Astašina N. | Evoluce organického světa | Noviny Biologie č. 9/2006

Оборудование: tabulka z obecné biologie „Hlavní fáze vývoje organického světa“; karty s úkoly pro práci ve skupinách; lepidlo, papír; souhrnná tabulka pro shrnutí.

I. Úvodní část

Učitelka Dnes dokončujeme studium tématu „Vývoj organického světa“. V předchozích lekcích jste se seznámili s hlavními fázemi evoluce. Všechny evoluční změny v organickém světě byly spojeny s měnícími se podmínkami života na Zemi a byly určeny hnacími silami evoluce. Vyjmenujte je. (Dědičná variabilita, boj o existenci, přirozený výběr.)

Dnes ve třídě budete muset prokázat své znalosti k tomuto tématu. Nejprve si ale zformulujeme pravidla evoluce – základní zákony evolučního procesu, stručně shrnuté.

1. Pravidlo nevratnosti evoluce. Skupina organismů se nemůže vrátit do svého předchozího stavu, to znamená, že jejich předkové formy nemohou vzniknout z moderních druhů.

2. Pravidlo střídání hlavních směrů evoluce. Každá nová aromorfóza dává impuls k rozvoji četných idioadaptací.

3. Pravidlo progresivní specializace. Skupina, která se vydala cestou specializace, bude zpravidla ve svém dalším vývoji jít cestou stále hlubší adaptace na užší podmínky existence. Pokud například jedna ze skupin obratlovců získala adaptace k letu (ptáci), pak se v následující fázi evoluce tento směr zachovává a posiluje.

II. Kontrola znalostí

Pracujte ve skupinách po 4-5 lidech.

Úkol 1. Zahřátí

Každý tým obdrží sadu 16 karet s názvy období a období. Karty musí být rozloženy ve dvou rovnoběžných řadách v chronologickém pořadí a nalepeny na odpovědní arch.

Sada karet: archeij, proterozoikum, paleozoikum, mezozoikum, kenozoikum, devon, karbon, kambrium, jura, trias, ordovik, křída, perm, silur, třetihory, kvartér.

Za správné splnění úkolu získá tým 8 bodů.

Geochronologická tabulka

Úkol 2. Vytvořte posloupnost

Vytvořte správnou posloupnost hlavních fází evoluce (s přihlédnutím k „vedlejším větvím“) jedné ze skupin živých organismů: rostliny, bezobratlí, obratlovci. Pro vytvoření fází evoluce každá skupina obdrží jednu ze tří sad karet.

1. Krytosemenné rostliny, psilofyty, řasy, nahosemenné rostliny, mechorosty, kapradiny.

2. Členovci, prvoci, škrkavky, střevlíci, kroužkovci, ploštěnci.

3. Ryby, savci, ptáci, plazi, lanceta, obojživelníci.

(„„Boční větve“ – mechorosty, škrkavky, ptáci.)

Za správně nakreslený diagram získá skupina 6 bodů.

Úkol 3. Kaleidoskop časů

Učitel přečte 5 povídek a studenti musí určit, o kterém období které éry se jedná, a zapsat odpověď. V některých případech je možné uvést pouze danou éru.

1. Toto období se nazývá období ryb, protože se vyznačuje výskytem ryb všech známých systematických skupin a jejich rozkvětem. Potomci bezlebných – obrněných „ryb“ dali nejrozmanitější zástupce pravých ryb. Mezi nimi jsou chrupavčité a kostnaté ryby. O jakém období které éry mluvíme? (Devonská paleozoická éra.)

2. Tato doba se vyznačuje absencí života na souši. Bakterie a řasy dosáhly mimořádného rozkvětu. Za jejich účasti probíhaly intenzivní procesy sedimentace. Mezi živočichy byly rozšířené různé mnohobuněčné organismy: solitérní a koloniální polypy, medúzy, ploštěnci, předkové moderních kroužkovců, členovci, měkkýši a ostnokožci. O jakou dobu se jedná? (Proterozoická éra.)

3. Tato doba se nazývá dobou plazů a nahosemenných rostlin. Během této doby plazi dosáhli mimořádné rozmanitosti. Obývali celou pevninu, moře, někteří se přizpůsobili letu. V těchto dávných dobách se potulovali po celé Zemi. Někteří z nich byli predátoři, ale většina byli tiší „vegetariáni“. Na konci této doby, v průběhu několika milionů let, došlo k masovému vyhynutí dinosaurů. Jaký je dnes čas? (Druhohorní éra.)

4. Toto období dostalo svůj název podle usazenin, které se ve velkém množství tvořily ze zbytků schránky nejjednodušších živočichů – foraminifer. V této době se snížil počet kapradin a nahosemenných rostlin. Objevily se první krytosemenné rostliny. Přirozený výběr dal těmto rostlinám oproti nahosemenným rostlinám značné výhody: dvojité oplodnění poskytuje embryu zásoby živin, oplodí chrání semena. Tyto aromorfózy zajistily dominanci krytosemenných rostlin již na konci tohoto období a v následujícím období. O jakém období které éry mluvíme? (Křídové období mezozoika.)

5. V této době se objevily první skupiny okřídleného hmyzu – švábi, jejichž délka těla dosahuje 10 cm, a vážky, z nichž některé druhy měly rozpětí křídel až 75 cm. Toto bylo období rozkvětu starověkých obojživelníků. Stegocefalové (pancéřovci) byli rozšířeni a rozmnožovali se pomocí vajíček, která házeli do vody. Larvy se také vyvíjely ve vodě. Stegocefalové proto mohli žít pouze v pobřežní části pevniny. O jakém období které éry mluvíme? (Karbonské období paleozoika.)

Za splnění tohoto úkolu mohou skupiny získat maximálně 8 bodů.

Úkol 4. Hlavní směry evoluce

Každá skupina obdrží list s vytištěnými fragmenty textu. Je nutné určit, o jakém směru vývoje se v každém fragmentu hovoří.

1. Některé z prvních suchozemských, respektive obojživelných rostlin, byly psilofyty, potomky řas. Struktura psilofytů se stále podobala struktuře mnohobuněčných zelených řas. Neměly pravé listy a dosahovaly výšky asi 25 cm. Psilofyty měly stromovitý tvar, jednotlivé vláknité výběžky jim sloužily k přichycení k půdě a vstřebávání minerálů z ní. Spolu s tvorbou čehosi jako kořenů, stonku a primitivního vodivého systému si psilofyty vyvinuly krycí tkáň, která je chrání před vysycháním. Jaká evoluční změna je spojena s výskytem psilofytů? (Aromorfóza.)

2. Téměř celá kambrická Evropa tvořilo mořské dno. V mořích dominovaly zelené a hnědé řasy přichycené ke dnu. Ve vodním sloupci plavaly rozsivky, zlaté řasy a euglenoidi. Jaké evoluční změny vedly ke vzniku všech těchto forem? (Idioadaptace.)

3. Již v devonu se vyskytují bujné lesy kapradin, přesliček a plavuní. Tyto lesy jsou ještě rozšířenější v karbonu, který se vyznačuje vlhkým a rovnoměrně teplým klimatem po celý rok. Mohutné sporové rostliny – lipidodendrony a sigillarie dosahovaly výšky 40 m. Jejich pozůstatky z velké části tvořily uhlí Doněcké a dalších uhelných pánví Evropy. Moderní plavuně jsou plazivé vytrvalé byliny. Často se vyskytují ve vlhkých jehličnatých lesích. Jaké evoluční změny jsou spojeny s výskytem moderních druhů plavuní? (Idioadaptace.)

4. V triasu došlo k události, která se ukázala jako velmi důležitá v historii vývoje života na Zemi – objevili se první savci. Tato zvířata se vyznačovala termoregulací, která byla usnadněna vznikem čtyřkomorového srdce, vývojem srsti a dalším zdokonalením dýchacího systému. Kromě toho nervový systém a reprodukční systém dosáhly u savců nejvyššího vývoje. Jaká je povaha evolučních změn, které vedly ke vzniku savců? (Aromorfóza.)

5. Nejdůležitější fází vývoje života je vznik mnohobuněčných organismů. Tato událost dala silný impuls ke zvýšení rozmanitosti živých organismů a jejich další evoluci. Mnohobuněčnost umožňuje specializaci buněk v rámci jednoho organismu, vznik tkání a orgánů, včetně smyslových orgánů. První mnohobuněčné organismy se objevily v proterozoiku nejméně před 1,5 miliardami let. Někteří vědci se však domnívají, že se tak stalo mnohem dříve – asi před 2 miliardami let. Prvními mnohobuněčnými organismy byly zřejmě řasy. Jaké evoluční změny jsou spojeny se vznikem mnohobuněčných organismů? (Aromorfóza.)

Za správné odpovědi získají týmy až 5 bodů.

Úkol 5. Úžasná fakta

Každá skupina obdrží kartu s úkolem. Po prodiskutování otázky ve skupině jeden zástupce týmu nahlas vysloví otázku a svou verzi odpovědi na ni. Po dokončení odpovědi mohou ostatní skupiny odpověď doplnit a získat tak další body.

1. V roce 1938 dovezl rybářský trawler do muzea East London (Jižní Afrika) neobvyklou rybu dlouhou 1,5 m a vážící 50 kg. Měla krátké masité ploutve připomínající nohy – dvě prsní a dvě břišní. Zaměstnankyně muzea K. Latimerová si uvědomila, že neznámá ryba musí být velmi vědecky zajímavá, a nemýlila se. Objevená ryba se ukázala být poslem ze vzdálené geologické éry a byla pojmenována coelacanth.
Jaké je systematické zařazení tohoto organismu? Proč je považován za důležitý vědecký objev? Kdy se takové organismy na Zemi objevily v procesu evoluce?

(Latimérie je ryba patřící do řádu lalokoploutvých, nadřádu lalokoploutvých ryb, podtřídy lalokoploutvých ryb, třídy kostnatých ryb. Latimérie je relikt, který se dochoval dodnes, zástupce kdysi početné a rozšířené skupiny organismů, mající strukturální znaky typické pro tuto skupinu. Lalokoploutvé ryby byly na Zemi rozšířené v mořích devonu, ale před objevením lalokoploutvých ryb si vědci byli jisti, že všechny následně vymřely. Starověké lalokoploutvé ryby jsou považovány za předky prvních obojživelníků. S pomocí dvou párů svých masitých ploutví mohly zřejmě nejen plavat, ale také se pohybovat po vysychajících nádržích při hledání vody. K dýchání vzduchu používaly plavecký měchýř s hustě rozvětvenými cévami.)

2. V současné době se toto zvíře vyskytuje pouze na malých neobydlených ostrovech u pobřeží Nového Zélandu. Dříve bylo rozšířené po celém Novém Zélandu, ale bylo vyhubeno psy a prasaty, kteří zde byli zavlečeni.
Zvenčí se toto zvíře podobá velké, mohutné ještěrce matně olivové barvy s malými žlutými skvrnami, s hřebenem měkkých ostnů, který se táhne od zadní části hlavy k ocasu. Od ještěrek se však liší řadou strukturálních znaků: absencí ušních bubínků a středního ucha, kromě zubů má rohovitý zobák tvořený okraji čelistí, břišní žebra, primitivní obratle, zbytky struny a dobře vyvinuté temenní oko. Tato zvířata žijí v norách, živí se hmyzem, červy a měkkýši. Patří mezi nejodolnější zvířata ve své třídě.
O jakém zvířeti mluvíme? Jaké je jeho systematické zařazení? Jaká je vědecká hodnota objevu takového zvířete v moderní fauně?

(Jedná se o zástupce řádu zobákohlavých plazů – tuatary, jediného druhu, který se dochoval dodnes. Řád je starý nejméně 170 milionů let. Z moderních plazů má tuatara nejblíže k eosuchům, považovaným za předky většiny žijících plazů. Tuatara je relikt, zástupce kdysi početné a rozšířené skupiny organismů, který přežil dodnes a má strukturální rysy charakteristické pro tuto skupinu. Relikty umožňují vědcům získat podrobnější znalosti o organizačních rysech vyhynulých druhů.)

3. Unikátně zachovaná kostra tohoto zvířete byla objevena v minulém století v Bavorsku při těžbě litografického kamene. Jeho hlava připomíná hlavu ještěrky a tělo a dlouhý ocas jsou pokryty peřím. Na předních končetinách má drápy, hlavu pokrytou šupinami, ocas se skládá z 18–20 obratlů. Obratle trupu jsou navzájem pohyblivě spojeny. Na čelistech jsou zuby.
O jakém organismu mluvíme? Jaký je vědecký význam tohoto nálezu? V jaké době mohlo toto zvíře žít?

(Mluvíme o Archaeopteryxovi, prvním ptákovi z jury. Jedná se o fosilní formu přechodnou mezi plazy a ptáky. Takový nález dokazuje původ ptáků z plazů. Předpokládá se, že ptáci jsou postranní větví plazů, která získala vyvinutou termoregulaci, dokonalejší oběhový systém, vyvinuté smyslové orgány a přizpůsobila se letu.)

4. Tento pták žije v Jižní Americe. Mládě tohoto ptáka, stále pokryté peřím, velmi dobře šplhá po stromech a drží se větví nejen nohama: dva prsty na jeho křídlech jsou volné a mají drápy, jako u Archaeopteryxe. Mládě velmi dobře plave. Jak pták roste, drápy na prstech ztrácí. Maso tohoto ptáka nepříjemně zapáchá, což tento úžasný druh zachránilo před vyhynutím.
Co je to za druh ptáka? Jaký evoluční směr mohl tento druh přivést na Zemi? Jaký je vědecký význam objevení tohoto druhu v přírodě?

(Jedná se o zástupce řádu Galliformes z čeledi Hoatzinů – Hoatzin. Vzhled tohoto druhu je výsledkem idioadaptace. Přítomnost dobře vyvinutých drápů u kuřat přispívá k jejich přežití, tj. k úspěchu v boji o existenci. To je dalším potvrzením divergentní povahy evoluce.)

5. V dávných dobách se moře těmito zvířaty hemžila. Navenek připomínaly stínkovité druhy, někdy obří, dlouhé až 75 cm, pokryté třílaločným štítem (odtud název). Paleontologové popsali až 10 tisíc jejich druhů. Tato zvířata, která vyhynula před 190 miliony let, mají nyní praktický význam. Geologové, kteří našli otisk těchto zvířat v sedimentárních horninách, mohou snadno určit stáří horniny. Koneckonců, každé geologické období má svůj vlastní druh těchto zvířat.
O jakých zvířatech mluvíme? Jaké je jejich systematické zařazení? Kdy se objevili první zástupci této skupiny zvířat? Kdy dosáhli jejich rozkvětu? Kdy vyhynuli?

(Mluvíme o trilobitech – zástupcích typu členovců podtypu trilobitů. První trilobiti se objevili pravděpodobně v pozdním proterozoiku. Největšího rozkvětu dosáhli v kambriu. Vyhynuli asi před 190 miliony let.)

Za správnou a úplnou odpověď na svou otázku může tým získat až 10 bodů. Za doplnění se body udělují dodatečně v závislosti na úplnosti a přesnosti doplnění.

Za celou hodinu mohou skupiny získat 37 bodů. Hodina je shrnuta pomocí souhrnné tabulky. V závislosti na počtu získaných bodů týmy obdrží za hodinu známky.

Literatura

Vorontsov N.N., Suchorukova L.N. Evoluce organického světa. – M.: Vzdělání, 1991.
Mamontov S.S., Zacharov V.B., Kozlova T.B. Základy biologie. – M.: Pedagogika, 1992.
Mednikov B.M. Biologie: formy a úrovně života. – M.: Vzdělání, 1994.
Encyklopedický slovník mladého biologa. Editoval M.S. Giljarov. – M.: Pedagogika, 1986.
Jablokov A.V., Jusufov A.G. Evoluční doktrína. – M.: Vyšší škola, 1998.