Методическая разработка по биологии Современные представления о видоизменении

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕНОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ «БАРАБИНСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
Специальность 34.02.01 Сестринское дело базовой подготовки
Дисциплина «Биология»
Раздел 6. Эволюционное учение Ч. Дарвина
Тема 6.5. Современные представления о видоизменении
2017
Одобрена на заседании цикловой
методической комиссии
Протокол № ______ от _________
Председатель_______________________
Автор: Дъячук Л.В. – преподаватель высшей квалификационной категории
Содержание
1. Методический лист …………………………………………………….. 4
2. Примерная хронокарта занятия ……………………………………….. 7
3. Исходный материал ……………………………………………………. 9
4. Приложение 1 ……………………………………………………… 17
5. Приложение 2 ……………………………………………………… 19
6. Приложение 3.……………… …………………………………….. 20
7. Приложение 4 …………………………………………………. ….. 20
8. Список использованных источников …………………………………21
МЕТОДИЧЕСКИЙ ЛИСТ
Вид занятия – комбинированный урок
Продолжительность – 90 мин.
ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ
1. Учебные цели:
- сформировать знания о синтетической теории эволюции, в которой разработаны понятие биологического вида, его характеристика, продолжить формирование знаний о популяции как элементарной единице эволюции.
2. Развивающие цели:
- продолжить формирование умений устанавливать взаимосвязи, сравнивать, анализировать, делать выводы на основе сравнения формирования взглядов на понятие «вид», осуществлять самостоятельный поиск информации в различных источниках, организовывать собственную деятельность, необходимую для выполнения профессиональных задач, использовать ИКТ.
3. Воспитательные цели:
- создавать содержательные и организационные условия для развития самостоятельности в добывании студентами знаний, скорости восприятия и переработки информации, культуры речи, воспитании настойчивости в достижении цели.
МОТИВАЦИЯ
Синтетическая теория эволюции возникла в 40-х годах 20 века. Она представляет собой учение об эволюции органического мира, разработанное на основе данных современной генетики, экологии, биохимии и классического дарвинизма. Синтетическая теория эволюции вскрыла глубинные механизмы эволюционного процесса, накопила множество новых факторов и доказательств эволюции живых организмов, объединила данные многих биологических наук. Тем не менее синтетическая теория эволюции находится в русле тех идей и направлений, которые были заложены Ч. Дарвином.
Знание путей и направлений эволюционного процесса позволяет понять сущность биологической эволюции и объяснить причины многообразия живых организмов на Земле.
Изучение данной темы позволит осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
Методы обучения – объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично – поисковый, использование ИКТ.
Место проведения занятия – кабинет биологии, анатомии и генетики
человека с основами медицинской генетики.
Выписка из рабочей программыдисциплины «Биология» для специальности
34.02.01 Сестринское дело базовой подготовки
Тема 6.5.
Современные представления о видоизменении Содержание учебного материала 2 Современное определение вида, характеристика вида, синтетическая теория эволюции. Популяция, как элементарная единица эволюции. Организация собственной деятельности при работе с конспектом лекции. 1,2
Лабораторные работы - Практические занятия - Контрольные работы - Самостоятельная работа обучающихся: работа с конспектом лекции 1 ПРИМЕРНАЯ ХРОНОКАРТА ЗАНЯТИЯ
п/№ Наименование этапа Время Цель этапа Деятельность Оснащение
преподавателя студентов -1- -2- -3- -4- -5- -6- -7-
Организационный этап 3 мин. Организация начала занятия, подготовка рабочего места студентов Отмечает отсутствующих студентов в журнале Староста называет отсутствующих студентов. Студенты приводят в соответствие внешний вид, готовят рабочие места. Журнал, тетради
Контроль знаний по предыдущей теме 20 мин. Оценка уровня сформированности знаний по теме «Микроэволюция. Вид, его критерии» Инструктирует и проводит контроль Индивидуальный опрос Приложение 1
контрольные вопросы, таблица
Мотивационный этап 2 мин. Развитие интереса к новой теме Объясняет студентам важность изучения данной темы Слушают, задают вопросы Методическая разработка теоретического занятия
Цели занятия 2 мин Установка приоритетов при изучении темы Озвучивает цели занятия Слушают, записывают в тетрадь новую тему Методическая разработка теоретического занятия, презентация
Изложение исходной информации 40 мин. Формирование знаний о синтетической теории эволюции, в которой разработаны понятие биологического вида, его характеристика, продолжить формирование знаний о популяции как элементарной единице эволюции. Излагает новый материал Слушают, записывают Выполнение заданий для закрепления знаний 10 мин. Закрепление знаний, формирование умений устанавливать взаимосвязи, сравнивать, анализировать, делать выводы на основе формирования взглядов на понятие «вид», осуществлять самостоятельный поиск информации в различных источниках, организовывать собственную деятельность, необходимую для выполнения профессиональных задач, использовать ИКТ.
Инструктирует и контролирует выполнение заданий, обсуждает правильность ответов Выполняют задания, слушают правильные ответы, после выполнения, вносят коррективы Приложение 2
Задания для самостоятельной работы
Предварительный контроль новых знаний и проверка 13 мин. Оценка эффективности занятия и выявление недостатков в новых знаниях, развитие самостоятельности в добывании студентами знаний, скорости восприятия и переработки информации, культуры речи, воспитание настойчивости в достижении цели. Инструктирует и проводит контроль Выполняют задания Приложение 3
Задание для самостоятельной внеаудиторной работы студентов 1 мин. Формирование и закрепление знаний, развитие умения работать с учебной литературой и конспектом лекции Дает задание для самостоятельной внеаудиторной работы студентов, инструктирует Записывают задание Приложение 4
Исходный материал
Микроэволюционные процессы, протекающие в популяциях, могут приводить к возникновению новых видов — центральному и важнейшему этапу эволюции живого на Земле.
 История развития концепции вида
Аристотель употреблял термин «вид» для характеристики сходных животных. После появления работ Д. Рея (1686) и особенно К. Линнея (1751—1762) понятие о виде прочно закрепляется в биологии в качестве основного. «Без понятия вида вся биология превращалась в ничто», все ее отрасли нуждались в нем в качестве основы. Однако представление о виде как о качественно своеобразном и основном этапе эволюционного процесса возникло не сразу.
Факты устойчивости и постоянства видов в природе привели к господству идеи о неизменности и сотворении видов (креационизм). В борьбе с креационизмом развивался трансформизм (Ж. Бюффон). Ж. Ламарк, увлекшись идеей изменяемости видов, стал отрицать реальность вида вообще, сводя любую изменчивость в природе к видообразованию.
Ч. Дарвин, не отрицая реальности видов, развил представления об их неустойчивости и динамичности. Правильное представление, но не обоснованное достаточным знанием генетических процессов, текущих внутри вида, впоследствии вновь приводило некоторых исследователей к отрицанию реальности вида в природе.
В начале XX в. происходит ломка представлений о виде как о морфологически однородном единстве («типологическая» или «монотипическая» концепция вида). В изученных группах растений и животных основной единицей классификации стала географическая раса, считавшаяся далее неделимой. Вид стал рассматриваться как группа таких географических рас (или подвидов); в дополнение к биноминальной возникла триноминальная номенклатура: в латинское название стали входить название рода, вида и подвида (например, Vulpes vulpes vulpes — среднерусская лиса, Vulpes v. stepensis — степная лиса).
Следующими важными шагами в развитии представлений о виде было открытие сезонных, экологических или физиологических рас внутри, казалось бы, однородных подвидов. Но настоящий переворот во взглядах на вид произошел в связи с успехами генетики. Экспериментальными работами генетиков была выявлена сложная генетическая структура вида. На первых порах это привело некоторых исследователей к отрицанию реальности вида: традиционные «линнеевские» виды распадались на сотни и тысячи наследственно устойчивых мелких форм. Благодаря такому дроблению вид мягкой пшеницы, например, был разделен на несколько тысяч форм («жорданонов» — «мелких константных видов»). Лишь в начале 30-х годов XX в. в основном благодаря работам генетиков школ Н.И. Вавилова в России и Дж. Клаузена в США проблема вида стала приближаться к решению. Вид оказался сложной генетической системой. Особи одного вида имеют общий генофонд и защищены от проникновения генов другого вида барьерами изоляции (биологическая концепция вида, Э. Майр, 1942). Вид может включать различные по образу жизни и строению формы (подвиды, группы популяций), и представители этих форм время от времени могут скрещиваться и давать плодовитое потомство. Такое понимание вида способствовало развитию современной концепции политипического вида. Так в наше время соединились воедино, казалось бы, противоречивые точки зрения на вид как на основную структурную единицу органического мира и на вид как на сложную, многоликую и порой трудно установимую в природе динамическую систему.
Структура вида
Вид — это совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биологических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни н занимающих в природе определенную область — ареал. (Современное определение вида)
Каждый вид занимает более или менее обширный ареал. Иногда он сравнительно невелик: для видов, обитающих в Байкале, он ограничивается озером. Черная и белая вороны занимают обширные территории.
Особи любого вида распределены внутри видового ареала неравномерно. Поэтому вид рассматривается, как совокупность отдельных групп организмов — популяций.
Реально вид существует в виде популяции.
Популяция — это совокупность особей одного вида, в течение достаточно длительного времени (большого числа поколений) населяющих определенную территорию внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от особей других подобных совокупностей.
Именно популяция является элементарной единицей эволюции.
Синтетическая теория эволюции (современный дарвинизм) возникла в начале 40-х годов XX в. Она представляет собой учение об эволюции органического мира, разработанное на основе данных современной генетики, экологии и классического дарвинизма. В ней элементарной единицей эволюции служит популяция, поскольку именно в ее рамках происходят наследственные изменения генофонда. Механизм эволюции рассматривается как состоящий из двух частей: случайные мутации на генетическом уровне и наследование наиболее удачных с точки зрения приспособления к окружающей среде мутаций, так как их носители выживают и оставляют потомство.
Основные положения синтетической теории эволюции:
Материалом для эволюции служат наследственные изменения — мутации (как правило, генные) и их комбинации.
Основным движущим фактором эволюции является естественный отбор, возникающий на основе борьбы за существование.
Наименьшей единицей эволюции является популяция.
Эволюция носит в большинстве случаев дивергентный характер, т. е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксонов.
Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.
Вид состоит из множества соподчиненных, морфологически, физиологически, экологически, биохимически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц — подвидов и популяций.
Вид существует как целостное и замкнутое образование. Целостность вида поддерживается миграциями особей из одной популяции в другую, при которых наблюдается обмен аллелями («поток генов»)
Макроэволюция на более высоком уровне, чем вид (род, семейство, отряд, класс и др.), идет путем микроэволюции. Согласно синтетической теории эволюции, не существует закономерностей макроэволюции, отличных от микроэволюции. Иными словами, для эволюции групп видов живых организмов характерны те же предпосылки и движущие силы, что и для микроэволюции.
Любой реальный (а не сборный) таксон имеет монофилетическое происхождение.
Эволюция имеет ненаправленный характер, т. е. не идет в направлении какой-либо конечной цели.
Свойства популяций
Популяция — это особый уровень организации, характеризующийся рядом групповых свойств, которые отсутствуют у особей, составляющих как популяцию, так и все сообщество.
Каждая популяция характеризуется отличительными признаками: однородным по географическим и климатическим условиям ареалом, возрастным и половым составом и, главное, своим уникальным генофондом. В разных популяциях генофонды отличаются набором и количественным соотношением аллелей в силу неодинакового направления естественного отбора. Стойкие, происходящие на протяжении нескольких поколений изменения генофонда популяции в одном и том же направлении называются элементарным эволюционным явлением. Факторы, способствующие изменению генофонда популяции, называются элементарными эволюционными факторами, или предпосылками эволюции.
Предпосылки (элементарные факторы) эволюции. Для выживания вида необходимо, чтобы организмы могли приспосабливаться к обычным изменениям окружающей среды. Это достигается фенотипической изменчивостью на основе нормы реакции генотипов отдельных особей. Однако норма реакции имеет пределы своих приспособительных возможностей. Для выживания вида при более значительных изменениях среды необходима перестройка нормы реакции. Она возможна благодаря изменениям генотипа — мутациям.
Мутации. Мутационный процесс — постоянно действующий источник наследственной изменчивости в популяции. Генные мутации, затрагивающие доминантные гены, а также хромосомные и геномные мутации чаще снижают приспособленность и не так важны для эволюции. Хотя известно, что в природе полиплоидные формы растений имеют преимущество перед диплоидными. Особого внимания заслуживают генные рецессивные мутации. Они весьма редки. Подсчитано, что в популяции, в состав которой входит от 100 тыс. до 1 млн особей (гамет), в среднем одна гамета несет мутацию в определенном локусе. А поскольку мутируют одновременно многие гены (а у некоторых форм их десятки тысяч), то 10—25% особей (гамет) несут те или иные мутантные аллели. В связи с этим популяция насыщена самыми разнообразными мутациями.
Популяция, как губка, накапливает мутации, при этом ее приспособленность не нарушается. Следовательно, рецессивные мутации представляют собой «скрытый резерв наследственной изменчивости», что важно для эволюционного процесса.
Популяции на протяжении многих поколений стабильны и относительно однородны. Это объясняется действием естественного отбора. А поскольку отбор идет по фенотипу, то возможность сохранения мутанта будет определяться степенью нарушения приспособленности этой особи. Сильно уклонившиеся формы устраняются отбором. Таким образом поддерживается внешняя стабильность популяции.
Следовательно, фенотипически однородная природная популяция является гетерогенной, что обусловливает ее возможность эволюционировать.
Сами по себе мутации лишь создают материал для естественного отбора. Они не определяют направления эволюции, так как возникают случайно и не имеют приспособительного значения.
Материал для эволюционного процесса дает и комбинативная изменчивость. Создавая новые сочетания генов в генотипе, она увеличивает разнообразие особей в популяции и предоставляет естественному отбору поле деятельности.
Миграции особей из популяции в популяцию также являются важным источником генетического разнообразия популяции. Благодаря свободному скрещиванию при миграции происходит обмен генами между особями популяции одного вида (поток генов). При этом гены мигрирующих особей включаются при скрещивании в генофонд популяций. В результате генофонд популяций обновляется.
Популяционные волны — колебания численности особей в популяции. Их причинами могут быть различные изменения окружающей среды: засуха, наводнения, снежные зимы, болезни, наличие паразитов, врагов, нехватка кормовых ресурсов и др. В урожайные годы численность особей в какой-либо популяции может повыситься, вслед за чем произойдет ее спад. Например, увеличение количества зайцев через некоторое время приводит к возрастанию числа волков и рысей из-за достаточного количества пищи (зайцев). В последующие годы число хищников снизится, так как за счет истребления уменьшится количество зайцев. С.С. Четвериков отмечал большое эволюционное значение «волн жизни», поскольку они приводят к изменению концентраций аллелей в генофонде популяций. При снижении особей в популяции из ее генофонда могут выпасть редкие аллели, и наоборот, при возрастании количества особей такие аллели могут распространяться. Популяционные волны, таким образом, случайны и служат поставщиком эволюционного материала.
В малочисленных популяциях (менее 500 особей), просуществовавших на протяжении многих поколений в изоляции от других популяций своего вида, влияние случайных факторов может выйти на первый план по отношению к действию отбора. Случайное изменение концентраций аллелей в популяции называется дрейфом генов.
Дрейф генов непредсказуем. Небольшую популяцию он может привести к гибели, а может сделать ее еще более приспособленной к данной среде и усилить ее дивергенцию от родительской популяции.
Изоляция — возникновение любых барьеров, ограничивающих свободное скрещивание. Различают пространственную и биологическую изоляцию. Длительная территориальная разобщенность отдельных популяций вида может привести к глубоким внутренним различиям, к генетической несовместимости и, следовательно, к возникновению новых видов. Биологическая изоляция может произойти на одной территории между группами особей с измененными поведением, морфологическими, функциональными и другими признаками, препятствующими скрещиванию.
Изоляция как эволюционный фактор не создает новых генотипов или внутривидовых форм. Значение ее в эволюции состоит в том, что она закрепляет и усиливает начальные стадии генотипической дифференцировки. Действие изоляции, как и других факторов, ненаправленно.
Таким образом, мутации, миграции, популяционные волны, дрейф генов, изоляция — ненаправленные факторы эволюции. В природе они действуют совместно, однако роль каждого может усиливаться в конкретной обстановке. Все эти факторы обеспечивают генетическую неоднородность популяций.
Вывод:
популяция является элементарной единицей эволюции. Генофонд популяции — это совокупность генов организмов данной популяции. Факторы, способствующие изменению генофонда популяций, называются элементарными эволюционными факторами. К ним относятся мутации, миграции, популяционные волны, дрейф генов, изоляция.
Приложение 1
Контроль знаний по предыдущей теме
Эталон ответа:
Таблица «Сравнительная характеристика способов видообразования»
Признаки сравнения Географическое
видообразование Экологическое видообразование
Механизмы Встречается в случаях возникновения географических препятствий (горные хребты, вода) или в результате расселения популяций исходного вида от предыдущего центра существования и преобразования в новых условиях Возникновение новых видов внутри предыдущего ареала вследствие попадания отдельных групп популяций в разные экологические условия (экологическая изоляция), что приводит к возникновению и закреплению мутаций (генетическая изоляция)
Примеры Возникновение различных видов вьюрков на разных островах из группы Галапагосских, образование трёх подвидов синицы большой Существует множество видов лютиков, которые приспособились расти в самых разнообразных условиях — в полях и лугах, в лесах, по берегам рек и озер
Критерии оценки:
Оценка «5»:правильно заполнены все графы таблицы
Оценка «4»: неправильно заполнена одна графа таблицы
Оценка «3»: не приведены примеры или допущены ошибки при заполнении двух граф таблицы
Оценка «2»: задание не выполнено
Контрольные вопросы по теме «Микроэволюция. Вид, его критерии»
1)Что такое популяция и генофонд популяции?
2) Назовите критерии вида, приведите примеры
3) Дайте характеристику географического видообразования
4) Дайте характеристику экологического видообразования
Критерии оценки за устный опрос (контрольные вопросы):
Оценка "5" ставится, если обучающийся: показывает глубокое и полное знание и понимание материала; полное понимание сущности рассматриваемых понятий, явлений и закономерностей, теорий, взаимосвязей; умеет составить полный и правильный ответ; правильно и обстоятельно отвечает на дополнительные вопросы; допускает не более одного недочёта, который легко исправляет.
Оценка "4" ставится, если обучающийся: показывает знание всего изученного материала; даёт полный и правильный ответ; допускает незначительные ошибки и недочёты; небольшие неточности в формулировке понятий; материал излагает в логической последовательности, допуская негрубую ошибку или два недочёта, которые может исправить.
Оценка "3" ставится, если обучающийся: излагает материал фрагментарно; не всегда последовательно, допускает ошибки при формулировке выводов, ошибки при определении понятий; отвечает неполно на вопросы преподавателя.
Оценка "2" ставится, если обучающийся: не раскрывает основное содержание материала; не делает выводов и обобщений; допускает более двух грубых ошибок, которые не может исправить даже при помощи преподавателя.
Приложение 2
Задание для самостоятельной работы по новой теме
Кратко ответьте на вопросы (письменно):
1) Название теории, сторонники которой придерживались идеи о неизменности и сотворении видов (креационизм)
2) Назовите имена учёных, отрицавших идею существования видов (Ламарк, Бюффон)
3) Что является материалом для эволюции? (мутации)
4) Назовите основной движущий фактор эволюции (естественный отбор)
5) Из каких структурных единиц состоит вид? (подвидов и популяций)
6) Почему популяцию называют элементарной единицей эволюции? (реально существует в природе, представляет единое целое во времени и пространстве, способна изменяться во времени)
7) Назовите факторы, вызывающие изменения в популяции (мутации, миграции, популяционные волны, дрейф генов, изоляция)
Приложение 3
Задание для предварительного контроля знаний
Вставьте пропущенные слова:
Совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биологических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни н занимающих в природе определенную область — ареал, называют………….. Вид рассматривается, как совокупность отдельных групп организмов — ……….. . Материалом для эволюции служат ………. . Колебания численности особей в популяции называют………… . Возникновение любых барьеров, ограничивающих свободное скрещивание – это …………. . Направленным фактором эволюции является только…………………….. .
Эталоны ответов:
Совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биологических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни н занимающих в природе определенную область — ареал, называют видом. Вид рассматривается, как совокупность отдельных групп организмов - популяций. Материалом для эволюции служат мутации. Колебания численности особей в популяции называют волнами численности. Возникновение любых барьеров, ограничивающих свободное скрещивание – это изоляция. Направленным фактором эволюции является только естественный отбор.
Критерии оценки за работу по новой теме:
Оценка «5»: обучающийся набирает 7 баллов (1балл за каждый правильный ответ)
Оценка «4»: обучающийся набирает 4-6 баллов
Оценка «3» не ставится.
Приложение 4.
Задание для самостоятельной внеаудиторной работы студентов
Выучить конспект лекции, составить развёрнутый план ответа по материалу изученной темы
Список использованных источников
1.Биология [Текст]: учеб. для студ. учреждений сред. проф. образования / Н.В. Чебышев, Г.Г.Гринёва, Г.С. Гузикова; под ред. Н.В.Чебышева. – 6-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2011. – 416 с.
2. Биология [Текст]: учебное пособие для учащихся медицинских училищ / Ярыгин В.Н., Волков Н.И., Васильев В.И.; под ред. В.Н. Ярыгина. – М.: Медицина, 1987. – 448 с.: ил.
3.Биология. 11 класс [Текст]: поурочные планы по учебнику В. И. Сивоглазова, И.Б. Агафоновой «Общая биология. 10-11 классы» / сост. Т.В. Зарудняя. – Волгоград: Учитель, 2011. – 127 с.