К.Е. БЕЗУХ
Ярославский государственный педагогический
университет им. К.Д. Ушинского

Приспособленность организмов – результат действия факторов эволюции.
Относительный характер приспособлений

11-й (9-й) класс (2 ч)

Урок 1. «Приспособительные особенности организмов»

Методическое обеспечение

Урок построен с использованием техники «СПИРАЛЬ», которая является составной частью технологии критического мышления. Цель ее применения:

– активизация мыслительной деятельности учащихся на уроках;
– формирование навыков получения информации из различных источников, умения сопоставлять и анализировать изучаемый материал.

Данная техника позволяет проанализировать изучаемый материал насколько раз, на разных уровнях восприятия, что формирует более прочные знания.

Этапы работы:

– создание проблемной ситуации;
– индивидуальная работа учащихся с карточками, последующее совместное обсуждение и формулирование промежуточных выводов;
– работа учащихся в парах с текстом, составление рабочей таблицы;
– коллективное обсуждение информации, изложенной в тексте;
– рассказ учителя, внесение дополнений в таблицу, формулирование итоговых выводов;
– составление индивидуального отчета.

Планируемый результат: учащиеся расширяют и систематизируют знания о приспособительных особенностях организмов.

Метод обучения – проблемный: чем отличаются изменения от приспособлений? Почему организмы (виды) удивительно хорошо приспособлены к условиям окружающей среды?

Материалы к уроку:

– 12 карточек с примерами адаптаций разных типов;
– текст «Приспособительные особенности организмов»;
– образец таблицы для заполнения.

Проверка результативности урока: оценки учащимся за индивидуальную и парную работу; выборочная проверка отчетов; через урок – блиц-тест (биологический лабиринт) на 10 мин.

ХОД УРОКА

Чтобы выжить, надо быстро изменяться.

Л. Кэрролл («Алиса в Зазеркалье»)

Постановка проблемы

Пример 1. На расчищенной от травы площадке блекло-бурого цвета ученые к колышкам привязали богомолов трех цветов – бурых, желтых, зеленых. За время опыта птицами было уничтожено 60% желтых, 55% зеленых и только 20% бурых богомолов, у которых окраска тела совпадала с цветом фона.
Аналогичные опыты были поставлены с куколками бабочки-крапивницы. В случае несоответствия окраски куколки окраске фона птицы уничтожали гораздо больше куколок, чем в случае совпадения фона с окраской.
Водоплавающие птицы в бассейне ловят преимущественно рыбу, окраска которой не соответствует цвету дна.

Вопросы

• Что удалось выяснить при помощи описанных опытов?

• Что обеспечило выживаемость богомолов, куколок бабочек и рыб?

• Как можно объяснить полученные учеными результаты опытов?

(Устные мини-выводы).

Пример 2. Всем известно, что корни растений растут вниз, проникая вглубь почвы. Однако в джунглях Венесуэлы были обнаружены 12 видов деревьев, корни которых взбирались вверх по стволу.
Что могло стать причиной «странного поведения» корней?

(Варианты ответов школьников).

(Контрольный ответ для учителя: почва в этих местах содержит так мало питательных веществ, что корни приспособились вбирать ионы Са, Mg, К и др. элементов из стекающей по стволу дождевой воды. Чтобы подтвердить это предположение, исследователи искусственно повысили содержание минеральных веществ в стекающей воде. Рост корней после этого усилился).

• Что общего между данными примерами?

• Что такое приспособленность?

Первичное осмысление темы урока (запись на доске):

Приспособленность организмов

Приспособленность организмов (от лат. «адаптацио» – приспособление) – способность организмов противостоять воздкйствию условий окружающей среды.

Учитель раздает карточки (каждая четная парта читает четные примеры, нечетная, соответственно, – нечетные) и предлагает выполнить задание:

– Прочтите предложенные примеры.
– Попробуйте определить типы адаптации.
– Разбейте эти примеры на группы, объясните свой выбор.

Карточка 1. В Южной Америке обитает около 10 видов ленивцев – строго древесных животных. Нормальное положение тела этих чрезвычайно медлительных существ – висячее, спиной вниз. В противоположность всем остальным млекопитающим, мех ленивцев на туловище направлен не со спины к брюху, а, наоборот, с брюха к спине. На рыхлом, похожем на сено меху часто поселяются водоросли, придающие животному зеленую окраску, что помогает ему скрываться в листве.

Карточка 2. Гусеницы пяденицы, уцепившись за ветку задними парами ног и отгибая остальную часть тела под углом к ней, уподобляются сучку. Некоторые богомолы цветом и формой тела похожи на те или иные части цветка, поэтому их называют цветочными.

Карточка 3. Английский энтомолог Брейди, изучавший поведение мухи цеце, пришел к выводу, что она нападает на любой движущийся теплый предмет, даже автомобиль. Не нападает муха только на зебру, которую воспринимает лишь как мелькание черных и белых полос.

Карточка 4. Жук-бомбардир вырабатывает химические вещества, которые при опасности поступают в воронкообразный отдел задней части его тела. Там начинается бурная реакция, и образовавшаяся неприятная жидкость, взрываясь, выбрасывается прямо на нападающего. Обычная шпанская мушка «награждает» хищника жидкостью, которая вызывает нарывы.

Карточка 5. Вдоль побережья австралийской провинции Квинсленд и около Сиднея обитает очень ядовитый осьминог. Хотя его размеры редко превышают 12 см, яда в нем достаточно, чтобы убить 10 человек.

Карточка 6. Некоторые животные в качестве защиты используют запах: североамериканский скунс способен выбросить струю дурно пахнущей жидкости на 3 м с поразительной точностью. Она может временно ослепить нападающего и определенно отучит его от повторного нападения на скунса.

Карточка 7. Покрытая предостерегающими полосками, но совершенно безобидная муха – журчалка извлекает нектар из цветка, как и медоносные пчелы, обладающие грозным жалом. Подражание журчалки не ограничивается окраской, но включает и поведение. Журчалки подражают звукам, издаваемым пчелами и осами, и, если их потревожить, угрожающе жужжат.

Карточка 8. Австралийская бородатая ящерица способна напугать само¬го храброго хищника. Она громко свистит, бьет хвостом и поднимает гребень так, что кажется в 4 раза больше, чем есть на самом деле.

Карточка 9. В некоторых случаях рыбы могут маскироваться под других животных, причем делают это коллективно. Например, маленькие морские сомики, обнаружив, что к ним приближается хищная рыба, сразу же группируются в своеобразное подобие клубка. Их головы оказываются в центре этого «архитектурного сооружения», а заостренные хвостики торчат наружу. Издали «клубок» напоминает колючего морского ежа, которого хищники предпочитают обходить стороной.

Карточка 10. В африканских саваннах живет небольшой подземный грызун – голый землекоп. Это странное, почти голое, лишенное шерстного по¬крова создание. Тем забавнее видеть торчащие в разные стороны вибриссы – на голове и на брюхе. Многочисленные чувствительные волоски помогают землекопам ориентироваться в огромных подземных лабиринтах, проложенных этими трудолюбивыми зверьками.

Карточка 11. Некоторые ежи используют выделения ядовитых жаб для смазывания своих иголок. Нападая на жабу, еж, прежде всего, кусает ее ядовитые околоушные железы, а потом отравленной слюной смазывает свои иголки. Коварные привычки усваиваются еще в детстве. Новорожденный, еще слепой ежонок слизывает с иголок матери ядовитую смазку и наносит ее языком на свои еще мягкие иголочки.

Карточка 12. Животные в минуту опасности нередко прибегают к разным уловкам: особенно часто это делают птицы – притворяясь ранеными, они отвлекают хищников от гнезд. Даже такие крупные животные как слоны способны обмануть хищни-
ков – они тоже притворяются, только мертвыми.

Однажды в джунглях Индии поймали дикого слона. Его привязали цепями. Вдруг слон упал на землю. Охотники старались его растолкать, но он лежал неподвижно. Они решили, что слон умер, сняли с него цепи и ушли. Слон вскочил на ноги и бросился бежать.

По итогам обсуждения на доске делается запись тех вариантов адаптации, которые обнаружили учащиеся в примерах.

Чтение и организация текста

Учитель: чтобы выяснить, какие еще адаптации встречаются в природе, познакомьтесь со следующим текстом, подготовьте таблицу для обобщения и сделайте в ней краткие записи. Работайте в тех же условиях, что и в предыдущем случае: каждая четная парта читает про растения; каждая нечетная – про животных.

Текст «Приспособительные особенности организмов»

Одним из результатов естественного отбора, являющегося направляющей движущей силой процесса эволюции, можно назвать развитие у всех живых организмов адаптаций – приспособлений к среде обитания.

Многообразие конкретных приспособлений можно разделить на несколько групп, которые являются формами приспособленности организмов к окружающей среде.

Некоторые формы приспособленности у растений

• Приспособления к повышенной сухости: опушенность листьев, накопление влаги в стебле (кактус, баобаб), превращение листьев в иголки (хвойные растения).

• Приспособления к повышенной влажности: большая поверхность листа, много устьиц, повышенная интенсивность испарения.

• Приспособления к опылению ветром: вынесение тычинок с пыльниками далеко за пределы цветка, мелкая легкая пыльца, пестик сильно опушен, лепестки и чашелистики не развиты, не мешают обдуванию других частей цветка ветром.

• Приспособленность к опылению насекомыми: яркая привлекающая окраска цветка, наличие нектара, запах, форма цветка.

• Приспособления к расселению и распространению семян и спор: сочные, привлекательные для животных плоды или шишки; семена с летучками, крылатками, зацепками, парашютиками; легкие многочисленные споры; «взрывающиеся» плоды (недотрога, «бешеный» огурец).

• Приспособления к поглощению максимального количества света: листовая мозаика, плоские широкие листья, многослойная столбчатая и губчатая фотосинтетическая ткань, узкие межклетники, большое количество хлорофилла.

• Приспособления к перенесению неблагоприятных условий: листопад; запасание питательных веществ в луковицах, корневищах, клубнях, корнеплодах; эфемерность (подснежники, крокусы, пролески).

• Приспособления к недостатку питания или кислорода: насекомоядность (росянка, венерина мухоловка); воздушные корни (орхидеи); дыхательные корни (мангры).

• Защита от поедания травоядными животными: иглы; колючки; друзы (кристаллы щавелевокислого калия), накапливающиеся в колючках или листьях; ядовитые соки; стрекательные клетки со жгучими волосками.

Некоторые формы приспособленности у животных

• Форма тела:

– торпедообразная (препятствует образованию завихрений потоков воды при движении): акулы, дельфины, пингвины, кальмары;
– подражающая (делает организм незаметным среди тех или иных предметов): палочники, гусеницы пядениц, цикады, морские коньки, удильщики;
– уплощенная (для жизни на дне или в узких расщелинах): планарии, камбала, скаты.

• Окраска тела:

– предостерегающая (у видов, обладающих ядовитыми, обжигающими, жалящими структурами): осы, шмели, пчелы, жуки нарывники, гусеницы бабочек-капустниц, божьи коровки, гремучие змеи;
– покровительственная (скрывает на фоне окружающей среды): зеленый кузнечик, белая сова, камбала, осьминог, заяц беляк, тли, белая куропатка;
– расчленяющая, «камуфляжная» (размывает контуры, помогает оставаться незаметными на фоне неоднородной среды, среди пятен и полос света и тени): зебры, тигры, пятнистые детеныши оленей, жирафы, рыба-зебра.

Адаптация, при которой форма тела и окраска животного сливаются с окружающими предметами, называется маскировкой.
Подражание хорошо защищенным и обладающим предостерегающей окраской или, напротив, безобидным животным, помогает потенциальным жертвам защититься от поедания хищниками и называется мимикрией.

Таблица. Адаптации организмов

Примеры:

– мухи-журчалки похожи на пчел, ос, шмелей;
– безобидные тропические ужи похожи на ядовитых змей;
– яйца, откладываемые кукушкой, соответствуют по цвету яйцам птицы-хозяина и т.д.

• Твердые покровы тела, шипы и иглы (механическая защита от хищника): морские ежи, жуки, крабы, улитки и двустворчатые моллюски, черепахи, ежи, дикобразы).

• Ядовитые железы или токсины (для жертвы – защита от поедания; для хищников – средство умерщвления или обездвиживания добычи): медузы, пауки, многоножки, некоторые рыбы, многие земноводные, змеи.

• Физиологические адаптации:

– удаление избытка воды через почки в виде слабо концентрированной мочи (сохранение постоянства внутренней среды организма в условиях жизни в пресной воде): пресноводные рыбы и земноводные;
– выделение небольшого количества сильно концентрированной мочи (сохранение постоянства внутренней среды организма в условиях жизни в гиперосмотической среде или в пустыне): морские рыбы, морские змеи, пустынные грызуны.
– способность к эхо-, термо- и электролокации (для ориентации в пространстве): летучие мыши, дельфины, некоторые змеи (они различают на расстоянии объекты, температура тела которых отличается от температуры среды всего на 0,2 °С), рыбы.

Существует много других типов физиологических адаптаций, например, способность впадать в спячку, способность жидкостей тела противостоять замерзанию, способность обходиться небольшим количеством кислорода и т.д.

• Приспособительное поведение:

– отпугивающее (защита от хищников): ушастая круглоголовка, бородатая ящерица, совы;
– замирание (защита от хищников): опоссумы, некоторые жуки, земноводные, птицы;
– запасающее (многие животные запасают корм на неблагоприятный сезон года): кедровка, сойка, бурундук, белка, пищуха;
– миграции (избегание неблагоприятных условий путем перемещения в другие районы): перелетные птицы, некоторые виды бабочек.

Существует много других типов приспособительного поведения. Например, в пустыне для многих видов время наибольшей активности – ночь, когда спадает зной.

• Забота о потомстве:

– вынашивание икры на теле или в ротовой полости: ракообразные, морские коньки, тиляпии, пипа суринамская;
– постройка гнезда и выведение в нем потом-ства: некоторые земноводные и рыбы (колюшки, петушки, макроподы), птицы, все плацентарные млекопитающие, рождающие беспомощных детенышей;
– выкармливание потомства: осы, пчелы, муравьи, некоторые рыбы (дискусы), птицы, млекопитающие. Жуки-скарабеи и одиночные осы не выкарамливают личинок, но обеспечивают их запасом пищи.

К содержанию текста учитель может добавить информацию о способах добывания пищи, привлечении полового партнера и т.д. Эти сведения также кратко заносятся в таблицу.

По результатам обсуждения текста составляется таблица (см. с. 18).

Подведение итогов урока

Растения и животные удивительно приспособлены к условиям среды, в которой они обитают. В понятие «приспособленность вида» входят не только внешние признаки, но и соответствие строения внутренних органов выполняемым ими функциям (например, длинный и сложно устроенный пищеварительный тракт жвачных животных, питающихся растительной пищей).

Соответствие физиологических функций организма условиям его обитания, их сложность и разнообразие также входит в понятие приспособленности.

• Подумайте, какой вывод следует сделать из вышесказанного, обсудите в парах, сделайте записи в своих отчетах.

Домашнее задание

• Вариант 1. Подумайте и запишите в тетрадь признаки взаимных приспособлений хищников и жертв.

• Вариант 2. Приведите примеры приспособительных механизмов у паразитических организмов.

Продолжение следует