Победители природы

Филиал муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения Филиал Волчковской средней общеобразовательной школа имени Героя Советского Союза Ф. А. Сорокина в селе Шехмань Петровского района Тамбовской области

Победители

природы

• Работу выполнили :
• обучающиеся 9, 11 класса Поплёвина Олеся, Капустина Дарья, Прокудин Роман, Шмарин Артём.
• Руководитель :
• учитель биологии Сухова Валентина Сергеевна 2019 год

Результаты исследования

Противоречивость проблемной информации:

* О громное количество препятствий, связанных с выходом членистоногих в совершенно новую среду обитания

не остановило, а, наоборот произошло

* Ускорение эволюционного процесса членистоногих и их более совершенных представителей - насекомых!

Результаты исследования

Проблемный вопрос :

* Почему, в ряду процветающих систематических групп организмов, так называемых победителей эволюции, - млекопитающих и покрытосеменных растений, учёные определили насекомых…

Гипотеза:

*Многочисленные адаптации насекомых к самым разнообразным и сложным микроусловиям наземно – воздушной среды способствовали ускорению эволюционного процесса и их процветанию!

Жить – значит реагировать,

а отнюдь не быть жертво й.

П.Грассэ

Цель и задачи работы : Изучить особенности строения, размножения и жизнедеятельности насекомых, позволившие им стать процветающей систематической группой животных

Материал : коллекция насекомых, иллюстрации разновидностей насекомых и их систем органов. Оборудование : лупа, пинцет, препаровальная игла

Результаты исследования

• В силуре палеозойской эры (более 570 млн. лет назад) создались объективные условия для выхода растений и беспозвоночных на сушу.
• В девоне появляются первые нелетающие насекомые, а карбон уже населён летающими насекомыми. Но выясняется, что древние членистоногие имеют минимум приспособлений .
• Наземно – воздушная среда более сложна и многообразна своими особенностями и свойствами, чем водная.

№ п/п

Условия жизни в наземно-воздушной среде

1

Характер адаптации для жизни в наземно-воздушной среде обитания

Воздух менее плотный, чем вода

(в 800 раз)

Черты приспособленности насекомых к наземно-воздушной среде обитания, возникшие в результате действия движущих сил эволюции

Адаптация для поддержания и перемещения тела в пространстве .

Приспособительные особенности строения (Ароморфозы) :

*Появление органов опоры - наружного скелета (панциря)

*Появление  крыльев . В составе крыла присутствуют   жилки , играющие роль каркаса и места расположения трахейных стволов и нервов.

Жилки располагаются строго определённым для каждого вида образом и их рисунок является видовым признаком.

№ п/п

Условия жизни в наземно-воздушной среде

1

Характер адаптации для жизни в наземно-воздушной среде обитания

Воздух менее плотный, чем вода

(в 800 раз)

Черты приспособленности насекомых к наземно-воздушной среде обитания, возникшие в результате действия движущих сил эволюции

Адаптация для поддержания и перемещения тела в пространстве.

Приспособительные особенности строения (Ароморфозы):

* Дифференциация мышечной системы ( поперечнополосатых мышц ).

Особенно развиты мышцы крыльев, мускулатура грудных ног и ротового аппарата.

1

Полётный механизм стрекозы (вверху) в сравнении с мухой (внизу) : 1-мышцы – опускатели прямого действия, 2- мышцы- подниматели, 3- мышцы-опускатели непрямого действия

2

3

№ п/п

Условия жизни в наземно-воздушной среде

1

Характер адаптации для жизни в наземно-воздушной среде обитания

Воздух менее плотный, чем вода

Черты приспособленности насекомых к наземно-воздушной среде обитания, возникшие в результате действия движущих сил эволюции

Адаптация для поддержания и перемещения тела в пространстве.

Приспособительные особенности строения (Ароморфозы) :

* Развитие ходильных конечностей

Конечности членистые , образующие с помощью суставов систему рычагов.

Ноги в зависимости от выполняющих ими функций различают: бегательные, прыгательные, роющие и другие (идиоадаптации).

Целесообразность приспособленности:

Строение и функции опорно-двигательной с истемы: соответствуют их назначению , т. е.

*позволяет насекомым быстро заселять новые территории, преодолевать преграды,

*улучшили возможности поиска корма, спасения от врагов, полового отбора.

Относительность приспособленности

Нелетающим насекомым крылья мешают двигаться, а при сильных ветрах на океанических островах приводят к гибели.

№ п/п

Условия жизни в наземно-воздушной среде

2

Характер адаптации для жизни в наземно-воздушной среде обитания

Иссушающее действие солнца, хорошая проницаемость воздуха для инфракрасных тепловых лучей, быстрое испарение воды

Черты приспособленности насекомых к наземно-воздушной среде обитания, возникшие в результате действия движущих сил эволюции

*Защита тела от высыхания и нагревания. *Строжайшая экономия воды.

Приспособительные особенности строения (Ароморфозы):

* Хитинизированная кутикула с наружным восковым слоем

№ п/п

2

Условия жизни в наземно-воздушной среде

Характер адаптации для жизни в наземно-воздушной среде обитания

Иссушающее действие солнца, хорошая проницаемость воздуха для инфракрасных тепловых лучей, быстрое испарение воды

*Защита половых продуктов от высыхания .

Черты приспособленности насекомых к наземно-воздушной среде обитания, возникшие в результате действия движущих сил эволюции

* Для защиты половых продуктов от высыхания оплодотворение от наружного через наружно-внутреннего переходит к внутреннему.

* Яйца приобретают большие запасы желтка и плотные покровы .

№ п/п

Условия жизни в наземно-воздушной среде

2

Иссушающее действие солнца, хорошая проницаемость воздуха для инфракрасных тепловых лучей, быстрое испарение воды

Характер адаптации для жизни в наземно-воздушной среде обитания

Черты приспособленности насекомых к наземно-воздушной среде обитания, возникшие в результате действия движущих сил эволюции

*Функционирование выделительной системы с минимальными потерями воды.

Приспособительные особенности строения и функции (Ароморфозы):

*В выделительной системе

( мальпигиевых сосудах ) происходит процесс выведения продуктов обмена в виде сухих кристаллов , а не в виде раствора.

кутикула

• Целесообразность приспособленности:

Развитие хитинизированной кутикулы, внутреннего оплодотворения, откладывание яиц с плотными покровами, органов выделения, способных в стенках мальпигиевых сосудов обратно всасывать воду способствует защите организма от обезвоживания и более эффективному способу размножения.

№ п/п

Условия жизни в наземно-воздушной среде

3

Характер адаптации для жизни в наземно-воздушной среде обитания

Кислород, необходимый для биологического окисления и обмена веществ входит в состав атмосферы

Черты приспособленности насекомых к наземно-воздушной среде обитания, возникшие в результате действия движущих сил эволюции

Специальные приспособления для поглощения кислорода из атмосферы и механизма доставки кислорода ко всем клеткам

организма.

Приспособительные особенности строения и функции (Ароморфозы):

* Возникновение дыхалец и развитие трахейной системы за счёт наружных покровов кутикулы.

• Целесообразность приспособленности:
• Такое «изобретение» - трахейная система выгодно вдвойне :
• *экономия воды и
• * эффективный газообмен (кислород по трахеям доставляется практически к каждой клетке.

Относительность

приспособленности

При попадания воды в трахеи насекомое погибает

№ п/п

Условия жизни в наземно-воздушной среде

4

Характер адаптации для жизни в наземно-воздушной среде обитания

*Недостаток пищевых ресурсов.

Черты приспособленности насекомых к наземно-воздушной среде обитания, возникшие в результате действия движущих сил эволюции

*Экономия органического материала

* Малые размеры , которые позволили возможность частого воспроизводства , краткость жизненного цикла.

Целесообразность приспособленности:

• Малые размеры выгодны в условиях жёсткой конкуренции за пищевые ресурсы.
• Краткость жизненного цикла , быстрота генетического обновлени я популяций – одно из условий устойчивости систем надорганизменного уровня организации: популяций и видов.

№ п/п

Условия жизни в наземно-воздушной среде

5

Наличие конкурентов за пищу

Характер адаптации для жизни в наземно-воздушной среде обитания

Черты приспособленности насекомых к наземно-воздушной среде обитания, возникшие в результате действия движущих сил эволюции и их целесообразность

*Захват, удержание измельчение пищи.

*Расширение кормовой базы

Приспособительные особенности строения и функции (Ароморфозы):

* Возникновение совершенного ротового аппарата.

Строение ротового аппарата

Ротовой аппарат в типичном случае включает следующие части: непарную  верхнюю губу   кутикулярного происхождения, парны е мандибулы  (верхние челюсти), парные  максиллы  (нижние челюсти ), непарную  нижнюю губу  (результат слияния второй пары максилл). В ротовую полость насекомых открываются протоки многоклеточных  слюнных желез .

№ п/п

Условия жизни в наземно-воздушной среде

5

Характер адаптации для жизни в наземно-воздушной среде обитания

Наличие конкурентов за пищу

Черты приспособленности насекомых к наземно-воздушной среде обитания, возникшие в результате действия движущих сил эволюции и их целесообразность

*Захват, удержание измельчение пищи.

*Расширение кормовой базы

Приспособительные особенности строения и функции:

У насекомых приспособленных к питанию определённой пищей ротовой аппарат имеет определённое строение ( идиоадаптации).

Разнообразие ротовых аппаратов

Целесообразность приспособленности :

Возникновение совершенного ротового аппарата.

насекомых максимально соответствуют их назначению : захвату, удержанию и измельчению пищи.

• Разнообразие ротовых органов значительно расширило их кормовую базу, что уменьшило конкуренцию за пищу и привело к их биологическому прогрессу.

№ п/п

Условия жизни в наземно-воздушной среде

6

Характер адаптации для жизни в наземно-воздушной среде обитания

Наземно-воздушная среда более сложная адаптивная среда, чем водная, с многообразными раздражителями.

Черты приспособленности насекомых к наземно-воздушной среде обитания, возникшие в результате действия движущих сил эволюции

*Наличие сложного, активного поведения.

Развитие центральной нервной системы ( головного мозга,подглоточного ганглия, брюшной нервной цепочки), органов чувств . Наивысшей сложности у многих насекомых достигает « головной мозг», включающий три отдела. Сильно развиты « грибовидные »  тела , играющие роль центров  высшей нервной деятельности  ( аналог коры головного мозга позвоночных).

Органы чувств

Орган осязания и обоняния –

Усики (сяжки )

Орган зрения

Развитие разнообразных органов чувств:

равновесия , обоняния, осязания, вкуса, слуха, зрения,

особенно хорошо органы химического чувства.

• Целесообразность приспособленности:

Развитие центральной нервной системы, органов чувств привело к появлению у насекомых:

* условных рефлексов ,

* сложных инстинктов ( формы  врожденного поведения) ,

*получению точной информации об окружающей среде,

*заботы о потомстве ,

* распределение функций у общественных насекомых

* замирания приспособительного поведения .

Относительность приспособленности

Если продырявить пчелиные соты, пчёлы продолжают их наполнять, хотя мёд вытекает.

*Воспроизводство огромного количества трутней для размножения, а потом их умерщвление.

У насекомых обнаруживаются многочисленные идиоадаптации 

во внешнем строении, окраске тела и поведения насекомых .

б)    предостерегающая окраска (у защищенных ядом или несъедобных животных;

в) отпугивающая окраска встречается у насекомых реже: она демонстрируется животным только в момент опасности

а)   маскировка  ( покровительственная окраска ),

делающая животное незаметным на фоне типичного субстрата;

• г )  мимикрия   –  подражание в окраске и форме , включает две разновидности:

миметизм   – подражание незащищенных видов защищенным,

мимезию   – имитацию окружающих неживых объектов или частей растений

Относительность приспособленности

*Благодаря мимикрии большинство птиц не трогает ос и пчёл, однако есть среди них виды (соколы – осоеды), которые едят и ос и пчёл и их подражателей, а у насекомоядных птиц очень острое зрение.

Относительность приспособленности

Приспособления направлены не столько на пользу особи, сколько на сохранение и процветание вида, даже, если они вредны отдельной особи.

• * Пчелиное жало приспособительный орган, способный защитить колонию пчёл от врагов из мира насекомых, Но Зазубренное жало пчелы, направленное против млекопитающего, может принести смерть самой пчеле, так как оно обламывается в его крепкой коже.

Гипотеза подтвердилась!

* Многочисленные адаптации насекомых к самым разнообразным и сложным микроусловиям наземно – воздушной среды способствовали ускорению эволюционного процесса и их процветанию

Выводы

• Насекомые - являются процветающей группой животных .
• Адаптация насекомых к новым самым разнообразным и сложным микроусловиям наземно – воздушной среды была достигнута за счёт морфолого - анатомических, физиологических и поведенческих приспособительных признаков.
• Приспособления направлены не столько на пользу особи, сколько на сохранение и процветание вида, даже, если они вредны отдельной особи.

Новые понятия

Адаптация – приспособление организмов к определённым условиям среды

Приспособленность организмов – свойство, позволяющее им существовать и размножаться в условиях среды.

Целесообразность приспособленности – максимальное соответствие формы (организации, структуры) и функции органа, системы органов, целостного организма его назначению.

Относительность приспособленности - целесообразность строения и функций организма выражается только с конкретной средой, при изменении условий среды адаптация бесполезна или даже вредна.

Информационные источники:

*А. А. Каменский, Е. А. Криксунов, В. В. Пасечник Биология - 9 класс 2015 год

*Б.М. Мамаев, Л.Н. Медведев, Ф. Н. Правдин «Определитель насекомых» просвещение 2001 год.

* Г. А. Гурев «Разгадка великой тайны природы» М. просвещение 1995 год

* Электронная энциклопедия по биологии. CD – диск.