Опыты, демонстрирующие закономерности изменчивости

Изменчивость, как и наследственность, является общебиологическим свойством, присущим каждому организму.

Под изменчивостью понимают свойство живого изменяться, выражающееся в способности приобретать новые признаки или утрачивать прежние. Изменчивость организмов может быть ненаследственной, модификационной, или наследственной, мутационной.

МОДИФИКАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Формирование особи с определенными признаками и свойствами (фенотипом) обусловлено ее наследственными задатками (генотипом) и условиями, в которых она развивается. В фенотипе никогда полностью не реализуются все возможности генотипа, поэтому особи с одинаковым генотипом, развивающиеся в неодинаковых условиях, будут иметь разные фенотипы. Такое фенотипическое разнообразие называется модификационной изменчивостью. Она имеет большое значение для приспособления организма к окружающим условиям. Размах модификационной изменчивости называется нормой реакции, она может быть широкой и узкой. Для изучения модификационной изменчивости используют методы математической статистики, позволяющие в массе случайных явлений выявить закономерности.

В X классе в курсе на уроке по теме «Модификационная изменчивость» программой предусмотрено проведение лабораторной работы. В качестве раздаточного материала па ней могут быть использованы засушенные листья акации, рябины, желуди, бобы, плоды клена, колосья злаковых, семена фасоли, клубни картофеля, коллекции раковин моллюсков, жуков и т.д.

Для демонстрации закономерностей и размаха модификационной изменчивости полезно заимствовать конкретные цифры из результатов наблюдений в природе, на учебно-опытном участке и данные о продуктивности местных пород и районированных сортов. Чтобы иметь в достаточном количестве раздаточный материал для определения основных статистических закономерностей медификационной изменчивости, необходимо заложить специальный опыт. В качестве примера приводим опыт с фасолью.

План опыта с фасолью

Тема опыта. Изучение модификационной изменчивости у двух сортов фасоли.

Задачи опыта. 1. Установить основные статистические закономерности модификационной изменчивости по признаку количества семян в бобе. 2. Установить статистические закономерности модификационной изменчивости по признаку массы семян фасоли. 3. Определить возможности использования закономерностей модификационной изменчивости в практической деятельности человека.

Подготовка почвы. Площадь, предназначенную под фасоль, вспахать осенью на глубину 20—22 см. Внести фосфорно-калийные удобрения. Ранней весной провести боронование в два следа, а затем две культивации.

Подготовка семян и посев. Семена двух районированных сортов фасоли, предназначенные для опыта, отсортировать по величине и посеять широкорядным способом, с междурядьями 45 см. В связи с тем что фасоль выносит семядоли на поверхность, лучший результат дает мелкая заделка семян, на глубину 3—4 см; норма высева 30—40 зерен на 1 м². Посев производить в лучшие для района сроки при температуре почвы 12—14°С.

Уход. После посева почву прикатать. Через 7—8 суток после появления всходов выполоть сорняки и прорыхлить междурядья. (15—20 мая.) После появления второй пары настоящих листьев прополку повторить. (1—5 июня.) Перед началом цветения произвести последнее рыхление междурядий и подкормку фосфорно-калийными удобрениями.

Уборка. Время уборки фасоли определяется по пожелтению большей части бобов и затвердению в них семян. (15—25 июля.)

Вручную бороновать спелые бобы отдельно каждого сорта и после просушки определить их на хранение.

Ведение дневника. Отмечать сроки выполнения всех работ и записать наблюдения за сортом и развитием фасоли.

Чтобы получить представление о размахе модификационной изменчивости изучаемых признаков у обоих сортов, нужно составить соответствующие вариационные ряды. Для этого следует отобрать 100 бобов фасоли каждого сорта, подсчитать количество семян в каждом бобе, определить массу каждого семени фасоли в миллиграммах. Для каждого признака определить наибольшие и наименьшие варианты, а остальные разбить на классы, подсчитать количество вариантов в каждом классе (определить частоту встречаемости), полученные данные (отдельно по каждому признаку и сорту) записать в таблицу.

На основании полученных данных вычертить вариационные кривые (отдельно для каждого сорта и признака). Для этого на оси абсцисс расположить значение варианты (v), а на оси ординат — частоты встречаемости каждой варианты (р). Наконец, нужно определить среднюю арифметическую каждого признака (отдельно по сортам) по формуле:

,

где М — средняя арифметическая вариационного ряда; v — варианта; р — частота встречаемости варианты; — знак суммирования; n — общее число вариант (100).

В заключение сравнить показатели модификационной изменчивости этих сортов фасоли, объяснить, какой сорт лучше, и сделать вывод о возможности использования закономерностей модификационной изменчивости в практической деятельности человека.

Собранные бобы фасоли в дальнейшем следует использовать как раздаточный материал на лабораторном занятии по теме «Модификационная изменчивость».