Интегрированный урок по биологии и математике
план-конспект урока по алгебре (9 класс) по теме

9 класс                

Тема: «Естественный отбор – главный фактор эволюции».

(интегрированный урок по биологии и математике)

Задачи: 1. Сформировать представления об особенностях естественного отбора, его главной роли в процессе эволюции, показать потенциальную возможность безграничного размножения особей популяции и ограниченность жизненных ресурсов.

2. Развивать логику, память, мышление обучающихся.

3. Формировать научно обоснованное материалистическое мировоззрение.

Оборудование: таблицы, схемы, презентация.

Тип урока: урок сообщения новых знаний.

Ход урока:

1.Орг. момент.

2. Подготовка учащихся к предстоящей работе (актуализация знаний).

3. Изучение нового материала

Слово учителя математики

Сегодня на уроке мы рассмотрим практическое применение знаний алгебры о числовых последовательностях в биологии. Точки соприкосновения математики с живой природой очевидны. Человек, создавая научные знания, заметил их в природе и перенёс их на применение в своей жизни из своей практики. Сегодня, мы еще раз должны убедится, что все дисциплины, изучаемые в школе взаимосвязаны и в целом создают нам целостную картину мира.

Учитель биологии

Тема нашего урока:

 «Естественный отбор – главный фактор эволюции».

1) Интенсивность размножения особей и ее математическое выражение.

Определяя движущие силы эволюции, а именно наследственную изменчивость, борьбу за существование, естественный отбор Ч. Дарвин показал, что у представителей диких видов животных и растений индивидуальная изменчивость представлена очень широко. Индивидуальные отклонения могут быть полезными, нейтральными,  вредными для организма. Все особи оставляют потомство? Если нет, то, какие факторы сохраняют особей  или устраняют всех остальных?

Дарвин обратился к анализу размножения организмов.

Все организмы оставляют значительное, иногда очень многочисленное потомство.

Примеры (презентация)

1 особь сельди выметывает в среднем 40 тыс. икринок;

Осетр – 2 млн.;

Лягушки – до 10 тыс.;

На одном растении мака ежегодно созревает до 30 - 40 тыс. семян.

Даже медленно размножающиеся животные потенциально способны оставить огромное число потомков. Самки слонов приносят детенышей в возрасте между 30 и 90 годами. За 60 лет они рождают в среднем 6 слонят. Расчеты показывают, что даже при такой низкой интенсивности размножения через 750 лет потомство одной пары составит 19 млн. особей.

Дарвин приходит  к выводу о том, что в природе любой вид животных и растений стремится к размножению в геометрической прогрессии.

Математика

Определим возможности геометрической прогрессии в отношении одного растения одуванчика, при условии, что 1 растение занимает площадь примерно 10м² и дает в год 100 летучих семян.

1.Сколько квадратных километров площади покроет все потомство одной особи одуванчика через 10 лет при условии, беспрепятственного размножения?

2. Хватит ли этим растениям на 11 – й год места на поверхности земного шара?

Примечание: площадь всей поверхности земного шара, включая и океаны, составляет 510 млн. км², а площадь поверхности суши 148 млн. км².

Расчет:

1 –й год – 10 м²  х 100 семян (или 10² 1 –й член прогрессии)

2 – й год – 10 х 10

3 – й год – 10 х 10

4 – й год – 10 х 10

5 – й год –  10 х 10¹º

6 - й год -   10 х10¹²

7 – й год – 10 х 10

8 –й год – 10 х 10

9 –й год – 10 х 10

10 –й год – 10 х10 ²ºм ²

Формула:

b = 10²

g = 10²

b = 10²х (10²)¹º ‾ ¹

b =10² х10

b =10²º - это потомство одной особи одуванчика за 10 лет

1. Каждое растение занимает 10 м²

Все потомство покроет через 10 лет следующую площадь:

S = 10²º х 10 м² = 10 ²¹ м²

2. Sпов. суши = 148 млн. км², или 148 х 10 км²

1 км ² = (10 ³) ² м² = 10 м²

10 ²¹: 10 = 10м²

Ответ: на поверхности суши места этим растениям не хватит.

На самом деле одуванчики, так же как и другие организмы  не заполняют собой весь земной шар. Большая часть появившихся на свет особей гибнет, не достигнув половозрелого состояния.

2).Биологическое состязание как необходимое условие выживания и размножения.

Вопрос классу: каковы причины гибели организмов?

Причины разнообразны: недостаток корма, нападение врагов, действие неблагоприятных факторов среды -  засухи, сильных морозов, высокой температуры, борьба за существование

Второй вывод, сделанный Дарвином.

Противоречия между интенсивностью размножения и ограниченностью средств жизни неизбежно приводят к борьбе за существование.

Борьба за существование - это совокупность многообразных и сложных взаимоотношений, существующих между организмами и условиями среды.

Формы борьбы за существование:

Внутривидовая

борьба

Межвидовая

борьба

Борьба с

неблагоприятными

условиями

В природе происходит непрерывная борьба за существование. Этот термин должен пониматься в широком смысле, как любая зависимость организмов от всего комплекса условий окружающей его живой и неживой природы.

Борьба за существование - направляющий фактор эволюции. Где нет борьбы, там эволюция останавливается.

3).Естественный отбор его количественная характеристика.

3)Все формы борьбы за существование являются главными предпосылками естественного отбора.

 «…Особи, обладающие хотя бы самым маловажным преимуществом перед остальными, будут иметь более шансов на сохранение и размножение своего рода. С другой стороны, мы можем быть уверены, что всякое изменение, сколько – нибудь вредное, будет неукоснительно подвергаться истреблению. Сохранение полезных индивидуальных различий или изменений и уничтожение вредных я назвал естественным отбором или переживанием наиболее приспособленных»  

Задание учащимся.Ответьте на вопросы:

А) В чем заключается, по мнению Дарвина, сущность естественного отбора;

   Б) Что является причиной естественного отбора;

В) Чем определяется «судьба» особи (выживание или гибель) в природе

Определение

Естественный отбор - процесс избирательного уничтожения одних особей и

преимущественного размножения других.

 Математика

В настоящее время процессу естественного отбора можно дать математическую характеристику, с помощью которой определяются интенсивность гибели особей, коэффициент естественного отбора и его эффективность. Эти показатели используются при создании математических моделей действия естественного отбора. Имеющих огромное значение для прогнозирования эволюционных процессов.

Задание:

На дарвиновской площадке провели эксперимент. На зеленый покров выпустили 1 200 особей обыкновенного богомола, имеющих 2 разновидности окраски: бурую и зеленую. Опыт показал, что птицы поедают 75 % бурых богомолов и 45 % зеленых. Произведите расчет и определите, какое количество особей зеленой окраски погибает, т. е. определите коэффициент отбора.

1. Интенсивность гибели определяется по формуле:

       m-n

Е= –––––

         m

где  m – начальное число особей;

 где  n – число особей, выживших до следующего размножения

Е – интенсивность гибели.

Решение задачи:

1)Определяем число бурых выживших богомолов(всего 100%, погибло 75%, значит живых осталось 25%):

       1200х25

х = ––––––– =300 особей

       100

2) Определяем число зеленых выживших особей богомолов(всего 100%, погибло 45%, значит живых осталось 55%):

       12000 х 55

х = –––––––     = 660 особей

        100

3)            1200-300

     Е1 = –––––––– = 0,75

              1200

              1200-660

    Е2 = –––––––––– = 0,45

              1200

Ответ: Е1 > Е2, т.е. интенсивность гибели бурых особей больше, чем зеленых, следовательно, последние оказались более приспособленными.

2. Чтобы определить коэффициент естественного отбора (S), надо сравнить особей разной окраски по их относительной приспособленности при одинаковом исходном числе особей и одинаковых условиях существования:

         n2 –n1                                      660 - 300

S  =  –––––––                        S   =  ––––––––    = 1,2

            n1                                            300

О чем говорит эта цифра?

Величина коэффициента отбора может меняться от 0, когда ценность обоих вариантов одинакова, до 1 и выше, когда один вариант полностью вытесняет другой. В нашем примере S = 1,2. т. е. в ходе естественного отбора зеленые по цвету, особи полностью вытесняют бурых.

3. Эффективность отбора показывает, какой вариант особей лучше приспособлен по сравнению с другими:

       n (1+ S)                       300 (1+ 1,2)

f = –––––––––             f = –––––––––– = 2,2

             1                                   300

Вывод: особи с зеленой окраской в 2.2  раза лучше приспособлены к данным условиям, чем бурые особи.

Все приведенные расчеты показывают количественную характеристику естественного отбора. Они необходимы для создания математических моделей действия естественного отбора, которые дают возможность грамотно и рационально относится к природе, положительно воздействовать на экологическую обстановку нашей планеты.

4) Механизм действия естественного отбора.    

Рассмотрим механизм действия естественного отбора приводящего к возникновению  приспособлений в популяции вида бабочки березовой пяденицы (работа по составлению схемы)

  Для анализа воспользуемся планом:

1.А) Какой окраски были предки бабочки березовой пяденицы? В каких условиях они обитали?

Б) Какую окраску имеет новая форма бабочки? В каких условиях среды (фон) деревьев она обитает?

В) Сравните новую и прежнюю формы.

  Г) Какие свойства березовой пяденицы дали материал для    эволюции? Установлено, что потемнение окраски шло постепенно, в прошлом эти формы были более светлыми.

Д) Назовите форму борьбы за существование, которая приводит к естественному отбору, к процветанию и оставлению потомства более темных форм в новых условиях среды (в данном случае бабочек поедают птицы славки).

Е) Что происходит со светлоокрашенными бабочками?

Ж) Почему признак темной окраски стал преобладать в популяции березовой пяденицы в индустриальных районах?

2. Составьте до конца схему «Образование новой темноокрашенной бабочки».

Предок

(белая)

Серые

белые

Серовато- белые

Черные

Темно - серые

Светло - серые

Темно - серые

Серо - черные

Серые

Естественный отбор происходит в процессе борьбы за существование между птицами и бабочками: светлые формы на темной коре более заметны и уничтожаются птицами. Отбор идет по общей приспособленности организма, а не по какому – нибудь отдельному признаку.  

Е. О. – единственный направленный фактор эволюции, создающий приспособленность видов к внешним условиям. Под действие отбора могут попасть либо отдельные особи, либо целые группы. В любом случае отбор сохраняет наиболее приспособленные к данной среде организмы

4. Проверка понимания нового материала: уточнение основных вопросов темы

5. Закрепление нового материала: 

Задание вставить пропущенные слова

1). Процесс исторического развития и совершенствования живой природы … (эволюция)

2). Автор труда «Происхождение видов» …(Ч. Дарвин)

3). Автор теории естественного отбора …(Ч. Дарвин)

4). По мнению Ч. Дарвина, главная движущая сила эволюции …(естественный отбор)

 5).  Материалом для естественного отбора являются …(полезные признаки)

6). Судьба особей – обладателей  полезных изменений …(выживают)

7). Судьба особей – обладателей вредных изменений …(погибают)

8). Общий результат естественного отбора …(многообразие видов)

9). Отбирающий фактор естественного отбора …(природа)

10). На пользу кого действует …(самого организма)

6. Подведение итогов урока, информация о д/з.