Методическая разработка урока в 7-ом классе по программе 2100 с применением информационно -коммуникационных технологий по теме "Бесчерепные животные- наши морские предки"
методическая разработка по биологии (7 класс) на тему

ТЕМА:  Бесчерепные животные- наши морские предки

ЦЕЛЬ УРОКА:

Раскрыть эволюцию хордовых, их особенности  строения на примере ланцетника

ЗАДАЧИ УРОКА:

раскрыть особенности строения и жизнедеятельности хордовых животных; рассмотреть их классификацию; познакомиться с бесчерепными как наиболее низкоорганизованными животными типа хордовых; продолжить формирование умений систематизировать, анализировать, сравнивать, решать проблемные вопросы,

ОБОРУДОВАНИЕ: электронная презентация, таблицы.

Тип: комбинированный.

Методы: частично-поисковый, объяснительно-иллюстративный.

Методические приёмы: рассказ, беседа, демонстрация презентации, рисунков учебника.

ПЛАН УРОКА:

1. Развитие эмбриологии
2. Общие признаки хордовых животных
3. Общие признаки бесчерепных животных
4. Ланцетник – примитивное хордовое животное

ХОД УРОКА:

ОРГАНИЗАЦЫОННЫЙ МОМЕНТ.

Приветствие, подготовка учащихся к уроку.

АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ:

ЗАДАНИЕ-ИГРА: Распределить предложенные изображения животных на две группы и объяснить, на основании чего сделан подобный выбор.

Предлагаются изображения ранее изученных беспозвоночных животных и различные виды позвоночных

ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМНОГО ВОПРОСА

Позвоночные животные, включая человека, настолько непохожи на остальных, что их происхождение долгое время считалось актом божественного творения. Многие тысячелетия считалось, что всякий вид организмов был создан при сотворении мира- раз и навсегда. Только ископаемые находки в конце 18 в. навели ученых на мысль о возможности эволюционных изменений. Но представить превращение червя в динозавра было по-прежнему невозможно. Поэтому целое столетие была популярна «теория катастроф» француза Ж.Кювье. Он считал, что в истории Земли божественные акты творения чередовались с эпохами ужасных землетрясения, в результате которых исчезали  менее «удавшиеся животные». Создатель создавал все более успешные акты творения, пока, наконец, не был создан человек.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ:

ОСНОВНЫЕ ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ХОРДОВЫХ
Одна из первых концепций, связывающих план строения хордовых с планами строения других групп беспозвоночных, была разработана выдающимся французским сравнительным анатомом Жоффруа Сент-Илером еще в первой половине XIX века. Он считал, что членистые животные (кольчатые черви и членистоногие) могут рассматриваться как перевернутые позвоночные. "Взгляните на рака, опрокинутого на спину, говорил он, - и вы увидите, что различные системы его расположены совершенно так же, как у высших позвоночных животных". Именно эта концепция была в центре публичного спора между Жоффруа Сент-Илером и Жоржем Кювье, который состоялся в Париже в 1830 году в дни июльской революции, свергнувшей Бурбонов. Как известно, в том знаменитом споре победил Жорж Кювье. Однако к идее сравнения хордовых (и позвоночных) и перевернутых кольчатых червей или членистоногих зоологи возвращались неоднократно на протяжении всего XIX века.

Как доказать единство происхождения животных?

Запись в тетради даты и темы урока.

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Точку зрения «перевернутых животных» отстаивал выдающийся зоолог и, как бы мы сейчас сказали, "организатор науки" Антон Дорн, построивший на свои личные средства первую в мире и до сих пор успешно работающую Неаполитанскую зоологическую станцию. В начале XX века идею происхождения хордовых от перевернувшихся на спинную сторону членистоногих отстаивали Гаскелл, Паттен и другие биологи.
Остроумные и хорошо объясняющие план строения хордовых гипотезы их происхождения от перевернутых членистоногих утратили свою популярность прежде всего в связи с тем, что стали ясны фундаментальные эмбриологические отличия между кольчатыми червями и членистоногими, с одной стороны, и хордовыми - с другой.

В начале прошдого столетия были разработаны гипотезы происхождения хордовых от кишечнодышащих - обитающих в толще грунта морских червеобразных организмов. У этих животных (как и у хордовых) имеются жаберные щели, а в передней части тела - опорный вырост кишечника, который сравнивали с хордой. Однако кишечнодышащие резко отличались от хордовых обратным направлением тока крови, расположением сердца, строением нервной системы и другими важными особенностями организации. Делались попытки выводить хордовых от иглокожих, , моллюсков и других групп беспозвоночных, однако ни одна из них не имела успеха.
Своеобразной реакцией на неудачи зоологов решить проблему происхождения хордовых традиционными способами явилась разработка так называемых неотенических гипотез, выводящих хордовых от личинок асцидий. Взрослые асцидии - прикрепленные морские животные, фильтрующие воду через объемистый жаберный мешок и улавливающие взвешенные в воде мельчайшие органические частицы. Они не имеют ни хорды, ни нервной трубки и совсем не похожи на хордовых животных. Но, как давно известно (а впервые это показал еще в конце прошлого века выдающийся русский биолог А.О. Ковалевский), личинки асцидий имеют и хорду, и нервную трубку, которые утрачиваются при метаморфозе. На основании этого многие биологи (Берилл, Уитер, Боун и др.) предполагают, что хордовые произошли от ставших половозрелыми личинок асцидий. Правда, в этом случае остается непонятным, откуда взялись сами асцидии. Да и трудно представить, чтобы хорда и нервная трубка возникли у живущих 1 - 2 дня и не питающихся личинок. Более вероятно, что эти особенности - наследие свободноживущих предков асцидий, об организации которых гипотезы ничего не говорят. Ни одна из рассмотренных гипотез в настоящее время не может считаться истинной, но в каждой из них содержатся отдельные элементы, которые могут оказаться полезными при реконструкции путей происхождения хордовых.

Эмбриологические доказательства.

Рис. учебника с. 160

Факт единства происхождения живых организмов был установлен на основе эмбриологических исследований, в основе которых лежат данные науки эмбриологии.

Эмбриология – наука, изучающая зародышевое развитие организмов.

(запись в тетрадь)

Все многоклеточные животные развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. В процессе индивидуального развития они проходят стадии дробления, образование двух- и трехслойного зародышей, формирования органов из зародышевых листков. Сходство зародышевого развития животных свидетельствует о единстве их происхождения.

С особой отчетливостью сходство эмбриональных стадий выступает в пределах отдельных типов и классов. Так, на ранних стадиях развития у зародышей позвоночных (рыбы, ящерицы, кролика, человека) наблюдается поразительное сходство: все они имеют головной, туловищный и хвостовой отделы, зачатки конечностей, по бокам тела – зачатки жабр.

По мере развития зародышей черты различия выступают все более явственно. Причем вначале проявляются признаки класса, к которому относятся зародыши, затем признаки отряда и на еще более поздних стадиях - признаки рода и вида. Эта закономерность в развитии зародышей указывает на их родство, происхождение от одного ствола, который в ходе эволюции распался на множество ветвей.

Основываясь на приведенных выше, а также множестве других фактов, немецкие ученые Ф.Мюллер и Э.Геккель во второй половине XIX в. установили закон соотношения онтогенеза, который получил название биогенетического закона. Согласно этому закону каждая особь в индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историю развития своего вида (филогенез), или, короче, онтогенез есть краткое повторение филогенеза.

(запись в тетрадь)

Однако за короткий период индивидуального развития особь не может повторить все этапы эволюции, которая совершалась тысячи или миллионы лет. Поэтому повторение стадий исторического развития вида в зародышевом развитии происходит в сжатой форме, с выпадением ряда этапов. Кроме того, эмбрионы имеют сходство не со взрослыми формами предков, а с их зародышами. Так, в онтогенезе млекопитающих и рыб имеется этап, на котором у зародышей образуются жаберные дуги. У зародыша рыбы на основании этих дуг образуется орган дыхания – жаберный аппарат. В онтогенезе млекопитающих повторяется не строение жаберного аппарата взрослых рыб, а строение закладок жаберного аппарата зародыша, на основе которых у млекопитающих развиваются совершенно иные органы (хрящи гортани и трахеи).

ОБЩИЕ ПРИЗНАКИ ХОРДОВЫХ ЖИВОТНЫХ

Хо́рдовые- тип вторичноротых животных, для которых характерно наличие осевого скелета в виде хорды, которая у высших форм заменяется позвоночником. По строению и функции нервной системы тип хордовых занимает высшее место в мире животных. Хронологически хордовые — самый молодой тип.

Классификация Хордовых животных

Обычно выделяют три подтипа хордовых (иногда четыре). Высшим подтипом являются позвоночные, к которым принадлежит порядка 95 % всех видов хордовых. Из низших хордовых выделяют бесчерепных и оболочников. Наиболее древний и самый примитивный подтип, представители которого занимают промежуточное положение между беспозвоночными и хордовыми животными, выделяют в отдельный тип животных — полухордовые.

Работа А.О.Ковалевского.

Он жил, чтобы исследовать, а не исследовал, чтобы жить», – писали о выдающемся русском зоологе Александре Онуфриевиче Ковалевском. Окончив в 1863 г. Петербургский университет, он, натуралист по призванию, подчинил все свои мысли и по ступки одному страстному стремлению – изучить животный мир во всем его разнообразии.

А. О. Ковалевский исследовал раз личные стадии развития зародышей ланцетника и асцидии, гребневика и моллюска, черепахи и акулы, цыпленка и морской свинки. Всего им было изучено свыше 70 видов беспо звоночных и позвоночных животных. Кропотливый и самоотверженный труд позволил ему представить эмбриональное развитие в виде целостного процесса, начиная от яйца до образования группы клеток в форме трех зародышевых листков, образующих впоследствии органы и ткани взрослого организма. Вместе со своим ближайшим другом И. И. Мечниковым Ковалевский доказал, что все группы животного царства — позвоночные и беспозвоночные, с различным  типом   симметрии,   например, лучистые, билатеральные и т. д., имеют общие закономерности развития. Ковалевского с полным правом считают отцом современной сравнительной эмбриологии. Широта научных интересов Ковалевского была необычайной. Область сравнительной физиологии и анатомия беспозвоночных животных привлекали его в не меньшей степени, чем эмбриология. Вводя в организм животного различные красители и химические соединения (лакмус, индиго-кармин, тушь, соли серебра), а также бактерии (возбудители сибирской язвы и туберкулеза), Ковалевский получил новые сведения о выделительных и фагоцитарных органах более чем 100 видов беспозвоночных. А. О. Ковалевским были открыты новые виды животных.

Обширные научные исследования Александр Онуфриевич сочетал с преподавательской деятельностью: он был  профессором   Казанского,  Киевского, Новороссийского  (г. Одесса) и Петербургского университетов.

Для сбора материала и наблюдений над животными А. О. Ковалевский совершил множество экспедиций в Крым и на Кавказ, на Средиземное, Черное и Мраморное моря, в Алжир и на Принцевы острова; работал в разных лабораториях России, в Германии, Франции и Англии. В молодости он предпринял переход на верблюдах через пески, чтобы собрать коллекцию морских животных в Красном море. Вместе с ним путешествовали жена и  годовалая дочь.

1. Какими же признаками могут обладать низшие первые хордовые животные?

Работа с текстом с. 160-161

ОБЩИЕ ПРИЗНАКИ БЕСЧЕРЕПНЫХ ЖИВОТНЫХ

1. Морские, преимущественно донные
2. Пожизненно сохраняют признаки типа Хордовых
3. Наиболее примитивные
4. Представитель – Ланцетник

Знакомство со строением ланцетника на примере презентации.

ЛАНЦЕТНИК – ПРИМИТИВНОЕ ХОРДОВОЕ ЖИВОТНОЕ

СИСТЕМАТИКА ЛАНЦЕТНИКА

Империя – Клеточные (эукариоты)

Царство - Животные

Подцарство – Многоклеточные (Metazoa)

Тип – Хордовые (Chordata)

Подтип – Бесчерепные ( Acrania)

Класс – Головохордовые

Отряд – Трубкосердечные ( Leptocardii)

Семейство – Ланцетниковые ( Branchiostomidae)

Род – Ланцетник (Branchiostoma)

Вид – Ланцетник (Br. Lanceolatum)

 (Запись в тетрадь)

Класс хордовых животных, единственный в подтипе бесчерепных. Включает около 30 видов, обитающих на мелководьях тёплых и умеренных морей. Особенности строения ланцетников долгое время порождали споры между биологами о их происхождении и систематическом положении.

Сначала их относили к моллюскам, затем к круглоротым, к рыбам. Лишь после блестящих исследований по эмбрионологии ланцетников и оболочников, выполненных в 1860-х гг. А.О. Ковалевским, был установлен новый тип животных – хордовые, включавший в качестве отдельных подтипов позвоночных и бесчерепных (ланцетников).

Внешний вид, размеры и среда обитания

Тело полупрозрачное, заостренное (напоминает ланцет – медицинский инструмент), уплощенное с боков, белёсое до кремово-жёлтого, иногда с оттенком розового. На нижней стороне переднего конца животного располагается окружённая ротовыми щупальцами предротовая воронка (или полость).

Вдоль всей спины тянется плавниковая складка — невысокий спинной плавник. Он прозрачен и поддерживается многочисленными стержневидными плавниковыми лучами.                         Спинной плавник без видимой границы переходит в хвостовой, копьевидной или ланцетовидной формы. Хвостовой плавник функционирует как движитель.  На брюшной стороне, вдоль нижнего края хвоста, имеется короткий подхвостовой плавник (также ошибочно называемый брюшным). Граница хвостового и подхвостового плавников отмечена анальным отверстием. Все эти плавники, ориентированные в плоскости двусторонней симметрии, выполняют при движении функцию стабилизаторов, то есть не дают животному переворачиваться.

 Взрослые особи ведут придонный образ жизни — населяют песчаное дно чистых морских вод; личинки являются планктоном в прибрежных зонах и открытом море. Длина до 4-8см.

Движение

Большую часть времени проводит полузарывшись в грунт, выставив наружу передний конец тела, окруженный венчиком щупалец. Потревоженный, переплывает на небольшое расстояние и снова зарывается.

Питание

Ланцетник – типичный фильтратор. Попавшая в глотку с водой пища (планктонные организмы), задерживаются   в специальном желобке (эндостиле), где формируются пищевые комки. При помощи мерцательного эпителия они направляются в кишечную трубку. Пищей для ланцетников (Слайд 4) является в основном фито- и зоопланктон — различные ветвистоусые рачки, инфузории, диатомовые водоросли; а также личинки и яйца других низших хордовых и беспозвоночных. Характер питания пассивный.

Особенности организации ланцетника

1. Познакомимся подробнее с особенностями внутреннего строения ланцетника.
2. Нарисовать в тетради контур Ланцетника.

 По мере рассказа, заполняется чистая модель Ланцетника, используя рис. на с. 161, подписываются  его системы органов.

Кожный покров

Кожа ланцетников — однослойный эпителий (эпидермис). Сверху эпидермис покрыт кутикулой,  она защищает тонкую кожу ланцетников от повреждений. Наружные покровы прозрачны, почти не пигментированы (не окрашены).

Скелет

Внутренний скелет представлен хордой.          Это светлый, вертикально исчерченный стержень, который тянется, утончаясь, вдоль спинной стороны тела от переднего конца к заднему. У ланцетников хорда выдвигается глубоко вперёд в головной конец, за нервную трубку.

Череп и позвоночник, скелет поясов и свободных конечностей – отсутствуют.

Центральная нервная система

Центральной нервной системой (ЦНС) ланцетников является нервная трубка, лежащая над хордой. Передний конец нервной трубки короче хорды, эта особенность и дала название подтипу — головохордовые. Головной и спинной мозг внешне не дифференцированы, но головная и спинная части нервной трубки имеют отличное строение и выполняют разные функции

Головной конец нервной трубки отвечает за регулирование рефлекторной деятельности.  Разрушение этого участка вызывает нарушение координации. В передней части нервной трубки расположен непарный глаз, пигментное пятно, функция которого до сих пор не выяснена, возможно, что это остаток органа равновесия.

Отличие ланцетников (как и всех бесчерепных) от высших хордовых животных заключается в том, что спинные и брюшные корешки не объединены в единый нерв.

Органы чувств

Органы чувств примитивны.   Расположены по всему эпидермису, особенно в ротовых щупальцах (механо-, термо- и хеморецепторы).  Химические раздражения воспринимаются  специальными нервными клетками, которые также находятся в коже и выстилают ямку.

Мускулатура

Сегментированная. Двигаются ланцетники червеобразно, за счёт сокращения, последовательно изгибающих тело.  Изгибаясь, упругие лопасти хвоста толкают тело ланцетника вперёд на подобие гребного винта.

Дыхательная система

Дыхательная система характеризуется тем, что специализированных органов нет. Газообмен производится через всю поверхность тела.

Пищеварительная система

На нижней части головного конца располагаются ротовые щупальца и предротовая воронка, ведущая в небольшое ротовое отверстие.

Глотка у ланцетников занимает до трети длины тела и пронизана жаберными щелями количеством свыше 100 пар Клетки эндостиля выделяют слизь, которая под действием мерцания ресничек гонится к переднему концу глотки — навстречу потоку воды. По пути обволакивается и захватывается попавшая в глотку пища. После этого склеенные слизью комочки пищи по двум полукольцевым бороздкам перемещаются в наджаберную борозду, по которой они гонятся назад, к начальному отделу кишки (кишечника). Слизь, в которую была закутана пища, стекает по бокам глотки и образует на жаберных щелях слизистую мембрану, пропускающую наружу воду.

Резко сужаясь, глотка переходит в короткую, без изгибов кишку и заканчивается анальным отверстием. В месте перехода глотки в кишку, располагается слепой пальцевидный печёночный вырост, выделяющий пищевые ферменты. Он находится с правой стороны глотки и направлен к головному концу ланцетника. Пищеварение происходит и в полости печёночного выроста, и во всём кишечнике

Слишком крупные объекты отсеиваются щупальцами.

Кровеносная система

Замкнутая. Сердца нет. Его функцию выполняют так называемые «жаберные сердца» - участки брюшной аорты и основания жаберных сосудов, выстланные поперечно-полосатой мускулатурой и способные к произвольному сокращению. Основные сосуды: спинная и брюшная аорта.

У ланцетников один круг кровообращения. Их кровь бесцветна и не содержит дыхательных пигментов. Насыщенность кислородом крови в артериях и венах сходна — небольшие размеры животных и однослойная кожа позволяют насыщать кровь кислородом не столько через жаберные артерии, но всеми поверхностными сосудами тела.

Выделительная система

Органы выделения расположены вдоль глотки (около 100 пар нефридий). Как и у кольчатых червей

Репродуктивная система

Представители рода ланцетников, как и другие бесчерепные, раздельнополы: у каждого животного развиваются либо яичники , либо семенники. Оплодотворение наружное.  У неполовозрелых ланцетников половых органов нет.

Личинка ланцетника покрыта ресничками, при помощи которых свободно плавает в толще воды.

Размножаются ланцетники в весеннее, летнее или осеннее время. Сразу же после захода солнца самки начинают метать зрелые икринки (яйца).

Эмбриональное развитие ланцетников служит во многих учебниках и пособиях в качестве примера для описания эмбриогенеза хордовых, так как представляет собой упрощённую схему развития всех высших хордовых.

Ланцетники сочетают в себе черты низших и высших животных

Вывод: Перечисленные признаки позволяют предположить, что ланцетник и позвоночные имели общего предка, который. Вероятно, был сходен с беспозвоночными животными.

Закрепление материала.

1. Работа по вопросам:

1. Чем низшие хордовые похожи на кольчатых червей? Какие веские основания не позволяют считать кольчатых червей предками хордовых?
2. В чем проявляется зародышевое сходство организмов?
3. Чем может быть полезна ланцетнику прозрачность?

Итог урока.

Формулировка вывода.

Хордовые – это вторичноротые, двусторонне-симметричные животные. Через тело хордового животного можно провести только одну плоскость (вертикальную, через главную ось), которая разделила бы его на симметричные половины (правую и левую).

Подтип Бесчерепные содержит только один класс – головохордовых, или ланцетников. Ланцетники – это небольшие морские животные, живущие на дне песчаных отмелей, зарывшись в песок; все они обитатели тёплых морей. Насчитывается около 30 видов ланцетников. Отсутствие головного мозга, настоящих органов чувств и сердца, отсутствие парных конечностей, примитивное строение органов выделения роднит его с низшими беспозвоночными животными. С другой стороны, у ланцетников имеются черты прогрессивной организации: наличие настоящей хорды и типичной для хордовых трубчатой нервной системы, а также замкнутой кровеносной системы.    

Выставление оценок за работу на уроке.

Д/З

1. П. 34, с. 158-162 до «Наша родня…»

2. Подготовить сообщение по теме «Бесчерепные животные. Ланцетник»

3. Зарисовать схему развития животного мира. С. 157