Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Підручники з Біології / Біологія 9 клас / Задорожний Біологія 9 клас 2022 поглиблене

.pdf
Скачиваний:
89
Добавлен:
14.02.2023
Размер:
27.83 Mб
Скачать

ТемаУзагальнення6. Еволюція органічногознаньсвітуза темою «Закономірності

успадкування ознак»

Історичні етапи розвитку еволюційних уявлень

Період

Хто працював у цей період

Події в науці

 

 

 

Давні часи — епо­­

Демокріт, Геракліт,

Поява ідей про мінливість навколишнього світу та ево-

ха Середньовіччя

Лукрецій

люційних процесів

 

 

 

1500–1800 рр.

К. Лінней, К. Вольф,

Усі вчені дотримуються ідеї креаціонізму: усі живі ор-

 

П. Паллас, Ж. Бюффон

ганізми створені вищими силами. Але одні з них уважа-

 

 

ють, що організми відразу з’явились такими, як вони є.

 

 

Інші припускають, що організми змінюються з плином

 

 

часу. З’являється перша еволюційна гіпотеза

 

 

 

1800–1858 рр.

Ж.-Б. Ламарк, Ж. Кюв’є,

Створення перших наукових еволюційних теорій.

 

Е. Дарвін, Ж. Сент-Ілер

Активні дискусії креаціоністів та еволюціоністів

 

 

 

1859–1940 рр.

Ч. Дарвін, А. Воллес,

Період становлення і розвитку дарвінізму. Еволюція,

 

Т. Гекслі, Г. Мендель,

за Дарвіном, полягає в безперервних пристосувальних

 

Г. де Фріз, М. Вавилов,

змінах видів. Вона відбувається на основі спадкової

 

Н. Стівенс

мінливості за допомогою природного добору

 

 

 

1940 — наш час

С. Четверіков, Ф. Доб­

Створення й розвиток синтетичної теорії еволюції, яка

 

жанський, Дж. Холдейн,

об’єднує ідеї дарвінізму та генетики і спирається на до-

 

М. Тимофєєв-Ресовський,

сягнення молекулярної біології, екології, систематики,

 

Р. Фішер, Дж. Гулд,

палеонтології. Згідно з цією теорією, рушійною силою

 

Б. Мак-Клімток

еволюції є природний добір мутацій і рекомбінацій

 

 

генів, який відбувається на рівні популяцій

 

 

 

Еволюційні фактори

Фактор

Опис фактора

 

 

Мутації

Природний процес зміни спадкової інформації в організмі внаслідок дії

(мутаційний процес)

якогось мутагенного фактора або спонтанно

 

 

Дрейф генів

Зміна частоти алелів певних генів через випадкові процеси, наприклад, ви-

 

верження вулкана, повінь або потрапляння невеликої групи особин на нову

 

територію (ефект засновника)

 

 

Ізоляція

Розділення популяцій одного виду через виникнення між ними якихось

 

бар’єрів. Бар’єри можуть бути фізичними (утворення гірського хребта,

 

ріки або проливу між островом та материком), екологічні (спеціалізація

 

груп особин у популяції за типом живлення або місцем розмноження) тощо

 

 

Міграція

Переміщення особин з однієї популяції в іншу або на нові території

 

 

Природний добір

Виживання більш пристосованих до певних умов існування особин у популяції

 

 

Характеристики популяції

Статичні

 

Динамічні

•чисельність

 

•народжуваність

•щільність

 

•смертність

•структура

 

•швидкістьросту

 

 

 

110

Тема 6. Еволюція органічного світу

Компетентнісно орієнтовані завдання

1 За допомогою діаграми Венна встановіть відмінні та спільні ознаки понять «еволюція» та «революція». З’ясуйте, які основні ознаки біологічної еволюції.

2 Застосувавши метод кроссенсу, установіть взаємозалежність і з’ясуйте, які сліди еволюції наявні у вашому організмі.

1 ряд: тваринна клітина, немовля, риба

2 ряд: дерево з плодами, вітрувіанська людина, портрет Ч. Дарвіна 3 ряд: книжки, мозок, мавпи

3 Прочитайте уривок із твору «Храм природи» Еразма Дарвіна. Поміркуйте, що мав на увазі дід Чарльза Дарвіна у своїх рядках.

Змирися ж в гордині пихатій І зрозумій, живими є тварини і птахи,

Та закарбуй навічно ти у пам’яті, Черви — то родичі, братами є мурахи!

4 Творча робота

Створіть ментальну карту (мапу думок) методів доказів еволюції живих організмів. Поясніть на конкретному прикладі. Порівняйте свою ментальну карту з мапами однокласників та однокласниць.

5Визначте, у які геологічні епохи жили ці тварини.

Трицераптопс, Гліптодонт, Смілодон, Аномалокаріч, Археоптерікс, Фороракос, Галюцигенія, Мамонт, Тиранозавр, Трилобіт.

6Виберіть будь-яку тварину або рослину і спробуйте скласти можливу схему еволюційного розвитку­ її предків від одноклітинного організму до того виду, до якого вона належить.

7За допомогою діаграми Венна встановіть відмінні та спільні ознаки будови тіла людини розумної та людини неандертальської. З’ясуйте, що спричинило такі відмінності між цими видами.

8За допомогою методу Fishbone охарактеризуйте особливості виду Homo sapiens. Обговоріть результати роботи в парі і групі.

9Створіть таблицю «Стадії антропогенезу».

Стадії

Представники

Характерні

з/п

антропогенезу

риси

 

 

 

 

 

JАнглійський науковець, основоположник еволюційної теорії Чарльз Дарвін неодноразово наголошував про незворотність еволюції: «Вид, який щезнув, ніколи не може з’явитися знову, навіть якби знову повторилися абсолютно тотожні умови життя — органічні й неорганічні».

Поясніть, що мав на увазі науковець. Чи згодні ви з ним?

KДайте відповідь на запитання «Чому ми стали саме такими?», використавши «Алгоритм Цицерона»: Що? Де? Чим? Як? Чому? Навіщо?

LРоздивіться мем «Біологічна еволюція». З’ясуйте, якими є світоглядні та наукові погляди на походження життя. Створіть свій мем біологічної еволюції.

M 24 листопада 1859 року Чарльз Дарвін опублікував свою книгу «Походження видів шляхом природного відбору або збереження обраних порід у боротьбі за життя». Перше видання книги розійшлося за один день. Але варто зазначити, що книга б не з’явилася без навколосвітньої подорожі Дарвіна на кораблі «Бігль».

Знайдіть в інтернеті карту мандрівок Дарвіна, розгляньте її й назвіть географічне розташування найбільших островів, на яких побував Дарвін.

Тестові завдання за темою «Збереження та реалізація спадкової інформації»

111

Тема 7. Біорізноманіття

§ 45. Основи еволюційної філогенії та систематики

Поміркуйте

За якими ознаками організм можна віднести до царства Тварини?

Згадайте

З якими систематичними категоріями ви ознайомилися, коли вивчали рослин?

Біологічна систематика

Біологічна систематика — це розділ біології, який формує єдину систему живого світу на основі виділення біологічних таксонів (систематичних одиниць) і відповідних назв, наданих за певними правилами (біологічної номенклатури). Відповідно, біологічна систематика поділяється на два основ­ ні розділи: таксономію та біологічну номенклатуру.

Таксономія займається розробкою правил групування живих організмів. Це дуже складна проблема, бо часто не зовсім зрозуміло, на основі яких ознак слід об’єднувати ор-

З якими систематичними кате- ганізми у групи. Так, у давнину всіх червів об’єднували горіями ви ознайомилися, коли в один тип. Але сучасні дослідження показали, що різні

вивчали тварин?

групи червів мають різне походження і не є близькими ро-

 

дичами. І навпаки, ряди Китоподібні та Парнокопитні до-

 

велося об’єднати в один новий ряд — Китопарнокопитні.

 

Біологічна номенклатура розробляє правила найменування

 

живих організмів, створює спеціальні міжнародні кодекси,

 

які регулюють спірні питання, вирішує проблеми синонімів

 

(коли один вид випадково отримує кілька назв) тощо.

 

Сучасна наукова класифікація повинна відображати ево-

 

люційні зв’язки між живими організмами та вказувати на

 

рівень їхньої спорідненості. Крім того, вона має бути зруч-

 

ною для використання і дозволяти легко включати нові,

 

нещодавно відкриті, види.

 

Основні систематичні категорії ввів у науку шведський

 

науковець Карл Лінней. Основною систематичною категорі-

 

єю є вид. Видова назва складається з двох латинських слів,

 

перше з яких є назвою роду, а друге — видовим епітетом.

 

Споріднені види об’єднуються в більш високі таксономічні

 

категорії — роди, роди — у родини, а ті — в іще вищі

 

категорії.

Основні таксони царства Зелені рослини

 

 

 

 

 

 

Царство

Вид

Рід

Родина

Порядок

Клас

Відділ

Зелені

 

 

 

 

 

 

рослини

Основні таксони царства Тварини

Вид

Рід

Родина

Ряд

Клас

Тип

Царство

Тварини

 

 

 

 

 

 

112

 

 

 

Ссавці

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Крокодили

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Птахи

 

 

 

 

 

 

 

Ящірки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Змії

 

 

 

 

 

 

 

Хвостаті

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

земноводні

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Безхвості

 

 

 

 

 

 

 

 

 

земноводні

 

 

 

 

 

 

 

Хрящові риби

 

 

 

 

 

 

 

 

Кісткові риби

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мал. 45.1. Філогенія хребетних

 

 

 

Філогенія

 

 

 

моделювання й побудову філогенетичних де-

Філогенія (мал. 45.1) — це наука, яка ви-

рев (мал. 45.2).

 

 

вчає історичний процес розвитку органічного

 

 

Філогенетичне дерево — це схема, яка

світу (філогенез). Для дослідження філоге-

відображає еволюційні зв’язки між таксона-

незу сучасна біологія широко використовує

ми, для яких воно будується. Філогенетичні

новітні технології. Особливо

ефективними

дерева можуть будуватися не лише для таксо-

є методи з галузі молекулярної біології та

нів живих організмів. Їх можна створювати,

генетики й мікроскопічних досліджень. Та-

наприклад, для певних біополімерів — таких,

кож широко використовують

 

математичне

як білки або нуклеїнові кислоти.

Бактерії

Археї

 

 

 

Еукаріоти

Спірохети

 

Грам­

Метаносарцини

 

 

Слизовики Тварини

позитивні

 

 

 

 

бактерії Метанобактерії

Ентамеби

Гриби

Протеобактерії

 

 

Гало-

 

 

Метанококи

 

Рослини

Ціанобактерії

 

 

 

бактерії

Інфузорії

 

 

 

 

 

 

 

Планктоміцети

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Джгутикові

Бактеріоїди

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Трихомонади

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мікроспоридії

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дипломонади

Мал. 45.2. Приклад філогенетичного дерева

 

 

 

Ключова ідея

Біологічна систематика — це розділ біології, який формує єдину систему живого світу на основі виділення біологічних таксонів. Основні систематичні категорії ввів у науку шведський науковець Карл Лінней.

Перевірте свої знання

1. Що таке систематика? 2. Який науковець увів основні систематичні категорії? 3. Чим відрізняються систематичні категорії в царствах Тварини й Рослини? 4. Що таке філогенія? 5*. Чи можна отримати результати, корисні для боротьби з вірусом грипу, аналізуючи його філогенетичне дерево? 6*. Використовуючи додаткові матеріали з інтернету та біологічної літератури, складіть філогенетичне дерево для будь-якої групи організмів. Зробіть виставку своїх досліджень.

113

§ 46. Основні групи організмів. Макросистема органічного світу

Поміркуйте

Які спільні риси є у грибів та тварин?

Згадайте

Які риси є характерними для бактерій? Яких представників грибів ви знаєте?

Система трьох доменів

1990 року Карл Воуз, спираючись на аналіз послідовності нуклеотидів рРНК та деякі інші молекулярні характеристики, запропонував новий варіант систематики живих організмів. Згідно з ним, організми поділялися на великі систематичні групи — домени. Домен — це таксон найвищого рангу, який охоплює кілька царств живих організмів.

Клітинні форми життя поділили на три домени: Бактерії, Архебактерії та Еукаріоти. Віруси виділили як окремий таксон Vira, який об’єднує неклітинні форми життя й за рангом відповідає домену. Така класифікація найбільш точно відбиває сучасні уявлення про виникнення й еволюцію основних груп живих організмів.

Особливості основних груп живих організмів

Для порівняння основних груп живих організмів використовують такі характеристики, як наявність клітинної будови, особливості організації генетичного матеріалу, наявність ядра й мембранних органел у клітині, наявність і розвиток цитоскелета.

Порівняльна характеристика основних груп живих організмів

Група

Які організми

Особливості будови й життєдіяльності

 

включає

 

Таксон

Віруси

Неклітинна форма життя. Можуть

Vira

 

розмножуватися лише в клітинах інших

 

 

організмів. Містять у своєму складі тільки одну

 

 

нуклеїнову кислоту — або РНК, або ДНК

Домен

Бактерії,

Клітинні організми. У клітинах немає ядра й

Бактерії

ціанобактерії

мембранних органел. Відрізняються значною

 

 

різноманітністю біохімічних процесів у клітинах.

 

 

Генетичний матеріал зазвичай представлений

 

 

великою кільцевою молекулою ДНК

 

 

(бактеріальною хромосомою). Можуть мати

 

 

плазміди. Гени не містять інтронів

 

 

 

Домен

Архебактерії

Клітинні організми. Суттєво відрізняються від

Археї

 

інших доменів за складом ліпідів та білків. У

 

 

клітинах немає ядра й мембранних органел.

 

 

Генетичний матеріал зазвичай представлений

114

 

 

великою кільцевою або лінійною молекулою

 

 

ДНК (бактеріальною хромосомою). Можуть мати

 

 

плазміди. Частина генів містять інтрони

 

 

 

Домен

Рослини, тварини,

Клітинні організми. У клітинах є ядра та інші

Еукаріоти

гриби,

мембранні органели й цитоскелет. Генетичний

 

одноклітинні

матеріал міститься у хромосомах і має вигляд

 

еукаріотичні

лінійних молекул ДНК. У мітохондріях і

 

організми

пластидах присутні невеликі молекули кільцевої

 

 

ДНК. Гени містять інтрони

 

 

 

Макросистематика

Макросистематикою називають розділ систематики живих організмів, який працює із систематичними категоріями найвищих рангів — доменами, субдоменами, групами царств, царствами тощо. Останнім часом у цій галузі було зроблено чимало відкриттів. Це пов’язано із застосуванням новітніх методів аналізу, насамперед молекулярно-генетичних. Зараз уже відома послідовність нуклеотидів ДНК для багатьох важливих генів сотень організмів. А геноми кількох представників основних систематичних груп розшифровані повністю. Це дозволяє ефективно порівнювати організми між собою, установлюючи їхні родинні зв’язки. Завдяки таким технологіям було поставлено питання про об’єднання архей та еукаріотів в один домен. Зараз воно активно обговорюється.

Ключова ідея

Згідно із сучасною класифікацією, клітинні форми життя поділяють на три домени: Бактерії, Архебактерії та Еукаріоти. Віруси виділяють як окремий таксон Vira, який об’єднує неклітинні форми життя й за рангом відповідає домену.

Перевірте свої знання

1. Що таке домен? 2. Які домени живих організмів виділяє наукова спільнота? 3. Які особливості притаманні вірусам? 4. Яке значення в житті людини мають представники бактерій і вірусів? 5. Порівняйте домени Бактерії та Археї. 6*. Використовуючи додаткові матеріали з інтернету та біологічної літератури, підготуйте повідомлення про представників архебактерій.

§ 47. Основні еукаріотичні таксони

Поміркуйте

Чому еукаріотичні організми є такими різноманітними?

Згадайте

Яких представників одноклітинних еукаріотів ви знаєте? Яких представників багатоклітинних еукаріотів ви знаєте?

115

Система еукаріотів

Еукаріоти є найбільшим за кількістю видів доменом клітинних організмів. Їхня систематика досі є предметом дискусій. Деякі дослідники й дослідниці пропонують виділяти серед еукаріотів до 20 царств. Наприклад, одні вчені об’єднують усіх найпростіших в одну групу. У цьому випадку амеби, інфузорії та евглени вважаються представниками одного царства Протисти. А інші вчені поділяють найпростіших на кілька груп. У цьому випадку амеби, інфузорії та евглени будуть представниками різних царств. Пов’язано це з особливостями походження еукаріотів.

У процесі еволюції вони неодноразово включали у свої клітини внутрішньоклітинних симбіонтів. Ці симбіонти і стали такими органелами, як мітохондрії та пластиди. А пластидами могли ставати не лише різні ціанобактерії, але й різноманітні еукаріотичні водорості. Тому часто досить важко визначитися із систематичною приналежністю деяких груп еукаріотів.

Поділ еукаріотів на субдомени

Нові технології досліджень, які з’являлися в другій половині XX ст., сприяли виділенню набагато більшого числа царств у межах групи еукаріотів. Така система найточніше відображає еволюційні зв’язки між окремими групами еукаріотів. Найбільший внесок у створення нової системи зробила група науковців під керівництвом Сайни Едла. Згідно з новою системою, домен Еукаріоти поділяється на три частини: субдомени, які, своєю чергою, діляться на кілька груп (надцарств). А вже надцарства поділяють на окремі царства живих організмів. Трьома субдоменами еукаріотів є Екскавати, Діафоретики та Аморфеї. Екскавати є винятково одноклітинними організмами, а серед діафоретиків та аморфеїв трапляються як одноклітинні, так і багатоклітинні форми.

116

Сучасна класифікація еукаріотів

Екскавати

Екскавати — найдавніша група еукаріотів. До них належать лише одноклітинні організми. Вони можуть бути вільноживучими, вести паразитичний спосіб життя або ставати симбіонтами багатоклітинних організмів. До цієї групи належать збудники захворювань, небезпечних для людини. Це, наприклад, трихомонада (збудник трихомонозу), трипаносома (збудник сонної хвороби) і лейшманія (збудник лейшманіозу). Також до екскаватів належать евглени, типовим представником яких є евглена зелена, і гіпермастигіни (наприклад, трихонімфа) — одноклітинні організми з великою кількістю джгутиків. Гіпермастигіни є симбіонтами, які живуть у кишечниках термітів і тарганів.

Аморфеї

Аморфеї є найбільшою за кількістю видів групою еукаріотів. До складу цього субдомену входить кілька надцарств, найбільш значними з яких є Амебозої та Опістоконти. Амебозої представлено переважно одноклітинними формами. Але є серед них і колоніальні організми. А справжні слизовики здатні утворювати багатоклітинний плазмодій. Представники амебозоїв — різноманітні амеби та справжні слизовики. Опістоконти можуть бути одноклітинними, колоніальними або багатоклітинними організмами. До цієї групи належать царства Справжні гриби та Справжні тварини. Справжніми грибами є представники таких груп,

117

як Базидіоміцети (зокрема, шапинкові гриби), Аскоміцети (трюфель, пеніцил тощо) та інші.

Царство Справжні тварини об’єднує всіх багатоклітинних тварин (це окреме підцарство), їх безпосередніх предків (хоанофлагелят) та їхніх близьких родичів.

Діафоретики

Діафоретики — дуже різноманітна за складом група еукаріотів. До цього субдомену відносять кілька надцарств, найбільш значними з яких є Архепластиди та SAR. Архепластиди об’єднують фотосинтезуючих еукаріотів, пластиди яких виникли в результаті симбіозу із ціанобактеріями. Серед них є одноклітинні, колоніальні й багатоклітинні організми. Найбільш відомими представниками цієї групи є царство Червоні водорості й царство Зелені рослини. До царства Зелені рослини відносять кілька груп, насамперед зелені водорості та всі судинні наземні рослини (як спорові, так і насінні). Назва надцарства SAR утворена за першими літерами назв трьох царств, які входять до його складу (Stramenopiles, Alveolata, Rhizaria). Серед них є одноклітинні, колоніальні й багатоклітинні організми. Багато представників цього надцарства, як і архепластиди, — фотосинтезуючі еукаріоти. Але їхні хлоропласти утворилися завдяки симбіозу з іншими еукаріотами (частіше за все з представниками червоних або зелених водоростей). Найбільш відомими автотрофними представниками SAR є бурі, діатомові та золотисті водорості. Серед представників SAR трапляються і гетеротрофні групи. До таких належать форамініфери, радіолярії, несправжні слизовики, інфузорії, споровики (зокрема збудник малярії) тощо.

Ключова ідея

Еукаріоти є найбільшим за кількістю видів доменом клітинних організмів. У процесі еволюції вони неодноразово включали у свої клітини внутрішньоклітинних симбіонтів. Ці симбіонти і стали такими органелами, як мітохондрії та пластиди.

Перевірте свої знання

1. Хто такі еукаріоти? 2. Які групи еукаріотів ви знаєте? 3. Які особливості притаманні тваринам? 4. Порівняйте між собою гриби й рослини. 5*. Яке значення для людини мають представники домену Еукаріоти? 6*. Чому систематика еукаріотів викликає багато суперечок між ученими?

§ 48. Поняття про вид. Концепції виду

Поміркуйте

118

Чи може вид бути незмінним мільйони років?

Згадайте

Що таке природний добір? Які існують фактори еволюції?

Поняття про вид

Еволюційні процеси, які відбуваються на рівні популяцій і зумовлюють утворення нового виду, називають мікроеволюцією.

Кінцевим результатом процесів мікроеволюції є формування нового виду. Вид — це сукупність популяцій особин, подібних між собою за будовою, функціями, місцем в угрупованнях організмів, що населяють певний ареал і вільно схрещуються між собою у природі.

Концепції виду

Базовим таксоном сучасна систематика вважає вид. Складність поділу живих істот на види полягає ще й у тому, що саме визначення поняття «вид» є доволі складним. І залежить воно від того, яка з концепцій виду використовується в певному випадку.

Деякі поширені концепції виду

Назва концепції

Визначення виду

Особливості концепції

 

Типологічна

Це група особин, які є

Усі особини виду порівнюються з

 

 

ідентичними до

еталонним зразком. Ця концепція

 

 

особини-еталону за

дуже незручна для видів, особини

 

 

певними ознаками

яких можуть суттєво відрізнятися

 

 

 

за зовнішніми ознаками,

 

 

 

наприклад, собака домашній,

 

 

 

турухтани

 

 

 

 

 

Номіналістична

Це група особин, яка

Ця концепція розглядає вид як суто

 

визнається формальною

теоретичне поняття, бо живі

 

 

класифікацією і

організми в природі постійно

 

 

становить певний етап

змінюються. В її межах важко

 

 

розвитку окремої

пояснити дуже тривале існування

 

 

еволюційної лінії

гінкго або щитнів

 

 

 

 

 

Біологічна

Це група особин, що

Концепція добре підходить для

 

здатна схрещуватися і

опису багатоклітинних організмів

 

 

давати плідне

зі статевим розмноженням. Але

 

 

потомство

зазнає труднощів під час опису

 

 

 

організмів, які не мають статевого

 

 

 

розмноження

 

 

 

 

 

Філогенетична

Це найменша

Ця концепція визначає вид,

 

 

монофілетична група,

виходячи з його монофілетичного

 

 

яка заслуговує на

походження (від однієї популяції

 

 

 

119