Макроэволюция палеонтологические доказательства. Макроэволюция, её доказательства. Направления эволюции. Эмбриологическое доказательство эволюции

Макроэволюция, ее доказательства

1. Какие факты могут свидетельствовать о связи между вымершими и современными растениями и животными?
2. Какие виды древних растений и животных вам известны?

Содержание урока конспект уроку и опорный каркас презентация урока акселеративные методы и интерактивные технологии закрытые упражнения (только для использования учителями) оценивание Практика задачи и упражнения,самопроверка практикумы, лабораторные, кейсы уровень сложности задач: обычный, высокий, олимпиадный домашнее задание Иллюстрации иллюстрации: видеоклипы, аудио, фотографии, графики, таблицы, комикси, мультимедиа рефераты фишки для любознательных шпаргалки юмор, притчи, приколы, присказки, кроссворды, цитаты Дополнения внешнее независимое тестирование (ВНТ) учебники основные и дополнительные тематические праздники, слоганы статьи национальные особенности словарь терминов прочие Только для учителей

Сравнение понятий «макроэволюция» и «микроэволюция»Различие макроэволюции и
микроэволюции:
Макроэволюция –
надвидовая эволюция,
приводит к образования
таксонов более высокого
ранга, чем вид (родов,
семейств, отрядов, классов,
типов и т. д.)
Микроэволюция –
происходит внутри вида,
внутри его популяции.
Макроэволюция происходит в
исторически грандиозные
промежутки времени и
недоступна
непосредственному изучению.

Сходство макроэволюции и микроэволюции:

В основе лежат процессы:
1. наследственная изменчивость;
2. борьба за существование;
3. естественный отбор;
4. изоляции.
Носят дивергентный характер.

Группы доказательств эволюционного процесса
Палеонтологические
Эмбриологические
Молекулярно-биологические
и цитологические
Сравнительноанатомические
(Морфологические)
Биогеографические

Что изучают науки?

Палеонтология
Палеонтология изучает ископаемые остатки древних организмов,
сохранившихся в земной коре, и дает возможность устанавливать
изменения органического мира во времени
Эмбриология
Эмбриология - наука, изучающая строение и развитие зародышей
различных организмов
Сравнительная анатомия
Сравнительная анатомия изучает строение организмов разных видов. На
основании их сходства устанавливает родство организмов
Молекулярная биология
Молекулярная биология изучает строение и функционирование
макромолекул, входящих в состав особей разных видов
Биогеография
Биогеография – наука о закономерностях распространения организмов на
Земле.

Что обозначают термины?

Онтогенез
Филогенез
Дивергенция
Конвергенция
Рудименты
Атавизмы
Эндемики
Реликты

Таблица №1 Доказательства эволюции органического мира

Группы доказательств
эволюционного процесса
Факты, доказывающие существование
эволюционного процесса
1. Палеонтологические
Находки промежуточных ископаемых видов,
животных, растений.
2. Эмбриологические
Соотношение онтогенеза и филогенезабиологический закон: индивидуальное
развитие кратко повторяет историческое
развитие вида.
3. Сравнительноанатомические
(морфологические)
Клеточное строение организмов, похожее
строение живых организмов близких
систематических групп(строение
позвоночных)
Возврат к признакам предков-атавизмы(рост
хвоста у человека), переходные
формы(утконос и ехидна)

Эмбриологические доказательства эволюции

В пользу эволюционного
происхождения органического
мира говорят данные
эмбриологии
К. Бер сформулировал закон
зародышевого сходства:
« В пределах типа эмбрионы,
начиная с самых ранних
стадий, обнаруживают общее
сходство»
Стадии эмбрионального
развития позвоночных.

Эмбриологическое доказательство эволюции

Ф. Мюллер и Э. Геккель
сформулировали
биогенетический
закон:
«Индивидуальное развитие
особи (онтогенез)
повторяет кратко и быстро
историческое развитие
вида (филогенез)
А.Н. Северцев установил,
что в эмбриогенезе
повторяются признаки
зародышей, а не взрослых
особей

10. Сравнительно- анатомические (морфологические) доказательства эволюции

Общий план
строения
позвоночных

11. доказательства эволюции

Наличие в
современной флоре и
фауне переходных
форм (эвглена зеленая
, латимерия, утконос,
ехидна, асцидия)

12.

Сравнительно-анатомические (морфологические)
доказательства эволюции
Гомологичные органыобразования, сходные
друг с другом по общему
плану строения,
положению в теле и
возникновению в
процессе онтогенеза.
Гомология передних конечностей наземных
позвоночных

13. Сравнительно-анатомические (морфологические) доказательства эволюции

Аналогичные
органы - не
имеющие общего
плана строения и
происхождения, но
выполняющие
одинаковые
функции.

14.

Сравнительно-анатомические (морфологические)
доказательства эволюции
Наличие рудиментов –
недоразвитых органов,
утративших свое основное
значение в ходе эволюции.
Рудимент
задних
конечностей
питона

15.

Сравнительно-анатомические (морфологические)
доказательства эволюции
Наличие атавизмов
признаков появляющихся у
отдельных особей,
существовавших у
отдаленных предков и
утраченных в процессе
эволюции.

16.

Сравнительно-анатомические (морфологические)
доказательства эволюции

17.

Атавизмы- признаки свойственные далеким
предкам

18. Молекулярно-биологические и цитологические доказательства эволюции

Клеточное строение
организмов
Сходный элементарный
химический состав живых
организмов (98%
приходится на четыре
элемента- С,О, H, N)
Одинаковое строение и
функционирование
органических молекул
(белков, жиров,
углеводов, нуклеиновых
кислот)

19. Молекулярно-биологические и цитологические доказательства эволюции

Аккумулятором энергии во
всех живых организмах
являются молекулы АТФ
Генетический код
универсален для всех
живых организмов от
бактерий до человека
Одинаково происходит
процесс биосинтеза белка
во всех живых организмах
Деление клеток (митоз,
мейоз) протекает сходно у
животных и растений

20. Палеонтологические доказательства эволюции Ископаемые формы

21. Палеонтологические доказательства эволюции

Археоптерикс
Ископаемые
переходные
формы

22. Филогенетический ряд лошади (Воссоздал В.О.Ковалевский)

23. Биогеографические доказательства эволюции

А. Уоллес выделил 6
зоогеографических
областей по
распространению
животных и
растений на нашей
планете

24. Биогеографические доказательства эволюции

Почему флора и фауна
Неарктической области
(Северная Америка) и
Палеоарктической области
(Евразия) имеют много
общего, хотя изолированы
Беринговым проливом?
Почему флора и фауна
Неарктической области
(Северная Америка)
отличается от
Неотропической области
(Южная Америка), хотя они
соединены Панамским
перешейком?

25. Биогеографические доказательства эволюции

Почему флора и фауна Неотропической области
(Южная Америка) и Эфиопской области (Африка)
имеют много общего?

26. Биогеографические доказательства эволюции

Современные континенты
возникли из единого
массива суши - Пангеи,
существовавшей в
палеозое, в результате
дрейфа континентов
Пангея; конец палеозоя,
230 млн. лет назад
Лавразия и Гондвана;
мезозой, 180 млн. лет
назад
Нынешние континенты
сформировались в конце
мезозоя, 110 млн. лет
назад

27. Биогеографические доказательства эволюции

Почему только в
Австралии
существуют
сумчатые
животные?

28. Особенность фауны и флоры островов свидетельствуют в пользу эволюции

Почему на Британских островах флора и фауна близка к материковой, а на
острове Мадагаскар нет типичных для Африки крупных копытных (быков,
антилоп, носорогов, зебр), крупных хищников (львов, леопардов, гиен),
высших обезьян (павианов, мартышек)?
Однако там много низших обезьян – лемуров, которые нигде больше не
встречаются (эндемики)

29. Заселение островов

Почему
океанические
острова очень
бедны по
сравнению с
материковыми
островами?

30. Биогеографические доказательства эволюции

Виды животных и растений,
попавшие на океанические
острова, получают широкие
возможности для
размножения.
Например, на
Галапагосских островах из
108 видов птиц 82 вида
эндемичны и 8 видов
рептилий(нигде больше не
встречающихся)
На Гавайских островах 300
эндемичных видов улиток

31. Вывод:

Чтобы доказать, подлинность эволюции
живого мира на Земле, необходимо
использовать данные разных наук.
Это данные генетики, палеонтологии,
молекулярной биологии, селекции,
эмбриологии, биогеографии, экологии,
цитологии, сравнительной анатомии и
других наук.

Макроэволюция - это процесс, который ведет к образованию надвидовых, систематических категорий (родов, семейств, отрядов). Для изучения макроэволюции требуются огромные промежутки времени, поэтому возникают трудности во время исследований. В конце 20 ст. с этой целью стали применять компьютерное моделирование.

Изучение макроэволюции и ее закономерности

При изучении макроэволюции были выявлены следующие закономерности:

Необоротность макроэволюционных изменений - возникшие новые формы жизни уже не вернутся к обличию предков.
Постоянное приспособление к меняющимся условиям среды - усложнение внутреннего строения, поведения.
Непредсказуемость - эволюция не имеет конкретной цели, а определяется естественным отбором.

Процессы, которые происходят на микро- или макроэволюционном уровне не имеют существенных отличий. Систематические единицы (таксоны) высшего ранга самостоятельно не возникают. Они образуются в результате появления новых видов, что обусловлено изменением генетической информации, дивергенцией и естественным отбором.

Макроэволюционные процессы возможны только благодаря микроэволюционным. Макроэволюция в отличие от микроэволюции ведет к образованию новых родов, семейств, классов, всех высших таксонов.

Микроэволюция обеспечивает изменения только внутривидовые и популяционные. Макроэволюция приводит к появлению новых органов, примеры: внутриутробное развитие потомства млекопитающих, живорождение, появление молочных желез.

Доказательства макроэволюции

Данные, подтверждающие возникновение новых надвидовых таксонов в эволюционной истории организмов сводятся к следующей таблице:

Макроэволюция и ее доказательства
Доказательства макроэволюции	Характеристика макроэволюции
Сравнительно анатомические	Представители животного мира имеют сходный план строения, что свидетельствует о единстве происхождения. Примером служит пятипалая конечность, зачатки которой встречались в плавниках кистеперых рыб. Теперь такое строение характерно для млекопитающих, птиц, рептилий, земноводных, рыб. Доказательством макроэволюции служат также атавизмы и рудименты. Атавизмы - органы давних предков, которые развиваются у современных видов (человек может родиться с несколькими сосками или полностью покрыты волосами). Рудименты – органы, которые утратили свою роль, но не исчезли полностью (остатки третьего века, копчик).
Эмбриологические	Первые этапы развитиявсех позвоночных животных на эмбриональном уровне практически идентичны (форма тела, жаберные дуги, хвост, один круг кровообращения).Но постепенно по мере созревания и роста, отличия стают существенными, каждый организм развивается и приобретает черты своего вида.
Палеонтологические	Данная группа доказательств объединяет находки останков вымерших предков, которые относились к переходным формам. Они позволяют отследить путь от одного вида животных к другому. К примеру, найдена пятипалая лошадь, которая является предком современных видов, которые имеют один палец. Это свидетельствует, что у предков лошадей было по 5 пальцев на конечностях.
Биохимические	Одинаковый химический состав клеток, как современных представителей, так и их предков. Сходство генетической информации у всего живого (ДНК, РНК). Процессы пластического и энергетического обмена имеют единые принципы. Большинство живых существ для выживания используют универсальный источник энергии АТФ. Сходные также этапы расщепления питательных веществ (белков, жиров, углеводов), их зависимость от ферментативных систем.
Биогеографические	Распространение флоры и фауны на разных континентах Земли отражает процессы макроэволюции. Чем ближе находятся континенты, тем больше похожих видов их населяет, чем дольше они были в изоляции, тем больше отличий в животном и растительном мире.

Какие доказательства макроэволюции дают нам палеонтологические данные?

Палеонтологические раскопки позволяют получить информацию о растениях и животных прошлого, возобновить прежний облик давно вымерших существ, установить связь между древними предками и современными потомками.

Изучение останков, полученных из земных пластов различных эр и эпох, дает возможность установить закономерности появления и развития разных видов. К примеру, самые древние пласты - это источники останков беспозвоночных животных, а более поздние пласты - хордовых. Молодые геологические слои содержат тела, похожие на современных животных и растений.

Ученые обнаружили также переходных существ, которые обладали свойствами древних и молодых видов. Такие находки доказывают существование макроэволюции. Ископаемая первоптица археоптерикс - связывает рептилий и птиц. Археоптерикс, как и рептилии, обладает длинным хвостом и несросшимися позвонками, а как птица - крыльями и покрывающими тело перьями.

Доказательством макроэволюции служат и филогенетические ряды. Сходство между остатками ранее живших животных и растений свидетельствует о происхождении одних видов от других.

Процесс образования из видов новых родов, из родов - новых семейств и т. п. называют макроэволюцией . Она происходит в исторически грандиозные промежутки времени и недоступна непосредственному изучению.

Макроэволюция - надвидовая эволюция, в отличие от микроэволюции, происходящей внутри вида, внутри его популяций. Однако принципиальных отличий между этими процессами нет, так как в основе макроэволюционных процессов лежат микро-эволюционные. В макроэволюции действуют те же процессы - борьба за существование, естественный отбор и связанное с ними вымирание. Макроэволюция носит дивергентный характер, так же как и микроэволюция.

Эмбриологические доказательства эволюции

Из курсов биологии вы знаете об общем плане строения позвоночных, что свидетельствует о единстве их происхождения. Убедительные доказательства степени родства между организмами представляет эмбриология, изучающая зародышевое развитие организмов. Еще Чарлз Дарвин отметил наличие взаимосвязей между индивидуальным развитием организмов - онтогенезом и их эволюционным развитием - филогенезом . Эти связи были подробно изучены последующими исследователями.

Сходство зародышей. Подавляющее большинство организмов развиваются из оплодотворенного яйца. Проследим последовательные стадии развития зародышей рыбы, ящерицы, кролика, человека. Удивительное сходство зародышей касается формы тела, наличия хвоста, зачатков конечностей, жаберных карманов по бокам глотки (см. рисунок 12). Во многом сходна на этих стадиях внутренняя организация зародышей. У всех сначала имеется хорда, а затем позвоночник из хрящевых позвонков, кровеносная система с одним кругом кровообращения (как у рыб, вспомните курс зоологии), одинаковое строение почек и др.

Рисунок 12. Сравнение зародышей позвоночных на разных стадиях развития.

По мере развития сходство между зародышами ослабевает и начинают все более четко проявляться черты тех классов, к которым они принадлежат. У ящерицы, кролика и человека зарастают жаберные карманы; у зародыша человека особенно сильно развивается головной отдел, включающий мозг, формируются пятипалые конечности, а у зародыша рыбы - плавники и т. п. По ходу эмбрионального развития последовательно происходит расхождение признаков зародышей, приобретающих черты, характеризующие класс, отряд, род и, наконец, вид, к которому они принадлежат.

Изложенные факты говорят о происхождении всех хордовых от одного ствола, который в ходе эволюции распался на множество ветвей.

Биогенетический закон

Основываясь на приведенных выше, а также множестве других факторов, во второй половине XIX в. немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель установили закон соотношения онтогенеза, который получил название биогенетического закона. Согласно этому закону каждая особь в индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историю развития своего вида (филогенез), или, короче, онтогенез есть краткое повторение филогенеза.

Приведем несколько примеров. У всех без исключения позвоночных животных в онтогенезе закладывается хорда - признак, который был свойствен их отдаленным предкам. У головастиков бесхвостых земноводных (лягушки, жабы) развивается хвост. Это - повторение признаков их хвостатых предков. Личинки многих насекомых имеют червеобразную форму (гусеницы бабочек, личинки мух и т. д.). В этом следует усматривать повторение черт строения их червеобразных предков.

Биогенетический закон приложим и к растениям. Из споры мха развивается сначала ветвящаяся нить, похожая на нитчатую водоросль. Это говорит о родстве наземных растений с водорослями.

Биогенетический закон, выражающий глубокую связь между онтогенезом и филогенезом, имел большое значение для выяснения родственных связей между организмами.

Палеонтологические доказательства эволюции

Палеонтология изучает ископаемые остатки вымерших организмов и выявляет их сходство и различие с современными организмами.

По ископаемым остаткам палеонтологи восстанавливают внешний вид и строение вымерших организмов, узнают о растительном и животном мире прошлого.

Сопоставление ископаемых остатков из земных пластов разных геологических эпох убедительно свидетельствует об изменении органического мира во времени. В самых древних пластах заключены остатки типов беспозвоночных, а в более поздних пластах - остатки типа хордовых. Позже на Земле появились позвоночные. В более молодых геологических пластах содержатся остатки животных и растений, относящихся к видам, похожим на современные.

Данные палеонтологии дают большой материал о преемственных связях между различными систематическими группами. В одних случаях удалось установить переходные формы, в других - филогенетические ряды, т. е. ряды видов, последовательно сменяющих один другой.

Ископаемые переходные формы. На берегах Северной Двины была найдена группа зверозубых рептилий (см. рисунок 13). Они совмещают признаки пресмыкающихся и млекопитающих. Такие организмы относят к переходным формам. Зверозубые рептилии имеют сходство с млекопитающими в строении черепа, позвоночника и конечностей, а также в делении зубов на клыки, резцы и коренные.

Рисунок 13. Зверозубый ящер иностранцевия.

Большой интерес с эволюционной точки зрения представляет находка археоптерикса (см. рисунок 14). Это животное величиной с голубя имело признаки птицы, но сохраняло еще черты пресмыкающихся. Признаки птиц: сходство задних конечностей с цевкой, наличие перьев и общий вид. Признаки пресмыкающихся: длинный ряд хвостовых позвонков, брюшные ребра и наличие зубов. Археоптерикс не мог быть хорошим летуном, так как у него слабо развиты грудная кость (без киля), мышцы крыльев и грудные. Позвоночник и ребра не являлись жесткой костной системой, устойчивой при полете, как у современных птиц.

Рисунок 14. Археоптерикс и его отпечаток на камне (слева).

Филогенетические ряды

Палеонтологам удалось восстановить филогенетические ряды некоторых копытных, хищных, моллюсков и др. Примером может служить эволюция лошади (см. рисунок 15).

Рисунок 15. Эволюция лошади.

Наиболее древний ее предок ростом с лисицу, с четырехпалыми передними конечностями, трехпалыми задними и бугорчатыми зубами травоядного типа. Жил в местностях с теплым и влажным климатом, среди трав и кустарников, передвигался скачками.

К концу неогена растительность стала более сухой и грубой; в открытых степных пространствах спасение от врагов можно было найти в быстром беге, других средств защиты у этих животных не было.

Борьба за существование и естественный отбор проходили в направлении удлинения ног и сокращения поверхности опоры - уменьшения количества пальцев, достигающих почвы, упрочнения позвоночника, что способствовало быстрому бегу. Изменение характера пищи повлияло на образование складчатых зубов. В результате произошла мощная перестройка организма этих животных.

Несмотря на огромную неполноту, палеонтологическая летопись, дополняемая данными сравнительной анатомии и эмбриологии, позволяет ясно представить общую картину развития жизни на Земле. По мере перехода от более древних земных слоев к новым наблюдается постепенное повышение организации животных и растений, постепенное приближение фаун и флор к современным.

Первая наша задача – сформировать понятие «макроэволюция» и сравнить с понятием «микроэволюция» (Слайды 3, 4)
Различие макроэволюции и микроэволюции:
Макроэволюция – надвидовая эволюция, приводит к образования таксонов более высокого ранга, чем вид (родов, семейств, отрядов, классов, типов и т.д.)
Микроэволюция – происходит внутри вида, внутри его популяции.
Макроэволюция происходит в исторически грандиозные промежутки времени и недоступна непосредственному изучению.
Сходство макро- и микроэволюции:
– В основе лежат процессы: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор, изоляции.
– Носят дивергентный характер.
Наука располагает множеством доказательств, свидетельствующих о реальности макроэволюционных процессов .
Группы доказательств эволюционного процесса: палеонтологические, эмбриологические, сравнительно-анатомические (морфологические),молекулярно-биологические и цитологические, биогеографические (Слайд 5)
Работа по терминами . (Слайды 6, 7)
Что изучают науки?
Палеонтология, эмбриология, сравнительная анатомия, молекулярная биология, биогеография
Что обозначают термины?
Онтогенез, филогенез, дивергенция, конвергенция, гомологичные органы, аналогичные органы, рудименты, атавизмы, эндемики, реликты
Учитель дает задания группам. (Презентация, Слайд 8)
Задания.
1. Используя учебник А.А.Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник «Общая биология» 10-11 кл § 61, (дополнительно) учебник Д.К. Беляева «Общая биология» 10-11 кл § 41 и материалы, лежащие на столах найти факты, доказывающие существование эволюционного процесса на нашей планете.
I группа – палеонтологические доказательства эволюции;
II группа – эмбриологические доказательства эволюции
III группа – сравнительно-анатомические доказательства эволюции;
IV группа – молекулярно-биологические и цитологические доказательства эволюции;
V группа – биогеографические доказательства эволюции.
2. Лидер каждой группы представляет наработки группы классу.
3. Работа группы оценивается в баллах (группы получают жетоны):
Учитель делает установку на заполнение таблицы.
(Слайд 9)
После каждого выступления группы учитель демонстрирует доказательства эволюции, используя УМК «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия» и Презентацию и подводит итог работы группы.
Палеонтологические доказательства эволюции:
(УМК «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия» Слайд 2-5, урок 7, Слайды 22-24);
– наличие ископаемых остатков;
– наличие переходных форм;
– наличие филогенетических рядов (лошади)
Эмбриологические доказательства эволюции:
(УМК «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия» Слайды 6-8, урок 7);
– закон зародышевого сходства;
– биогенетический закон.
Сравнительно-анатомические (морфологические) доказательства эволюции: (Слайды 12-19)
– клеточное строение организмов;
– общий план строения позвоночных;
– наличие гомологичных и аналогичных органов;
– наличие рудиментов и атавизмов;
– наличие ныне живущие промежуточные формы
Молекулярно-биологические и цитологические доказательства эволюции: (Слайды 20-21)
– элементарный химический состав;
– строение и функции органических молекул;
– аккумулятор энергии – молекулы АТФ;
– генетический код (универсален);
– биосинтез белка;
– строение и функция органоидов клетки;
– деление клеток (митоз и мейоз).
Биогеографические доказательства эволюции. (Слайды 25-32)
А. Уоллес выделил 6 зоогеографических областей по распространению животных и растений на нашей планете.

Вопросы:

1. Почему флора и фауна Неарктической области (Северная Америка) и Палеоарктической области (Евразия) имеют много общего, хотя изолированы Беринговым проливом?
2. Почему флора и фауна Неарктической области (Северная Америка) отличается от Неотропической области (Южная Америка), хотя они соединены Панамским перешейком?
3. Почему флора и фауна Неотропической области (Южная Америка) и Эфиопской области (Африка) имеют много общего?
4. Почему только в Австралии существуют сумчатые животные?
5. Почему на Британских островах флора и фауна близка к материковой, а на острове Мадагаскар нет типичных для Африки крупных копытных, крупных хищников, высших обезьян?
Однако там много низших обезьян – лемуров, которые нигде больше не встречаются (эндемики).
Учитель: Особенность фауны и флоры островов свидетельствуют в пользу эволюции.
Вопрос: Почему океанические острова очень бедны, по сравнению с материковыми островами?
Являются результатом случайного занесения некоторых видов птиц, рептилий, насекомых, семян растений, спор, которые смогли преодолеть водные преграды и занестись с помощью ветра, воды, птицами. Представители таких видов, попавшие на океанические острова, получают широкие возможности для размножения.
Например, на Галапагосских островах из 108 видов птиц 82 и 8 видов рептилий эндемичны
На Гавайских островах 300 эндемичных видов улиток, принадлежащих к одному роду.
Распределение животных и растений по поверхности планеты и их группировка в биогеографические зоны отражает процесс исторического развития Земли и эволюции органического мира.
Вывод: (Слайд 33)
Чтобы доказать, подлинность эволюции живого мира на Земле, необходимо использовать данные разных наук.