Биологический вид. Критерии вида.
Цель урока: сформировать знания о виде, его критериях и структуре; раскрыть сущность генетических процессов в популяциях и их результатов; доказать эволюционную роль мутаций.
Задачи:
Образовательные:
· дать определение понятию «вид»;
· уметь называть критерии вида и обосновывать важность критериев для определения вида;
· доказывать, что вид объективно существует в природе.
Развивающие:
· использовать элементы причинно-следственного анализа для объяснения наблюдений за биологическими объектами;
· развивать умения и навыки интерактивного способа получения знаний.
Воспитательные:
· воспитывать умение выступать перед аудиторией и высказывать своё мнение;
· воспитывать эмоционально-целостное отношение к современным проблемам наследственности;
· сформировать у обучающихся интерес и позитивное отношение к изучению истории развития биологии.
Оборудование: инструктивная карта к исследовательской работе, диаграмма Венна, таблица «Критерии вида», гербарии (рисунки) растений (клевер луговой и сурепка обыкновенная), поурочная карточка с биологическими задачами, материалы к кластер-проекту.
Ход урока
О том, что Аристотель называл «Эйдес»,
а Дж. Рей – «Вид».
1. Организационный момент
2. Проверка домашнего задания
Мозговой штурм. Задание. Вам наверняка известна фраза о родственнике учения. Если да, то в качестве разминки впишите в клетки таблицы взгляды на вид трех великих биологов.
| К. Линней | Ж.-Б. Ламарк | Ч. Дарвин |
1. Виды возникли путем эволюции от тех видов, которые когда-то жили.
2. Виды созданы Богом.
3. Виды неизменны, постоянны, эволюции нет.
4. Виды непостоянны, медленно изменяются, эволюционируют.
5. Приспособленность организмов – результат эволюции.
6. Приспособленность организмов – результат эволюции путем естественного отбора.
7. Основная движущая сила эволюции – естественный отбор.
8. Основная движущая сила эволюции – желание организмов к прогрессу, усовершенствованию.
9. Организмы обладают только наследственностью.
10. Для организма характерны наследственность и изменчивость.
11. В природе причиной естественного отбора является борьба за существование.
12. Впервые разработал систематику организмов, хотя и искусственную.
13. Ввел бинарную номенклатуру.
14. Впервые построил систематику животных в эволюционном порядке.
15. Вывел «закон» наследования новых признаков, приобретенных в результате упражнения и не упражнения органов.
16. Такого «закона» не выводил; не каждый новый признак наследуется.
17. Метафизик.
18. Впервые выступил с критикой метафизических идей в биологии.
19. Материалист, опроверг метафизические и идеалистические взгляды на виды.
20. Впервые создал теорию эволюции.
21. Впервые создал научную теорию эволюции органического мира.
3. Исследовательская работа
Цель: Сравните два данных растения (клевер луговой, сурепка обыкновенная), найдите черты сходства и отличия.
Заполните диаграмму Венна «Сравнительная характеристика растений». В средней части накладывающихся кругов записываются общие признаки, а слева и справа – отличия.
| Характеристика | Особенности строения |
| 1. Корневая система (стержневая или мочковатая) | |
| 2. Стебель (прямостоячий, ползучий, цепляющийся, вьющийся) | |
| 3. Листья (простые или сложные, жилкование, листорасположение) | |
| 4. Строение цветка (формула цветка) | |
| 5. Соцветие (вид) | |
| 6. Плоды (сухие или сочные, односемянные или многосемянные, вид) | |
| 7. Продолжительность жизни (однолетние, двулетние, многолетние) | |
| 8. Видоизменения вегетативных органов |
Проблемный вопрос: Относятся ли данные растения к одному или разным видам? Свою точку зрения аргументируйте.
Вывод учителя: одной из главных особенностей биологической материи на нашей планете является ее многообразие. Это выражается в том, что она представлена отдельными видами. Видовое многообразие живых организмов на нашей планете очень велико. Сейчас на ней обитает около 50 тыс. видов растений, более 1,5 млн. видов животных, не менее 100 тыс. видов грибов, большое количество видов бактерий и вирусов. Ученые постоянно обнаруживают и описывают новые виды живых организмов.
Что же такое вид? Что мы понимаем под данным понятием?
4. Сообщение цели и темы урока.
Сегодня на уроке мы дадим определение вида и познакомимся с критериями и структурой вида.
5. Изучение нового материала.
Рассказ
Основной, элементарной и реально существующей единицей органического мира, или иначе — универсальной формой существования жизни, является вид (от лат. species — взгляд, образ). Вид — совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, могут свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство, приспособлены к определенным условиям жизни и занимают определенную область — ареал.
Работа с опорным конспектом
Перестроим его в схему, выделив смысловые единицы.
Рассказ
Особи, принадлежащие к одному виду, не скрещиваются с особями другого вида, характеризуются генетической общностью, единством происхождения. Вид существует во времени: он возникает, распространяется (в период расцвета), может сохраняться неопределенно долгое время в устойчивом, почти неизменном состоянии (реликтовые виды) или непрерывно изменяться. Одни виды со временем исчезают, не оставляя новых ветвей. Другие дают начало новым видам.
Вид — основная таксономическая категория биологической классификации.
Биологический вид - это не только основная таксономическая единица в биологической систематике. Это целостная структура живой природы, которая репродуктивно изолирована от других подобных структур и имеет свою собственную судьбу.
Вопрос об определении организмов к одному или разным видам очень сложен и по поводу отдельных видов вызывает бурные споры в ученой среде. Для процедуры определения вида используют критерии вида. Критерии вида – это признаки, по которым один вид отличается от другого. Вопрос о критериях вида занимает центральное место в теории эволюции. Это вполне объяснимо: четкое понимание сущности вида необходимо для выявления механизмов эволюционного процесса. Выделяют 8 критериев вида:
1. Морфологический.
2. Физиологический.
3. Географический.
4. Цитогенетический.
5. Этологический.
6. Экологический.
7. Биохимический.
8. Исторический.
Самостоятельная работа в группах с кластер-проектом
Изучая биологию, каждый из нас испытывает удивление. Сегодня в ходе урока мы еще раз изучим всем нам знакомое животное – зайца-беляка. Для успешной работы объединяемся в группы и работаем с критерием. Результат работы всех групп объединим в кластер-проекте доски.
Задание: прочесть статью и, используя материал таблицы «Критерии вида», из текста выберите предложения соответствующие определенным критериям вида (выписать порядковые номера предложений).
Заяц-беляк
1. Род собственно зайцев, к которому относится беляк, а также еще 28 видов, довольно многочислен. 2. Наиболее известные зайцы — беляк и русак. 3. Беляка можно встретить на территории от побережья Северного Ледовитого океана до южной границы лесной зоны, в Сибири — до границ с Казахстаном, Китаем и Монголией, а на Дальнем Востоке — от Чукотки до и Северной Кореи. 4. Распространен беляк и в лесах Европы, а также на востоке Северной Америки. 5. Беляк получил свое название благодаря белоснежному зимнему меху. 6. Только кончики ушей остаются у него черными весь год. 7. У беляка лапы широкие, с густым опушением, чтобы меньше проваливаться в рыхлые лесные сугробы. 8. Длина тела беляка — 45—75 см, масса — 2,5—5,5 кг. 9. Уши короче, чем у русака. 10. Размножаются зайцы обычно два, а на юге три или даже четыре раза в год. 11. У зайцев-беляков в выводе может быть по два, три пять, семь зайчат. 12. Беляки начинают пробовать траву через неделю после рождения. 13. Интересно, что в природе изредка встречаются межвидовые гибриды, например гибрид беляка с русаком — заяц-тумак. Однако заяц-тумак всегда бесплоден. 14. Беляк предпочитает кустарниковые заросли, небольшие лесные поляны, опушки леса; для него характерны сезонные кочевки и резкие колебания численности. 15. Так, заяц-беляк в своем питании использует преимущественно кору деревьев и кустарников (осины, ивы). Беляк практически не пьет воду. 16. У зайца русака есть фермент тирозиназа, который отвечает за один из этапов синтеза мелатонина. Он работает при любой температуре. А у беляка этот фермент не вырабатывается летом и вырастает белая шерсть, а когда наступает зима, тирозиназа снова начинает работать и вырастает серая шкурка.
Критерии вида
| Название критерия | Признаки особей по критерию | Исключение |
| 1. Морфологический | Сходство внешнего и внутреннего строения организмов. | Виды-двойники, половой диморфизм, полиморфизм. |
| 2. Физиологический | Сходство всех процессов жизнедеятельности и возможность получения плодовитого потомства при скрещивании. | У разных видов сходство процессов жизнедеятельности. Наличие межвидовых гибридов. |
| 3. Экологический | Сходство по способам питания, местам обитания, наборам факторов внешней среды, необходимых для существования. | Экологические ниши разных видов перекрываются. |
| 4. Географический | Занимают определённый ареал. | Космополиты. Совпадение ареалов разных видов. |
| 5. Биохимический | Сходство по биохимическим параметрам – состав и структура белков, нуклеиновых кислот. | Есть очень близкие по биохимическому составу виды. |
| 6. Этологический | Сходство в поведении. Особенно в брачный период (ритуалы ухаживания, брачные песни и т. д.). | Существуют виды с близким поведением. |
| 7. Цитогенетический а) Цитологический | Особи одного вида скрещиваются между собой и дают плодовитое потомство (основан на сходстве числа хромосом, их формы и строения). | Хромосомный полиморфизм в пределах вида; у многих разных видов число хромосом одинаково. |
| б) Генетический | Генетическая изоляция видов. Наличие постпопуляционных механизмов изоляции. Важнейшие из них — это гибель мужских гамет (генетическая несовместимость), гибель зигот, нежизнеспособность гибридов, их стерильность, наконец, невозможность найти полового партнера и дать жизнеспособное плодовитое потомство | Собака и волк, тополь и ива, канарейка и зяблик дают плодовитое потомство. (Наличие межвидовых гибридов) |
| 8. Исторический | Общность предков, единая история возникновения и развития вида. |
Подведение итогов работы: Таким образом, для определения видовой принадлежности организма необходимо использовать все критерии в совокупности, потому что отдельные критерии у разных видов могут совпадать.
6. Закрепление
Ситуация для решения учащимся класса
1. В приводимых ниже описаниях нескольких видов медведей укажите то, в котором вид охарактеризован наибольшим количеством критериев.
v «Только в лесах Индии и Шри-Ланки, в районах, расположенных к северу до пустынь и до подножий Гималайских гор встречается медведь - губач. Он всеяден, но его любимая пища термиты, муравьи, фрукты, мёд, мелкие животные. Ведет ночной образ жизни, хорошо лазает по деревьям, в отличие от других видов медвежьих, губачи образуют пары на всю жизнь».
v «В таежной и лесной зонах России обитает бурый медведь, он крупнее губача, зимует в берлогах, всеяден».
v «Черные медведи, или барибалы, обитают в Северной Америке, их рост около 90 см, они мельче бурых, морда светло-бурая, на груди имеется небольшое светлое пятно. Этим пятном они напоминают гималайского медведя. Длинный мясистый нос отличает его от всех других видов медведей. Половое созревание с 4-5 лет, период размножения с июня до середины июля, количество детенышей 2-3. Ведут одиночный образ жизни. Барибалы любят лакомиться насекомыми из ульев, термитников, муравейников».
v «Места обитания, внешний вид и образ жизни белого медведя вам, очевидно, знаком».
v «В горах Боливии, Перу, Колумбии обитают очковые медведи. Это очень редкие, пугливые животные с пушистым мехом, длина их тела достигает 1,3-1,8 м, самцы крупнее самок, высота см, вес самцов кг, самок кг. Вокруг глаз этого медведя имеется напоминающий очки узор. Светлый рисунок, контрастирующий с черной или черно-бурой шерстью, есть и на груди очкового медведя».
7. Подведение итогов урока и выставление оценок
8. Домашнее задание
1. Проработать материал учебника.
2. Решить 3 биологические задачи поурочной карточки (по выбору).
Задача №1. Зубр и бизон – два вида, относящиеся к одному роду. Они очень схожи между собой внешне и в неволе дают плодовитое потомство зубробизона. В природе не скрещиваются, так как обитают на разных материках – зубр в Европе, а бизон – в Северной Америке. Как можно назвать этот критерий вида?
Задача №2. Установлено, что под названием «черная крыса» скрываются два вида – двойника: крысы с 38 и 42 хромосомами. Они не скрещиваются между собой. Как можно назвать такой критерий?
Задача №3. Между близкородственными видами наблюдается четкое разделение экологических ниш. Например, некоторые виды малиновки в хвойных лесах, на первый взгляд, занимают одну нишу, но одни из них кормятся на внешних, а другие на внутренних ветвях деревьев. Какой критерий в данном случае является основополагающим?
Задача №4. Определите систематическое положение изображенных растений. Опишите каждое растение по морфологическому критерию.
Задача №5. Гемоглобин шимпанзе по последовательности аминокислот не отличается от гемоглобина человека, а у гориллы – два отличия в последовательности аминокислот. О каком критерии идет речь?
Задача №6. В самом начале ХIХ столетия в биологии во взглядах на проблему вида сложилась дилемма, которую можно выразить одной фразой: «Либо виды без эволюции, либо эволюция без видов». Объясните смысл этого выражения, с трудами каких ученых связаны такие взгляды на проблему вида?
Задача №7. В двух озерах, которые между собой не сообщаются, живут различные виды рыб: карась, плотва, язь, лещ, судак.
А) сколько популяций рыб живет во втором озере?
Б) сколько популяций рыб живет в первом озере?
В) сколько видов рыб живет в двух озерах?
Г) сколько популяций рыб живет в двух озерах?
Задача №8. Что такое вид? Назовите виды растений, животных и известных вам грибов, встречающиеся в вашей местности.
Задача №9. Какой критерий, по вашему мнению, является самым наглядным и понятным? Какие еще существуют критерии? Охарактеризуйте их.
Задача №10. Два культурных растения - ячмень и рожь имеют одинаковое число хромосом (14), но не скрещиваются; имеют отличия во внешнем строении; их семена отличаются по химическому составу (из ячменной муки хлеб обычно не пекут). На основании, каких критериев вы будете доказывать принадлежность этих растений к разным видам?
Задача №11. На основании, каких знаний можно установить экологический и географический критерии?