Jak se nazývá neschopnost dvou různých druhů plodit plodné potomstvo?

Účel lekce: rozvinout u studentů systematické představy o druzích, kritériích a stavbě druhů, pochopit evoluční proces, upevnit schopnost pracovat s texty, sestavovat tabulky, analyzovat a formulovat závěry.

• systematizace a prohloubení znalostí o typu, jeho kritériích a struktuře;
• formování moderního chápání druhu jako hlavního a kvalitativního stupně evoluce.

• schopnost pracovat s textem, vyzdvihnout v něm to hlavní, definovat pojmy, porovnávat, analyzovat, zdůvodňovat a vyvozovat závěry, aplikovat teoretické poznatky v praxi;
• rozvoj schopnosti vyhledávat další biologické informace pro samostatné získávání poznatků z biologie.

• stanovit cíl lekce a určit úkoly a metody jednání k jeho dosažení;
• plnit úkoly podle navrženého plánu, vyhodnocovat výsledky své činnosti;
• schopnost organizovat si své činnosti, sledovat a upravovat výkon své práce a vyhodnocovat dosažené výsledky.

• schopnost naslouchat a slyšet učitele a spolužáky, odpovídat na otázky, pracovat ve dvojicích a skupinách;
• budovat produktivní interakci se spolužáky a dospělými při společné práci;
• argumentovat svým názorem.

• připravenost k seberozvoji a sebevzdělávání;
• zodpovědný přístup k plnění vzdělávacích úkolů;
• formování vědeckého pohledu na svět při seznámení se základními kritérii druhu;

Vybavení: sbírky hmyzu, herbáře rostlin různých druhů; pokojové květiny: stále kvetoucí begonie a begonie skvrnitá; fotografie zobrazující ledního medvěda a medvěda hnědého; letáky; počítač, projektor, prezentace.

Formy organizování vzdělávacích aktivit: frontální, individuální, skupinová.

Výukové metody: problémové, částečně vyhledávací, verbální, vizuální.

Formy kontroly: ústní, písemná, pozorovací.

1. Organizační moment (1 min.).

Pozdrav, kontrola připravenosti žáků na hodinu, kontrola nepřítomných.

1. Motivační-cílová fáze. (4 min.)

Jsou navrženy dvě rostliny rodu Begonia: stále kvetoucí begonie a tečkovaná begonie.

Jsou tyto rostliny stejného druhu nebo různých druhů?

Co je to druh a jaká jsou jeho kritéria?

Máte dostatek znalostí k zodpovězení této otázky?

Druhová rozmanitost živých organismů na naší planetě je velmi velká. V současnosti je na Zemi popsáno přibližně 2 miliony druhů organismů, z toho více než 1,5 milionu druhů živočichů, přes 300 tisíc druhů rostlin, 40 tisíc druhů hub a více než 3 tisíce druhů bakterií a sinic. Někteří vědci se domnívají, že dnes je na Zemi pravděpodobně nejméně 4,5 milionu druhů. Obývají různá životní prostředí: půdu, zem-vzduch, vodu a těla jiných organismů. Jak k nim došlo? Než se zamyslíme nad otázkou speciace, pojďme zjistit, co je to druh?

Studenti prezentují své verze odpovědí:

Jedna z očekávaných odpovědí studentů: Druh je hlavním strukturním prvkem biogeocenóz, určujícím jejich stabilní (nebo nestabilní) stav. Je základní stavební jednotkou v systému živých organismů.

Očekávaná odpověď studenta: Divoká zvěř je velmi rozmanitá a je zastoupena obrovskou rozmanitostí druhů.

Rozmanitost druhů vždy vyvolávala u lidí úžas, mimořádná složitost struktury, adaptivní povaha mnoha vlastností a obrovská rozmanitost forem. K charakterizaci vlastností druhu se často používají určité charakteristiky organismu – kritéria, která umožňují oddělit jeden od druhého.

Otázka druhů a kritérií pro druhy zaujímá ústřední místo v evoluční teorii a je předmětem četných studií v oblasti taxonomie, zoologie, botaniky a dalších věd. A to je pochopitelné: jasné pochopení podstaty druhu je nezbytné k objasnění mechanismů evolučního procesu.

Učitel demonstruje téma hodiny na snímku 1 studenti formulují cíle hodiny samostatně nebo společně s učitelem.

III. Etapa aktualizace základních znalostí. (5 minut.)

1. Plnění úkolů (ústně):

Úkol č. 1: (přední)

Pojmenujte druhy rostlin a živočichů, které znáte a žijí v blízkosti vašeho domova nebo školy.

Úkol č. 2: (přední)

Učitel ukáže fotografii „Medvěd hnědý“ a položí otázky:

— Jméno tohoto druhu zvířat je medvěd hnědý. Které z těchto dvou slov se vztahuje k rodovému jménu a které ke konkrétnímu jménu?

– Jmenujte jiný druh zvířete ze stejného rodu (Toto je bílý medvěd).

Učitel umístí fotografii znázorňující ledního medvěda vedle fotografie „Medvěd hnědý“.

— Porovnej dva druhy téhož rodu. Ukažte podobnosti a rozdíly.

Úkol č. 3 (individuálně):

V uvedeném seznamu zvířat spočítejte počet jedinců, druhů a rodů:

4) křeček džungarský;

7) křeček syrský nebo zlatý;

10) Liška obecná.

Očekávaná odpověď studenta: Počet jedinců – 10; druhy – 9; počet rodů – 5 (ježek, liška, medvěd, křeček, zajíc).

— Jaký závěr lze vyvodit na základě výsledků splnění všech úkolů k aktualizaci znalostí?

1. K označení druhu se používá dvojité (binární) názvosloví, podle kterého se nejprve uvádí rod, do kterého druh patří (podstatné jméno), a poté druhové jméno (přídavné jméno).
2. Jedinci různých druhů se od sebe liší stanovišti, vnějšími vlastnostmi atp.
3. Podobné druhy se spojují do jednoho rodu.
4. Druh je hlavní kategorií biologické klasifikace.

IV. Fáze učení nového materiálu (21 min.):

1. Učitelův příběh s prvky konverzace.

Připomeňme si krátce historii studia druhu.

Pojem druh byl poprvé zaveden do vědy anglickým botanikem Johnem Rayem v 17. století. Stěžejní dílo o druhovém problému napsal švédský přírodovědec a přírodovědec Carl Linné v 17. století, ve kterém navrhl první vědeckou definici druhu. Carl Linnaeus zavedl pojem „druh“ jako nejmenší jednotku klasifikace (prezentace o historii studia druhů).

Otázka definice organismů jako jednoho nebo různých druhů je velmi složitá a mezi vědci vyvolává vášnivé debaty o jednotlivých druzích. K určení pojmu druhu se používají kritéria typu.

Druhová kritéria jsou vlastnosti, kterými se jeden druh liší od druhého. Jsou to také izolační mechanismy, které brání křížení, nezávislosti a nezávislosti druhů (slide show).

Přísná obecně přijímaná definice druhu dosud nebyla vyvinuta. V biologickém encyklopedickém slovníku najdeme následující definici druhu:

Druh je soubor populací jedinců schopných vzájemného křížení za vzniku plodných potomků, obývajících určitou oblast, majících řadu společných morfofyziologických vlastností a vzdálených jiným podobným skupinám jedinců téměř úplnou absencí hybridních forem.

Vysvětleme si pojmy, které se objevují v definici typu:

Rozsah – oblast rozšíření daného druhu nebo populace v přírodě.

Populace je soubor jedinců stejného druhu, kteří mají společný genofond a obývají určité území – biotop.

Genofond je souhrn genů, které jsou přítomny u jedinců dané populace.

Název druhu se skládá ze dvou slov, například černá pupalka, hořkosladká pupalka a tak dále. První slovo, označované podstatným jménem, ​​ukazuje příslušnost rostliny k rodu (nightshade), druhé slovo, označované přídavným jménem, ​​je druhové jméno, ukazující její odlišnost od ostatních druhů stejného rodu. Takže, černá a hořkosladká pupalka jsou dva různé druhy stejného rodu (viz snímek).

2. Skupinová práce studentů.

Učitel rozdělí žáky do šesti skupin.

Každá skupina si musí přečíst text učebnice na str. 29-31, jakož i další materiály distribuované učitelem, a hovoří o podstatě tohoto kritéria a jeho nedostatcích.

Zatímco skupiny hrají, zbytek studentů vyplňuje tabulku „Kritéria zobrazení“ (tabulka je na stolech každé skupiny studentů jako podklad).

Skupina 1 – morfologické kritérium.

Skupina 2 – fyziologické kritérium.

3. skupina – environmentální kritérium.

Skupina 4 – genetické kritérium.

Skupina 5 – biochemické kritérium.

Skupina 6 – geografické kritérium.

Charakteristiky jedinců podle kritéria

V úvodu bylo uvedeno, že život na planetě Zemi je souborem podřízených biologických systémů, které se liší úrovní organizace. Jedna z úrovní organizace života je populační druh, který je reprezentován biologickými systémy, jako jsou druhy a populace.

Podle biologického pojetí je druh považován za reprodukčně uzavřený biologický systém živé přírody, skládající se z relativně izolovaných skupin jedinců – populací, které jsou schopny se křížit a zachovat celistvost druhu.

*Druh jako taxonomická kategorie

Při studiu diverzity flóry a fauny v 7. a 8. ročníku jste se seznámili s pojmem druh jako taxonomickou kategorií.

Pro studium rozmanitosti života potřeboval člověk vyvinout systém klasifikace organismů, který by umožnil jejich rozdělení do skupin – jednotek systematiky, neboli taxonomických jednotek. Byla přijata hlavní taxonomická jednotka v taxonomii živých organismů вид. Pojem „druh“ poprvé představil anglický vědec J. Ray v 17. století. Švédský přírodovědec K. Linné v 18. stol. dal první vědeckou definici druhu a položil základy moderní taxonomie. Klasifikace, kterou navrhl, nebyla založena na rodinných vztazích organismů, ale na podobnosti jejich vnějších znaků, a proto byla umělá. Podobný druhů K. Linné se spojil do jedné skupiny tzv podle narození. Každému rodu a druhu dal latinská jména. Ve stejné době, k označení druhu, uvedl Linné dvojitá (binární) nomenklatura — druhové jméno obsahuje dvě slova: podstatné jméno (rodové jméno) a přídavné jméno (specifické epiteton). Do stejného rodu Pryskyřník patří například druhy Pryskyřník kyselý, druh Pryskyřník plazivý, druh Pryskyřník Stiffleaf a druh Pryskyřník hořký. Tento princip druhového názvosloví se zachoval až do současnosti. A dosud biologové považují tento druh za hlavní taxonomickou jednotku.

Pohled – soubor jedinců s dědičnými podobnostmi v morfofyziologických, biochemických, ekologicko-geografických a genetických vlastnostech, schopných se volně křížit a produkovat plodné potomstvo.

Aby bylo možné jedince zařadit mezi stejné nebo různé druhy, jsou mezi sebou porovnávány podle řady určitých charakteristických znaků – kritérií.

Typová kritéria

Typové kritérium nazývat soubor charakteristických vlastností stejného typu, ve kterých jsou si jedinci stejného druhu podobní a jedinci různých druhů se od sebe liší. Neexistuje jediné kritérium pro rozlišení mezi druhy. Výzkumníci proto musí vždy používat sadu různých kritérií. V moderní biologii se rozlišují tato hlavní kritéria pro druh: morfologická, fyziologická, biochemická, genetická, environmentální, geografická.

Morfologické kritérium odráží soubor charakteristických rysů vnější struktury. Například druhy jetele se liší barvou a tvarem květenství a tvarem a barvou listů. Toto kritérium je relativní. V rámci druhu se mohou jedinci výrazně lišit ve struktuře v závislosti na jejich pohlaví ( sexuální dimorfismus ), stupeň vývoje, způsob rozmnožování, podmínky prostředí, příslušnost k odrůdám nebo plemenům.

Například u lvů mají samci hřívu, ale samice u kachny divoké, samec je pestře zbarvený a samice je tmavě hnědá; U motýla bílého zelí se housenka liší od dospělého ve vnějších vlastnostech. U samčí štítové kapradiny má nepohlavní generace listy a kořeny a pohlavní generace je reprezentována zeleným štítkem s rhizoidy. Některé druhy jsou si přitom v morfologických vlastnostech natolik podobné, že se jim říká dvojčata. Například některé druhy malarických komárů, ovocných mušek a severoamerických cvrčků se vzhledově neliší, ale nekříží se.

Na základě jednoho morfologického kritéria tedy nelze posoudit, zda jedinec patří ke konkrétnímu druhu.

Fyziologické kritérium – soubor charakteristických znaků životních pochodů (rozmnožování, trávení atd.). Jednou z důležitých vlastností je schopnost jedinců se křížit. Jedinci různých druhů se nemohou křížit kvůli nekompatibilitě zárodečných buněk, nejednotnosti ve stavbě kopulačních orgánů a chování v období páření. Jedinci různých druhů mohou mít výrazné rozdíly ve způsobu krmení a druhu potravy. Například mezi Coleoptera jsou někteří brouci býložravci (chrobák, Colorado brouk), jiní jsou predátoři (střevlík, slunéčko sedmitečné) a někteří jsou saprotrofové (hnůj obecný). Z kurzu biologie v 8. ročníku si můžete připomenout rozdíly mezi druhy v jiných životních procesech.

Toto kritérium je relativní, protože jedinci stejného druhu se někdy nemohou křížit. U much Drosophila může být neschopnost pářit kvůli rozdílům ve struktuře reprodukčního aparátu. Naopak jsou známy druhy, jejichž zástupci se mohou křížit. Například kůň a osel, některé druhy zajíců při křížení tvoří mezidruhové křížence. To dokazuje jejich podobnost podle fyziologických kritérií.

Jedinci stejného druhu v různých fázích vývoje se mohou lišit v potravních preferencích. Například u hmyzu se dospělí motýli živí pylem a nektarem, zatímco jejich larvy požírají listy; dospělé žáby jsou predátoři, zatímco pulci jsou býložravci. Současně mohou mít různé druhy stejný způsob krmení. Například larvy motýlů, kobylky a sarančata mají hryzavé ústní ústrojí a živí se rostlinnou hmotou. Z toho plyne, že k určení druhové identity jedinců je nestačí porovnávat pouze podle fyziologických kritérií.

Biochemické kritérium odráží charakteristické chemické složení těla a metabolismus. Neexistují žádné látky nebo biochemické reakce, které by byly jedinečné pro určitý druh. Jedinci stejného druhu se mohou v těchto ukazatelích výrazně lišit. Zatímco u jedinců různých druhů probíhá syntéza proteinů a nukleových kyselin stejným způsobem. Řada biologicky aktivních látek hraje podobnou roli v metabolismu u různých druhů. Například chlorofyl ve všech zelených rostlinách se podílí na fotosyntéze, hemoglobin u všech obratlovců přenáší kyslík. To znamená, že určení druhové identity jedinců na základě jednoho biochemického kritéria je také nemožné.

Genetické kritérium vyznačující se určitou sadou chromozomů, podobných velikostí, tvarem a složením. Toto kritérium je faktor reprodukční izolace, který zachovává genetickou integritu druhu. Toto kritérium však není absolutní. U jedinců stejného druhu se může počet, velikost, tvar a složení chromozomů lišit v důsledku různých typů změn, ke kterým došlo pod vlivem faktorů prostředí. Při křížení některých druhů se přitom občas objeví životaschopní plodní mezidruhoví kříženci. Například žito a pšenice, kanár a pěnkava se nejen kříží, ale produkují i ​​plodné potomstvo, což dokazuje podobnost jejich sad chromozomů. Podobnost podle tohoto kritéria tedy také nestačí ke klasifikaci jedinců jako jednoho druhu.

Ekologické kritérium je soubor charakteristických faktorů prostředí nezbytných pro existenci druhu. Každý druh může žít v prostředí, kde klimatické podmínky, půdní vlastnosti, topografie a zdroje potravy odpovídají jeho únosnostním limitům. Na lužních loukách roste například pryskyřník kyselý, podél břehů řek a příkopů pryskyřník plazivý a na mokřadech pryskyřník hořký. Existují však druhy, které nemají striktní ekologickou asociaci. Jedná se o druhy, které jsou v lidské péči: pokojové a kulturní rostliny, domácí zvířata. Jejich podmínky prostředí se výrazně liší od přirozených životních podmínek zástupců těchto druhů. U druhu, který žije v oblastech teritoria izolovaných od sebe, budou jedinci žít v různých podmínkách prostředí. Velké množství druhů má zároveň shodné (překrývající se) nebo překrývající se oblasti stanovišť, a proto se nacházejí ve stejných podmínkách prostředí. Uvedené příklady dokazují relativní povahu environmentálního kritéria a nutnost použití dalších kritérií při určování, zda jedinci patří k danému druhu.

Zeměpisné kritérium určuje schopnost jedinců daného druhu osídlit určitou část zemského povrchu (území nebo vodní plochy) – biotop. Například sibiřský modřín je běžný na Sibiři (Trans-Ural) a modřín daurský je běžný v Primorském území (Dálný východ), bílý medvěd je v Arktidě a medvěd hnědý je v lesích Eurasie a Severní Ameriky. .

Toto kritérium znamená, že druh je omezen na konkrétní stanoviště. Existují ale druhy, které nemají jasné hranice rozšíření, ale žijí téměř všude (jitrocel velký, kapsářka, krysa šedá, vrabec městský). Patří sem i druhy, které žijí v blízkosti člověka nebo jeho domova a jsou tzv synantropní druhy (moucha domácí, štěnice domácí, myš domácí, šváb červený). Existují také druhy, které mají nespojitý areál. Například lípa malolistá roste v krymsko-kavkazské oblasti, v evropské části Ruska, ale i na Sibiři a v západní Evropě. Druh Modrá straka má dvě části svého areálu rozšíření – západoevropskou a východosibiřskou. Různé druhy mohou mít překrývající se stanoviště. Vzhledem k těmto okolnostem není geografické kritérium, stejně jako jiné, absolutní a nelze jej použít jako jediné pro určení druhové identity jedinců.

Žádné z popsaných kritérií tedy není absolutní a univerzální, proto při určování, zda jedinec patří ke konkrétnímu druhu, je třeba vzít v úvahu všechna kritéria.

*Rozsah druhů. Koncept endemitů a kosmopolitů

Podle geografického kritéria každý druh v přírodě zaujímá určité území nebo vodní plochu – biotop.

Oblast (od lat. plocha – plocha, prostor) – část zemského povrchu, ve které jsou jedinci daného druhu distribuováni a procházejí celým vývojovým cyklem.

Stanoviště může být souvislé nebo nesouvislé, rozsáhlé nebo omezené. Nazývají se druhy, které mají široký rozsah napříč různými kontinenty kosmopolitní druhy (houby, lišejníky, lidé a synantropní druhy).

Když je areál velmi úzký a nachází se v malé oblasti, nazývá se druh, který jej obývá endemický (z řečtiny já – místní). Například koala a ptakopysk žijí pouze v Austrálii. Ginkgo biloba (Ginkgo biloba) roste přirozeně pouze ve východní části Číny, rododendron acumina a daurská lilie – pouze na Dálném východě.

* Zopakujme si to hlavní. Druhy v biologii jsou považovány za formu existence života a za taxonomickou kategorii. Druh je soubor jedinců podobných podle následujících kritérií: morfologické, fyziologické, biochemické, genetické, environmentální, geografické. Všechna kritéria jsou však relativní, protože pro každé z nich existují nesrovnalosti v rámci druhu a podobnosti mezi různými druhy. Při určování druhové příslušnosti jedinců se vychází ze všech uvedených kritérií. Každý druh v přírodě obývá určitou část zemského povrchu – oblast, ve které probíhá celý vývojový cyklus jeho jedinců. Druhy s širokým rozsahem se nazývají kosmopolité, zatímco druhy s velmi úzkým rozsahem se nazývají endemity. Druhy, které žijí v lidských obydlích nebo v jejich blízkosti, se nazývají synantropní druhy.

Pojďme si otestovat své znalosti

Klíčové otázky

1. Která z následujících možností se nevztahuje na kritéria pro daný druh: 1) genetická; 2) biocenotický; 3) buněčné; 4) zeměpisné; 5) morfologické?
*2. V uvedeném seznamu jmenujte zástupce endemických druhů: ptakopysk, zajíc bílý, medvěd hnědý, koala, ginkgo biloba, konvalinka, klokan, lilie daurská.
* 3. Bylo zjištěno, že černá krysa označuje dva druhy dvojčat: krysy s 38 a 42 chromozomy. Mezi sebou se nekříží. Rozdíl podle jakého typového kritéria tomu brání?
*4. Bizon a bizon jsou dva druhy patřící do stejného rodu. Vzhledově jsou si velmi podobní, ale v přírodě se nekříží, protože žijí na různých kontinentech: bizon je v Eurasii a bizon je v Severní Americe. Podle jakých typových kritérií se liší?

Obtížné otázky

* 1. Přečtěte si popis druhu Kopřiva dvoudomá. Vyberte charakteristiky biochemického kritéria. „Kopřiva dvoudomá je vytrvalá bylina s mohutným kořenovým systémem. Kopřivy jsou chráněny žahavými chlupy před sežráním býložravci. Každý vlas je velká buňka. Stěna vlasu obsahuje křemíkové soli, díky kterým je křehký. Obsah kyseliny mravenčí v buněčné míze vlasů nepřesahuje 1,34 %. Mladé listy kopřivy obsahují mnoho vitamínů, proto se používají jako potravina.“ Proč nelze biochemické kritérium považovat za absolutní?
2. Jaká druhová kritéria lze určit podle názvů následujících skupin druhů:
1) myš domácí, moucha domácí, štěnice;
2) medvěd hnědý, zajíc bílý, krysa šedá, medvěd bílý?
Jaké obecné jméno lze dát druhu první skupiny? Proč mohou sloužit jako důkaz relativní povahy jednoho z kritérií pro druh?
* 3. Vyberte charakteristiky genetického kritéria druhu:
1) existuje řada kritérií, kterými se jeden druh liší od druhého;
2) každý druh má svou vlastní specifickou sadu chromozomů;
3) důležitým rysem druhu je jeho stanoviště;
4) u jedinců stejného druhu mají chromozomy podobnou strukturu;
5) lidské somatické buňky mají 46 chromozomů;
6) většina savců se vyznačuje pohlavním dimorfismem.
Proč nelze genetické kritérium považovat za absolutní?

* Individuální domácí úkol. Porovnejte mezi sebou několik druhů rodu zelí s využitím jejich popisů v literárních zdrojích nebo na internetu (např. bílé zelí, červené zelí, savojské zelí, kedlubny, květák, růžičková kapusta, brokolice). Popište jejich rozdíly podle morfologických kritérií.