Dowody ewolucji, dowody bezpośrednie Konspekt zajęć edukacyjnych

SZK

OŁA

NA

UK

A

KR

Ó

TK

O

Dowody ewolucji, dowody

bezpośrednie

Konspekt zajęć edukacyjnych

Małgorzata Radzimirska, Renata Rabczyńska

Temat: Typy dziedziczenia mutacji – choroby uwarunkowane genetycznie. Odniesienie do pod-stawy programowej

Przedmiot: biologia, IV etap edukacyjny, zakres rozszerzony

Adresaci: uczniowie liceum lub technikum reali-zujący przedmiot biologia w zakresie rozszerzonym Czas trwania zajęć: 90 minut

Odniesienie do podstawy programowej:

Cele kształcenia:

I. Poznanie świata organizmów na różnych po-ziomach organizacji życia.

IV. Poszukiwanie, wykorzystanie i tworzenie in-formacji.

V. Rozumowanie i argumentacja. VI. Postawa wobec przyrody i środowiska.

Treści nauczania:

IX. Ewolucja.

1. Źródła wiedzy o  mechanizmach i  przebiegu ewolucji. Uczeń:

1) przedstawia podstawowe źródła wiedzy o me-chanizmach i  przebiegu ewolucji (budowa, rozwój i  zapis genetyczny organizmów, ska-mieniałości, obserwacje doboru w naturze); 3) przedstawia znaczenie skamieniałości, jako

bezpośredniego źródła wiedzy o  przebiegu ewolucji organizmów oraz sposób ich powsta-wania i  wyjaśnia przyczyny niekompletności zapisu kopalnego.

Typ zajęć: opracowanie nowego materiału

Forma nauczania: zajęcia edukacyjne w klasie szkolnej Forma organizacyjna: praca w grupach

Strategie: operacyjna Metody nauczania:

• metody obserwacyjne:

• obserwacja środków dydaktycznych

natural-nych – skamieniałości,

• obserwacja środków dydaktycznych

zastęp-czych – fotografie przedstawiające wszystkie ro-dzaje bezpośrednich dowodów ewolucji

• metody słowne:

• analiza materiału źródłowego,

• prezentacja wyników pracy zespołów,

• dyskusja. Środki dydaktyczne:

• karta pracy ucznia,

• okazy naturalne – skamieniałości: amonitów, be-lemnitów, trylobitów, ramienionogów, graptolitów, skamieniałe muszle ślimaków i małżów, liliowce, stromatolity, koprolity, skamieniałe drewno,

• zamieszczone w  karcie pracy oraz podręczniku „Biologia na czasie 3” fotografie: skamieniałości właściwych, odcisków, odlewów, skamieniałości kompletnych, śladów działalności organizmów, form przejściowych, żywych skamieniałości,

• teksty źródłowe zamieszczone w karcie pracy,

• film edukacyjny o  skamieniałościach zwierząt i  roślin odnalezionych w  dawnej kopalni od-krywkowej pod Messel w Niemczech

Literatura

• Campbell NA, Reece JB (2012). Biologia. Poznań: Dom Wyadwniczy Rebis.

• Dubert F, Jurgowiak M, Marko-Worłowska M,

Zamachowski W  (2014). Biologia na czasie 3. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego i tech-nikum. Warszawa: Nowa Era.

• LePage BA, William CJ, Yang H (2005). The geo-biology and ecology of Metasequoia. Springer.

• Krzanowska H, Łomnicki A, Rafiński, Szarski H, Szymura JM (2002). Zarys mechanizmów ewolu-cji. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.

• Simpson GG (1999). Kopalny zapis historii życia. Warszawa: Wydawnictwo Prószyński i S-ka.

• Załachowski W (1997). Ryby. Warszawa: Wydaw-nictwo Naukowe PWN.

• Zamachowski W, Zyśk A (1997). Strunowce. Chor-data. Kraków: Wydawnictwo Naukowe WSP.

dr Małgorzata Radzimirska: adiunkt, Zakład Ochrony

Przyrody i Fizjologii Roślin, Instytut Biologii, Uniwersytet Jana Kochanowskiego w Kielcach

mgr Renata Rabczyńska: nauczyciel dyplomowany,

I Liceum Ogólnokształcące im. Stefana Żeromskiego w Kielcach

SZK

OŁA

NA

UK

A

KR

Ó

TK

O

Plan zajęć

LEKCJA I

2. Nauczyciel przedstawia cele oraz planowany prze-bieg lekcji. Formułuje pytanie, na które w trakcie lekcji uczniowie będą próbowali odpowiedzieć: czy możemy na własne oczy zobserwować zmiany ewolucyjne?

3. Nauczyciel prosi uczniów o przypomnienie, jakie były pierwsze przedstawione przez Darwina do-wody ewolucji i czy są to jedyne dodo-wody na ewo-lucję, z jakimi uczniowie spotkali się do tej pory podczas lekcji przyrodniczych.

4. Nauczyciel wyjaśnia kryterium wyróżnienia do-wodów bezpośrednich i  pośrednich, a  następnie prosi uczniów o  przyporządkowanie wymienio-nych przez nich dowodów ewolucji do obu grup. 5. Nauczyciel krótko opisuje proces fosylizacji i jego

kolejne etapy.

6. Nauczyciel dzieli uczniów na czteroosobowe gru-py, każda z grup otrzymuje kartę pracy wraz z ma-teriałami dotyczącymi bezpośrednich dowodów ewolucji.

II. Faza realizacyjna

1. Analiza różnych rodzajów bezpośrednich dowo-dów ewolucji. Uczniowie korzystając z kart pracy:

a) zapoznają się z różnymi rodzajami bezpośred-nich dowodów ewolucji i  ich cechami cha-rakterystycznymi, czytając ze zrozumieniem informacje zamieszczone w podręczniku „Bio-logia na czasie 3”,

b) po analizie uzyskanych informacji zapisują jedną wadę i jedną zaletę wykorzystania ska-mieniałości jako źródła wiedzy o  przebiegu ewolucji,

c) dyskutują w grupie na temat znaczenia skamie-niałości w  obserwacji zmian ewolucyjnych i  zapisują wspólnie ustaloną opinię w  karcie pracy.

2. Analiza metod datowania, które są stosowane w paleontologii. Czytając ze zrozumieniem wiado-mości zawarte w podręczniku „Biologia na czasie 3”, uczniowie poznają dwie najważniejsze metody datowania, które w karcie pracy zapisują podając ich krótką charakterystykę.

LEKCJA II

3. Ćwiczenia w klasyfikowaniu bezpośrednich dowo-dow ewolucji. Uczniowie:

a) przydzielają otrzymane wraz z  kartą pracy okazy naturalne – skamieniałości, fotografie zawarte w podręczniku „Biologia na czasie 3” oraz w karcie pracy (fot. 1–6) do różnych ro-dzajów dowodów bezpośrednich,

b) uzasadniają pisemnie dokonany przez siebie wybór.

4. Analiza problemów związanych z  dokumento-waniem przebiegu ewolucji na podstawie dowo-dów bezpośrednich. Uczniowie korzystając z kart pracy:

a) czytają ze zrozumieniem tekst nr 4,

b) wyszukują i  zapisują dwa problemy, na jakie napotykają biolodzy, którzy próbują odtwo-rzyć przebieg ewolucji na podstawie dowodów bezpośrednich i rozpowszechnić swoje odkry-cia.

Źródła internetowe:

• Ryc. 1. Hatteria – tuatara

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ commons/8/80/30-ish_male_tuatara.jpg

• Ryc. 2. Metasekwoja chińska

http://reichel.pl/bdp/cepp/view/745__Metasekwo-ja%20chi%C5%84ska%20(%20Metasequoia%20 glyptostroboides%20).jpg

• Ryc. 3. Rogoząb australijski

http://photos.zoochat.com/large/australian_ lungfish_basle_zoo_2nd_september_2009-60017. jpg

• Ryc. 4. Plezjozaur – Rhomaleosaurus victor https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ commons/f/fb/Rhomaleosaurus_victor_1.JPG • Ryc. 5. Tiktaalik http://farm4.static.flickr.com/3556/3417834027_18 7dda1b82_b.jpg • Ryc. 6. Ichtiostega https://upload.wikimedia.org/wikipedia/com-mons/3/34/Ichthyostega_model.jpg Materiał filmowy: https://www.youtube.com/watch?v=YkwDojdeIss (1.06min.)

Zestaw dydaktyczny skamieniałości:

amonit, amonit – goniatyt, amonit z  masą perłową, trylobit – Calymene, Elipsocephalus hoffi, ramienionogi – Terebratula, Spirifer, Productella, Schizophoria, Rhyn-chonella, łodzikowiec – Ortoceras, jeżowiec, belemnit, ślimaki morskie – Natica, Turitella, Murex, Clavatula, małż – Lopha, koprolit, trochity liliowców, stromatolit, graptolity, skamieniałe drewno

SZK

OŁA

NA

UK

A

KR

Ó

TK

O

III. Faza podsumowująca

1. Wybrani przez grupy przedstawiciele prezentu-ją wyniki pracy na forum klasy. Odpowiadaprezentu-ją na pytanie zadane przez nauczyciela w fazie przygo-towawczej: czy możemy na własne oczy zobserwo-wać zmiany ewolucyjne? Pozostali uczniowie uzu-pełniają, ewentualnie poprawiają niedociągnięcia prezentujących.

2. Na potwierdzenie wniosków, uczniowie ogląda-ją film przedstawiaogląda-jący bogactwo skamieniałości zwierząt i  roślin sprzed 47 mln lat odnalezione przez paleontologów w dawnej kopalni odkrywko-wej pod Messel.

Praca domowa

Dla chętnych: Z  dostępnych Ci źródeł wyszukaj dwie żywe skamieniałości i krótko je scharakteryzuj.

Karta pracy ucznia

(Punkty 1–3 przewidziane są do realizacji na lekcji I, natomiast punkty 4–5 – na lekcji II).

Zapoznajcie się z klasyfikacją bezpośrednich dowodów ewolucji, zawartą w podręczniku „Biologia na czasie 3”. Zapro-ponujcie jedną wadę i jedną zaletę wykorzystania skamieniałości jako źródła wiedzy o przebiegu ewolucji. Zapiszcie je poniżej. Zaleta: ……… ……… ……… Wada: ……….. ………...……… ………...………

Oceńcie (po dyskusji w grupie) znaczenie skamieniałości w obserwacji zmian ewolucyjnych. ………

……… ………

Z podręcznika „Biologia na czasie 3” zapoznajcie się z metodami datowania, które są stosowane w paleontologii i krót-ko je scharakteryzujcie. Metoda 1 ………...……… ………...……… ………...……… ………...………

SZK

OŁA

NA

UK

A

KR

Ó

TK

O

Przydzielcie otrzymane okazy naturalne – skamieniałości, zamieszczone w karcie pracy fotografie (fot. 1–6) i opisy organizmów zawarte w tekstach 1–3 oraz fotografie zamieszczone w podręczniku „Biologia na czasie 3” do następujących rodzajów dowodów bezpośrednich i uzasadnijcie swój wybór:

skamieniałości właściwe -………...………..………...……. ………...………..……… odciski i odlewy -………...………..………...……. ………...………..……… skamieniałości kompletne -………...………..………...……. ………...………..……… ślady działalności organizmów -

………...………..………...……. ………...………..……… formy przejściowe -………...………..………...……. ………...………..……… żywe skamieniałości -………...………..………...……. ………...………..………

SZK

OŁA

NA

UK

A

KR

Ó

TK

O

Tekst nr 1

Hatteria, czyli tuatara (ryc. 1) – (dwa gatunki: Sphe-nodon gunthteri i SpheSphe-nodon punctatus) – gad z rzędu hatterie (Rhynchocephalia) z  rodziny hatteriowatych (Sphenodontidae) do niedawna żyjący w Nowej Zelan-dii, a obecnie na okolicznych wyspach Cieśniny Cooka oraz u północnych wybrzeży Wyspy Północnej. Uwa-ża się ją za najmniej wyspecjalizowanego i archaiczne-go współcześnie żyjącei archaiczne-go gada, mającei archaiczne-go cechy płazie. Wyglądem przypomina jaszczurkę, ale nie jest z nią tak blisko spokrewniona jakbyśmy myśleli. Ma masyw-ne brunatnozielomasyw-ne ciało i  krótkie kończyny. Każda z  kończyn wyposażona jest w  pięć palców zakończo-nych ostrymi pazurami, przystosowanymi do kopania nor. Na grzbiecie i głowie posiada kolczasty grzebień, stroszony w razie zagrożenia. Na szczycie głowy znaj-duje się trzecie oko – ciemieniowe, dobrze rozwinięte,

o budowie podobnej do oka właściwego. Dane kopalne wskazują, że krewni hatterii żyli przynajmniej 220 mln lat temu, w triasie w erze mezozoicznej. Ich skamienia-łości znajdowano na wszystkich kontynentach oprócz Australii i Arktyki.

Źródło: Zamachowski W, Zyśk A (1997). Strunowce. Chordata. Kraków: Wydawnictwo Naukowe WSP.

Tekst nr 2

Metasekwoja chińska (Metasequoia glyptostro-boides) (ryc. 2) – jedyny żyjący gatunek drzewa nago-nasiennego z  rodzaju metasekwoja rodziny cypryso-watych, z  rzędu cyprysowców. Występowała w  erze mezozoicznej, w  końcu okresu kredowego (około 70 mln lat temu). Była rośliną szeroko rozprzestrzenioną na półkuli północnej. Około 20 mln lat temu, pod ko-niec oligocenu, w konsekwencji zmian klimatycznych, zasięg metasekwoi zaczął się stopniowo kurczyć. Obec-nie gatunek ten występuje jedyObec-nie na stanowiskach re-liktowych w Chinach. Przez lata znana była botanikom jedynie ze skamieniałości i  uważana za roślinę wy-marłą. Na nowo została odkryta dopiero w 1941 roku w Chinach. Jej niezwykła historia i uroda sprawiły, że już kilka lat później zaczęto ją sadzić w ogrodach. Z Azji szybko trafiła do Europy, a do Polski pierwsze nasiona dotarły już w 1949 roku. Metasekwoja jest rośliną igla-stą, ale zrzuca swoje igły na zimę. Na podstawie ska-mielin naukowcy twierdzą, że metasekwoja jest długo-wieczna i może dożyć nawet 2000 lat, choć najstarsze egzemplarze mają zaledwie kilkaset. Drzewa bardzo lu-bią wilgoć i w ojczyźnie często są sadzone przy rzekach i jeziorach, dlatego też bywają nazywane „modrzewiem wodnym” lub „jodłą wodną”. 

Żródło: LePage B A, William C. J, Yang H (2005). The geobiology and ecology of Metasequoia. Springer.

Fot. 1. Hatteria – tuatara

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/80/30--ish_male_tuatara.jpg

Ryc. 2. Metasekwoja chińska

http://reichel.pl/bdp/cepp/view/745__Metasekwoja%20 chi%C5%84ska%20(%20Metasequoia%20glyptostroboides%20). jpg

SZK

OŁA

NA

UK

A

KR

Ó

TK

O

Tekst nr 3

Rogoząb australijski (Neoceratodus forsteri) (ryc. 3) – gatunek ryby z podgromady ryb dwudysznych (Dip-noi), jedyny współcześnie żyjący przedstawiciel rodzi-ny rogozębowatych (Ceratodontidae), żyjący obecnie w  rzekach w  stanie Queensland w  Australii. Skamie-niałości ryb dwudysznych znane są już z  okresu de-wońskiego (416 - 359 mln lat temu) ery paleozoicznej. Nieliczne gatunki, w  niezmienionej postaci (przynaj-mniej od później kredy – 70 mln lat temu) przetrwały do dziś w wodach słodkich Australii, Afryki i Ameryki Południowej. Rogoząb jest anatomicznie i fizjologicznie najpierwotniejszy spośród ryb dwudysznych i przypo-mina formy żyjące w triasie (200 – 250 mln lat temu). Jego ciało jest wydłużone, dochodzące nawet do 2 m długości i  masy kilkudziesięciu kilogramów. Ma po-dobne nieco do łap, dobrze rozwinięte płetwy piersio-we i brzuszne. Posiada prymitywne, pojedyncze płuco, które wykształciło się z pęcherza pławnego. Gdy rzeki i zbiorniki wysychają, zwierzę oddycha powietrzem at-mosferycznym, ponieważ płuco częściowo przejmuje funkcje skrzeli. Umożliwia to rogozębowi przetrwanie w dużych kałużach błotnistych zatokach.

Źródło: Załachowski W (1997). Ryby. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.

Ryc. 3. Rogoząb australijski

http://photos.zoochat.com/large/australian_lungfish_basle_zoo_2nd_septem-ber_2009-60017.jpg

Ryc. 4. Plezjozaur – Rhomaleosaurus victor

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fb/ Rhomaleosaurus_victor_1.JPG Ryc. 5. Tiktaalik http://farm4.static.flickr.com/3556/3417834027_187dda1b82_b.jpg Ryc. 6. Ichtiostega https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/34/ Ichthyostega_model.jpg

SZK

OŁA

NA

UK

A

KR

Ó

TK

O

Przeczytajcie ze zrozumieniem tekst nr 4 i podajcie dwa problemy, na jakie napotykają biolodzy, którzy próbują odtworzyć przebieg ewolucji na podstawie dowodów bezpośrednich i rozpowszechnić swoje od-krycia. ……… …………...……… ………...……… ……… …………...……… ………...……… ……… ………...…

Tekst nr 4

Kolekcjonowanie kości, czyszczenie ich z otaczają-cego osadu i dokładne badanie to zajęcia żmudne i kosz-towne. Niemniej mnogość odkryć spowodowała z cza-sem powódź prac naukowych opisujących dinozaury. Związany był z tym także zalew publikacji popularnych, od rozważań ogólnych po doniesiena sensacyjne, czy wręcz frywolne. Powstała w ten sposób cała biblioteka książek o dinozaurach, w której znaleźć można pozycje i  dla przedszkolaka, i  dla wyrafinowanego czytelnika dorosłego. Również dla karykaturzystów dinozaury sta-ły się źródłem niewyczerpanej fantazji i licznych dowci-pów. Paleontolodzy także z przyjemnością oglądają te karykatury, są jednak poirytowani tym, że niektórzy niezwiązani z  paleontologią czytelnicy biorą na serio przedstawiane często przez twórców takich rysunków współwystępowanie dinozaurów z  prehistorycznymi ludźmi. Jest to niedorzeczność: ostatnie dinozaury wy-marły bowiem ponad sześćdziesiąt milionów lat przed pojawieniem się pierwszych istot ludzkich.

Źródło: Simpson G G (1999). Kopalny zapis historii życia. Warszawa: Wydawnictwo Prószyński i S-ka.

W łupkach południowych Niemiec odnaleziono sfo-sylizowany szkielet praptaka. Gdyby nie dobrze zacho-wane pióra, sam szkielet byłby zapewne zaklasyfikowa-ny jako szkielet dinozaura. Rzeczywiście jako szczątki dinozaura opisane zostały inne, później znalezione i go-rzej zachowane szczątki szkieletowe praptaka.

Źródło: Krzanowska H, Łomnicki A, Rafiński, Szarski H, Szymura J M (2002) Zarys mechanizmów ewolucji. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN. Przygotujcie się do przedstawienia wyników pracy.