Урок 10. Многообразие органического мира. Принципы систематики
Предмет: Биология, 11 класс

Конспект урока

Биология, 11 класс

Урок 10. «Многообразие органического мира. Принципы систематики»

1. Перечень вопросов, рассматриваемых в теме;

Урок раскрывает многообразие органического мира и доказательства родства, общности происхождения и эволюции живых организмов на примере сопоставления отдельных систематических групп. Знакомит с основными систематическими группами органического мира и с современными взглядами на классификацию организмов

2. Глоссарий по теме (перечень терминов и понятий, введенных на данном уроке);

Систематика, таксоны, царство, тип (отдел), класс, отряд (порядок), семейство, род, вид, критерии вида, палеонтология, эмбриология, сравнительная анатомия, биогеография, филогенетические ряды, аналогичные органы, рудименты, атавизмы.

Аналогичные органы - (греч. análogos — соответственный), органы и части животных или растений, сходные в известной мере по внешнему виду и выполняющие одинаковую функцию, но различные по строению и происхождению.

Рудименты - (от лат. rudimentum — зачаток, первооснова) — органы, утратившие своё основное значение в процессе эволюционного развития организма.

Атавизмы - (от лат. atavus — предок), появление у отдельных организмов данного вида признаков, которые существовали у отдалённых предков, но были утрачены в процессе эволюции

Биогеография- наука на стыке биологии и географии; изучает закономерности географического распространения и распределения животных, растений и микроорганизмов.

Вид - (от лат. «species»), в биологии — основная структурная и классификационная (таксономическая) единица в системе живых организмов. Количеством видов измеряется разнообразие любого таксона, экосистемы и биосферы.

Класс - (лат. classis, мн. ч. classes) — один из основных рангов иерархической классификации в биологической систематике. В иерархии систематических категорий класс стоит ниже типа и выше отряда (в зоологической систематике) и ниже отдела и выше порядка (в ботанической систематике).

Критерии вида - признаки вида, с помощью которых один вид можно отличить от другого Каждый вид организмов можно описать совокупностью характерных черт и свойств, которые называются признаками вида.

Отдел - таксономическая категория (ранг) в систематике растений. В отделы (иногда сначала в подотдел) объединяют близкие по происхождению классы. Напр., классы двудольных и однодольных образуют отдел цветковых. Всего в систематике растений выделяют от 14 до 20 отделов. В систематике животных отделу соответствует тип.

Отряд - аксономическая категория (ранг) в систематике животных. В отряды (иногда сначала в подотряд) объединяют родственные семейства. Напр., семейства волчьи, енотовые, куньи, кошачьи и др. образуют отряд хищных. Близкие отряды составляют класс, иногда сначала надотряд. В систематике растений отряду соответствует порядок.

Палеонтология - наука об ископаемых организмах, или — наука о древних организмах.

Порядок - систематическая категория ( ранг) в ботанике, объединяющая родственные семьи растений. Применена впервые, как таксономическая категория высшего ранга вместе с категорией ранга класса К. Линнеем в 1753 году

Род - (лат. genus, мн. ч. genera, от др.-греч. γένος) — один из основных рангов иерархической классификации в биологической систематике. В иерархии систематических категорий род стоит ниже семейства и трибы и выше вида. Например, род бабочек Огородные белянки (Pieris) — один из многих родов семейства белянок (Pieridae). В свою очередь, род Огородные белянки (Pieris) состоит из множества видов, один из которых — Капустница, или Белянка капустная (Pieris brassicae).

Семейство - (лат. familia, мн. ч. familiae) — один из основных рангов иерархической классификации в биологической систематике. В иерархии систематических категорий семейство стоит ниже отряда (порядка) и выше трибы и рода. Примеры: бабочка-капустница (Pieris brassicae) относится к семейству белянок (Pieridae).

Систематика - (от греч. systematikos— упорядоченный, относящийся к системе), раздел биологии, задачей которого является описание и обозначение всех существующих и вымерших организмов, а также их классификация по таксонам (группировкам) различного ранга

Сравнительная анатомия - (сравнительная морфология) — биологическая дисциплина, изучающая общие закономерности строения и развития органов и систем органов при помощи их сравнения у животных разных таксонов на разных этапах эмбриогенеза.

Таксоны - (лат. taxon, мн. ч. taxa; от др.-греч. τάξις «порядок, устройство, организация») — группа в классификации, состоящая из дискретных объектов, объединяемых на основании общих свойств и признаков. Классификационные системы, использующие понятие «таксона», обычно носят иерархический характер; применяются они в языкознании, библиографии и других науках, но прежде всего в биологии, а именно — в биологической систематике.

Тип - таксономическая категория (ранг) в систематике животных. В типы (иногда сначала в подтип) объединяют близкие по происхождению классы. Напр., типы хордовых включают классы земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих и др.

Филогенетические ряды − ряды видов, последовательно сменявших друг друга в процессе эволюции различных групп животных и растений.

Царство - (лат. regnum) — иерархическая ступень научной классификации биологических видов. Таксон самого высокого уровня среди основных.

Эмбриология- (от др.-греч. ἔμβρυον — эмбрион, зародыш + -λογία от λόγος — учение) — это наука, изучающая развитие зародыша: эмбриогенез. Зародышем называют любой организм на ранних стадиях развития до рождения или вылупления, или, в случае растений, до момента прорастания

3. Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц);

Обязательная литература:

Учебник «Биология.10-11класс», созданный под редакцией академика Д.К. Беляева и профессора Г.М. Дымшица / авт.-сост. Г.М. Дымшиц и О.В. Саблина. - М.: Просвещение, 2018г., стр. 106-112 Базовый уровень.

Дополнительныеисточники:

1. Общая биология 10-11, дидактические материалы/ авт.-сост. С.С. Красновидова, С. А. Павлов, А.Б. Павлов, - М. Просвещение, 2000г., стр.6-42

2. Общая биология 10-11 классы: подготовка к ЕГЭ. Контрольные и самостоятельные работы/ Г.И. Лернер. – М.:Эксмо, 2007.стр 97-105

3. Биология: общая биология. 10-11 классы: учебник/ А.А. Каменский, Е.А.Криксунов,В.В.Пасечник. - М.:Дрофа, 2018. Стр.152-162

4. А.Ю. Ионцева, А.В. Торгалов «Биология в схемах и таблицах».	.

5. Е.Н. Демьянков, А.Н. Соболев «Сборник задач и упражнений. Биология 10-11», учебное пособие для общеобразовательных организаций.

4. Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Интернет-ресурсы:

Образовательный портал для подготовки к экзаменам https://bio-ege.sdamgia.ru/?redir=1
Российский общеобразовательный Портал www.school.edu.ru

5. Теоретический материал для самостоятельного изучения;

Всю жизнь великий ученый Карл Линней посвятил систематизации живой и неживой природы. Основной его труд — «Система природы», в котором он описал огромное для того времени число видов растений и животных. В первом издании этой книги было лишь 13 страниц, а в последнем, двенадцатом — 2335. Если бы мы сегодня попытались описать все известные нам виды растений, животных, грибов, микроорганизмов, уделив каждому виду по 10 строк, то описания заняли бы 10 тыс. таких книг, как «Система природы».

КАРЛ ЛИННЕЙ (1707—1778) шведский натуралист, врач. Основоположник принципов и методов систематики органического мира. Основатель и первый президент Шведской академии наук. Почетный член Санкт-Петербургской академии наук.

Карл Линней впервые ввел в науку систему двойных латинских названий живых организмов, так называемую бинарную номенклатуру, которая позволила установить порядок в описании новых видов. Введение латыни для научных наименований живых организмов существенно облегчило общение ученых разных стран. Каждый организм должен в соответствии с требованиями бинарной номенклатуры именоваться сначала родовым названием (пишется с прописной буквы), а затем видовым (пишется со строчной буквы).

Рис. 1. Млекопитающие плейстоцена.

1 — широконосый носорог (начало периода); 2 — носорог — эласмотерий (середина периода); 3 — гигантский броненосец — глиптодонт (конец периода); 4 — гигантский ленивец — мегатерий (конец периода); 5 — шерстистый носорог (конец периода); 6 — мамонт (конец периода, ледниковая эпоха); 7 — древний слон (середина периода); 8 — древний зубр, предок современного зубра и бизона (середина и конец периода); 9 — гигантский торфяной олень (середина периода); 10 — современный индийский слон

В разных районах нашей страны одного и того же зверька — степного сурка называют по-разному: байбак, бабак, бабачок, тарбаган, свиц, свистун, суур, сугур, эксачок. Научное же латинское название этого вида — Marmota bobak (сурок-байбак) — является единственным, которым пользуются зоологи.

Искусственная и естественная системы. Если нам нужно установить порядок в книгохранилище, то мы можем исходить из самых разных принципов. Можем классифицировать книги, например, по цвету обложки или формату. Подобная классификация книг искусственна, так как она не отражает главного — содержания книг.

Система Линнея была во многом искусственной. В основу классификации он положил сходство организмов по некоторым наиболее легко отличимым признакам. Но эти сходные признаки не всегда означают их общее происхождение. Линнею еще не были известны очень многие научные факты, позволяющие оценить степень родства тех или иных организмов. Объединив растения по числу тычинок, по характеру опыления, Линней в ряде случаев создал совершенно искусственные группы. Так, в класс растений с пятью тычинками он объединил морковь, лен, лебеду, колокольчики, смородину и калину. Из-за различий в числе тычинок ближайшие родственники, например брусника и черника, попали в разные классы. Зато в другом классе (однодомных растений) встретились осока, береза, дуб, ряска, крапива и ель. Однако, несмотря на эти очевидные просчеты, искусственная система Линнея сыграла огромную роль в истории биологии, так как помогала ориентироваться в огромном многообразии живых существ. Когда К. Линней и его последователи группировали близкие виды в роды, роды — в семейства и т. д., они брали за основу внешнее сходство форм. Причины такого сходства оставались нераскрытыми.

Решение этого важнейшего вопроса принадлежит Ч. Дарвину, который показал, что причиной сходства может быть общность происхождения, т. е. родство. Со времен Дарвина систематика стала эволюционной наукой. Если теперь зоолог-систематик объединяет роды собак, лисиц и шакалов в единое семейство псовых, то он исходит не только из внешнего сходства форм, но и из общности их происхождения (родства). Общность происхождения доказывается изучением исторического развития и строения ДНК описываемых видов.

Для того чтобы построить систему той или иной группы, ученые используют совокупность наиболее существенных признаков: изучают ее историческое развитие по ископаемым остаткам, исследуют сложность анатомического строения современных видов, особенности размножения, сложность организации (неклеточные — клеточные, безъядерные — ядерные, одноклеточные — многоклеточные), сравнивают их эмбриональное развитие, особенности химического состава и физиологии, изучают тип запасающих веществ, современное и прошлое распространение на нашей планете. Это позволяет определить положение данного вида среди остальных и построить естественную систему, отражающую степень родства между группами организмов.

Система безъядерных организмов оставалась искусственной вплоть до второй половины XX столетия. Это объясняется тем, что в распоряжении ученых еще не было точных методов определения степени родства микроорганизмов. Применение современных методов молекулярной биологии позволило положить в основу систематики прокариот строение их геномов. Результаты оказались впечатляющими. Стало очевидным, что многие прокариоты, ранее объединявшиеся в те или иные систематические группы, совсем не родственны друг другу. Хорошо известная ранее группа экстре-мофильных (живущих в экстремальных условиях) прокариот оказалась настолько отличной от бактерий, что их пришлось выделить в отдельное царство — археи. Ранее включавшиеся в царство растений синезеленые водоросли оказались совсем не растениями, они составляют подцарство цианобактерий в царстве бактерий. Вот как выглядит упрощенная схема соподчинения систематических единиц, используемых для естественной классификации:

ИМПЕРИЯ (некпеточные и клеточные)

НАДЦАРСТВО (прокариоты и эукариоты)

ЦАРСТВО (растения, животные, грибы, бактерии, археи, вирусы)

ПОДЦАРСТВО (одноклеточные, многоклеточные)

ТИП (например, членистоногие или хордовые)

КЛАСС (например, насекомые)

ОТРЯД (например, бабочки)

СЕМЕЙСТВО (например, белянки)

РОД (например, белянка)

ВИД (например, капустная белянка)

Современная наука обладает очень многими фактами, доказывающими существование эволюционного процесса. Это данные биохимии, генетики, эмбриологии, анатомии, систематики, биогеографии, палеонтологии и многих других дисциплин.

Доказательства единства происхождения органического мира. Все организмы, будь то вирусы, бактерии, растения, животные или грибы, имеют удивительно близкий элементарный химический состав. У всех у них особо важную роль в жизненных явлениях играют белки и нуклеиновые кислоты, которые построены по единому принципу и из сходных компонентов. Особенно важно подчеркнуть, что высокая степень сходства обнаруживается не только в строении биологических молекул, но и в способе их функционирования. Принципы генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот (см. § 14–16) едины для всего живого. У подавляющего большинства организмов в качестве молекул-аккумуляторов энергии используется АТФ, одинаковы также механизмы расщепления сахаров и основной энергетический цикл клетки.

Большинство организмов имеют клеточное строение. Клетка — это основной «кирпичик» жизни. Ее строение и функционирование очень сходны у разных организмов. Деление клеток — митоз, а в половых клетках — мейоз — осуществляется принципиально одинаково у всех эукариот.

Крайне маловероятно, чтобы такое удивительное сходство в строении и функционировании живых организмов было следствием случайного совпадения. Оно результат общности их происхождения.

Эмбриологические доказательства эволюции. В пользу эволюционного происхождения органического мира говорят данные эмбриологии.

Русский ученый Карл Бэр (1792–1876) обнаружил поразительное сходство зародышей различных позвоночных. Он писал: «Зародыши млекопитающих, птиц, ящериц и змей в высшей степени сходны между собой на самых ранних стадиях как в целом, так и по способу развития отдельных частей. У меня в спирту сохраняются два маленьких зародыша, которые я забыл пометить, и теперь я совершенно не в состоянии сказать, к какому классу они принадлежат. Может быть, это ящерицы, может быть — маленькие птицы, а может быть — и очень маленькие млекопитающие, до того велико сходство в устройстве головы и туловища у этих животных. Конечностей, впрочем, у этих зародышей еще нет. Но если бы даже они и были на самых ранних стадиях своего развития, то и тогда мы ничего не узнали бы, потому что ноги ящериц и млекопитающих, крылья и ноги птиц, а также руки и ноги человека развиваются из одной и той же основной формы».

Морфологические доказательства эволюции. Особую ценность для доказательства единства происхождения органического мира представляют формы, сочетающие в себе признаки нескольких крупных систематических единиц. Существование таких промежуточных форм указывает на то, что в прежние геологические эпохи жили организмы, являющиеся родоначальниками нескольких систематических групп. Наглядным примером этого может служить одноклеточный организм эвглена зеленая. Она одновременно имеет признаки, типичные для растений (хлоропласты, способность использовать углекислый газ) и для простейших животных (жгутики, светочувствительный глазок и даже подобие ротового отверстия).

Палеонтологические доказательства эволюции. Развитие, например, хордовых осуществлялось поэтапно. Вначале возникли низшие хордовые, затем последовательно во времени возникают рыбы, амфибии, рептилии. Рептилии, в свою очередь, дают начало млекопитающим и птицам. На заре своего эволюционного развития млекопитающие были представлены небольшим числом видов, в то время процветали рептилии. Позднее резко увеличивается число видов млекопитающих и птиц и исчезает большинство видов рептилий. Таким образом, палеонтологические данные указывают на смену форм животных и растений во времени.

Биогеографические доказательства эволюции. Ярким свидетельством произошедших и происходящих эволюционных изменений является распространение животных и растений по поверхности нашей планеты. Еще в эпоху Великих географических открытий путешественников и натуралистов поражало разнообразие животных в дальних странах, особенности их распространения. Однако лишь А. Уоллесу удалось привести все сведения в систему и выделить шесть биогеографических областей (рис. 56): 1) Палеоарктическую, 2) Неоарктическую (Палеоарктическую и Неоарктическую зоны часто объединяют в Голарктическую область), 3) Индо-Малайскую, 4) Эфиопскую, 5) Неотропическую и 6) Австралийскую. рм животных и растений во времени.

6. примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий).

Задание 1.

4Г

О

5Ф

1Э

М

Б

Р

И

Л

О

Г

И

Ч

Е

С

И

Е

О

Л

2 Э

Л

О

В

О

Г

3О

Н

Т

О

Г

Е

Н

Е

З

Л

И

Н

Ю

Ч

Е

Ц

Е

З

И

С

Я

К

И

Е

Текст задания: Решите кроссворд.

По горизонтали:

1. Доказательства особенностей эмбрионов на разных стадиях развития животного мира.

3. Индивидуальное развитие животного.

По вертикали

2. Процесс длительного исторического развития живой природы.

4. Органы, сходные по общему плану строения, но имеющие различные форму, величину и приспособленность к выполнению разнообразных функций.

5. Историческое развитие организма.

Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные):

Правильные ответы:

1.эмбриологические

2.эволюция

3.онтогенез

4. гомологичные

5. филогенез

Подсказка: все слова связаны с темой «Доказательтва эволюции органического мира».

Задание 2.

подчеркните два верных ответа.

По каким признакам определяется принадлежность археоптерикса к классу птиц?

Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные).

Варианты ответов:

1) тело покрыто перьями

2) на передних конечностях три пальца с когтями

3) на задних конечностях удлиненная кость — цевка

4) на ногах 4 пальца (три направлены вперед, один — назад)

5) на челюстях зубы

6) грудина небольшая, без киля

Правильный вариант:

1.тело покрыто перьями

3) на задних конечностях удлиненная кость — цевка

4) на ногах 4 пальца (три направлены вперед, один — назад)

2) на передних конечностях три пальца с когтями5) на челюстях зубы 6) грудина небольшая, без киля эти признаки сближают археоптерикса с пресмыкающимися.