увеличением толщины кожи. Такая изменчивость называется
соотносительной или коррелятивной. На основе коррелятивной изменчивости селекционер
может предсказать те или иные уклонения от первоначальной формы и проводить отбор
в желаемом направлении.

Естественный отбор в отличие от искусственного
осуществляется в самой природе и состоит в отборе в пределах вида наиболее приспособленных
особей к условиям конкретной среды. Дарвин открыл известную общность в механизме
искусственного и естественного отбора: при первой форме отбора в результаты воплощается
сознательная или неосознанная воля человека, при второй — господствуют законы природы.
В том и другом случае создаются новые формы, однако при искусственном отборе, несмотря
на то что изменчивость затрагивает все органы и свойства животных и растений, полученные
породы животных и сорта растений сохраняют признаки, полезные для человека, но не
для самих организмов. Напротив, естественный отборсохраняет особи, у которых изменения
полезны для их собственного существования в данных условиях.

В природе постоянно наблюдается определенная и неопределенная изменчивость. Ее интенсивность
здесь менее выражена, чем у домашних форм, так как изменение природной среды происходит
малозаметно и чрезвычайно медленно. Возникающая качественная неоднородность особей
внутри видов как бы выводит на эволюционную арену множество «претендентов»,
предоставляя естественному отбору браковать менее приспособленных к выживанию. Процесс
природной «выбраковки», по Дарвину, осуществляется на основе изменчивости,
борьбы за существование и естественного отбора. Материал для естественного отбора
поставляет неопределенная (генотипическая) изменчивость организмов. Именно по этой
причине потомство любой пары диких (как, впрочем, и домашних) организмов оказывается
неоднородным. Если изменения полезны, это повышает шансы на выживание и продолжение
рода. Всякое вредное для организма изменение неукоснительно приведет к его уничтожению
или невозможности оставить потомство. Выживание или гибель особи — конечный итог
«борьбы за существование», которую Дарвин понимал не в прямом, а в переносном
смысле. Он различалтри формы борьбы за существование:

а) внутривидовую — наиболее ожесточенную, так как особи одного вида нуждаются в
сходных источниках питания, которые к тому же ограничены, в сходных условиях для
размножения, одинаковых убежищах;

б) межвидовую — борьбу между особями разных видов (растения и их части поедаются
копытными, птицами, травоядные животные поедаются хищниками, болезнетворные бактерии
и паразиты поражают растительные и животные организмы);

в) борьбу живых организмов с факторами неживой природы — условиями внешней среды
при засухе, наводнениях, ранних заморозках, выпадении града гибнут многие мелкие
животные, птицы, черви, насекомые, травы.

В результате всех этих сложных взаимоотношений множество организмов погибает либо,
будучи ослабленными, не оставляет потомства. Выживают особи, обладающие хотя бы
минимальными полезными изменениями. Приспособительные признаки и свойства возникают
не сразу, они накапливаются естественным отбором из поколения в поколение, что приводит
к тому, что потомки отличаются от своих предков на видовом и более высоком систематическом
уровне.

Борьба за существование неизбежна в связи с существующим в природе интенсивным размножением.
Эта закономерность не знает исключений. Организмов всегда рождается больше, чем
способных дожить до взрослого состояния и оставить потомков. Подсчеты показывают:
если бы выживали все рождающиеся мыши, то в течение семи лет потомство одной пары
заняло бы всю сушу земного шара. Самка рыбы трески за один раз мечет до 10 млн.
икринок, одно растение пастушьей сумки дает 73 тыс. семян, белены — 446 500 и т.
п. Однако «геометрическая прогрессия размножения» никогда не осуществляется,
так как между организмами происходит борьба за пространство, пищу, убежище от врагов,
конкуренция при выборе полового партнера, борьба за выживание при колебаниях температуры,
влажности, освещения и т. п. В этой «схватке» большинство родившихся гибнет,
не оставляя потомства, и поэтому в природе численность особей каждого вида в среднем
остается постоянной.

Гибель большей части родившихся организмов происходит по разным /причинам: хищник
уничтожает травоядных животных, последние в свою очередь поедают тысячи луговых
растений, многие растения погибают от засухи или от мороза или уничтожаются насекомыми,
а сами насекомые поедаются насекомоядными птицами. Масса животных и растительных
организмов гибнет или ослабляется под влиянием паразитов и болезней.

Смысл дарвиновского представления о борьбе за существование и о выживании наиболее
приспособленных можно пояснить таким примером. Взрослая лягушка-бык откладывает
около 15 тыс. икринок в год, сохраняя эту интенсивность размножения в течение пяти
лет, следовательно, теоретически одна самка может произвести на свет 75 тыс. лягушек,
но в действительности из отложенных икринок доживают до взрослого состояния в среднем
две взрослые лягушки. Большая часть молоди, едва вылупившись, становится жертвой
рыб, птиц, змей, млекопитающих; часть из них гибнет от голода, часть — от болезней,
паразитов. Когда выжившие головастики превращаются в лягушек и выползают на сушу,
их там подстерегают хищные птицы. К тому времени, когда лягушки достигнут половой
зрелости, т. е. через 3-5 лет, число сохранившихся особей резко уменьшается. Но
можно не сомневаться в том, что выжившие лягушки — действительно отборные экземпляры.
Их выживание не было случайным, это было выживание наиболее приспособленных. Только
самые быстрые и ловкие головастики спаслись от хищников в воде; те, что плавали
медленнее, оказались добычей врагов. Смогли выжить лишь те особи, которые первыми
разыскали и схватили пищу (остальные погибли от голода), а также наиболее крепкие,
устойчивые к болезням. Наконец, сохранились только те экземпляры, которые первыми
спрятались, заметив надвигающуюся опасность, остальных уничтожили хищники.

В борьбе за существование не всегда выживают наиболее сильные и самые ловкие: черепаха
и медлительна, и неуклюжа, но прочный панцирь — надежная защита от хищников; многие
паразиты с упрощенным строением поселяются в организме животного или растения, к
которому они хорошо приспособлены. Параллельное существование как высших, так и
низших форм органической жизни получило логическое объяснение в теории Дарвина —
как результат действия естественного отбора, сохраняющего наиболее приспособленных:
не пренебрегая в ряде случаев примитивностью организации, природа достигает биологического
прогресса (чаще наблюдается усложнение организмов, гораздо реже — упрощение).

Таблица Формы отбора (Т.Л. Богданова. Биология. Задания и упражнения. Пособие для
поступающих в ВУЗы. М.,1991)

Источник

Рыба с белой кровью

Ледяная рыба, живущая в холодных антарктических водах, не имеет красных кровяных телец, из-за чего кажется почти прозрачной. Долгое время ученые не могли поверить, что такое вообще возможно: раньше считалось, что эритроциты, переносящие кислород по организму, необходимы всем крупным животным. Однако выяснилось, что из-за низкой температуры, в которой обитает ледяная рыба, гемоглобин в эритроцитах, наоборот, представлял сложность: из-за него кровь становилась слишком вязкой и с трудом циркулировала по венам. При этом в холодной воде кислород растворяется гораздо лучше, чем в теплой, и клетки могут получать его без гемоглобина. Поэтому, как это ни парадоксально, жидкость в жилах ледяных рыб больше напоминает простую воду, чем кровь привычного нам вида. Зато в ней присутствует необычный белок-«антифриз», который блокирует образование ледяных кристаллов — без него рыба могла бы заживо превратиться в мороженую.

Голуби и соколы

Одичавшие голуби в Северной Америке часто становятся добычей соколов, в борьбе с которыми практически не имеют шансов. Орнитологи заметили, что среди нескольких видов голубей один обладает необычной особенностью — на привычном серо-синем фоне его оперения чуть выше хвоста есть белое пятно. Наблюдения показали, что именно такие голуби чаще всего спасаются от нападения соколов. Судя по всему, когда в момент атаки голубь пытается увернуться от хищника, белое пятно отвлекает сокола, и тот пролетает мимо, а голубь получает время, чтобы скрыться. Зная механизм естественного отбора, можно предположить, что именно голубей с белым пятном будет становиться все больше, чем других, ведь только они имеют такое преимущество в борьбе за выживание.

Рыба в море и в озере

Изначально морская, трехиглая колюшка после ледниковых периодов попала в озера, где с тех пор ведет изолированное существование. Ученые заметили, что озерные колюшки имеют на боках не больше 10 костных пластинок, что делает их гораздо маневреннее своих морских собратьев, у которых аналогичных пластинок 30 и больше. Связано это с различиями в экосистемах и, соответственно, необходимостью сопротивляться разным видам хищников. Самое интересное, что этот пример естественного отбора ученые могли наблюдать в реальном времени: запустив в начале 80-х популяцию морских колюшек в озеро, всего через 10 лет они обнаружили, что количество костных пластин у них резко сократилось.

Глаза и желудки обезьяны колобус

В отличие от подавляющего большинства млекопитающих колобусы обладают трихроматическим зрением, то есть отличают красный от зеленого и видят их оттенки. Такой способностью обладают еще лишь два вида — шимпанзе и человек. Причем многие млекопитающие когда-то обладали полноценным цветным зрением, но потом потеряли его из-за ночного образа жизни — еще в те времена, когда на планете доминировали динозавры, а млекопитающие были на нелегальном положении. Но у колобусов есть еще одна особенность, которая делает их уникальными, — они жвачные животные. Их желудок состоит из нескольких камер, в которых часами переваривается пища, и гораздо больше похож на желудок коровы, чем других приматов. Связано все это с тем, что колобусы питаются преимущественно листьями и определяют самые молодые — а значит, самые питательные — именно по цвету, ну а для переваривания листьев «коровий» желудок подходит лучше всего.

Ультрафиолетовые птицы

Многие птицы видят в ультрафиолетовом спектре, то есть различают цвета, неуловимые человеком. Поэтому два самца, которые для нас выглядят одинаково, могут различаться для самки: преимущество в романтических отношениях получит тот, у кого в оперении больше ультрафиолетового. А еще ультрафиолет нанесен на клювы многих птенцов — для того чтобы родители могли их обнаружить в ветвях и покормить даже ночью.

Гонка вооружений между тритонами и змеями

Эволюция иногда приводит к настоящей гонке вооружений между соперничающими видами, когда каждая сторона постоянно наращивает свое преимущество. Пример такой гонки — эпическое соперничество желтобрюхого тритона и подвязочной змеи. Змеи охотятся на тритонов, тритоны защищаются — в результате эти небольшие лягушки стали одним из наиболее ядовитых существ на земле. Единственным животным, устойчивым к его яду, является как раз та самая змея, которая тоже времени не теряла и наращивала защиту от яда с тем же упорством. Однако баланс до сих пор шаткий — встречаются как более и менее ядовитые тритоны, так более и менее устойчивые змеи, поэтому участь проглотившей тритона змеи каждый раз непредсказуема.

Защита от малярии

В середине ХХ века ученые выяснили, что аномально большое количество жителей Центральной Африки страдают от серповидно-клеточной анемии — серьезного заболевания, при котором эритроциты меняют форму и хуже справляются со своей функцией. Вскоре заметили, что анемия встречается у людей, живущих в низинах и на побережье, в то время как у жителей горных областей с эритроцитами все было нормально. Ученые начали говорить о странной эпидемии, но природа оказалась мудрее: оказалось, что как раз деформированная форма эритроцитов защищает своих обладателей от малярии, настоящего проклятья африканских низин. Эволюция заключила, что положительный эффект от такой защиты перевешивает недостатки деформации эритроцитов и продемонстрировала ученым, как она действует не только на других существах, но и на человеке.

Глаза на крыльях и лапах

Ученые долго задавались вопросом, как эволюция создала такие сложные органы, как, например, глаза. Одно время считали, что разные глаза возникали независимо друг от друга — ведь строение этих органов у разных типов животных отличается кардинально. Изучение ДНК показало, что это было ошибкой и все глаза на планете произошли от некоего «протоглаза», так как удалось обнаружить общий ген, отвечающий за восприятие света. Когда этот ген искусственно активировали в необычных местах — например, на крыльях или лапках мух, — там начинала формироваться глазная ткань. А самые простые глаза, которые удалось обнаружить ученым, состоят лишь из двух клеток, все дальнейшее разнообразие является лишь разными путями их эволюции.

Трагедия трески

К сожалению, помимо естественного имеет место и «неестественный» отбор, то есть спровоцированный человеком. Яркий тому пример — популяция североатлантической трески, которая сократилась в десятки раз в результате промышленного вылова в послевоенные десятилетия. В 1992 году был наложен мораторий на вылов трески до восстановления ее популяции. Но она так и не восстановилась. Дело в том, что рыбаки столетиями вылавливали самых крупных и сильных рыб — в результате тот признак, что раньше был эволюционным преимуществом, стал недостатком, ведь лучше выживали более мелкие. Но измельчавшая треска потеряла свое место в пищевой цепочке, она попросту стала добычей тех рыб, которыми раньше питалась сама. В результате простого прекращения вылова оказалось недостаточно: экосистема нарушена столь сильно, что треска просто не имеет возможности восстановить свою популяцию из-за того, что проигрывает конкуренцию другим видам. Так человек оказал необратимое и неисправимое влияние на ход эволюции.

Источник