Методическая разработка: Лабораторная работа №5 "Изучение и определение критериев вида".

Лабораторная работа № 5

Изучение и определение критериев вида

Учебная цель: убедиться на практике в реальности существования видов как результате исторического развития.

Учебные задачи:

• познакомиться с критериями вида;

• научиться описывать характерные морфологические признаки вида;

• определять принадлежность организмов к одному или разным видам по морфологическому критерию.

Обеспеченность занятия (средства обучения):

1. Сборник методических указаний для студентов по выполнению лабораторных работ по учебной дисциплине «Биология».

2. Рабочая тетрадь.

3. Оборудование и материалы.

Оборудование и материалы: линейка, гербарные или живые экспонаты видов растений, принадлежащих к одному роду.

Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме практического занятия.

В основе эволюционной теории Ч. Дарвина лежит представление о виде.

Видом называют совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям существования и занимающих в природе определенную территорию – ареал. Виды отличаются друг от друга многими признаками. Характерные для вида признаки и свойства называют критериями.

Для выделения той или иной группы особей в отдельный вид существует ряд критериев. Чтобы отнести какую-либо особь к определенному виду, следует провести анализ всех критериев.

Главным из них считают морфологический.

Морфологический критерий основан на внешнем и внутреннем сходстве особей одного вида. По внешнему виду, размерам, окраске можно легко отличить один вид от другого. Например, клевер красный от клевера пашенного, василек синий от василька лугового, ласточку городскую от ласточки деревенской и др. Этот критерий самый удобный, а поэтому широко используется в систематике. Однако он недостаточен для различия видов, которые имеют внешнее сходство (виды-двойники). Так, под названием «крыса черная» различают два вида-двойника, имеющих 38 и 42 хромосомы. Затруднительно использование морфологического критерия при диагностике одомашненных видов. Породы, выведенные человеком, могут значительно отличаться друг от друга, оставаясь в пределах одного вида (например, породы собак, голубей и др.).

Генетический критерий основан на сходстве кариотипов (наборов хромосом). Для каждого вида характерны определенный набор хромосом, их размеры, форма, количество. Этот критерий относят к важным, но не универсальным, так как существуют хромосомные и геномные мутации.

Физиологический подразумевает сходство всех процессов жизнедеятельности (обмен веществ, размножение и другое) у особей одного вида и объясняет степень половой изоляции групп организмов.

Биохимический позволяет различать виды по биохимическим параметрам (структуре белков, их составу, структуре нуклеиновых кислот и др.).

Этологический критерий связан с межвидовыми различиями в поведении у животных. У птиц для распознавания видов широко используется анализ песен. По характеру издаваемых звуков различаются разные виды насекомых. Разные виды североамериканских светляков различаются по частоте и цвету световых вспышек.

Географический основан на том, что каждый вид занимает свой ареал. Но на одном ареале могут обитать несколько видов, поэтому и этот критерий не универсальный.

Экологический учитывает совокупность условий, к которым приспособлен вид. Таким образом, каждый вид занимает определенную экологическую нишу. Так, например, лютик едкий произрастает на пойменных лугах, лютик ползучий – по берегам рек, лютик жгучий – на заболоченных местах. Но экологические ниши пересекаются, поэтому критерий не универсален.

Таким образом, ни один из критериев в отдельности не может служить для определения вида. Охарактеризовать вид можно по совокупности всех критериев.

Вид занимает в природе определенный ареал и существует в виде отдельных территориальных группировок особей, которые в той или иной мере изолированы друг от друга.

Совокупность особей, длительно проживающих на определенной части ареала, относительно обособленно от других совокупностей называется популяцией. Главным объединяющим фактором в популяции является возможность свободного скрещивания между особями одной популяции. Скрещивание особей, относящихся к различным популяциям, затруднено, так как популяции какими-либо преградами отделены друг от друга. Внутри популяции происходит мутационный процесс, а в результате полового размножения происходит распространение возникших мутаций по популяции. Мутации попадают под контроль естественного отбора и генофонд популяции, состоящий из генотипов отдельных особей, постепенно изменяется. Относительная изоляция одной популяции от другой дает возможность сохранить измененный генофонд, если отличия становятся резкими, то образуется подвид, а если возникает репродуктивная изоляция — новый вид.

По современным представлениям элементарной единицей эволюции является популяция, в которой происходит изменение генофонда, приводящее к образованию подвидов и видов.

Выполнение работы.

1. Внимательно рассмотрите растения двух хвойных пород одного рода.

2. Сравните особенности строения побегов (количество хвоинок в пучке, длину хвойных игл, окраску, описание поперечного среза).

• Вычислите среднюю длину хвоинок. Для этого измерьте и затем суммируйте длину любых 10 хвоинок, после чего разделите полученное число на 10.

• Разрежьте одну хвоинку пополам и рассмотрите поперечный срез.

1. Сравните форму шишек (размер, форму, цвет семенных чешуй).

Измерьте размер шишек.

1. Рассмотрите семена (величину, форму и цвет). Измерьте размер семян.

2. Рассмотрите рисунки, изучите статьи к ним.

Ель обыкновенная, или европейская — Picea abies (L.) Karst. Родина — Европа. Горы Западной Европы, лесная зона европейской части России (до Урала). Образует чистые или смешанные леса. Охраняется в заповедниках.

Дерево высотой 30-35 (50) м, диаметр кроны 6-8 м, диаметр ствола до 1,2 (2,4) м. Крона густая, ширококоническая, с острой вершиной. Кора в молодом возрасте буроватая, гладкая, затем красновато-бурая, чешуйчато-шероховатая. Хвоя игловидная, четырехгранная, остроконечная, длиной 1-2 см, толщиной 0,1 см, темно-зеленая, сохраняется на ветвях 6-12 лет. Цветет в мае. Мужские колоски красновато-желтые, женские шишечки пурпурные или зеленые. Шишки цилиндрические, 10-15 см длины, 3-4 см ширины, незрелые шишки светло-зеленые или темно-фиолетовые, зрелые - светло-бурые или красновато-бурые, свисают вниз. Годовой прирост в высоту - 50 см, в ширину - 15 см. До 10-15 лет растет медленно, затем быстро. Продолжительность жизни 250-300 лет. Зимостойкость высокая.

Ель Энгельмана Глаука (голубая)

В гористых районах западной и южной части Северной Америки распространена ель Энгельмана. В природе — дерево высотой до 50 м, диаметр ствола взрослого экземпляра может приближаться к 1 м. В культуре ель Энгельмана значительно ниже и вырастает до 15—20 м. Крона конусовидная или пирамидальная, очень плотная, часто асимметричная.

Хвоя острая, тонкая, длиной 1,5—2,5 см, слегка серповидная, окрашена в голубовато-зеленый цвет. Шишки цилиндрические или яйцевидно-цилиндрические, в длину 5—8 см, незрелые — светло-коричневые, перед созреванием темнеют и приобретают красноватый оттенок. Семена созревают к концу сентября, но среди них бывает много невсхожих.  Доживает до 300-350 лет.

Порядок выполнения отчёта по практическому занятию:

1.В тетради напишите номер, название и учебную цель занятия, оборудование и материалы.

2.Заполните таблицу №1: Критерии вида.

1. В соответствии с перечисленными в таблице №2 признаками кратко опишите признаки изученных вами растений,

заполните таблицу№2 «Сравнительная характеристика морфологических признаков видов растений хвойных пород»

4. Ответьте на вопросы:

1. Какова структура вида?

2. В чем отличие понятий вид и популяция?

3. Почему установление видовой принадлежности невозможно только по одному из критериев вида?

4. Почему существуют виды, сходные, казалось бы, по всем признакам, но не скрещивающиеся?

Сформулируйте вывод по работе. Отразите, насколько успешно вы справились с учебными целями и задачами лабораторной работы.