Умблик
11 класс · углублённый
Биология · 11 класс · углублённый уровень
Биология · углублённый уровень · 11 класс · Урок 41

Выход на сушу: как менялись растения и животные без «лестницы прогресса»

Сушу осваивали разные линии в разное время. На филогенетической карте разберём многоклеточных водорослей, ранние наземные растения, сосудистые ткани, семена и цветки, а также ранних животных, хордовых, четвероногих, рептилий, птиц и млекопитающих.

Происхождение и развитие жизни на Земле

Федеральная программа · углублённый уровень · 11 класс

Происхождение и развитие жизни на Земле

Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:

  • Происхождение многоклеточности и крупных линий
  • Растения: выход на сушу, споры, сосудистые ткани, семена, цветки
  • Животные: вендская фауна и кембрийское разнообразие
  • Первые хордовые и эволюция позвоночных
  • Амфибии, рептилии, млекопитающие и птицы
  • Освоение суши беспозвоночными и позвоночными
  • Принцип ключевого ароморфоза
  • Практические сравнения отделов растений и позвоночных
Мезозой сменяется кайнозоемТриасЮраМелПалеогенНеогенЧетвертичныйКонец мела: кризис многих линий, но птицы пережили его.Длины блоков и промежутки не соответствуют длительности периодов.
Временная карта объединяет несколько ветвей; современные группы не превращались друг в друга по прямой цепи.

Как это устроено

Растения произошли в эволюционной истории от зеленоводорослевой линии, но современная водоросль не является прямым предком современного дуба. Наземная жизнь требовала защиты от высыхания, транспорта и размножения в новых условиях. У ранних наземных форм были споры; позднее у отдельных ветвей появились развитые сосудистые ткани, семена, а у покрытосеменных — цветки и плоды. Мхи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные — не четыре последовательные ступеньки одной ныне живущей линии.

Многоклеточность животных и растений имеет разные истории. Эдиакарские ископаемые показывают позднепротерозойское разнообразие, но родство многих форм спорно. Кембрийское увеличение находок и форм строения занимало значительное геологическое время; его нельзя представлять как одномоментное создание всех современных типов животных. Хордовые — ветвь внутри животных; ранние позвоночные развивались в водной среде.

Переход потомков лопастепёрых рыб к разнообразным четвероногим включал изменение опоры, дыхания и размножения. Амфибии в школьном смысле не являются прямыми предками каждой ныне живущей рептилии, а рептилии как крупная линия включают птиц при кладистическом рассмотрении. Млекопитающие и птицы происходят от разных ветвей амниот и имеют собственные истории. Беспозвоночные, включая членистоногих, также независимо осваивали сушу.

Термин «ключевой ароморфоз» помогает связать новшество с расширением доступных экологических возможностей, но не обещает неизбежного успеха и не измеряет ценность организмов. Семя полезно в определённых условиях, а бессеменные растения успешно существуют сегодня. Практическое сравнение строения отделов растений и позвоночных требует различать общий наследственный план и приспособление, а не составлять лестницу «низший — высший».

Словарь урока

Каждое понятие — с примером

Выход растений на сушу

Длительный эволюционный переход потомков водорослевых линий к жизни на суше с изменениями защиты, размножения и транспорта веществ.

Пример: Покровы, споры и взаимодействие с грибами помогали ранним наземным растениям.

Сосудистая ткань

Специализированная проводящая ткань растения для переноса воды, минеральных и органических веществ и часто механической поддержки.

Пример: Ксилема и флоэма помогли увеличивать размеры многих наземных растений.

Спора

Клетка размножения или расселения, способная развиваться без слияния с другой клеткой на данном этапе жизненного цикла.

Пример: Споры папоротника дают гаметофит в подходящих условиях.

Семя

Структура семенного растения, содержащая зародыш, запас питательных веществ или источник питания и защитные оболочки.

Пример: Семена сосны развиваются без образования плода.

Цветок

Специализированный орган полового размножения покрытосеменных, включающий структуры образования гамет и часто привлечения опылителей.

Пример: После оплодотворения части цветка участвуют в формировании семени и плода.

Ароморфоз в школьной модели

Крупное эволюционное изменение организации, расширяющее возможности освоения разных условий у потомковых линий; термин не задаёт универсального ранга «лучше».

Пример: Появление семени уменьшило зависимость части этапов размножения растений от свободной воды.

Эдиакарская биота

Совокупность разнообразных позднепротерозойских ископаемых организмов и следов, многие из которых имеют спорное положение на дереве жизни.

Пример: Не каждого эдиакарского организма можно уверенно отнести к современной группе животных.

Кембрийское расширение разнообразия

Геологически сравнительно быстрый рост видимого в ископаемой летописи разнообразия животных и планов строения в кембрии, не одномоментное возникновение всех нынешних типов.

Пример: Минерализованные скелеты и новые экологические взаимодействия улучшили сохранность и разнообразие находок.

Хордовые

Эволюционная линия животных, у представителей которой на некотором этапе развития имеются хорда, спинная нервная трубка и другие общие признаки.

Пример: Позвоночные — одна из линий хордовых, но не все хордовые имеют позвоночник.

Четвероногие

Линия позвоночных, восходящая к предкам с конечностями, возникшими при переходе от лопастепёрых рыб; некоторые потомки позже утратили конечности.

Пример: Киты и змеи принадлежат к линиям четвероногих, хотя их современное строение сильно изменено.

Амниоты

Линия четвероногих с эмбриональными оболочками и особенностями размножения, к которой относятся млекопитающие и рептилии, включая птиц.

Пример: Амниотическое яйцо или соответствующие оболочки эмбриона изменили зависимость размножения от воды.

Птицы

Современная ветвь тероподных динозавров с общими наследственными признаками и собственной дальнейшей эволюцией.

Пример: Птицы пережили вымирание конца мела, хотя другие динозавры исчезли.

Пример по шагам

Если птицы появились в истории тероподных динозавров, правильно ли сказать, что все динозавры полностью исчезли в конце мела?

  1. Нептичьи линии динозавров исчезли в массовом вымирании конца мела.
  2. Птицы — живущая ныне ветвь динозавров и пережили это событие.
  3. Поэтому уточнение «нептичьи динозавры» точнее, чем «все динозавры».

Вывод: Вымирание затронуло нептичьих динозавров; птицы продолжают их эволюционную историю.

Практическая работа

Ветвистая карта растений и позвоночных

  1. По опубликованным схемам разместите споровые, семенные и цветковые растения на ветвистом дереве с подписями новшеств.
  2. Отдельно разместите хордовых, четвероногих, амниот, млекопитающих и птиц, не проводя линию от современного вида к современному виду.
  3. На готовых цифровых изображениях сравните по три признака двух групп растений и двух групп позвоночных.

Что можно заключить: Древо показывает общих предков и новшества, а сравнительная работа проверяет конкретные признаки.

Безопасность: Используйте цифровые препараты и гербарии разрешённых обычных видов; не собирайте редких животных и растений.

Практическая работа

Изучение особенностей строения растений разных отделов

  1. По подписанным фотографиям мха, папоротника, хвойного и цветкового растения заполните одинаковые графы: проводящие ткани, корни, споры, семена и цветки.
  2. Для каждого объекта отмечайте «есть», «нет» либо «по этому изображению не определить», не называя спорангий семенем.
  3. Нанесите подтверждённые признаки на ветвящуюся схему родства и объясните, почему современные мхи не являются предками современных цветковых.

Что можно заключить: Сравнение органов и способов размножения выявляет разные эволюционные ветви растений; общие признаки отражают родство, а не линейную лестницу «простых» и «высших».

Безопасность: Используйте цифровые гербарии и обычные учебные образцы; не собирайте редкие мхи, папоротники и семенные растения и не пробуйте их части на вкус.

Практическая работа

Изучение особенностей строения позвоночных животных

  1. На сопоставимых изображениях рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих найдите общий план позвоночника и опишите различия в конечностях, покровах и дыхательных структурах.
  2. Отмечайте происхождение признака и исключения; например, отсутствие полёта у страуса не лишает его признаков птиц, а жабры личинки амфибии не делают её рыбой.
  3. Постройте упрощённое ветвящееся дерево и запишите, какие признаки видны на снимках, а какие требуют анатомических либо генетических данных.

Что можно заключить: Позвоночные имеют общий план строения с разнообразными производными признаками; сравнение современных групп не означает, что одна современная группа произошла от другой.

Безопасность: Работайте с открытыми музейными моделями и изображениями; не вскрывайте и не отлавливайте животных, особенно охраняемые виды, ради школьного задания.

Попробуйте сами

Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.

Открываем задания…

Сверка содержания

Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.