Табиғи сұрыпталу

PhET виртуалды «Табиғи сұрыпталу» симуляциясы қоршаған орта факторлары мен мутациялардың түрлердің эволюциясына қалай әсер ететінін қоян популяциясы мысалында зерттеуге мүмкіндік береді. Симуляция табиғи сұрыпталудың негізгі принциптерін, популяцияның тірі қалуында артықшылықтар беретін белгілер кейінгі ұрпақтарда жиі кездесетінін көрсетеді.

1. Симуляцияны іске қосыңыз. Сізге екі режим таңдауы беріледі: «Intro» және «Lab».

2. «Intro» режимін таңдаңыз. Сіз күңгірт фонды шөлді ортада жалғыз ақ қоян мен жасыл өсімдіктер күйіндегі азық-түлік қорын көресіз. Көбеюді бастау үшін «» түймесін басыңыз. Енді экранда екі ақ қоян пайда болды.

3. Сіз популяция санының қалай өсетінін бақылайсыз (әр ұрпақ сайын 4 қоянға көбейіп отырады).

Экранның жоғарғы жағында сағат түріндегі  ұрпақ санағы көрсетіледі.

4. ««түймесін басып тұру арқылы уақытты жылдамдатуға болады. Назар аударыңыз, 6-шы ұрпаққа жеткенде популяция саны шыңына жетеді және симуляция аяқталады. Параметрлерді қалпына келтіру және тәжірибені қайта бастау үшін «» түймесін басыңыз.

№ 1 виртуалды тәжірибе

5. Енді тәжірибе жасай бастаңыз. Экранның жоғарғы оң жағында қояндарда қоңыр жүн түріндегі фенотиптік белгі көрсететін мутация бар. Бұл белгіні доминантты белгі (Dominant) ретінде таңдаңыз.

6. Дарақтар арасында қоңыр жүнді қояндар пайда болады. Экваторлық ортада қоңыр түсті қояндар ақ қояндарға қарағанда артықшылыққа ие болады, өйткені олар қоршаған орта фонында көзге бірден ілінбейді. Бұл олардың жыртқыштардың көзіне жиі көрінбеуіне әкеледі және нәтижесінде олардың өміршеңдігін арттырады. Бұл болжамды дәлелдеу үшін қоршаған ортаға жыртқыштарды (қасқырларды) қосыңыз. Ол үшін Environmental factors бөлімінде қасқыр суретінің жанына құсбелгі қойыңыз.

7. Экранда қасқырлар тобы пайда болады, енді ақ қояндардың саны әлдеқайда аз. Нәтижесінде қоңыр қояндар бұл тіршілік ету ортасында біртіндеп басым түрге айналады.

8. Популяцияны кем дегенде 10 ұрпақ бойына бақылаңыз (Generation 10). Екі дарақтың сандық арақатынасын пропорция күйінде көрсету үшін радио түймесін Proportions элементіне ауыстырыңыз.

9. Параметрлерді қалпына келтіріп, симуляцияны қайта бастаңыз. 5-8 қадамдарды қайталаңыз, бірақ бұл жолы шектеулі қоректік ресурстарының популяцияға әсерін тексеріңіз. Ол үшін Wolves орнына Environmental factors бағанында Limited food опциясын таңдаңыз.

10. Популяцияны кем дегенде 10 ұрпақ бойы бақылаңыз (Generation 10). Енді деректерді салыстырыңыз. Бұл жағдайда сіз қандай өзгерістерді байқадыңыз?

№ 2 виртуалды тәжірибе

11. Келесі тәжірибеде қарлы мекен ортасындағы популяция дамуын бақылаңыз. Ол үшін симуляцияны қайта бастаңыз және жоғарыдан Экватор белгішесін «» Аляскаға «» ауыстырыңыз. Енді біз ақ түсті фондағы ақ қояндарды бақылаймыз. Қоянға жұп қосыңыз.

12. Берілген орта үшін бірінші тәжірибенің 5-8 қадамдарын қайталаңыз. Егер біз қасқырларды қоссақ, олар экватор жағдайына қарағанда ақ қояндарды аз жейді, өйткені бұл қояндардың ақ фонда көзге көрінуі өте қиын. Ал қоңыр түсті қояндар енді ақ фонда айтарлықтай ерекшеленеді, сондықтан бұл мутация популяция үшін пайдалы емес, өйткені қасқырлардыңкөзіне оңай түседі.

13. Нәтижелерді бірінші тәжірибемен салыстырыңыз.

14. Параметрлерді қалпына келтіріп, Limited food факторымен тәжірибе жасаңыз. Нәтижелерді бірінші тәжірибемен салыстырыңыз. Қандай да бір өзгеріс байқалады ма?

Есіңізде болсын: ең басты мақсат — табиғи сұрыпталудың популяцияның қалыптасуына қалай әсер ететінін түсіну үшін белсенді түрде тәжірибе жасау, бақылау және талдау.

Қорытынды

Бұл виртуалды зертханада оқушылар нақты уақыт режимінде табиғи сұрыпталудың қалай жұмыс істейтінін байқады, бұл оларға эволюцияны түсінуге, сыни ойлауды дамытуға және осы іргелі биологиялық процесті зерттеуге үлес қосуға ықпал ететін білім беру және ғылыми мақсаттар үшін құнды құралға айналды.

Терминдер сөздігі

Natural selection — Естественный отбор — Табиғи сұрыпталу 

Mutation — Мутация — Мутация

Dominant trait — Доминантный признак — Доминантты белгі

Recessive trait — Рецессивный признак — Рецессивті белгі

Brown fur — Коричневый мех — Қоңыр жүнді

White fur — Белый мех — Ақ жүнді

Straight ears — Прямые уши — Тікқұлақты

Floppy ears — Висячие уши — Салпаңқұлақты

Long teeth — Длинные зубы — Ұзын тісті

Short teeth — Короткие зубы — Қысқа тісті

Environmental factors — Факторы окружающей среды — Қоршаған орта факторлары

Wolves — Волки — Қасқырлар

Limited food — Ограниченные пищевые ресурсы — Шектелген қоректік ресурстар

Tough food — Жесткие пища — Қатты қорек

Population — Популяция — Популяция

Proportions — Пропорции — Пропорциялар

Pedigree — Родословная — Шежіре

Alleles — Аллели — Аллельдер

Generation — Поколение — Ұрпақ