Возникновение и начальное развитие жизни на Земле, Биология

Начальные этапы развития жизни

История Земли насчитывает 4500–5000 млн лет. Примерно 3500–4000 млн лет шло формирование самой планеты, а возникновение организмов заняло период около 1000 млн лет.

Первые живые существа появились на Земле примерно 3500–3900 млн лет назад. Их формирование и развитие происходило в водной среде, которая по насыщенности органическими и неорганическими веществами была подобна бульону.

Первые живые организмы были одноклеточными, по строению похожими на ныне живущих бактерий. Они основали особую группу организмов – прокариот.

Прокариоты (от греч. про — перед и карион — ядро), или доядерные, — одноклеточные живые организмы, не обладающие (в отличие от эукариот) ограниченным оболочкой клеточным ядром. 

Для клеток прокариот характерно отсутствие ядерной оболочки; генетический материал прокариот представлен одной молекулой ДНК, замкнутой в кольцо; в клетках отсутствуют органоиды, имеющие мембранное строение, нет и цитоскелета. 

Прокариотические организмы объединяют в царство Бактерии.

Гетеротрофные организмы, или гетеротрофы (от греч. гетеро — разный и трофе — пища), — организмы, использующие для своего питания готовые органические соединения (в отличие от автотрофов).

К гетеротрофным организмам относятся все животные, в том числе человек, грибы, а также некоторые паразитические бесхлорофильные растения и некоторые микроорганизмы.

Анаэробы, анаэробные организмы (греч. ан — отрицательная частица и аэробы), — организмы, способные жить и развиваться при отсутствии свободного кислорода и получающие энергию для жизнедеятельности расщеплением органических и неорганических веществ.

Анаэробные бактерии Десульфовибрио восстанавливают сульфаты, содержащиеся в пластовых водах нефтяных месторождений, до сероводорода

Термин «анаэробы» ввел Л. Пастер, открывший в 1861 году бактерии масляно-кислого брожения, способных жить в бескислородной среде.

Автотрофные организмы, или автотрофы (от греч. авто — сам и трофе — пища), — организмы, синтезирующие из неорганических веществ необходимые для жизни органические молекулы.

К автотрофным организмам относятся высшие растения (кроме паразитических), водоросли и некоторые бактерии.

Высшие растения, водоросли и цианобактерии являются фотосинтетиками; они синтезируют органическое вещество из простых соединений — углекислого газа и воды — за счёт солнечной энергии.

Автотрофные бактерии — хемосинтетики — синтезируют органическое вещество из минеральных соединений за счёт энергии некоторых химических реакций.

Роль автотрофов в природе огромна, так как они создают органические вещества.

Фотосинтез — процесс образования клетками высших растений, водорослей и некоторыми бактериями органических веществ при участии энергии света. Процесс фотосинтеза идёт при участии пигментов в хлоропластах и хроматофорах клеток.

Основа фотосинтеза — окислительно-восстановительный процесс, в котором электроны переносятся от донора-восстановителя (вода, водород и др.) к акцептору (СО2, ацетат) с образованием восстановленных соединений (углеводы) и выделением кислорода, если окисляется вода (фотосинтезирующие бактерии, использующие иные, чем вода, доноры, кислород не выделяют).

Световая фаза — этап фотосинтеза, в течение которого за счёт энергии света образуются богатые энергией соединения АТФ и молекулы-носители энергии.

Осуществляется на мембранах тилакоидов хлоропластов.

Под влиянием энергии солнечного света молекула хлорофилла возбуждается в результате взаимодействия с фотонами, один из её электронов переходит на более высокий энергетический уровень. Проходя по цепи белков мембраны хлоропласта он отдаёт лишнюю энергию на реакции синтеза АТФ.

Другая часть энергии принимает участие в разложении воды на молекулярный кислород, ионы водорода и электроны. Водород присоединяется к молекуле-переносчику НАДФ, способному транспортировать его в пределах хлоропласта.

Второй этап фотосинтеза не требует света и идёт в строме хлоропластов. Он называется темновой фазой.

Центральное звено темновой фазы — цикл Кальвина. Он включает в себя биохимические реакции синтеза органических веществ с использованием энергии, накопленной на светозависимой стадии. В результате энергия используется для превращения углерода из СО2 в углеводы.

Цианобактерии, или синезелёные водоросли, — группа прокариот, способных к фотосинтезу с выделением кислорода. Накопленная в результате энергия используется в темновых процессах фотосинтеза для производства органических веществ из углекислого газа.

Цианобактерии — одноклеточные, нитчатые и колониальные микроорганизмы. Размер клеток варьирует от 0,5 мкм до 100 мкм, в тропических морях они часто образуют скопления в виде кустиков до 20 см высотой.

Цианобактерии окружены особой слизистой оболочкой, жгутики отсутствуют. Встречаются среди цианобактерий морские, пресноводные, почвенные виды и участники симбиозов.

Синезелёные водоросли составляют значительную долю океанического фитопланктона, стоят в начале большинства пищевых цепей и производят огромное количество кислорода, а также являются главными участниками «цветения» воды. Известно около 2 000 видов.

Цианобактерии, вероятнее всего, внесли огромный клад в формирование современной атмосферы на Земле. Многие виды способны усваивать азот атмосферы. 

Аэробы, аэробные организмы (греч. аэрос — воздух и биос — жизнь) — организмы, обладающие аэробным типом дыхания, т. е. способные жить и развиваться только при наличии свободного кислорода (в отличие от анаэробов).

К аэробам относятся почти все животные и растения, а также многие микроорганизмы, которые используют для жизнедеятельности энергию, освобождающуюся при реакциях окисления, протекающих с поглощением свободного кислорода.

Эукариоты (от греч. эу — хорошо и карион — ядро), или ядерные, — одно- или многоклеточные организмы, у которых тело клеток, в отличие от клеток прокариот, дифференцировано на цитоплазму и отграниченное мембраной ядро.

Согласно современной системе органического мира, эукариотам придают ранг надцарства (включающего царства Животные, Грибы и Растения), противопоставляя его надцарству прокариот (с единственным царством Бактерии).

Генетический материал ядра эукариот представлен линейными молекулами ДНК и организован в хромосомы, способные к удвоению и распределению путём митоза между дочерними клетками. Цитоплазма клеток эукариот, в отличие от цитоплазмы клеток прокариот, обладает сложной системой мембран, формирующих эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, митохондрии и другие органоиды.

У большинства эукариот есть половой процесс (с редукционным делением в процессе мейоза и слиянием клеточных ядер при оплодотворении).

Первые многоклеточные организмы появились на нашей планете около 2 млрд лет назад. Предполагают, что они произошли от колониальных жгутиковых простейших (гипотоза И. И.

Мечникова) и представляли собой мелких животных, состоящих из одного слоя клеток со жгутиками и центральной полости с амёбовидными клетками внутри.

Из современных организмов на первый многоклеточный организм более всего похож трихоплакс.

Трихоплакс (от греч. трихос — волос, плакос — плоский) — примитивное морское многоклеточное животное, листовидное тело которого (до 3 мм) состоит из наружного слоя клеток со жгутиками и внутренней паренхимы, образованной амёбообразными клетками. Ни рта, ни кишечника, ни нервной системы, ни мускулатуры у трихоплакса нет. Размножается трихоплакс бесполым и половым путём.

Следующая страница “Жизнь в архейскую и протерозойскую эры” >

Урок биологии "Возникновение и начальное развитие жизни на Земле"

Существует множество вариантов изложения учебного материала. Опробовав многие предлагаю на суд коллег одну из нетрадиционных форм урока биологии.

Цели урока: Образовательные: 1. Определить понятие “жизнь”. 2. Познакомить с различными теориями происхождения жизни. 3. Выбрать из различных теорий вероятную и обосновать выбор. 4. Выяснить каков наиболее вероятный путь возникновения жизни.

• Развивающие:
• Воспитательные:
• Тип урока: Урок получения новых знаний.
• Форма урока: Устный журнал.

1. Развитие способностей анализировать предложенную информацию. 2.  Развитие умений давать оценку предлагаемым фактам и высказывать свое мнение. 1. Воспитание терпимости к взглядам других людей. Воспитание умения тактично доказывать свою точку зрения.

Этапы урока: I – Организационный момент и актуализация зоны усвоения оптимальных знаний. II – Мотивационный – сообщение темы, целей (записаны на доске). III – создание новых знаний (организация деятельности учащихся). IV – Закрепление знаний.

Учитель: “Прежде чем начать спор о справедливости различных теорий возникновения жизни на Земле, нам с вами необходимо выяснить и четко определить понятие жизни. Что же такое жизнь? В окружающем нас мире мы без труда одни тела относим к живым, другие – к неживым.

Что же отличает их друг от друга? Этот вопрос с давних времен привлекал ученых и мыслителей, которые, желая дать определение понятию “живое”, “жизнь” старались найти самое существенное, самое характерное в этих понятиях. Известно несколько десятков различных определений жизни.

Увы! Почти все они неудовлетворены.

СЦЕНКА: “Спор скептика и оптимиста”

Скептик: Ну, что нового в ваших познаниях, уважаемый? Нашли определение “жизни”? Оптимист: Увы! Но ведь есть же замечательное определение живого в книге “Анти-Дюринг”, данное Ф.

Энгельсом: “Жизнь, есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел”. Само определение можно разделить на две части.

В первой дается определение составной отличительной черты всего живого – содержание в них белков, а во второй говорится о способе существования белков – обмене веществ. Определение Энгельса прекрасное по форме и замечательное по содержанию, до сих пор пользуется широким признанием.

Скептик: Позвольте, уважаемый, но ведь это определение уже “с бородой”.

С момента выхода “Анти-Дюринга” прошло более 100 лет – за это время в различных областях естествознания сделаны крупные открытия!!! Оптимист: Конечно, есть и более современные определения, например, что живые тела – открытые системы, то есть существуют до тех пор, пока в них поступает энергия в виде пищи, а отбросы выделяются в окружающую среду. Указывают, что живые тела способны к авторегуляции, то есть, способны сохранить постоянство своего состава и свойств, что постоянной составляющей частью их кроме белков являются нуклеиновые кислоты. Скептик: Ну, это все тезисы. Они вполне научны, но все же современное определение жизни вы можете предложить? Оптимист: Свое пока нет! Может быть в следующем десятилетии. А вот может определение Волькенштейна Вас удовлетворит: “Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот”. Вы удовлетворены, коллега?

1. Скептик: Вполне.
2. /Пожимают друг другу руки, расходятся/

Учитель:

Обратите внимание на оговорку в этом определении “Живые тема, существующие на Земле…”. Очевидно, жизнь есть и вне нашей планеты, и она существенно отличается от нашей? Каковы же теории происхождения жизни? Давайте рассмотрим некоторые из них.

Ученик: 1 теория – Космическая

Для того, чтобы объяснить каким образом возникла жизнь на Земле была предложена гипотеза вечности жизни. Сущность ее в том, что зародыш жизни (споры растений, микроорганизмы) будто бы рассеяны в космическом пространстве и переносятся с планеты на планеты под давлением света. Сторонниками этой теории были многие видные ученые, в том числе академик Вернадский. Однако, если бы даже было доказано, что на Землю могут попасть живые организмы с пылью и метеоритами, тогда каким же образом возникла жизнь на других планетах? По данным космологии (науки о происхождении небесных тел), история возникновения и развитии планет сходны. Все планеты проходят стадию раскаленных тел и существование жизни в таких условиях невозможно, немыслимо!

Учитель: Тогда может быть рассмотрим другую?

Ученик: 2 теория – Метафизическая Сотворение мира по Слову Бога: “В начале сотворил Бог небо и землю. Земля была безвидна и пуста… И сказал Бог: да будет свет. И стал свет. И отделил Бог свет от тьмы. И назвал Бог свет днем, а тьму ночью. И был вечер, и было утро: день один. И сказал Бог: да будет твердь посреди воды, и да отделяет она воду от воды. И создал Бог твердь. И был вечер и было утро: день второй. И сказал Бог: да прорастит земля зелень, траву, сеющую семя, дерево плодовитое. И стало так. И был вечер, было утро: день третий. И сказал Бог: да будут светила на тверди небесной для отделения дня от ночи, и для знамений, и времен, и дней, и годов. И создал Бог два светила великие: светило большее для управления днем, и светило меньшее для управления ночью, и звезды. И был вечер, и было утро: день четвертый. И сказал Бог: да произведет вода пресмыкающихся, душу живую, и птицы да полетят над землею, по тверди небесной. И сотворил Бог рыб и всякую душу животных и птиц по роду их. И благословил их Бог, говоря: плодитесь и наполняйте воду и воздух. И был вечер, и было утро: день пятый. И сказал Бог: да произведет земля душу живую по роду ее, скотов, и гадов и зверей земных породу их и стало так. Тогда же создал Бог людей, чтобы жили в этом прекрасном мире прославляя Его, общаясь с творцом. И было утро, и был вечер: день шестой.

• И совершил Бог к седьмому дню все дела Свои, и почил в день седьмой.
• Бытие 1:14-25            1:26-31
•           2:7-22

Учитель: Каждая теория проходит стадию признания и поражения (даже отвержения). Давайте рассмотрим третью теорию самопроизвольного зарождения жизни. Ученик: С незапамятных времен человек задавал вопрос: откуда берутся живые существа? В античное время и в средние века уровень развития биологии был очень низким.

В этот период были распространены взгляды о том, что живые организмы самопроизвольно возникают из неживого материала. Вполне серьезно ученые считали, что лягушки в прудах возникают из ила, мухи – из грязи. Видный ученый средневековья Ван-Гельмонт (XVI-XVII в.) в своей книге указывал на возможность зарождения мышей из грязного белья.

Другой крупный ученый той же эпохи врач Парацельс (XV-XVI в.) опубликовал способ искусственного изготовления человека (“гомункулоса”). Однако и эти теории “разлетались в клочья”, когда в середине ХVII века итальянский биолог и врач Ф. Реди сделал открытие на основе опыта. В сосуды он помещал куски мяса различных животных.

Одни сосуды он плотно закупоривал, чтобы не происходило доступа воздуха. Другие сосуды оставлял открытыми. Спустя некоторое время в открытых банках появились “черви” – личинки мух, а в закупоренных их не было”.

В своей работе “Эксперименты над зарождением насекомых” (1668 год) он, обобщая свои наблюдения, высказал предположение, что черви на гниющем мясе – результат полового размножения мух, а не самозарождения их из мяса. А еще через несколько лет после Ф.

Реди голландец Антон ван Левенгук, используя изобретенный им микроскоп, открыл микроскопические организмы и предположил, что гниение происходит в результате их жизнедеятельности. Но последним ударом по теории самопроизвольного зарождения жизни стали опыты французского биолога Луи Пастера (1822-1895 г.

), который применил колбу с S-образным изгибом, помещая в нее прокипяченный бульон. Бульон в такой колбе мог храниться сколько угодно долго, пока колбу не наклонили, и не давали бульону омыть S-образное колено, куда был доступ микробов и бактерий.

После этого в колбе начиналось гниение бульона, так было окончательно доказано, что в основе всех процессов возникновения живых организмов находятся живые организмы. Другими словами, зарождение живого из неживого невозможно принципиально, то есть никогда и не при каких условиях.

Учитель: Тогда каким же образом первоначально возникла жизнь на Земле? Ученик: Существует и другая теория. Это теория происхождения органических веществ из неорганических на одном из этапов ее длительной эволюции. В основе этой теории лежит гипотеза академика Опарина. Она основывается на том, что весь окружающий нас мир находится в движении, то есть постоянно изменяется. Не имеет историю, в том числе и клетка, а ей предшествовало создание более простых образований. Скорее всего, сначала возникли вещества, из которых состоит клетка, – белки и нуклеиновые кислоты, АТФ и др. Эти вещества в свою очередь образовались в результате длительной эволюции. Только не биологической, а химической.

Первым шагом на пути возникновения жизни на Земле стал небиологический (абиогенный) синтез органических молекул из неорганических. Материалом для такого синтеза были газы, выделяющиеся из остывающей 3 – оксид углерода (IV) – СО2, оксид углерода (II) – СО, сероводород Н2S, аммиак – NН3, метан – СН4 и др.

Молекулярного кислорода почти не было, он при выделении из разломов Земли свободно связывался с другими веществами, окисляя их. Зато содержание углерода в первичной атмосфере очень высоко, а ведь это основной элемент органических веществ. Американский ученый Миллер и русские Пасынский и Павловская экспериментально доказали образование сложных органических соединений из неорганических веществ, которые могли находиться в первобытном океане под влиянием электрических разрядов и ионизирующего излучении (ультрафиолетового). Американские ученые Фокс и Дозе показали, что в условиях, существующих на первобытной Земле, мог происходить даже абиогенный синтез даже белков. Они находились в начале в виде очень разбавленного раствора.

Второй шаг – концентрация органических веществ.

По предположению академика Опарина он происходил в силу способности присущей всем высокомолекулярным соединениям самопроизвольно концентрироваться и образовывать кооцерваты. Эти кооцерватные капли способны в некоторых условиях поглощать из раствора органические вещества и выделять продукты распада – это напоминает процесс питания. В результате они увеличиваются в размере, что внешне напоминает рост. По мнению академика Опарина между капельками кооцервата происходит нечто вроде борьбы за существование, в результате которой образуются капельки наиболее устойчивые, более приспособленные к окружающей среде. Но, в кооцерватах отсутствует главный признак живого организма – способность к самопроизведению молекул, входящих в их состав.

Третий шаг – возникновение молекул, способных к самовоспроизведению. Вероятнее всего сначала это были простейшие полинуклеотиды, а способность к воспроизведению заключалась в прохождении реакций матричного синтеза. В ходе его случались ошибки. Ошибки вели к мутациям. Мутации были основой к созданию новых организмов.

Учитель: Первобытные организмы по способу питания были настоящими гетеротрофами, то есть поглощали готовые химические вещества. Запас их истощался за счет роста числа живых организмов. Началась борьба за пищу, в ней выживали не только самые активные, но и самые защищенные. По-видимому, так произошло образование клеточной оболочки (одноклеточных живых организмов), возник слой цитоплазмы, наружная мембрана. А вслед за этим еще одним шагом к прогрессу стало автотрофное питание. Так возник сначала хемосинтез, а затем и фотосинтез.

СЦЕНКА: “Спор оптимиста и скептика”

Скептик: Позвольте, коллега, задать Вам еще пару вопросов? Вот вы всезнайка, так скажите, почему жизнь возникла (зародилась) и вначале развивалась только в Океане? Оптимист: Ну, это легко объяснить. В период возникновения жизни на Земле она подвергалась интенсивному излучению Солнца, которое было губительно для всего живого.

Первоначально жизнь была возможна лишь в Океане. Скептик: Ну, а сейчас возможно ли образование жизни небиологическим путем? Оптимист: По-видимому, нет. Ведь сейчас любые органические вещества, как бы они не образовывались, сейчас же будут поглощены гетеротрофами.

В наше время все органические вещества возникают биологическим путем, то есть в процессе создания себе подобных. Есть ли еще вопросы, коллега?

Скептик: Нет! (пожимает руку) Учитель: (обращается к классу) Ну, а у вас есть вопросы к нашим учителям? Нет? Тогда давайте выясним, какая из теорий наиболее убедительна?

/Ученики поочередно высказывают свое мнение/

Учитель: А теперь пришло время подвести итог нашего разговора. 1. Определите понятие “жизнь”? (Дается определение) 2. С какими теориями происхождения жизни мы познакомились? (Перечисление) 3. Какая теория на, ваш взгляд, наиболее вероятна? (Несколько учащихся излагают свои взгляды на проблему с короткой попыткой обоснования) 4.

Каков же вероятный путь возникновения жизни? (Назвать по ступеням) Ну, что же замечательно. Все, что было сегодня намечено мы усвоили, а к следующему уроку готовим этот материал по § 52 и, конечно же, записи в тетради. И еще творческое задание для особо увлеченных этой проблемой. Попробуйте предложить свою теорию возникновения жизни на Земле.

Спасибо за урок, я очень довольна ответами тех, кто помогал мне его вести.

А теперь оценки (с ми).

Литература: 1. Б.Арапович и В.Маттелмяки “Детская Библия” 1-я Книга Моисеева: Бытие, глава 1, стихи 1-13. с.4. Бытие 1:14-25. с.5. Издатель: Российское Библейское общество, Москва, 1995 г.

2. Полянский “Общая биология”, Москва, “Просвещение”, 1988 г. с.198.

25.11.2004

Конспекты лекций биология. конспекты лекций по учебной дисциплине биология

Подборка по базе: Лидерство и психологические основы управления судовым экипажем. , Сборник лекций по неврологии.doc, Вопросы к зачету по дисциплине.docx, Перечень теоретических вопросов по дисциплине госпитальная терап, Гончарова Н.В. – Основы термодинамики. Курс лекций..

docx, Учебное пособие по дисциплине гигиена для студентов лечебного фа, Лабораторная работа по дисциплине Правоведение .docx, Учебное пособие по дисциплине гигиена для студентов лечебного фа, Рабочая программа учебной практики.docx, ЭБ конспект лекций.docxЛекция №10. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле.

 

Цель теоретического занятия:   рассмотреть основные закономерности и основные  этапы развития жизни на Земле.

Время: 2 часаУчебно-материальное обеспечение:1.Компьютер, экран, проектор;2. Электронная презентация к занятию.

Учебные вопросы:

1. Гипотезы проис­хождения жизни.

2. Основные закономерности возникновения, развития и существования жизни на Земле.
3. Усложнение живых организмов в процессе эволюции.
4. Причины многообразия видов организмов на Земле.

 

 Гипотезы проис­хождения жизни.

Происхождение жизни на Земле является одной из важнейших проблем естествознания. Еще в глубокой древности люди задавали себе вопросы, откуда произошла живая природа, как появилась жизнь на Земле, где грань перехода от неживого к жизни и пр. На протяжении десятков веков менялись взгляды на проблему жизни, высказывались разные идеи, гипотезы и концепции.

Этот вопрос волнует человечество и по настоящее время.Некоторые идеи и гипотезы о происхождении жизни получили широкое распространение в разные периоды истории развития естествознания. В настоящее время существует пять гипотез возникновения жизни:1. Креационизм – гипотеза, утверждающая, что жизнь создана сверхъестественным существом в результате акта творения, то есть Богом.2.

 Гипотеза стационарного состояния, согласно которой жизнь существовала всегда.3. Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни, которая основывается на идее многократного возникновения жизни из неживого вещества.4. Гипотеза панспермии, согласно которой жизнь была занесена на Землю из космического пространства.

5.

 Гипотеза исторического происхождения жизни путем биохимической эволюции А. И. Опарина:

 -Геохимическая эволюция планеты Земля, синтез простейших соединений, таких как СО2, переход воды из парообразного состояния в жидкое в результате постепенного охлаждения Земли. Эволюция атмосферы и гидросферы.

– Образование из неорганических соединений органических веществ – аминокислот – и их накопление в первичном океане в результате электромагнитного воздействия Солнца, космического излучения и электрических разрядов.

-Постепенное усложнение органических соединений и образование белковых структур.- Выделение белковых структур из среды, образование водных комплексов и создание вокруг белков водной оболочки.-Слияние таких комплексов и образование коацерватов, способных обмениваться веществом и энергией с окружающей средой.- Поглощение коацерватами металлов, что привело к образованию ферментов, ускоряющих биохимические процессы.-Выработка в ходе эволюции у этих образований процессов саморегуляции и самовоспроизведения. 

 Основные закономерности возникновения, развития и существования жизни на Земле.Для существования первых «живых» молекул, прокариотов необходим, как для всего живого, приток энергии извне. Непосредственным источником энергии для клеток служит аденозинтрифосфорная кислота и другие соединения, содержащие фосфор.

 Энергию клетки получают с пищей, они способны не только тратить, но и запасать энергию.Примерно 2 млрд. лет тому назад в живых клетках появилось ядро. Из прокариотов возникли эукариоты – одноклеточные организмы с ядром. Их на Земле насчитывается 25—30 видов. Самые простые из них – амебы. У эукариотов существует в клетке оформленное ядро с веществом, содержащим код синтеза белка.

Примерно к этому времени наметился «выбор» растительного или животного образа жизни. Основное различие этих образов жизни связано со способом питания, с возникновением такого важного для жизни на Земле процесса, как фотосинтез. Фотосинтез заключается в создании органических веществ, например, сахаров, из углекислоты и воды при использовании энергии света.

Благодаря фотосинтезу растения вырабатывают органические вещества, за счет которого происходит наращивание массы растений.

Усложнение живых организмов в процессе эволюции.Усложнение строения организмов животных происходило на про­тяжении всего периода развития животного мира на Земле.

Появление многоклеточности, специализации и дифференцировки клеток было выгодным и давало определенные преимущества живым организмам.

В процессе эволюции постоянно возникают новые виды организмов, приспособленных к разным условиям среды, увеличивается разнообра­зие фауны.

В результате эволюции повышается общий уровень органи­зации живых существ: происходит усложнение и усовершенствование их строения. А вот строение паразитических форм организмов в про­цессе эволюции упрощается. Но и эти организмы считают прогрессив­ными эволюционными группами, поскольку они прекрасно приспособ­лены к жизни и дают многочисленное потомство.

Причины многообразия видов организмов на Земле

Причины многообразия видов – результат взаимодействия движущих сил эволюции: наследственной изменчивости, борьбы за существование, естественного отбора. На Земле существуют различные среды обитания. В связи с этим каждый вид приспособился к условиям жизни каждый в своей среде.

Большое разнообразие видов в природе уменьшает шансы вымирания.Контрольные  вопросы:

1. Охарактеризовать  гипотезы проис­хождения жизни на Земле.
2.  Перечислить основные закономерности возникновения, развития и существования жизни на Земле.

3.  В чем причины многообразия видов организмов на Земле?

  

Лекция№11. История развития эволюционных идей.

 

Цель теоретического занятия:   рассмотреть историю развития эволюционных идей.

Время: 2 часаУчебно-материальное обеспечение:1.Компьютер, экран, проектор;2. Электронная презентация к занятию.

Учебные вопросы:1. История развития эволюционных идей.

2. Значение работ К. Линнея, Ж.Б. Ламарка, Ж. Кювье в развитии эволюционных идей в биологии.

3. Эволюционное учение Ч. Дарвина. 

Краткое изложение темы:

 История развития эволюционных идей.

История развития естествознания в античный период тесно связана с развитием философии. Считалось, что от воли богов зависит  и жизнь людей (креационизм). Так, Гераклит Эфесский (VI в. до н.э.) считал, что мир не создан никем из богов. В нем нет ничего застывшего, все находится в постоянном движении.

Все течет, все изменяется, как вода в реке. В трудах великого философа и естествоиспытателя древности Аристотеля (384 — 322 гг. до н.э.) имеются высказывания о развитии живой природы, основанные на знании общего плана строениявысших  животных (в книгах Аристотеля упоминается около 500 разных видов). Теофраст (372 — 287 гг. до н.э.).

Он описал 400 видов растений, исследовал их органы. В его трактатах содержатся сведения о жизнедеятельности (физиологии) растений, их практическом значении.

Фундаментальные труды Аристотеля «О частях животных», «История животных» и Теофраста «Исследования о растениях», обобщающие биологические знания того времени, оказал решающее влияние на последующее развитие биологии.

 Значение работ К. Линнея, Ж.Б. Ламарка, Ж. Кювье в развитии эволюционных идей в биологии.

Карл Линней (1707—1778), труд «Система природы», выдвинул иерархический принцип систематических категорий: объединил виды в роды, роды в отряды, отряды в классы.

Предложил бинарную номенклатуру, создал первую искусственную систему природы. Линней отнес человека к миру животных и поместил его в один отряд с обезьянами. Научное наследие К.

Линнея включает 180 опубликованных работ.

Жорж Кювье (1769—1832)был крупнейшим специалистом в области палеонтологии и сравнительной анатомии. Установил сходство между ископаемыми и современными животными.  Кювье разработал «теорию катастроф», которые в прошлом уничтожали всех животных,и после каждой катастрофы происходило сотворение новыхживых организмов.

Кювье использовал для подтверждения деятельности творца, он рассматривал в качестве доказательства естественного происхождения и изменения живых организмов (трансформизм).

Жан  Батист  Ламарк (1744- 1829)предложил первую эволюционную теорию, подкрепленную многочисленными  примерами. В основу учения положено представление о постепенном естественном развитии организмов во времени от простого к сложному и роль внешней среды в этом процессе оказывают условия среды. Основной труд «Философия зоологии».

 Эволюционное учение Ч. Дарвина.

Главная научная заслуга Чарльза Дарвина (1809-1882 ). состоит в том, что он раскрыл основные механизмы и движущие силы эволюции органического мира Земли.

Дарвин объяснил суть селекции: человек создает новые породы домашних животных и сорта растений на основе наследственной изменчивости и искусственного отбора.

 Центральным звеном в теории Дарвина по праву следует считать разработанное им учение о естественном отборе,который, в свою очередь, становится следствием борьбы за существование.

 Борьба за существование происходит из-за почти неограниченной способности  организмов к размножению  (под контролем естественного отбора). Ч. Дарвин считал, что механизмы эволюции едины. Ч. Дарвин вскрыл причины приспособлений организмов и показал относительный характер приспособленности, объяснил саму суть процесса видообразования (принцип дивергенции).

 Контрольные вопросы:

1. Что изучает эволюционное учение?2. С именами каких античных ученых связаны древнейшие эволюционные представления?3. В чем суть эволюционной концепции Ж. Б.Ламарка?4. Какова роль Аристотеля в развитии биологии?5. Какие основные эволюционные идеи сложились в античное время?6. Каких ученых справедливо считают предшественниками дарвинизма?

7. Какое значение для развития эволюционных идей имели труды

К.Линнея?8.  В чем сущность эволюционного учения Ч. Дарвина?  

Лекция№12. Микроэволюция и макроэволюция.

 

Цель теоретического занятия:   рассмотреть основные понятия о структурных единицах эволюции микро- и макроэволюции.

Время: 2 часаУчебно-материальное обеспечение:1.Компьютер, экран, проектор;2. Электронная презентация к занятию.

Учебные вопросы:

1. Микроэволюция
2. Макроэволюция
3. Направления  макроэволюции.
4. Синтетическая теория эволюции

 

Краткое изложение темы:

Микроэволюция — это распространение в популяции малых изменений в частотах аллелей на протяжении нескольких поколений; эволюционные изменения на внутривидовом уровне.

Такие изменения происходят из-за следующих процессов: мутации, естественный отбор, искусственный отбор, перенос генов и дрейф генов.

Эти изменения приводят к дивергенции популяций внутри вида, и, в конечном итоге, к видообразованию.

Популяционная генетика — это ветвь биологии, которая обеспечивает математический аппарат для изучения микроэволюционных процессов. Экологическая генетика наблюдает микроэволюцию в реальности.

Как правило, наблюдаемые процессы эволюции являются примерами микроэволюции, например, образование штаммов бактерий, обладающих устойчивостью к антибиотикам.

Микроэволюции часто противопоставляют макроэволюции, которая представляет собой значительные изменения в частотах генов на популяционном уровне в значительном геологическом промежутке времени. Каждый подход вносит свой вклад в эволюционные процессы. Второе понятие микроэволюции — процесс видообразования.

Макроэволюциякак процесс исторического развития крупных таксонов (семейств, отрядов, классов, типов) органического мира не имеет особых механизмов. Она происходит на основе микроэволюции и представляет собой обобщенную картину развития органического мира в его исторической перспективе.

Таким образом, макро- и микроэволюционные процессы обусловлены действием одних и тех же элементарных эволюционных факторов. Большой вклад в развитие теории макроэволюции внес отечественный ученый А.Н.Северцов. Он сформулировал понятия биологического прогресса и регресса и установил основные пути и направления эволюции.

Биологический прогресс характеризуется процветанием вида или группы организмов в целом, его эволюционным успехом. Достигается за счет возрастания приспособленности организмов к окружающей среде, ведущее к увеличению численности и более широкому распространению вида ( мышевидные грызуны, насекомые, живущие рядом с человеком, сорные растения)

Биологический регресс – это снижение уровня приспособленности к условиям обитания, уменьшение численности вида и площади видового ареала.

Проявляется в уменьшении численности вида, преобладании смертности над рождаемостью, сужении ареала, сокращении числа популяций и уменьшении числа систематических единиц (примеры-гигантский ленивец, динозавры, саблезубый тигр, древовидные формы хвощей и плавунов.)

Направления  макроэволюции.

А.Н.Северцов и И.И.Шмальгаузен установили, что биологический прогресс в эволюции достигается путем морфологических изменений в трех направлениях – в результате ароморфоза, идиоадаптации и общей дегенерации.

Направлениемакроэволюции	Характеристика процесса	Примеры
Ароморфоз	Крупные, новые изменения в строении организмов, сопровождающиеся повышением общего уровня их организации. В результате усложнения органов приобретаются ранее отсутствовавшие приспособления, что приводит к расширению адаптивных возможностей отдельных групп. Носят общий характер.	У животных: развитие от двухкамерного сердца и одного круга кровообращения у рыб до четырехкамерного сердца и двух кругов кровообращения у птиц и млекопитающих.Совершенствование органов дыхания, кожных покровов, головного мозга, теплокровность у млекопитающих.Глобальные ароморфозы: фотосинтез, многоклеточность, половой процесс.
Идиоадаптация	Это частные приспособления к условиям обитания, не изменяющие общего уровня организации. Возникающие изменения носят приспособительный характер, иногда имеют узкую специализацию, направленную на адаптацию к конкретным условиям среды.	Все приспособления организмов: окраска и форма тела, особенности строения конечностей и поведения, клюв и крылья у птиц.
Общая дегенерация	Упрощение уровня организации, исчезновением некоторых органов или систем органов. Она вызвана переходом организмов к паразитическому или пассивному, сидячему образу жизни, что ведет к появлению у них существенных отличий от свободноживущих родственных видов.	Растения-паразиты: повилика. Паразитические ленточные черви. Миноги, миксины.

 Синтетическая теория эволюцииНачалом разработки синтетической теории эволюции (СТЭ) принято считать работы русского генетика С. С. Четверикова.

Синтетическая теория эволюции строится на следующих принципах и понятиях:

1. Элементарной «клеточкой» биологической эволюции является не организм, не вид, а популяция. Популяция – это элементарная эволюционная структура. Через изменение ее генотипического состава осуществляется эволюция вида;2. Элементарный эволюционный материал – это мутации (мелкие  изменения наследственности), обычно случайно образующиеся. В настоящее время выделяют генные, хромосомные, геномные (изменения числа хромосом и др.), изменения внеядерных ДНК и др.;3. Наследственное изменение популяции в каком-либо определенном направлении осуществляется под воздействием элементарных эволюционных факторов: мутационный процесс, поставляющий элементарный эволюционный материал; популяционные волны (колебания численности популяции в ту или иную строну от средней численности входящих в нее особей); изоляция (закрепляющая различия в наборе генотипов и способствующая делению исходной популяции на несколько новых, самостоятельных популяций); естественный отбор. 

 Контрольные вопросы:

1. Дать понятие процессу микроэволюции
2. Дать понятие макроэволюции. Перечислить основные направления  макроэволюции.
3. В чем сущность синтетической теории эволюции?

  

Лекция№13. Антропогенез.

 

Цель теоретического занятия:   рассмотреть основные признаки антропогенеза.

Время: 2 часаУчебно-материальное обеспечение:1.Компьютер, экран, проектор;2. Электронная презентация к занятию.

Учебные вопросы:

1. Социальные факторы антропогенеза
2. Биологические  факторы антропогенеза
3. Расы и их происхождение
4. Несостоятельность расизма

Краткое изложение темы:

Понятием «антропогенез» обозначают общий ход процессов эволюционно-исторического развития физического образа человека, начального формирования его речи, трудовой деятельности и общества. Проблемы антропогенеза изучает наука антропология.