На чтение: ≈ 17 мин.Тема урока: Приспособления организмов к условиям существования как результат действия естественного отбора. Урок может проводиться как в 9-м, так и в 10-м классе. В зависимости от количества часов и типа класса можно проводить его в более расширенном или в сокращенном варианте.
Цели занятия
1. Доказать, что адаптации являются важнейшим результатом процесса эволюции.
2. Показать разнообразие и относительный характер приспособлений.
Образовательные задачи урока
1. Сформировать представление о разнообразных типах адаптаций.
2. Познакомить с конкретными приспособлениями у различных организмов.
3. Повторить представителей местной фауны.
Воспитательная задача
Продолжить формирование материалистического мировоззрения.
Развивающие задачи
1. Развитие логического мышления и умения видеть связи между различными явлениями.
2. Развитие наблюдательности.
Ход урока
I. Вступление
Красота и целесообразность живой природы всегда поражала воображение человека. Присмотревшись к окружающему миру, можно легко понять основную причину этого. Каждый организм идеально соответствует тем условиям, в которых он обитает. Почему это так? (Вопрос классу) При ответе на вопрос постарайтесь вспомнить механизмы эволюции, которые вы уже изучали.
Предполагаемый ответ: в результате изменчивости на свет появляются организмы с различными свойствами. В процессе естественного отбора выживают и оставляют потомство преимущественно особи с полезными в данных условиях признаками. Выжившие особи передают эти признаки своим потомкам. Таким образом, главной причиной целесообразности живых организмов с позиций эволюционного учения является естественный отбор. На этом уроке мы рассмотрим различные виды приспособлений, научимся видеть их в окружающей природе.
II. Объяснение нового материала
Приспособления организмов к условиям существования называются по-другому адаптациями. Термин «адаптация» происходит от латинского слова «adaptatio» – приспособление, прилаживание. Адаптации – это совокупность морфологических, физиологических, поведенческих и других особенностей данного вида, которые обеспечивают его выживание в конкретных условиях среды. Адаптации бывают общие, например, конечности для передвижения у наземных позвоночных, и частные – приспособления к конкретным условиям, например, форма этой конечности. На слайде изображен один из возможных вариантов классификации приспособлений. Рассмотрим подробнее основные типы адаптаций и их примеры.
Вы видите на слайде ската. Плоская форма делает его менее заметным на фоне дна.
– Кто еще имеет такую форму?
Ответ: камбала, тоже обитает на дне.
Приспособления, связанные с изменением формы тела, называют морфологическими адаптациями (morphe – форма, вид). Они встречаются очень часто, и их можно разделить на общие и частные. Например, жабры – это общая адаптация, они нужны для дыхания в водной среде большинству водных животных. Частные приспособления помогают выжить в конкретных условиях: перепонки между пальцами у водоплавающих помогают грести, длинная шея у жирафа доставать листья с деревьев, густая шерсть у северных животных спасает от мороза, гибкое тело у норных хищников (приведите примеры) помогает передвигаться под землей, низкорослые растения в горах прячутся под снегом от мороза и ветра и т. д.
Если занятие проводится в режиме пары, то каждый пример обсуждается с учениками: какое преимущество дает это приспособление, у каких животных наблюдается, какие адаптации являются общими, а какие частными и т.п.
Покровительственная окраска делает животное незаметным, так как имитирует цвет окружающего фона. Примеры: самки птиц, а иногда и яйца, которые они насиживают, могут быть окрашены в пестрый цвет (рябчик, вальдшнеп, кряква); зимой шерсть зайца, оперение полярной совы и куропатки становятся белыми, зеленая гусеница не видна на фоне листа.
Самой заметной частью животного часто является его блестящий темный глаз, поэтому у многих птиц через него проходит темная полоса. Интересно, что этот принцип используют бойцы спецназа, нанося на лицо маскирующий грим.
Если животное обитает в зарослях, на пестром фоне, там, где наблюдается чередование темных и светлых участков, то оно имеет расчленяющую окраску, то есть чередование светлых и темных полос или пятен. Такая окраска скрадывает контур тела, и затаившееся животное становится незаметным.
И, наконец, вершина покровительственной окраски – это способность изменять свой цвет в зависимости от фона. Кроме известного всем хамелеона, это умеют делать осьминоги, каракатицы, камбала (если положить ее на шахматную доску, на ней появятся клеточки!) и даже наши травяные лягушки, хотя и не так эффектно. Можно летом поймать двух лягушек одинакового цвета и посадить одну в белый сосуд, а другую в черный. Их окраска спустя несколько часов начнет заметно различаться, подумайте, как. Только не забудьте потом их выпустить!
По щелчку мыши текст уходит, и становится отчетливо видно изображение на заднем плане. Перед вами типичное животное средней полосы – безногая ящерица веретеница. Она хорошо маскируется на буром фоне почвы, и только темный глаз ее выдает.
Маскировка – это сочетание покровительственной окраски и формы тела, которая имитирует части растений (листья, шипы, веточки) или неживые объекты, например камни. Некоторые гусеницы застывают, напоминая сучок, крылья бабочек и палочников могут быть похожи на лист (рассматривается слайд – даже жилкование воспроизводится!). Богомол может быть похож не только на веточку, но и на яркий цветок.
Предостерегающая или угрожающая окраска, характерная для хорошо защищенных организмов, часто сочетается с необычной формой или позой. Цель – устрашить противника или предупредить хищника о ядовитости жертвы. Достаточно птице один раз попробовать дурно пахнущее или едкое насекомое, окрашенное в пестрый черно-красный или черно-желтый цвет, как у него вырабатывается устойчивый условный рефлекс. Контрастная окраска, привлекающая внимание, делает процесс более эффективным.
На слайде приведены изображения клопа-солдатика, божьей коровки, бабочки пестрянки и итальянского клопа. Ученикам предлагается сначала самим узнать насекомых, привести еще примеры.
Сейчас мы рассмотрим самую удивительную адаптацию, которую называют мимикрия (mimicry – подражательный). Это приспособление, при котором неядовитые виды имитируют окраску, поведение, звуки, издаваемые ядовитыми или хорошо защищенными видами.
– Как могло возникнуть такое приспособление?
Предполагаемый ответ. Естественный отбор способствовал выживанию таких особей. Хищники, у которых выработался условный рефлекс не трогать животных с предостерегающей окраской, не едят всех, кто их напоминает, даже если они съедобны.
Необходимо иметь в виду, что условный рефлекс не передается по наследству, каждое поколение животных приобретает эту способность в процессе индивидуального опыта, то есть методом проб и ошибок. Иногда несколько хорошо защищенных видов имеют сходную окраску и внешность. Это особый вид мимикрии. Он выгоден тем, что каждый вид теряет меньше особей в процессе выработки условного рефлекса у хищника, да и птице легче ориентироваться, если все несъедобные насекомые имеет похожую внешность.
Рассмотрим предложенные фотографии. На них нет ни одной осы, все изображенные насекомые являются различными видами мух.
Осам, пчелам и шмелям подражают не только мухи, но и бабочки, а иногда и жуки.
Слайд №8
Чтобы вы в отличие от птиц могли не путать мух с осами, на этом слайде крупным планом показана муха-осовидка, и перечисляются основные ее отличия от осы: заостренная на конце, треугольная в очертании голова; короткие усики с тонкой щетинкой; два крыла (у осы их четыре), другой тип ротового аппарата. Ученикам предлагается вспомнить, к каким отрядам относятся эти насекомые (муха – отряд двукрылые, оса – отряд перепончатокрылые).
Слайд №9
Для закрепления предлагается рассмотреть две фотографии и определить, на которой из них шмель. Отличия шмеля от мухи-шмелевидки аналогичны рассмотренным выше. Ученики должны в первую очередь обратить внимание на количество крыльев у этих насекомых. Затем по щелчку мыши стрелка указывает на нужную фотографию.
Слайд №10
Физиологические адаптации проявляются не во внешнем виде, а в особенностях процессов жизнедеятельности: появление теплокровности у птиц и млекопитающих (общее приспособление к низким температурам); особенности пищеварения в связи с определенным типом пищи (например, у травоядных выращивается специальная микрофлора); различные приспособления к засухе, повышенной солености, жизни в горячих источниках и т.п. При наличии времени приводятся конкретные примеры.
Слайд №11
Биохимические адаптации проявляются в появлении химических веществ, обеспечивающих выживание: яды различных животных, антибиотики грибов и бактерий, токсины и пахучие вещества, а также средства защиты от них (ферменты), термостойкие белки и липиды.
Слайд №12
Особую группу составляют приспособления на уровне поведения: забота о потомстве, брачные ритуалы, социальная организация (одиночная или стайная жизнь). Можно предложить детям придумать свои примеры.
Слайд №13
Иногда в особую группу выделяют приспособления к периодическим изменениям среды: дневной или зимний сон, перелеты, линьки, сбрасывание листьев, миграции, гнездования и т.п.
Слайд №14
Экстремальные условия существования приводят к формированию особых приспособлений: листья превращаются в колючки, а стебли – в запасающий воду орган у кактуса; длинные корни достают до воды у верблюжьей колючки; густой мех и толстый слой жира защищают от мороза обитателей Севера.
Слайд №15
Рассматривая различные адаптации, необходимо помнить, что все они сформировались в конкретных условиях, а значит, являются относительными, то есть действуют не всегда. Если условия меняются, а вид не успевает приобрести новые приспособления, то он вымирает. Адаптации, эффективные против одних врагов (колючки в борьбе с травоядными), совершенно бесполезны против других, например мелких насекомых.
На фотографиях два вида ящериц: коричневая слева – живородящая, зеленая справа – прыткая. Обе они находятся на непривычном для них фоне – голубом, поэтому их покровительственная окраска не действует, обе хорошо заметны.
III. Закрепление
Слайд №16
Сначала предъявляется слайд, потом ученикам предлагается определить по фотографиям тип адаптации и назвать животных.
Слайд №17
Приводится три примера покровительственной окраски: бабочка, жук-листоед, паук.
Слайд №18
Примеры маскировки: рыба, напоминающая кусок коралла или губки; кобылка (прямокрылые), похожая на камень; паук и палочники, маскирующиеся под веточки.
Слайд №19
Предостерегающая окраска: у глазчатого бражника вторая пара крыльев имеет пятна, похожие на глаза крупной птицы; богомол имеет яркую окраску и контрастные пятна, которые в угрожающей позе отпугивают врагов; оса-шершень имеет черно-желтую полосатую окраску и хорошо защищена ядовитым жалом.
IV. Контрольные задания
Дается задание определить тип адаптации на фотографиях, представленных на следующем слайде.
На верхнем снимке муха, похожая на осу, – это пример мимикрии. Снимок слева внизу – зеленый кузнечик, пример покровительственной окраски, справа внизу – морской конек, его форма и окраска похожи на коралл, – это пример маскировки.
На этом слайде изображены две пары фотографий, которые иллюстрируют принцип относительности адаптаций: первая пара – жук-усач, почти не заметен на земле, но на светлом фоне хорошо виден. На второй паре фотографий – лягушка квакша на листе и на асфальте.
Ученики должны сами прийти к соответствующим выводам.
Следующий слайд демонстрирует интересный пример адаптации у нашей местной цикадки пенницы. Вы наверняка видели на траве или ветках ее пенные гнезда. Внутри от глаз хищника прячется личинка, которая и делает это гнездо.
V. Домашнее задание
Выучить материал по учебнику и устно ответить на вопросы в конце параграфа.
Письменно ответить на один из предложенных вопросов:
1. Как в процессе эволюции могла появиться такая адаптация, как длинная шея у жирафа?
2. Как меняется соотношение численности мух осовидок и ос в течение лета и почему?
3. Почему у рыб коралловых рифов так часто встречается яркая окраска?
При создании презентации было использовано 25 авторских фотографий.
Татьяна МАКСИМОВА, учитель биологии химического лицея Тулы
Выбор читателей
Комментарии