Промежуточная аттестация по биологии для 10 класса.
Промежуточная аттестация по биологии в 10 классе. 1 Вариант
Базовый уровень. Инструкция для обучающихся.
Тест состоит из трёх заданий. На его выполнение отводится 80 минут. Задания рекомендуется выполнять по порядку, не пропуская ни одного, даже самого лёгкого, сначала из 1 группы А (на 1 балл), затем из2 группы В (на 2 балла) и 3 группы С (на 3 балла). Если задания не удаётся выполнить сразу, перейдите к следующему. Если останется время, вернитесь к пропущенным заданиям. К каждому заданию из первой группы дано четыре ответа, но только один из них правильный. Ответы записывайте буквами А, Б, В, Г в контрольный лист.
Часть А.
1.Элементарной единицей эволюционного процесса является: а. Особь б. Вид
в. Подвид г. Популяция
2.Основоположником науки систематики является: а.Ч.Дарвин б. Ж.Б.Ламарк
в. К.Линней г. М.Ломоносов
3.Примером действия движущей формы естественного отбора является:
а. Исчезновение белых бабочек в индустриальных районах
б. Сходство в строении глаза млекопитающих
в. Выведение нового сорта пшеницы в новых условиях.
г. Гибель длиннокрылых и короткокрылых птиц во время бурь
4.Особи двух популяций одного вида:
а. Могут скрещиваться и давать плодовитое потомство
б. Могут скрещиваться, но плодовитого потомства не дают
в. Не могут скрещиваться г. Могут скрещиваться с особями других видов
5.Примером покровительственной окраски является:
а. Сходство форм и окраски тела с окружающими предметами
б. Подражание менее защищенного вида более защищенному
в. Чередование светлых и темных полос на теле г. Окраска осы
6.Ароморфозом можно считать следующие «приобретения»:
а. Утрата шерстного покрова слонами
б. Появление яиц у пресмыкающихся и их развитие на суше
в. Удлинение конечностей лошади г. Покровительственную окраску
7.Суть гипотезы А.И. Опарина заключается:
а. В признании абиогенного синтеза органических соединений
б. В отрицании абиогенного синтеза органических соединений
в. В утверждении, что жизнь была привнесена извне
г. В утверждении, что жизнь существовала вечно
8.Важнейшим событием архея следует считать:
а. Накопление в атмосфере кислорода б. Появление коацерватов
в. Образование первых органических соединений г .Выход животных на сушу
9.Необходимым условием для жизни растений на суше было:
а. Наличие кислорода в атмосфере б. Наличие почвы в. Наличие хлорофилла
г. Наличие «озонового экрана»
10.Одной из причин, по которой сейчас не возникают новые виды человека является:
а. Отсутствие репродуктивной изоляции между расами
б. Сходство генотипов всех людей в. Принадлежность рас к разным видам
г. Увеличение скорости передвижения
11.От собирательства съедобных растений к их выращиванию человек перешел на стадии
12.Человек появился на Земле: а. В архейскую эру б. В палеозойскую эру в. В мезозойскую г. В кайнозойскую
13.Организмы, как правило приспосабливаются:
а. К нескольким, наиболее важным экологическим факторам
б. К одному, наиболее существенному фактору
в. Ко всему комплексу экологических факторов г. Верны все ответы
14.Причиной огромного увеличения численности кроликов в Австралии стало:
а. Изобилие пищи б. Отсутствие врагов
в. Сознательный отбор кроликов человеком
г. Благоприятные климатические условия
15.Энергия солнца используется:
16.Наилучшим способом участия отдельного человека в сохранении биосферы является: а. Отказ от езды на автомобиле б. Участие в разработке законов по охране природы в. Сокращение потребления мясной пищи г. Отказ от браконьерства
17.Выбрать правильно составленную пищевую цепь:
а. Клевер—-ястреб—-шмель—-мышь
б. Клевер—шмель——мышь——ястреб
в. Шмель—мышь—-ястреб—-клевер
г. Ястреб—-мышь—-шмель—клевер
ЧастьВ.
В.1. Выбрать основные факторы среды, от которой зависит процветание организмов в океане:
а. Доступность воды
б. Количество осадков
в. Прозрачность среды
г. рН среды
д. Соленость среды
е. Скорость испарения воды
ж. Концентрация в среде углекислого газа
В.2.При выполнении задания установите соответствие примеров приспособлений с их характером. Объедините их правильно в таблицу:
а. Окраска шерсти белого медведя
б. Окраска жирафа
в. Окраска шмеля
г. Форма тела палочника
д. Окраска божьей коровки
е. Черные и оранжевые пятна гусениц
ж. Строение цветка орхидеи
з. Внешнее сходство некоторых мух с осами
Покровительственная окраска
Маскировка
Мимикрия
Угрожающая окраска
В3.Установите соответствие между примером доказательств эволюции и их видом.
ПРИМЕРЫ ВИДЫ ДОКАЗАТЕЛЬСТВ ЭВОЛЮЦИИ
А) усы таракана и рыбы сома 1) гомологичные органы
Б) чешуя ящерицы и перо птицы 2) аналогичные органы
В) глаза осьминога и собаки
Г) зубы акулы и кошки
Д) нос обезьяны и хобот слона
Е) когти кошки и ногти обезьяны
В4. Установите соответствие между признаком обыкновенной беззубки и критерием вида, который он характеризует.
ПРИЗНАК КРИТЕРИЙ ВИДА
А) тело покрыто мантией 1) морфологический
Б) раковина имеет две створки 2) экологический
В) обитает в пресных водоемах
Г) кровеносная система незамкнутая
Д) питается водными микроорганизмами
Е) личинка развивается в воде
ЧастьС.
С1. Дать полный развернутый ответ на вопрос.
Почему естественный отбор, а не наследственная изменчивость, считается главным направляющим фактором эволюции?
С2.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, объясните их.
1. Популяция представляет собой совокупность свободно скрещивающихся особей разных видов, длительное время населяющих общую территорию. 2. Основными групповыми характеристиками популяции являются численность, плотность, возрастная, половая и пространственная структуры. 3. Совокупность всех генов популяции называется генофондом. 4. Популяция является структурной единицей живой природы. 5. Численность популяции всегда стабильна.
С3. Используя содержание текста «Конкуренция, кооперация и симбиоз» и знания школьного курса биологии, ответьте на вопросы.
1) Почему межвидовая конкуренция чаще всего имеет более мягкийхарактер, чем внутривидовая?
2) Чем характер контактов между партнёрами в кооперации отличается от контактов в симбиозе?
3) Какое влияние на деревья оказывает их сожительство с шляпочными грибами?
КОНКУРЕНЦИЯ, КООПЕРАЦИЯ И СИМБИОЗ
Между организмами разных видов, составляющими тот или иной биоценоз, складываются взаимовредные, взаимовыгодные, выгодные для одной и невыгодные или безразличные для другой стороны и другие, более тонкие взаимоотношения.
Одной из форм взаимовредных биотических взаимоотношений между организмами является конкуренция. Она возникает между особями одного или разных видов вследствие ограниченности ресурсов среды. Учёные различают межвидовую и внутривидовую конкуренцию.
Межвидовая конкуренция происходит в том случае, когда разные виды организмов обитают на одной территории и имеют похожие потребности в ресурсах среды. Это приводит к постепенному вытеснению одного вида организмов другим, имеющим преимущества в использовании ресурсов. Например, два вида тараканов – рыжий и чёрный – конкурируют друг с другом за место обитания – жилище человека. Это ведёт к постепенному вытеснению чёрного таракана рыжим, так как у последнего более короткий жизненный цикл, он быстрее размножается и лучше использует ресурсы.
Внутривидовая конкуренция имеет более острый характер, чем межвидовая, так как у особей одного вида потребности в ресурсах всегда одинаковы. В результате такой конкуренции особи ослабляют друг друга, что ведёт к гибели менее приспособленных, то есть к естественному отбору. Внутривидовая конкуренция, возникающая между особями одного вида за одинаковые ресурсы среды, отрицательно сказывается на них. Например, берёзы в одном лесу конкурируют друг с другом за свет, влагу и минеральные вещества почвы, что приводит к их взаимному угнетению и самоизреживанию.
Среди биотических отношений между организмами в природных сообществах встречается взаимовыгодное сожительство. Оно построено, как правило, на пищевых и пространственных связях, когда два или более видов организмов совместно используют для своей жизнедеятельности различные ресурсы среды. Степень взаимовыгодного сожительства между организмами бывает различной – от врéменных контактов (кооперация) до такого состояния, когда присутствие партнёра становится обязательным условием жизни каждого из них (симбиоз).
Кооперация наблюдается между раком-отшельником и актинией, прикрепившейся к его убежищу – раковине, оставшейся от моллюска. Рак переносит актинию и подкармливает её остатками пищи, а она защищает его стрекательными клетками, которыми вооружены её щупальца.
Пример симбиоза – взаимоотношения между деревьями леса и шляпочными грибами: подберёзовиками, белыми и др. Шляпочные грибы оплетают нитями грибницы корни деревьев и благодаря образующейся при этом микоризе получают из растений органические вещества. Микориза усиливает способность корневых систем у деревьев к всасыванию воды из почвы. Кроме того, деревья получают при помощи микоризы от шляпочных грибов необходимые минеральные вещества.
Промежуточная аттестация по биологии в 10 классе. 2 вариант
Базовый уровень. Инструкция для обучающихся.
Тест состоит из трёх заданий. На его выполнение отводится 80 минут. Задания рекомендуется выполнять по порядку, не пропуская ни одного, даже самого лёгкого, сначала из 1 группы А (на 1 балл), затем из2 группы В (на 2 балла) и 3 группы С (на 3 балла). Если задания не удаётся выполнить сразу, перейдите к следующему. Если останется время, вернитесь к пропущенным заданиям. К каждому заданию из первой группы дано четыре ответа, но только один из них правильный. Ответы записывайте буквами А, Б, В, Г в контрольный лист.
Часть А.
1.Материалом для эволюционных процессов служит:
а. Генетическое разнообразие популяций б. Вид в. Благоприятные признаки
г. Бесполезные или вредные признаки
2.Сколько видов растений представлено в данном списке( одуванчик лекарственный, клевер, подорожник средний, мята клубненосная): а. 1 б. 2 в. 3 г. 4
3.Естественный отбор сохраняет признаки организмов: а. Полезные для человека
б. Вредные для человека в. Вредные для вида г. Полезные и нейтральные для вида
4.Основной причиной для выделения группы особей в популяцию является: а. Внешнее отличие групп друг от друга б. Внутренние отличия групп друг от друга
в. Изоляция групп друг от друга г. Все перечисленные выше причины
5.Подражание менее защищенного вида более защищенному называется: а. Маскировка б. Мимикрия в. Покровительственной окраской г. Предупреждающей окраской
6.Разные виды дарвиновских вьюрков возникли путем: а. Ароморфоза б. Дегенерации в. Идиоадаптации г. Катагенеза
7.Одним из важнейших этапов возникновения жизни можно считать: а. Появление аминокислот б. Появление углеводов в. Появление нуклеиновых кислот г. Появление липидов
8.Эра, в течение которой возникла жизнь, называется: а. Ранний протерозой б. Архей в. Палеозой г. Мезозой
9.Мезозойскую эру составляют периоды: а. Девон, силур, кембрий б. Триас, юра, мел в. Палеоген, неоген, антропоген г. Девон, неоген, мел
10.Одним из признаков, доказывающих факт существования эволюционных процессов в человеческом обществе является: а. Частые наследственные заболевания у “малых “народов б. Рождение мулатов в. Изменения в лексике, развитие науки , культуры г. Все перечисленные выше признаки
11.Переход от человекообразных обезьян к человеку совершился путем: а. Ароморфозов б. Идиоадаптации в. Дегенерации г. Катагенеза
12.Основной причиной формирования разных рас стали: а. Генетическая изоляция б. Экологическая изоляция в. Географическая изоляция г. Репродуктивная изоляция
13.Ограничивающим фактором можно считать:
а.Фактор, больше всего отклоняющийся от оптимальных значений
б.Фактор, наиболее приблеженный по значению к оптимальному
в. Фактор, не выходящий за пределы оптимального
г. Фактор, менее всего отклоняющийся от оптимума
14.Одним из важнейших результатов взаимоотношений между организмами является: а. Регуляция численности организмов б. Эволюционный прогресс видов
в. Возникновение генетического разнообразия организмов г. Нет верного ответа
15.Агросистема сходна с экосистемой в том, что в ней также: а. Отсутствуют цепи питания б. Происходит круговорот веществ в. Большую роль играет человек
г. Нет организмов-разрушителей
16.На каждом последующем уровне пищевой цепи утрачивается: а. 1% энергии
б. 10% энергии в. 30% энергии г. 50% энергии
17.Считают, что “ парниковый эффект” обусловлен увеличением в атмосфере:
а. Сероводорода б. Углекислого газа в. Диоксида серы г. Озона
Часть В.
В.1. Выбрать признаки, характерные только для агроценоза:
а. Единственным источником энергии является солнце
б. Все химические элементы возвращаются в почву
в. Поглащенная энергия рассеивается в виде тепла
г. Часть энергии и веществ извлекаются из круговорота человеком
д. Действует только естественный отбор
е. Действуют есиественный и искусственный отборы
ж. Используются дополнительные источники энергии
з. Действие природных факторов не контролируется
и. Гибнет при отсутствии контроля со стороны человека
к. Гибнет при неразумном вмешательстве человека
В.2.Распределите перечисленные ниже факторы на абиотические и биотические. Объедините их правильно в таблицу:
а. Химический состав воды
б. Разнообразие планктона
в. Влажность, to почвы
г. Наличие клубеньковых бактерий на корнях бобовых
д. Скорость течения воды
е. Засоленность почвы
ж. Разнообразие растений
з. Химический состав воздуха
и. Наличие в воздухе бактерий
Абиотические факторы
Биотические факторы
В3. Установите соответствие между признаком серой крысы и критерием вида, для которого он характерен.
ПРИЗНАК КРИТЕРИЙ ВИДА
А) живёт обычно в постройках человека 1) физиологический
Б) характерно раннее половое созревание 2) экологический
В) в южных районах может селиться по берегам рек и других водоёмов
Г) питается разнообразной пищей
Д) за год самка приносит 1–3 приплода
В4. Для генетического критерия вида характерны следующие особенности:
1) определённый набор хромосом в половых клетках
2) совокупность внешних и внутренних признаков организма
3) последовательность нуклеотидов в молекулах ДНК
4) заселение определённой географической зоны
5) принадлежность к определённой популяции
6) определённый набор генов
Часть С. (Повышенный уровень)
С1. Дать полный развернутый ответ на вопрос.
Популяции песцов, обитающие на Анадыре и Аляске, разделены проливом шириной в 120 км. Можно ли получить от представителей этих популяций плодовитое потомство, если препятствие будет устранено?
С2.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.
1.Популяция представляет собой совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, длительное время населяющих общую территорию. 2. Разные популяции одного и того же вида относительно изолированы друг от друга, и их особи не скрещиваются между собой. 3. Генофонд всех популяций одного вида одинаков. 4. Популяция является элементарной единицей эволюции. 5. Группа лягушек одного вида, живущих в глубокой луже в течение одного лета, представляет собой популяцию.
С3. Используя содержание текста «Конкуренция и паразитизм» и знания школьного курса биологии, ответьте на следующие вопросы.
1) Почему отношения рыжего и чёрного тараканов нельзя назвать паразитизмом?
2) Как паразит влияет на организм хозяина?
3) Какую биологическую роль играют паразиты в отношении своих хозяев?
КОНКУРЕНЦИЯ И ПАРАЗИТИЗМ
Между организмами разных видов, составляющими тот или иной биоценоз, складываются взаимовредные, взаимовыгодные, выгодные для одной и невыгодные или безразличные для другой стороны и другие взаимоотношения.
Одной из форм взаимовредных биотических взаимоотношений между организмами является конкуренция. Она возникает между особями одного или разных видов вследствие ограниченности ресурсов среды. Учёные различают межвидовую и внутривидовую конкуренцию.
Межвидовая конкуренция происходит в том случае, когда разные виды организмов обитают на одной территории и имеют похожие потребности в ресурсах среды. Это приводит к постепенному вытеснению одного вида организмов другим, имеющим преимущества в использовании ресурсов. Например, два вида тараканов – рыжий и чёрный – конкурируют друг с другом за место обитания – жилище человека. Это ведёт к постепенному вытеснению чёрного таракана рыжим, так как у последнего более короткий жизненный цикл, он быстрее размножается и лучше использует ресурсы.
Внутривидовая конкуренция имеет более острый характер, чем межвидовая, так как у особей одного вида потребности в ресурсах всегда одинаковы. В результате такой конкуренции особи ослабляют друг друга, что ведёт к гибели менее приспособленных, то есть к естественному отбору. Внутривидовая конкуренция, возникающая между особями одного вида за одинаковые ресурсы среды, отрицательно сказывается на них. Например, берёзы в одном лесу конкурируют друг с другом за свет, влагу и минеральные вещества почвы, что приводит к их взаимному угнетению и самоизреживанию.
Одной из форм полезно-вредных биотических взаимоотношений между организмами является паразитизм, когда один вид – паразит – использует другой – хозяина – в качестве среды обитания и источника пищи, нанося ему вред.
Организмы-паразиты в процессе эволюции выработали приспособления к паразитическому образу жизни. Например, многие виды обладают органами прикрепления – присосками, крючочками, шипиками – и имеют высокую плодовитость. В процессе приспособления к паразитическому образу жизни некоторые паразиты утратили ряд органов или приобрели более простое их строение. Например, у паразитических плоских червей, живущих во внутренних органах позвоночных животных, плохо развиты органы чувств и нервная система, а у некоторых червей-паразитов отсутствуют органы пищеварения.
Отношения между паразитом и хозяином подчинены определённым закономерностям. Паразиты принимают участие в регуляции численности хозяев, тем самым обеспечивая действие естественного отбора. Негативные отношения между паразитом и хозяином в процессе эволюции могут перейти в нейтральные. В этом случае преимущество среди паразитов получают те виды, которые способны длительно использовать организм хозяина, не приводя его к гибели. В свою очередь, в процессе естественного отбора растёт сопротивляемость организма хозяина паразитам, в результате чего приносимый ими вред становится менее ощутимым.
Ответы
Вариант 1
№ вопроса
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
ответы
г
б
а
а
в
б
а
а
б
а
г
г
в
б
г
б
б
ЧастьВ.
В 1:В, Г, Д, Ж
В 2:
Покровительственная окраска
Маскировка
Мимикрия
Угрожающая окраска
а, б
г
ж, з
в, д, е
В3:А2Б1В1Г1Д2Е1
В4: А1Б1В2Г1Д1Е2
Часть С
С1.Наследственная изменчивость создает генетическую неоднородность внутри вида,действие мутаций и полового процесса ненаправленно.Т.е. наследственная изменчивость лишь поставляет материал для отбора.Эволюция же-процесс направленный, связанный с выработкой приспособлений по мере прогрессивного усложнения строения и функций животных и растений.Существует лишь один направленный эволюционный фактор-естественный отбор.Движущий отбор преобразует виды( способствует сдвигу среднего значения признака при изменении условий среды).Стабилизирующий отбор закрепляет полезные формы, предохраняет сложившийся генотип от разрушающего мутационного процесса в относительно постоянных условиях среды.
С2.1и 5.
С3. Правильный ответ должен содержать следующие элементы:
1) Межвидовая конкуренция часто носит более мягкий характер, чем внутривидовая, так как у особей разных видов могут быть схожие потребности, а не одинаковые (как у особей одного вида).
2) В кооперации организмы создают временные объединения для достижения своих целей, а в симбиозе — постоянные.
3) Положительное: деревья получают от шляпочных грибов минеральные вещества, усиливается всасывание воды из почвы.
Вариант 2.
№ вопроса
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
ответы
а
в
г
в
б
в
в
б
б
а
б
в
а
а
б
б
б
ЧастьВ.
В 1:Г,Е, Ж,И
В 2:
Абиотические факторы
Биотические факторы
а, в ,д , е, з
б, г, ж, и
В3: А2Б1В2Г1Д1
В4: 1 3 6
ЧастьС.
С1.Можно, т. к. речь идет об особях одного вида.
С2.3 и 5.
С3.Правильный ответ должен содержать следующие элементы:
1) В отношениях паразит — хозяин один из организмов (паразит) получает выгоду, а другой (хозяин) испытывает отрицательное воздействие. В случае с тараканами оба вида наносят друг другу вред.
2) Отрицательно.
3) Паразиты принимают участие в регуляции численности хозяев и тем самым обеспечивают действие естественного отбора в природе.
Критерии оценивания:
32-34оценка «5», 22-31 оценка «4», 15-21 оценка «3», 14 и ниже оценка «2».
Контрольный лист. Вариант 1.
Образовательное учреждение____________________________________________________________
(Фамилия, имя, класс)__________________________________________________________________
Часть А
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Часть В1
1
2
3
4
Часть В2
Покровительственная окраска
Маскировка
Мимикрия
Угрожающая окраска
ЧастьС1_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
С2
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольный лист. Вариант 2
Образовательное учреждение____________________________________________________________
(Фамилия, имя, класс)__________________________________________________________________
Часть А
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Часть В1
1
2
3
4
5
Часть В2
Абиотические факторы
Биотические факторы
ЧастьС1_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
С2
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Пояснительная записка к итоговой работе по биологии
для проведения промежуточной аттестации обучающихся 10 класса.
Преподавание биологии в 10 классе осуществляется по программе И.Н.Пономарёвой «Биология. 10 класс», составленной на основе федерального компонента Государственного образовательного стандарта среднего (полного) общего образования по биологии.
Цель тестовой работы: является оценка качества образовательной подготовки обучающихся 10 классов. Тестовые материалы направлены на проверку усвоения обучающимися важнейших знаний, предметных умений и видов познавательной деятельности.
Тестовый материал состоит из двух частей. Первая часть базовый уровень состоит из 17 заданий А части по 1 баллу за каждое задание и 4 задания В части по 2 балла. Общее количество баллов базового уровня 25.
Вторая часть повышенный уровень.. В заданиях С части: дать полный развёрнутый ответ, найти ошибки в тексте и объяснить их, прочитать текст и выбрать нужных 3 ответа. (по 3 балла) за каждое задание, ( 9 баллов).
Общее количество баллов, которое может набрать обучающийся 34.
На выполнение теста отводится 80 минут, без учёта подготовительного этапа, отведённого на инструкцию.
В данной работе отражены следующие темы: «Взаимосвязи между организмами», «Популяционно-видовой уровень», «Экологические факторы», «Эволюционизм», «Адаптации организмов», «Искусственные и естественные биоценозы».
| Раздел 10. Теория эволюции | |
| Эволюция — это … . | |
| 1) учение об изменении живых организмов | |
| 2) учение, объясняющее историческую смену форм живых организмов глобальными катастрофами | |
| 3) необратимое и в известной мере направленное историческое развитие живой природы | |
| 4) раздел биологии, дающий описание всех существующих и вымерших организмов | |
| Движущей и направляющей силой эволюции является … . | |
| 1) дивергенция признаков | |
| 2) разнообразие условий среды | |
| 3) приспособленность к условиям среды | |
| 4) естественный отбор | |
| Единицей эволюционного процесса является … . | |
| 1) особь | |
| 2) популяция | |
| 3) мутация | |
| 4) вид | |
| Материалом для эволюционных процессов служит … . | |
| 1) генетическое разнообразие популяции | |
| 2) вид | |
| 3) благоприобретенные признаки | |
| 4) бесполезные или вредные признаки | |
| Начало биологической эволюции связывают с появлением на Земле … . | |
| 1) доклеточных форм жизни — вирусов | |
| 2) клеточных форм жизни | |
| 3) биополимеров | |
| 4) фазовообособленных систем | |
| При стабилизирующем отборе признаки организмов не изменяются … . | |
| 1) не меняются определяющие эти признаки гены | |
| 2) не изменяются условия среды | |
| 3) отбор сохраняет полезные и устраняет вредные в данных условиях признаки | |
| 4) сохраняются «живые ископаемые» | |
| Приспособленность организмов носит относительный характер, так как … . | |
| 1) любая адаптация целесообразна только в определенных условиях | |
| 2) ароморфозы далеко не сразу обеспечивают живым организмам победу в борьбе за существование | |
| 3) борьба за существование может привести к изменению вида | |
| 4) при резких изменениях условий группа вымирает | |
| Примером ароморфоза может служить … . | |
| 1) покровительственная окраска | |
| 2) половой процесс | |
| 3) уплощение тела придонных рыб | |
| 4) приспособление цветков к опылению | |
| Биологический прогресс характеризуется следующими чертами … . | |
| 1) расширением ареала | |
| 2) образованием новых видов | |
| 3) увеличением численности вида | |
| 4) все ответы верны | |
| Результатом эволюции явились … . | |
| 1) искусственный и естественный отбор | |
| 2) приспособленность организмов к среде обитания | |
| 3) многообразие видов | |
| 4) наследственная изменчивость | |
| Видообразование — это результат … . | |
| 1) микроэволюции | |
| 2) макроэволюции | |
| 3) естественного отбора | |
| 4) только пространственной изоляции | |
| Биологический регресс характеризуется … . | |
| 1) уменьшением численности особей данного вида | |
| 2) возрастанием численности особей данного вида | |
| 3) расширение ареала | |
| 4) увеличением числа видов, подвидов, популяций | |
| Первыми живыми организмами на нашей планете были … . | |
| 1) анаэробные гетеротрофы | |
| 2) аэробные гетеротрофы | |
| 3) автотрофы | |
| 4) организмы-паразиты | |
| Идиоадаптацией называют … . | |
| 1) приспособление организмов к условиям среды без перестройки уровня биологической организации | |
| 2) возникновение признаков, повышающих уровень организации живых организмов | |
| 3) только разнообразие способов питания | |
| 4) резкое упрощение организации, связанное с исчезновением целых систем органов | |
| Симбиотическая гипотеза возникновения эукариот утверждает, что путем симбиоза подвижных эукариот с фотосинтезирующими организмами возникла … . | |
| 1) первая животная клетка | |
| 2) первая растительная клетка | |
| 3) прокариотическая клетка | |
| 4) многоклеточный организм | |
| В архейскую эру возникли … . | |
| 1) все типы беспозвоночных | |
| 2) первые живые организмы | |
| 3) процесс фотосинтеза | |
| 4) половой процесс | |
| Главным событием палеозойской эры явился … . | |
| 1) выход растений на сушу | |
| 2) возникновение живой клетки | |
| 3) возникновение беспозвоночных | |
| 4) появление настоящих птиц | |
| «Веком динозавров» считают эру … . | |
| 1) протерозойскую | |
| 2) мезозойскую | |
| 3) кайнозойскую | |
| 4) палеозойскую | |
| Появление и развитие человека относят к … . | |
| 1) палеогеновому периоду | |
| 2) неогеновому периоду | |
| 3) антропогеновому периоду | |
| 4) кайнозойской эре | |
| Ароморфозом называют … . | |
| 1) любое приспособление общего характера, ведущее к биологическому прогрессу | |
| 2) только появление теплокровности | |
| 3) только многоклеточность | |
| 4) приспособление к специальным условиям среды, не изменяющее уровня организации | |
| … в своих трудах писал о том, что человек и животные имеют единый план творения. | |
| 1) Гераклит | |
| 2) Аристотель | |
| 3) Линней | |
| 4) Анаксимен | |
| В средние века в науке господствовали … | |
| 1) метафизические взгляды | |
| 2) трансформизм | |
| 3) креационизм | |
| 4) верного ответа нет | |
| Первая эволюционная теория была разработана … . | |
| 1) в 1809 | |
| 2) в 1859 | |
| 3) в 1897 | |
| 4) в 1976 | |
| Выведением новых сортов и пород растений и животных занимается …. | |
| 1) cелекция | |
| 2) генетика | |
| 3) физиология | |
| 4) цитология | |
| Все новые признаки возникают в результате … . | |
| 1) комбинативной изменчивости | |
| 2) наследственности | |
| 3) мутационной изменчивости | |
| 4) верного ответа нет | |
| … из видов борьбы за существование происходит наиболее остро. | |
| 1) межвидовая борьба | |
| 2) борьба с неблагоприятными условиями | |
| 3) Внутривидовая борьба | |
| 4) верного ответа нет | |
| Закон стабилизирующего скрещивания установил… | |
| 1) Шмальгаузен | |
| 2) Мюллер | |
| 3) Северцов | |
| 4) Пирсон | |
| Сходство между незащищёнными и защищёнными видами – это… | |
| 1) демонстрационная окраска | |
| 2) маскировка | |
| 3) мимикрия | |
| Морфофизиологический процесс, который ведёт к упрощению организмов, к морфофизиологическому регрессу – это… | |
| 1) идиоадаптация | |
| 2) общая дегенерация | |
| 3) ароморфоз | |
| 4) верного ответа нет | |
| Первым эволюционную теорию предложил… | |
| 1) Уоллес | |
| 2) Дарвин | |
| 3) Линней | |
| 4) Ламарк | |
| … разделил всю живую природу на два царства. | |
| 1) Ламарк | |
| 2) Дарвин | |
| 3) Северцов | |
| 4) Линней | |
| О главной движущей силе эволюции в своём гениальном труде Дарвин писал в… | |
| 1) 1987 | |
| 2) 1859 | |
| 3) 1895 | |
| 4) 1867 | |
| Теория Дарвина объясняет появление приспособленности… | |
| 1) комбинативной изменчивостью и естественным отбором | |
| 2) комбинативной изменчивостью и искусственным отбором | |
| 3) мутационной изменчивостью и искусственным отбором | |
| 4) мутационной изменчивостью и естественным отбором | |
| Направленное изменение частоты встречаемости отдельных генов – это… | |
| 1) волны жизни | |
| 2) дрейф генов | |
| 3) популяционные волны | |
| 4) изоляция | |
| Конвергенция – это… | |
| 1) схождение признаков | |
| 2) расхождение признаков | |
| 3) преобразование строения и функций организма | |
| 4) верного ответа нет | |
| Общие предки человека и человекообразных обезьян жили… | |
| 1) в мезозое | |
| 2) в палеозое | |
| 3) в кайнозое | |
| 4) верного ответа нет | |
| Частное приспособление организмов к определённому образу жизни в конкретных условиях внешней среды – это… | |
| 1) ароморфоз | |
| 2) дивергенция | |
| 3) мимикрия | |
| 4) верного ответа нет | |
| Кювье придерживался … . | |
| 1) взглядов креационизма | |
| 2) взглядов трансформизма | |
| 3) метафизических взглядов | |
| 4) верного ответа нет | |
| В селекции растений часто получают полиплоидные формы. В основе полиплоидии лежит … . | |
| 1) удвоение хромосом | |
| 2) слияние ядер клеток | |
| 3) нарушение процесса деления | |
| Некоторые безобидные неядовитые змеи приобрели значительное сходство с ядовитыми, что помогает им избегать нападения хищников, — такое явление получило название… | |
| 1) мимикрия | |
| 2) маскировка | |
| 3) демонстрационная окраска | |
| 4) верного ответа нет | |
| Биогенетический закон сформулировали … . | |
| 1) Мюллер и Геккель | |
| 2) Северцов и Шмальгаузен | |
| 3) Харди и Вайнберг | |
| Недоразвитые органы, которые утратили своё значение в процессе эволюции – это … . | |
| 1) ароморфозы | |
| 2) атавизмы | |
| 3) идиоадаптации | |
| 4) рудименты | |
| Среди семенных наиболее развиты покрытосеменные. Их ароморфозы выражаются в… | |
| 1) появлении специального органа размножения – цветка | |
| 2) защите семени | |
| 3) развитии двойного оплодотворения | |
| Общими предками орангутангов, гиббонов и человекообразных обезьян были | |
| 1) проплиопитеки | |
| 2) дриопитеки | |
| 3) парапитеки | |
| 4) неоантропы | |
| В … периоде кайнозойской эры от насекомоядных плацентарных отделилась ветвь, которая затем привела к появлению парапитеков. | |
| 1) палеогеновом | |
| 2) неогеновом | |
| 3) антропогеновом | |
| 4) верного ответа нет | |
| Главным веществом биосферы, по определению Вернадского, является … . | |
| 1) косное вещество | |
| 2) биогенное вещество | |
| 3) живое вещество | |
| 4) биокосное вещество | |
| Биологические факторы эволюции — … . | |
| 1) трудовая деятельность | |
| 2) наследственная изменчивость | |
| 3) появление речи | |
| 4) общественный образ жизни | |
| Социальные факторы эволюции — … . | |
| 1) мутации | |
| 2) наследственная изменчивость | |
| 3) дрейф генов | |
| 4) естественный отбор | |
| 5) общественный образ жизни |
Контрольная работа по теме «Развитие органического мира»
Контрольная работа по теме «
Вариант 1.
I. Выберите один правильный ответ:
1. Результатом макроэволюций является появление на суше:
а) бобовых растений;
б) цветковых растений;
в) клеверов;
г) клевера лугового и клевера горного.
2. К упрощению уровня организации ведут следующие эволюционные изменения:
а) дивергенция;
б) дегенерация;
в) конвергенция;
г) регенерация.
3. Резкое повышение уровня организации живого называется:
а) ароморфозом;
б) дегенерацией;
в) конвергенцией;
г) идиоадаптацией.
4. Приспособления камбаловых и скатов к жизни на дне — это пример:
а) ароморфоза;
б) дегенерации;
в) конвергенции;
г) идиоадаптации.
5. В результате ароморфоза в мире растений появились таксоны выше:
а) видов
б) семейств;
в) отрядов;
г) родов.
6. Скорость микроэволюционного процесса находится в прямой зависимости от:
а) размеров особей
б) плотности популяций;
в) интенсивности размножения особей;
г) быстроты смены поколений.
7. Обратный переход части млекопитающих к морской среде обитания на примере дельфинов и китов является примером:
а) ароморфоза;
б) дегенерации;
в) идиоадаптации;
г) нет правильного ответа.
8. Достижение биологического процесса возможно путем:
а) только ароморфоза;
б) ароморфоза и дегенерации;
в) ароморфоза и идиоадаптации;
г) ароморфоза, идиоадаптации и дегенерации.
9. Возможно ли появление новых человекоподобных видов от современных обезьян?
а) нет, повтор и возврат в эволюции невозможны;
б) да, если их научить трудиться и общаться;
в) да, но на это потребуются миллионы лет;
г) да, путем изменения их генетической информации методом генной инженерии
10. При стабилизирующем отборе признаки организмов не изменяются:
а) не меняются определяющие эти признаки гены
б) не изменяются условия среды
в) отбор сохраняет полезные и устраняет вредные в данных условиях признаки
г) сохраняются «живые ископаемые»
11. Результатом эволюции явились:
а) искусственный и естественный отбор
б) приспособленность организмов к среде обитания
в) многообразие видов
г) наследственная изменчивость.
12. Укажите пример идиоадаптации:
а) образование семян у голосеменных
б) образование семян у цветковых
в) образование в цветке нектарников для привлечения насекомых
г) появление фотосинтеза у растений
II. Выберите несколько правильных ответов:
К ароморфозам животных относится появление:
Покровительственной окраски
Легочного дыхания
Теплокровности
Полового процесса
Четырехкамерного сердца
Различных конечностей.
III. Дайте развернутый ответ.
Какие формы борьбы за существование Вы знаете?
Чем характеризуется биологический регресс?
Контрольная работа по теме «РАЗВИТИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА»
Вариант 2.
I. Выберите один правильный ответ:
а) млекопитающих;
б) грызунов;
в) зайца беляка;
г) здесь не правильного ответа.
2. Дегенерации чаще всего связаны с:
а) пассивным, паразитическим образом жизни;
б) спонтанными мутациями;
в) постоянством условий среды;
г) правильны все ответы кроме б).
3. В результате идиоадаптации в мире животных не могут появиться новые:
а) популяции;
б) роды и семейства;
в) классы и отряды;
г) виды.
4. Скорость микроэволюционного процесса находится в прямой зависимости от:
а) размеров особей
б) плотности популяций;
в) интенсивности размножения особей;
г) быстроты смены поколений.
5. Эволюция – это:
а) учение об изменении живых организмов
б) учение, объясняющее историческую смену форм живых организмов глобальными
катастрофами.
в) необратимое и направленное историческое развитие живой природы
г) раздел биологии, дающий описание всех существующих и вымерших организмов
6. Движущей и направляющей силой эволюции является:
а) дивергенция признаков
б) разнообразие условий среды
в) приспособленность к условиям среды
г) естественный отбор
7. Единицей эволюционного процесса является:
а) дивергенция признаков
б) разнообразие условий среды
в) приспособленность к условиям среды
г) естественный отбор
8. Материалом для эволюционных процессов служит:
а) генетическое разнообразие популяций
б) вид
в) благоприобретенные признаки
г) бесполезные или вредные признаки
9. Приспособленность организмов носит относительный характер так как:
а) любая адаптация целесообразна только в определенных условиях
б) ароморфозы далеко не сразу обеспечивают живым организмам победу в борьбе за
существование
в) борьба за существование может привести к изменению вида
г) при резких изменениях условий группа вымирает
10. Примером ароморфоза может служить:
а) покровительственная окраска
б) половой процесс
в) уплощение тела придонных рыб
г) приспособление цветков к опылению
11. Результатом эволюции явились:
а) искусственный и естественный отбор
б) приспособленность организмов к среде обитания
в) многообразие видов
г) наследственная изменчивость.
12. Крупные систематические группы – типы, классы, в процессе эволюции возникают путем:
а) общей дегенерации
б) ароморфозом
в) идиоадаптации
г) биологическим прогрессом.
II. Выберите несколько правильных ответов:
Движущими силами эволюции являются:
Приспособленность
Естествененый отбор
Видообразование
Наследственная изменчивость
Ароморфоз
Борьба за существование
III. Дайте развернутый ответ.
Какие формы естественного отбора Вы знаете?
Чем характеризуется биологический прогресс?
Контрольная работа 9 класс
Биология 9 класс.
Тема: «Эволюция живого мира»
Вариант №1
I. Выберите правильный ответ:
1. Эволюция – это:
а) представление об изменении превращении форм организмов; б) необратимое в известной мере направленное историческое развитие живой природы; в) раздел биологии, описывающий живые организмы.
2. Движущей и направляющей силой эволюции является:
а) естественный отбор наследственных изменений;
б) разнообразие условий среды;
в) дивергенция признаков.
3. Единицей эволюционного процесса является:
а) особь;
б) популяция;
в) вид.
4. Примером ароморфоза может служить:
а) покровительственная окраска;
б) уплощение тела придонных рыб;
в) половой процесс.
5. Биологический прогресс подразумевает:
а) увеличение численности вида;
б) свободный образ жизни;
в) повышение общей организации.
6. Покрытосеменные растения на Земле появились:
а) в мезозойской эре;
б) в кайнозойской эре;
в) в палеозойской эре.
7. Какой период относится к палеозойской эре:
а) меловой;
б) каменноугольный;
в) триасовый.
8. Псилофиты произошли:
а) от мхов;
б) от плаунов;
в) от водорослей.
II. Установите соответствие между видами отбора и их конкретными примерами:
( 1 верное соответствие – 1 балл)
III. а) Что такое дегенерация? 2бб) Приведите пример адаптации к недостатку влаги у растений. 2б
IV. Ответьте, правильно ли высказывание (да, нет) (одно правильное высказывание – 1 балл)
1. Первыми растениями на суше были псилофиты.
2. Рептилии произошли от млекопитающих.
3. В архейской эре появились все типы животных.
4. Млекопитающие появились в палеозое.
5. Первыми семенными растениями были плауны.
Вариант №2
I. Выберите правильный ответ: (за один выбор- 1 балл)
1. Элементарной единицей эволюции является:
а) особь;
б) популяция;
в) мутация.
2. Начало биологической эволюции связывают с появлением на Земле:
а) доклеточных форм жизни;
б) клеточных форм жизни;
в) биополимеров.
3. Материалом для эволюционных процессов служит:
а) генетическая разновидность популяции;
б) бесполезные или вредные признаки;
в) вид.
4. Приспособленность носит относительный характер т.к.:
а) жизнь завершается смертью;
б) адаптация целесообразна в определенных условиях;
в) идет борьба за существование.
5. Пример ароморфоза:
а) покровительственная окраска;
б) половой процесс;
в) приспособление цветков к опылению.
6. Движущей и направляющей силой эволюции является:
а) разнообразие условий среды;
б) дивергенция признаков;
в) естественный отбор.
7. Папоротники на Земле появились:
а) в кайнозойской эре;
б) в палеозойской эре;
в) в мезозойской эре.
8. Какой период относится к мезозойской эре:
а) пермский;
б) каменноугольный;
в) меловой.
II. Установите соответствие между направлениями и их конкретными примерами:
(каждое верное соответствие – 1 балл)
ААроморфоз
1
Образование ластов
Б
Идиоадаптация
2
Образование позвоночника
В
Дегенерация
3
Утрата органов пищеварения и цепня
4
Возникновение хорды
5
Превращение листьев в колючки
6
Возникновение фотосинтеза
7
Утрата корней и листьев у повилики
8
Утрата конечностей у китов
III. а) Что такое приспособленность у живых организмов?
б) Приведите пример ароморфоза у растений.
VI. Ответьте правильно ли данное высказывание (да, нет)
(за одно правильное высказывание – 1 балл)
1. Первыми животными на Земле были кишечнополостные.
2. Земноводные произошли от рыб.
3. В протерозойской эре появились водоросли.
4. Млекопитающие появились в кайнозое.
5. Первыми многоклеточными растениями были псилофиты.
Синтетическая теория эволюции. Положения, теория
Синтетическая теория эволюции
В настоящий момент синтетическая теория эволюции содержит следующие положения.
1. Материалом для эволюции служат наследственные изменения – мутации, а также их комбинации в ходе полового процесса.
2. Основным движущим фактором эволюции является естественный отбор, возникающий на основе борьбы за существование. Избыточная численность более не рассматривается основной предпосылкой эволюции, как полагал Дарвин.
3. Наименьшей единицей эволюции является популяция. Особь|Особь не способна к размножению и к передаче своих признаков потомству, поэтому она не может считаться эволюционной единицей.
4. Эволюция носит в большинстве случаев дивергентный характер. Т. е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксонов. Это объясняет колоссальное разнообразие видов, хотя имеются примеры и гибридогенного и филетических путей видообразования.
5. Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование как этап эволюционного процесса представляет собой непрерывное преобразование признаков. Выделить начало|начало и конец видообразования невозможно.
6. Вид состоит из множества в разной степени разделённых групп особей|особей – популяций. Между популяциями постоянно осуществляется перенос генов, т. н. поток генов. Это обеспечивает целостность видов. Прекращение потока генов называется изоляцией. Изоляция ведёт к изменению популяции, и в конечном итоге к видообразованию.
7. Макроэволюция идёт тем же путём, что и микроэволюция. Согласно синтетической теории эволюции, не существует закономерностей макроэволюции, отличных от микроэволюции.
8. Любой|Любой реальный таксон имеет монофилетическое происхождение. Т. е. всё|все его виды происходят от общего предка без гибридизации с другими таксонами. Под реальным таксоном понимают группу организмов, обладающих реальной общностью строения и происхождения, в отличие от синтетических таксонов создающихся для удобства учёных.
9. Эволюция имеет ненаправленный характер. Т. е. не идёт в направлении какой-либо конечной цели. Действительно, изолированные популяции, находящиеся в одинаковых условиях, могут совершенно по-разному эволюционировать.
Эти положения эволюционной теории могут объяснять многообразие видов живых существ.
Многим открытиям в области эволюции ещё только предстоит свершиться.
Видео по теме : Синтетическая теория эволюции
Синтетическая теория эволюции
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ
Современная теория органической эволюции значительно отличается от дарвиновской по целому ряду важнейших научных положений: — в ней ясно выделяется элементарная структура, с которой начинается эволюция. В настоящее время такой элементарной структурой принято считать популяцию, а не отдельную особь|особь или вид, который включает в себя несколько популяций; — в качестве элементарного проявления процесса эволюции современная теория рассматривает устойчивое изменение генотипа популяции; — она более аргументирование и обоснованно истолковывает факторы и движущие силы эволюции, выделяя среди них факторы основные и неосновные. К основным факторам процесса эволюции Дарвин и последующие теоретики относили изменчивость, наследственность и борьбу за существование. В настоящее время к ним добавляют множество других дополнительных, неосновных факторов, которые тем не менее оказывают своё влияние на эволюционный процесс. Кроме того, сами основные факторы теперь понимаются по-новому и поэтому к ведущим факторам относят сейчас мутационные процессы, популяционные волны|волны численности и изоляцию. Современное эволюционное учение видит свою главную задачу в том, чтобы на основе углублённого познания механизма эволюционных процессов предсказать возможности эволюционных преобразований, а, в свою очередь, на этой основе управлять эволюционным процессом. Всё|Все возрастающую роль в решении этой задачи играет одна из наиболее перспективных отраслей|отраслей биологической науки — генетика.
ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ
Центральным понятием генетики является «ген». Это элементарная единица наследственности, характеризующаяся рядом признаков. По своему уровню ген — внутриклеточная молекулярная структура. По химическому составу — это нуклеиновые кислоты|кислоты, в составе которых основную роль играют азот и фосфор. Гены располагаются, как правило, в ядрах клеток. Они имеются в каждой клетке, и поэтому их общее|общее количество в крупных организмах может достигать многих миллиардов. По своей роли в организме гены представляют собой своего рода|рода «мозговой центр» клеток. Генетика изучает два фундаментальных свойства живых систем — наследственность и изменчивость, то есть способность живых организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение, а также приобретать новые качества. Наследственность создаёт непрерывную преемственность признаков, свойств и особенностей развития в ряду поколений. Изменчивость обеспечивает материал для естественного отбора, создавая как новые варианты признаков, так и бесчисленное множество комбинаций прежде существовавших и новых признаков живых организмов.
Тестовые задания по теме «Эволюция. Механизмы эволюции» (11 класс)
Тестовые задания по биологии по теме «Эволюция. Механизмы эволюции» (11 кл.)
Вариант 1
Часть А
При выполнении заданий А1- А25 выберите один правильный ответ.
А1.Движущейся силой эволюции по Ламарку является:
1) стремление организмов к прогрессу;
2) дивергенция;
3) естественный отбор;
4) борьба за существование.
А2. Заслуга Ч. Дарвина заключается в:
1) признании изменяемости видов;
2) установлении принципа двойных названий видов;
3) выявлении движущихся сил эволюции;
4) создании первого эволюционного учения.
А3. Естественным отбором называется:
1) борьба за существование между особями популяции;
2) постепенное возникновение различий между особями популяции;
3) выживание и размножение сильнейших особей;
4) выживание и размножение наиболее приспособленных к условиям среды особей.
А 4. Эндемики – это организмы:
1) ареалы обитания которых ограничены;
2) живущие в самых разных местах обитания;
3) наиболее распространенные на Земле;
4) образующие минимальные по численности популяции.
А 5. Гомологом руки человека является:
1) крыло птицы;
2) крыло бабочки;
3) нога кузнечика;
4) клешня речного рака.
А 6. Аппендикс – червеобразный отросток слепой кишки, называют рудиментом потому, что он:
1) подтверждает происхождение человека от животных;
2) утратил свою первоначальную функцию;
3) является гомологом толстой кишки приматов;
4) является аналогом кишечника членистоногих.
А 7. Филогенетические ряды некоторых животных относятся к доказательствам эволюции:
1) анатомическим;
2) палеонтологическим;
3) историческим;
4) эмбриологическим;
А 8. Предки кого типа современных животных имели внутренний скелет?
1) кишечнополостных;
2) хордовых;
3) моллюсков;
4) членистоногих.
А 9. Какие факторы обеспечили пресмыкающимся расцвет на суше?
1) полное разделение артериальной и венозной крови;
2) яйцеживорождение, способность жить в других средах;
3) развитие яйца на суше, пятипалые конечности, легкие;
4) развитие коры головного мозга.
А 10. Сердце головастика по строению соответствует сердцу:
1) рыбы;
2) моллюска;
3) пресмыкающегося;
4) взрослого земноводного.
А 11. О единстве органического мира свидетельствует:
1)наличие ядра в клетках живых организмов;
2)клеточное строение всех организмов;
3)объединение организмов в систематические группы;
4) разнообразие организмов, населяющих Землю.
А 12. Взаимосвязь онтогенеза и филогенеза отражает закон:
1)биогенетический;
2) расщепления;
3) сцепленного наследования;
4) независимого наследования.
А 13. Какие классы животных относят к типу Хордовые:
1)Головоногие и Гидроидные;
2) Брюхоногие и Ракообразные;
3)Птицы и Млекопитающие;
4) Насекомые и Двустворчатые.
А 14. Свойства организмов приобретать новые признаки, а также различия между особями в пределах вида – это проявление:
1)наследственности;
2) борьбы за существование;
3) индивидуального развития;
4) изменчивости.
А 15. Морфологический критерий вида – это
его область распространения;
особенности процессов жизнедеятельности;
особенности внешнего и внутреннего строения;
определенный набор хромосом и генов.
А 16.Какой тип покровительственной окраски называют мимикрией?
окраску, расчленяющую тело;
яркую окраску, сигнализирующую о ядовитости и несъедобности организма;
сходство в окраске менее защищенных организмов одного вида с защищенными организмами другого вида;
приспособление, при котором форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами.
А 17. В постоянно меняющихся условиях среды действует форма естественного отбора:
стабилизирующая;
дизруптивная;
движущая;
половой отбор.
А 18. Примером стабилизирующей формы отбора может служить:
появление копытных животных в степных зонах;
исчезновение белых бабочек в промышленных районах Англии;
выживание бактерий в гейзерах Камчатки;
возникновение высокорослых форм растений при переселении их из долин в горы.
А 19. Приспособлением к опылению ночными насекомыми у мелких одиночных растений, служит:
белая окраска венчика;
размеры;
расположение тычинок и пестиков;
запах.
А 20.Примером идиоадаптации можно считать возникновение:
шерсти у млекопитающих;
второй сигнальной системы у человека;
длинных ног у гепарда;
челюстей у рыб.
А 21.Примером ароморфоза можно считать возникновение
перьев у птиц;
красивого хвоста у павлина;
крепкого клюва у дятла;
длинных ног у цапли.
А22.Закономерности изменчивости при выведении новых пород животных изучает наука:
селекция;
физиология;
ботаника;
цитология.
А 23. Какой стадии эмбрионального развития животного соответствует строение взрослой пресноводной гидры:
бластуле;
гаструле;
нейруле;
зиготе.
А 24.Лисица рыжая, живущая в лесах Канады, и лисица рыжая, обитающая в Европе, принадлежат к:
одному виду;
разновидностям;
разным родам;
разным видам.
А 25. Основным критерием возникновения нового вида является:
появление внешних различий между особями;
географическая изоляция популяций;
репродуктивная изоляция популяций;
экологическая изоляция.
Часть В
В заданиях В1-В4 выберите три верных ответа из шести.
В1. К анатомическим доказательствам эволюции относят:
1)сходство зародышей;
2)сходство функций некоторых органов;
3) наличие хвоста у некоторых людей;
4) общность происхождения органов;
5) окаменелости растений и животных;
6) наличие ушных мышц у человека и собаки.
В2.Выберите положения эволюционного учения Ч. Дарвина:
1) приобретенные признаки наследуются;
2) материалом для эволюции служит наследственная изменчивость;
3) любая изменчивость служит материалом для эволюции;
4) основной результат эволюции – борьба за существование;
5) в основе видообразования лежит дивергенция;
6) действию естественного отбора подвергаются как полезные, так и вредные признаки.
В 3. Какие признаки присущи только растениям?
ограниченный рост;
рост в течение всей жизни;
автотрофный способ питания;
гетеротрофный способ питания;
наличие клетчатки в оболочках клеток;
наличие хитина в оболочках клеток.
В 4.Приспособление к жизни в воде, сформировавшиеся в процессе эволюции у китов:
превращение передних конечностей в ласты;
дыхание кислородом, растворенным в воде;
дыхание кислородом в воздухе;
обтекаемая форма тела;
толстый подкожный слой жира;
постоянная температура тела.
При выполнении заданий В5-В7 установите соответствие между содержанием первого и второго столбцов. Впишите в таблицу цифры выбранных ответов
В5. Установите соответствие между причиной видообразования и его способом.
1) географическоеБ)стабильность ареала исходного вида
2) экологическое
В) разделение вида естественными преградами (реки, горы и т.п.)
Г) разделение ареала вида искусственными преградами (автотрассы, и т.п.)
Д)многообразие местообитаний в пределах стабильности ареала
А
Б
В
Г
Д
В6 . Соотнесите факторы эволюции с их особенностями
В7. Соотнесите взгляды Ж. Ламарка и Ч. Дарвина с положениями их учения
Положения ученияа) движущейся силой эволюции являются стремление организмов к прогрессу;
б) все возникающие изменения полезны и наследуются;
в) материалом для эволюции являются наследственные изменения;
г) приспособленность организмов к условиям жизни носит относительный характер;
д) приспособления возникают в результате упражнений органов;
е) все изменения подвергаются естественному отбору.
Автор учения
Ж.Б. Ламарк
Ч. Дарвин
При выполнении заданий В 8-В9 установите правильную последовательность биологических процессов, явлений, практических действий. Запишите в таблицу буквы выбранных ответов.
В8. Установите животных в последовательности, которая отражает усложненные строения их сердца в процессе эволюции.
А) окунь;
Б) собака;
В) ящерица;
Г) лягушка.
В9.Установите последовательность групп растений в порядке их усложнения в процессе эволюции:
1) голосеменные;
2) водоросли;
3) псилофиты;
4) покрытосеменные;
5) папоротники;
Часть С
Дайте обоснованный ответ
С1. Являются ли приведенные доказательства эволюции исчерпывающими?
С2. Какие особенности характерны для представителей типа Хордовые?
С3. В чем проявляется приспособленность птиц к неблагоприятным условиям зимы в средней полосе России
Тестовые задания по биологии по теме «Эволюция. Механизмы эволюции» (11 кл.)
Вариант 2
Часть А
При выполнении заданий А1- А25 выберите один правильный ответ.
А1.Ошибочным является утверждение:
1)виды изменяемы и существуют в природе как самостоятельные группы организмов;
2) родственные виды имеют исторически общего предка;
3) все изменения, приобретаемые организмом, полезны и сохраняются естественным отбором;
4) в основе эволюционного процесса лежит наследственная изменчивость.
А2.Причиной образования новых видов по Дарвину являются:
1) неограниченное размножение;
2) борьба за существование;
3) мутационные процессы и дивергенция;
4) непосредственное влияние условий среды.
А 3. Образование новых родов и семейств относится к процессам:
1)микроэволюционным;
2)макроэволюционным;
3) глобальным;
4) внутривидовым.
А4. Аналогом крыла бабочки является:
1)щупальца медузы;
2)крыло птицы;
3) рука человека;
4) плавник рыбы.
А 5. К эмбриологическим доказательствам эволюции относят сходство:
1)плана строения организмов;
2) анатомического строения;
3) зародышей хордовых;
4) развитие всех организмов из зиготы.
А 6. Промежуточной формой между позвоночными и беспозвоночными животными считается представитель:
1)хрящевых рыб;
2) членистоногих;
3) бесчерепных;
4) моллюсков.
А 7. Папоротники эволюционно прогрессивнее мохообразных потому, что у них появились:
1)стебли и листья;
2) споры;
3) органы;
4) проводящие системы.
А 8. Идея биологической эволюции органического мира согласуется с предсказаниями о
1)мутационном процессе;
2)наследовании приобретенных признаков;
3) божественном творении мира;
4) стремлении организмов к прогрессу.
А 9. Теорию стабилизирующего отбора разработал:
1)В.Н. Сукачев;
2) А.Н.Северцов;
3)И.И. Шмальгаузен;
4) Е.Н. Павловский.
А 10. Среди беспозвоночных животных наиболее сложное строение имеют:
1)кольчатые черви;
2) членистоногие;
3) моллюски;
4) кишечнополостные.
А 11. Форма тела головастиков, наличие у них боковой линии , одного круга кровообращения свидетельствуют о родстве:
1)хрящевых и костных рыб;
2) ланцетника и рыб;
3) земноводных и рыб;
4) пресмыкающихся и рыб.
А 12. Интенсивность размножения и ограниченность ресурсов для жизни организмов являются причиной:
1)естественного отбора;
2) дрейфа генов;
3) формирования приспособленности;
4) борьбы за существование.
А 13. Популяцию считают элементарной единицей эволюции, так как:
она обладает целостным генофондом, способным изменяться;
особи популяций имеют сходный обмен веществ;
особи популяции отличаются размерами;
она не способна изменяться во времени.
А 14. В процессе микроэволюции образуются:
виды;
классы;
семейства;
типы(отделы).
А 15. Какие приспособления к перенесению неблагоприятных условий сформировались в процессе эволюции у земноводных, живших в умеренном климате?
запасание корма;
оцепенение;
перемещение в теплые районы;
изменение окраски.
А 16. Какой из перечисленных показателей не характеризует биологический прогресс?
экологическое разнообразие;
забота о потомстве;
широкий ареал;
высокая численность .
А 17. Видоизменение листьев у хвойных растений служит приспособлением к:
улучшению минерального питания растений;
повышению интенсивности фотосинтеза;
экономному расходованию воды;
улавливанию солнечного света;
А 18. Многообразие видов, широкое распространение и высокая плодовитость паразитических червей – показатель:
ароморфоза;
дегенерации;
биологического прогресса;
биологического регресса.
А 19. Какая особенность размножения птиц отличает их от пресмыкающихся?
обилие желтка в яйце;
откладывание яиц;
выкармливание потомства;
внутреннее оплодотворение.
А 20. Пример внутривидовой борьбы за существование:
соперничество самцов из-за самки;
«борьба с засухой» растений пустыни;
сражение хищника с жертвой;
поедание птицами плодов и семян.
А21. Укажите пример идиоадаптации у млекопитающих:
возникновение плаценты;
развитие шерсти и волос;
теплокровность;
мимикрия.
А 22. Стабилизирующая форма отбора направлена на:
сохранение особей со средним значением признаков;
сохранение особей с новыми признаками;
повышение гетерозиготности популяции;
расширение нормы реакции.
А 23. Устойчивость некоторых тараканов к ядам – это следствие:
движущего отбора;
стабилизирующего отбора;
одновременной мутации;
несовершенства ядов.
А 24. Популяции одного вида:
всегда живут рядом;
относительно обособлены друг от друга;
живут рядом, но никогда не пересекаются;
живут всегда на разных континентах.
А 25.Два Галапагосских вьюрка (самец и самка) могут быть отнесены к разным видам на основании:
внешних отличий;
внутренних отличий;
изоляции их популяций;
нескрещиваемости друг с другом.
Часть В
В заданиях В1-В4 выберите три верных ответа из шести.
В1. К палеонтологическим данным и доказательством эволюции относят:
1) сходство трилобитов и современных членистоногих;
2) плацентарность древних и современных млекопитающих;
3) существование семенных папоротников и их окаменелостей;
4) сравнение форм скелетов древних и современных людей;
5) наличие многососковости у некоторых людей;
6) трехслойность строения тела древних и современных животных.
В 2. Результатом эволюции является
дрейф генов
многообразие видов
мутационная изменчивость
приспособленность организмов к условиям внешней среды
повышение организации живых существ
борьба за существование
В 3. К ароморфозам растений относится появление
семени
корнеклубней
ветвистых побегов
проводящих тканей
двойного оплодотворения
сложных листьев
В 4. Выберите условия, определяющие генетические предпосылки эволюционного процесса:
модификационная изменчивость;
мутационная изменчивость;
высокая гетерозиготность популяции;
условия окружающей среды;
инбридинг;
географическая изоляция.
При выполнении заданий В5-В7 установите соответствие между содержанием первого и второго столбцов. Впишите в таблицу цифры выбранных ответов
В5. Установите соответствие между особенностью строения организма человека и видом сравнительно – анатомических доказательств его эволюции.
Особенности строенияА) развитие хвоста
Б) аппендикс
В) копчик
Г) густой волосяной покров на теле
Д) многососковость
Е) складка мигательной перепонки
Виды доказательств
атавизмы
рудименты
А
Б
В
Г
Д
Е
В6. Соотнесите примеры приспособлений с видами приспособлений
В 7. Соотнесите перечисленные признаки растений и животных с направлениями эволюции
При выполнении заданий В 8-В9 установите правильную последовательность биологических процессов, явлений, практических действий. Запишите в таблицу буквы выбранных ответов.
В8 .Установите последовательность возникновения эволюционных идей:
А) идея изменяемости видов;
Б) идея божественного творения видов;
В) признание факта эволюционного развития;
Г) появление синтетической теории эволюции;
Д) выяснение механизмов эволюционного процесса;
Е) эмбриологические доказательства эволюции.
В9. Установите последовательность систематических категорий, характерных для царства растений, начиная с наименьшей.
А) род Редька;
Б) семейство Крестоцветные;
В) класс Двудольные;
Г) вид Редька дикая;
Д) отдел Покрытосеменные.
Часть С
Дайте обоснованный ответ
С1. В чем заключается прогрессивность учения Ч. Дарвина?
С2. Что устанавливает закон Мюллера- Геккеля?
С3. Используйте сведения о ранних стадиях эмбриогенеза (зиготе, бластуле, гаструле) для подтверждения последовательности развития животного мира
ОТВЕТЫ.
Вариант 1.
Вариант 2.
БиологиЯ : Развитие эволюционных идей
Развитие эволюционных идей. Значение работ К. Линнея, учения Ж.-Б. Ламарка, эволюционной теории Ч. Дарвина. Взаимосвязь движущих сил эволюции. Элементарные факторы эволюцииИдеи изменяемости органического мира находили своих сторонников уже с античных времен. Аристотель, Гераклит, Демокрит и ряд других мыслителей древности высказывали эти идеи. В XVIII в. К. Линней создал искусственную систему природы, в которой вид признавался наименьшей систематической единицей. Он ввел номенклатуру двойных названий вида (бинарную), что позволило систематизировать по таксономическим группам известные к тому времени организмы разных царств.
Создателем первой эволюционной теории был Жан Батист Ламарк. Именно он признал постепенное усложнение организмов и изменяемость видов, тем самым косвенно опровергая божественное сотворение жизни. Однако утверждения Ламарка о целесообразности и полезности любых возникающих приспособлений у организмов, признание их стремления к прогрессу в качестве движущей силы эволюции, не подтвердились последующими научными исследованиями. Также не нашли своего подтверждения положения Ламарка о наследуемости приобретенных особью в течение ее жизни признаках и о влиянии упражнений органов на их адаптивное развитие.
Основной проблемой, которую нужно было решить, была проблема образования новых видов, приспособленных к условиям окружающей среды. Иными словами ученым необходимо было ответить как минимум на два вопроса: как возникают новые виды? Как возникают приспособления к условиям среды?
Эволюционное учение, которое получило свое развитие и признается современными учеными было создано независимо друг от друга Чарльзом Робертом Дарвином и Альфредом Уоллесом, которые выдвинули идею естественного отбора на основе борьбы за существование. Это учение получило название дарвинизм, или наука об историческом развитии живой природы.
Основные положения дарвинизма:
– эволюционный процесс реален, определяется условиями существования и проявляется в образовании новых, приспособленных к этим условиям, особей, видов и более крупных систематических таксонов;
– основными эволюционными факторами являются: наследственная изменчивость и естественный отбор.
Естественный отбор играет роль направляющего фактора эволюции (творческую роль).
Предпосылками естественного отбора являются: избыточный репродуктивный потенциал, наследственная изменчивость и изменение условий существования. Естественный отбор является следствием борьбы за существование, которая подразделяется на внутривидовую, межвидовую и борьбу с условиями окружающей среды. Результатами естественного отбора являются:
– сохранение любых адаптаций, обеспечивающих выживание и воспроизводство потомства; все приспособления носят относительный характер.
Дивергенция – процесс генетического и фенотипического расхождения групп особей по отдельным признакам и образования новых видов – прогрессивная эволюция органического мира.
Движущими силами эволюции, по Дарвину являются: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть А
А1. Движущей силой эволюции по Ламарку является
1) стремление организмов к прогрессу
2) дивергенция
3) естественный отбор
4) борьба за существование
А2. Ошибочным является утверждение
1) виды изменяемы и существуют в природе как самостоятельные группы организмов
2) родственные виды имеют исторически общего предка
3) все изменения, приобретаемые организмом, полезны и сохраняются естественным отбором
4) в основе эволюционного процесса лежит наследственная изменчивость
А3. Эволюционные изменения закрепляются в поколениях в результате
1) появления рецессивных мутаций
2) наследования приобретенных в течение жизни признаков
3) борьбы за существование
4) естественного отбора фенотипов
А4. Заслуга Ч. Дарвина заключается в
1) признании изменяемости видов
2) установлении принципа двойных названий видов
3) выявлении движущих сил эволюции
4) создании первого эволюционного учения
А5. Причиной образования новых видов по Дарвину является
1) неограниченное размножение
2) борьба за существование
3) мутационные процессы и дивергенция
4) непосредственное влияние условий среды
А6. Естественным отбором называется
1) борьба за существование между особями популяции
2) постепенное возникновение различий между особями популяции
3) выживание и размножение сильнейших особей
4) выживание и размножение наиболее приспособленных к условиям среды особей
А7. Борьба за территорию между двумя волками в одном лесу относится к
1) межвидовой борьбе
2) внутривидовой борьбе
3) борьбе с условиями среды
4) внутреннему стремлению к прогрессу
А8. Рецессивные мутации подвергаются естественному отбору в случае
1) гетерозиготности особи по отбираемому признаку
2) гомозиготности особи по данному признаку
3) их приспособительного значения для особи
4) их вредности для особи
А9. Укажите генотип особи, у которой ген а будет подвергаться действию естественного отбора
1) АаВв 2) ААВВ 3) Аавв 4) ааВв
А10. Ч. Дарвин создал свое учение в
1) XVII в. 2) XVIII в. 3) XIX в. 4) XX в.
Часть В
В1. Выберите положения эволюционного учения Ч. Дарвина
1) приобретенные признаки наследуются
2) материалом для эволюции служит наследственная изменчивость
3) любая изменчивость служит материалом для эволюции
4) основной результат эволюции – борьба за существование
5) в основе видообразования лежит дивергенция
6) действию естественного отбора подвергаются как полезные, так и вредные признаки
Часть С
С1. В чем заключается прогрессивность учения Ч. Дарвина?
Ответы Часть А. А1 – 1. А2 – 3. А3 – 4.А4 – 3. А5 – 3. А6 – 4.А7– 2.А8 – 2.А9 – 4.А10 – 3.
Часть В. В1 – 2, 5, 6. В2 А – 1; Б – 1; В – 2; Г – 2; д 1; Е – 2.
Часть С. С1 Ч. Дарвин вскрыл причины происхождения разнообразия и приспособленности организмов, их биологического прогресса в течение исторически длительного промежутка времени. Его учение основано на положениях о наследственной изменчивости, борьбе за существование, естественном отборе и дивергенции – т.е. факторах, о которых до него никто не говорил. Дарвин дал объяснение механизмам эволюционного процесса, что во второй половине XIX в. было поистине революционным прорывом в науке.
Кроме того, его учение вместе с синтетической теорией эволюции единственное учение, которое помогает логически обоснованно объяснить возникновение приспособленности у организмов.
Творческая роль естественного отбора. Синтетическая теория эволюции. Исследования С.С.Четверикова. Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира
Синтетическая теория эволюции возникла на основе данных сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии, генетики, биохимии, географии.
Синтетическая теория эволюции выдвигает следующие положения:
– элементарным эволюционным материалом являются мутации;
– элементарная эволюционная структура – популяция;
– элементарный эволюционный процесс – направленное изменение генофонда популяции;
– естественный отбор – направляющий творческий фактор эволюции;
– в природе происходят два, условно выделенных процесса, имеющих одинаковые механизмы – микро– и макроэволюция. Микроэволюция – это изменение популяций и видов, макроэволюция – это появление и изменение крупных систематических групп.
Мутационный процесс. Исследованиям мутационных процессов в популяциях посвящены работы отечественного генетика С.С. Четверикова. В результате мутаций появляются новые аллели. Так как мутации, преимущественно, рецессивны, то они накапливаются в гетерозиготах, образуя резерв наследственной изменчивости. При свободном скрещивании гетерозигот, рецессивные аллели переходят в гомозиготное состояние с вероятностью 25% и подвергаются действию естественного отбора. Особи, не обладающие селективными преимуществами, выбраковываются. В крупных популяциях степень гетерозиготности выше, поэтому многочисленные популяции лучше приспосабливаются к условиям среды. В небольших популяциях неизбежен инбридинг, а следовательно, повышение гомозиготное – ти популяции. Это в свою очередь грозит болезнями и вымиранием.
Дрейф генов, случайная утрата или внезапное повышение частоты аллелей в малых популяциях, ведущие к изменению концентрации этого аллеля, возрастанию гомозиготности популяции, снижению ее жизнеспособности, появлению редких аллелей. Например, в религиозных общинах, изолированных от остального мира, наблюдается либо утрата, либо повышение характерных для их предков аллелей. Повышение концентрации аллелей происходит в результате близкородственных браков, утрата аллелей может произойти в результате ухода членов общины или их смерти.
Формы естественного отбора. Движущий естественный отбор. Приводит к смещению нормы реакции организма в сторону изменчивости признака в изменяющихся условиях среды.Стабилизирующий естественный отбор (открыт Н.И. Шмальгаузеном) сужает норму реакции в стабильных условиях среды. Дизруптивный отбор[10] – происходит в том случае, если одна популяция в силу каких-то причин разделяется на две и они между собой почти не соприкасаются. Например, в результате летних покосов может оказаться разделенной во времени созревания популяция растений. Со временем из нее могут образоваться два вида. Половой отбор обеспечивает развитие репродуктивных функций, поведения, морфофизиологических особенностей.Таким образом, синтетическая теория эволюции объединила в себе дарвинизм и современные представления о развитии органического мира.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть А
А1. По мнению С.С. Четверикова исходным материалом для видообразования являются
1) изоляция
2) мутации
3) популяционные волны
4) модификации
А2. Малые популяции вымирают из-за того, что в них
1) меньше рецессивных мутаций, чем в больших популяциях
2) меньше вероятность перевода мутаций в гомозиготное состояние
3) больше вероятность близкородственных скрещиваний и наследственных заболеваний
4) выше степень гетерозиготности особей
А3. Образование новых родов и семейств относится к процессам
1) микроэволюционным 3) глобальным
2) макроэволюционным 4) внутривидовым
А4. В постоянно меняющихся условиях среды действует форма естественного отбора
1) стабилизирующая 3) движущая
2) дизруптивная 4) половой отбор
А5. Примером стабилизирующей формы отбора может служить
1) появление копытных животных в степных зонах
2) исчезновение белых бабочек в промышленных районах Англии
3) выживание бактерий в гейзерах Камчатки
4) возникновение высокорослых форм растений при переселении их из долин в горы
А6. Быстрее будут эволюционировать популяции
1) гаплоидных трутней
2) гетерозиготных по многим признакам окуней
3) самцов домашних тараканов
4) мартышек в зоопарке
А7. Генофонд популяции обогащается благодаря
1) модификационной изменчивости
2) межвидовой борьбе за существование
3) стабилизирующей форме отбора
4) половому отбору
А8. Причина, по которой может произойти дрейф генов
1) высокая гетерозиготность популяции
2) большая численность популяции
3) гомозиготность всей популяции
4) миграции и эмиграции носителей мутаций из малых популяций
А9. Эндемики – это организмы,
1) ареалы обитания которых ограничены
2) живущие в самых разных местах обитания
3) наиболее распространенные на Земле
4) образующие минимальные по численности популяции
А10. Стабилизирующая форма отбора направлена на
1) сохранение особей со средним значением признаков
2) сохранение особей с новыми признаками
3) повышение гетерозиготности популяции
4) расширение нормы реакции
А11. Дрейф генов – это
1) резкое увеличение численности особей с новыми признаками
2) уменьшение количества появляющихся мутаций
3) снижение темпов мутационного процесса
4) случайное изменение частот встречаемости аллелей
А12. Искусственный отбор привел к появлению
1) песцов
2) барсуков
3) эрдельтерьеров
4) лошадей Пржевальского
Часть В
В1. Выберите условия, определяющие генетические предпосылки эволюционного процесса
1) модификационная изменчивость
2) мутационная изменчивость
3) высокая гетерозиготность популяции
4) условия окружающей среды
5) инбридинг
6) географическая изоляция
Часть С
С1. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их
1. Популяция – совокупность особей разных видов, занимающая определенную территорию. 2. Особи одной популяции свободно скрещиваются друг с другом. 3. Совокупность генов, которой обладают все особи популяции, называется генотипом популяции. 4. Особи составляющие популяцию неоднородны по своему генетическому составу. 5. Неоднородность организмов, входящих в состав популяции, создает условия для естественного отбора. 6. Популяция считается наибольшей эволюционной единицей.
Ответы Часть А. А1 – 2. А2 – 3. А3 – 2. А4 – 3. А5 – 3. А6 – 2. А7 – 4. А8 – 4. А9 – 1. А10 – 1. А11 – 4. А12 – 3.
Часть В. В1 – 2, 3, 5.
Часть С. С1 Ошибки допущены в предложениях 1,3, 6. 1) (1) Неверно дано определение популяции. Популяция – группа особей одного вида. 2) (3) Неверно определена совокупность генов популяции. Совокупность генов популяции – это генофонд. 3) (6) Популяция ошибочно названа наибольшей эволюционной единицей. Популяция – элементарная эволюционная единица.
PLOS ONE: эволюционные процессы
Ориана Фигероа, Хосе Антонио Муньос-Рейес, […], Пабло Поло
Цзинсяо Гу, Бин Цзян, […], Цзяньхуа Хуанг
Уэслей Лопес, Педро М. Галетти младший, Патрисия Домингес де Фрейтас
Шарлотта Хопф, Брайан Оспина-Хара, Томас Шейбель, Джимми Кабра-Гарсия
Ник Толимьери, Джон Уоллес, Мелисса Халтуч
Себастьян Бриолан, Моник Мело Коста, […], Лайонел Альмерас
Тьяго К. Диас, Джаред А. Стабах, […], Вламир Дж. Роча
Мария П. Мартин, Пабло П. Даниэльс, Дэвид Эриксон, Джон Л. Спуг
Карин Д. Роде, Тодд С. Этвуд, […], Кристин С.Simac
Пуджа Пандей, Анудж К. Бхатнагар, […], Урваши Б. Сингх
Инес Гонсалес-Кастеллано, Джоан Понс, Энрике Гонсалес-Ортегон, Андрес Мартинес-Лаге
.
| ||
механизмов эволюционных изменений | Nectunt
Механизмы эволюционных изменений
(естественный отбор, генетический дрейф, мутации и поток генов)
Microevolution (эволюция в малом масштабе ) относится к изменениям частот аллелей в пределах одной популяции. Частоты аллелей в популяции могут изменяться из-за четырех фундаментальных сил эволюции: Естественный отбор, генетический дрейф, мутации и поток генов .Мутации — главный источник новых аллелей в генофонде.Двумя наиболее важными механизмами эволюционных изменений являются: естественный отбор и генетический дрейф. Один из основных спорных вопросов популяционной генетики связан с относительной важностью обоих механизмов в определении эволюционных изменений. Естественный отбор обычно преобладает в больших популяциях, тогда как генетический дрейф — в маленьких.
1.- Естественный отбор
Естественный отбор ведет к эволюционным изменениям, когда некоторые особи с определенными чертами в популяции имеют более высокую выживаемость и репродуктивную способность, чем другие, и передают эти наследуемые генетические особенности своему потомству. Эволюция действует через естественный отбор, в результате чего репродуктивные и генетические качества, которые оказываются полезными для выживания, преобладают в будущих поколениях. . Кумулятивные эффекты процесса естественного отбора привели к появлению популяций, которые эволюционировали и добились успеха в определенных условиях. Естественный отбор основан на дифференцированном репродуктивном успехе ( приспособленность ) особей. Диаграмма Дарвина Зябликов показывает, как зяблик приспособился к кормлению в различных экологических нишах:
2.- Генетический дрейф
Случайный дрейф состоит из случайных колебаний частоты появления гена, обычно в небольшой популяции. Этот процесс может привести к полному исчезновению вариантов генов, что снизит генетическую изменчивость. В отличие от естественного отбора, давление среды или адаптивное давление не вызывают изменений из-за генетического дрейфа. Эффект генетического дрейфа больше в небольших популяциях и меньше в больших популяциях.
Генетический дрейф — это стохастический процесс, случайное событие, которое происходит случайно в природе и которое влияет или изменяет частоту аллелей в популяции в результате ошибки выборки от поколения к поколению.Может случиться так, что некоторые аллели полностью утрачиваются в течение поколения из-за генетического дрейфа, даже если они являются полезными чертами, ведущими к эволюционному и репродуктивному успеху. Аллель определяется как любой из двух или более генов, которые могут альтернативно встречаться в данном участке (локусе) хромосомы. Аллели несут ответственность за вариации признака. Узкое место населения и эффект основателя — два примера случайного дрейфа, который может иметь значительные эффекты в небольших популяциях.Генетический дрейф работает со всеми мутациями и может в конечном итоге способствовать созданию нового вида посредством накопления неадаптивных мутаций, которые могут способствовать делению популяции. Эффект узкого места возникает, когда происходит внезапное резкое сокращение численности населения, как правило, из-за факторов окружающей среды (стихийные бедствия, такие как землетрясения или цунами, эпидемии, которые могут привести к сокращению численности населения в популяции, хищничество или разрушение среды обитания и т. Д.). Это случайное событие, при котором некоторые гены (нет никакого различия) исчезают из популяции. Это приводит к резкому сокращению общего генетического разнообразия исходного генофонда. Небольшая выжившая популяция по своему генетическому составу значительно дальше от первоначальной.
Эффект основателя — это потеря генетической изменчивости, которая происходит, когда новая популяция создается небольшим количеством особей, которые отделяются от большей популяции.Эта новая популяция не обладает генетическим разнообразием предыдущей. Поскольку сообщество очень маленькое, а также географическое или социально изолированное, некоторые генетические особенности становятся все более распространенными в популяции. Это приводит к наличию определенных генетических заболеваний у следующих поколений. В некоторых случаях эффект основателя играет фундаментальную роль в появлении новых видов.
- Поколение 1: Частота аллелей в популяции одинакова.
- Поколение 2: Случайно и из-за катастрофического природного или антропогенного события погибло большинство людей (влияние адаптивного давления отсутствует).
- Поколение 3: В результате первоначальная большая популяция сокращается до небольшой популяции, состоящей из нескольких особей. Эта новая выжившая популяционная подгруппа содержит гораздо меньше генетической изменчивости, чем предыдущая популяция.
- Поколение 4: Позже за резким сокращением численности населения следует расширение (популяция восстанавливается).Конечная популяция больше не является генетически репрезентативной по отношению к исходной. В данном случае аллель полностью удаляется из генофонда.
Новая популяция создается небольшим числом особей, отколовшихся от исходной популяции. Это приводит к потере генетической изменчивости, поскольку основатели новой колонии не являются генетически репрезентативными для всей популяции, из которой они происходят. На правом рисунке видно явное преобладание оранжевых кругов у новообразованной популяции.Эти оранжевые круги могут соответствовать заданному аллелю, отвечающему за изменение признака (например, определенный цвет глаз). В крайних случаях эффект основателя также играет фундаментальную роль в появлении новых видов. Амиши в Пенсильвании, США, являются ярким примером этого события. Факт социальной и культурной изоляции и склонность к браку в рамках сообщества (групповое скрещивание) приводят к тому, что определенные типы генетических заболеваний, такие как синдром Эллис-ван Кревельда, с высокой вероятностью передаются от одного поколения к другому.Вышеупомянутый синдром был впервые описан в 1940 году Ричардом В. Эллисом и Саймоном ван Кревельдом и характеризуется дисплазией скелета. Некоторые из особенностей этого редкого состояния: непропорциональная карликовость, постаксиальная полидактилия, маленькая грудная клетка, высокая частота врожденных пороков сердца и другие. Большинство наследственных генетических заболеваний рецессивны. Это означает, что человек должен унаследовать две копии мутировавшего гена, чтобы унаследовать заболевание. В таких популяциях эндогамия способствует последнему.
3.- Мутации. Вирусная эволюция / Дело:
Infl
.границ | Двухуровневый алгоритм обучения с передачей для эволюционной многозадачности
Введение
В последние годы развитие эволюционных вычислений привлекло большое внимание. Основанные на дарвиновской теореме «Выживание наиболее приспособленных» (Dawkins, 2006; Ma et al., 2014a), популяционные эволюционные алгоритмы (EAs) успешно используются для решения широкого круга задач оптимизации (Deb, 2001 ; Qi et al., 2014; Ma et al., 2018). Проблемы многозадачной оптимизации (MTO) вызвали новый интерес в области эволюционных вычислений (Da et al., 2016; Гупта и др., 2016а; Онг и Гупта, 2016; Юань и др., 2016). Вдохновленный способностью людей обрабатывать несколько задач одновременно, MTO стремится одновременно решать различные задачи оптимизации в рамках единой структуры решения. MTO вводит неявное трансферное обучение для различных задач оптимизации, чтобы улучшить решение каждой задачи (Gupta and Ong, 2016; Gupta et al., 2016b). Если компонентные задачи в задаче MTO имеют некоторые общие черты и сходства, обмен знаниями между этими задачами оптимизации помогает решить все проблемы MTO (Bali et al., 2017; Юань и др., 2017).
Трансферное обучение — это новый метод машинного обучения, который в последние годы привлекает к себе все большее внимание (Pan and Yang, 2010; Tan et al., 2017). Он ориентирован на решение целевой проблемы путем применения существующих знаний, извлеченных из других связанных проблем (Gupta et al., 2018). В целом, чем больше общего и общего между исходной проблемой и целевой проблемой, тем эффективнее для них работает трансферное обучение. Многофакторный эволюционный алгоритм (MFEA) — первая работа по внедрению трансферного обучения в область эволюционных вычислений для решения проблемы MTO (Gupta and Ong, 2016).В MFEA знания неявно передаются через хромосомный кроссовер (Gupta and Ong, 2016). В качестве общей основы MFEA использует простое обучение с передачей между задачами путем ассортативного спаривания и вертикальной культурной передачи со случайностью, которая имеет тенденцию страдать от чрезмерного разнообразия, что приводит к медленной скорости сходимости (Hou et al., 2017).
Для решения вышеупомянутых проблем MFEA в данной статье предлагается структура двухуровневого трансферного обучения (TLTL) в MTO. Верхний уровень выполняет передачу знаний между задачами через кроссовер и использует знания избранных людей для уменьшения случайности, что, как ожидается, повысит эффективность поиска.Нижний уровень — это передача знаний внутри задачи для передачи информации из одного измерения в другие измерения в рамках той же задачи оптимизации. Эти два уровня взаимовыгодно сотрудничают друг с другом. Экспериментальные результаты по различным задачам MTO показывают, что предлагаемый алгоритм способен получать высококачественные решения по сравнению с современными эволюционными алгоритмами MTO.
В оставшейся части этого документа в разделе «Предпосылки и связанные работы» представлены предыстория MTO и MFEA, а также связанная с этим работа по переносному обучению в эволюционных вычислениях.Предлагаемый алгоритм TLTL описан в разделе «Метод». В разделе «Экспериментальная методика» представлены тестовые задачи MTO. Результаты сравнения предложенного алгоритма с современными эволюционными алгоритмами многозадачности приведены в разделе «Результаты». Наконец, раздел «Обсуждение и заключение» завершает эту работу и указывает некоторые потенциальные направления будущих исследований.
Предпосылки и сопутствующие работы
В этом разделе представлены основы MTO и MFEA, а также связанная с этим работа Evolutionary MTO.
Оптимизация многозадачности
Основная мотивация MTO — использовать синергию между задачами для улучшения решения проблем. Преимущество MTO над аналогичной однозадачной оптимизацией в некоторых конкретных задачах было продемонстрировано в литературе (Xie et al., 2016; Feng et al., 2017; Ramon and Ong, 2017; Wen and Ting, 2017; Zhou et al., др., 2017).
Без ограничения общности рассмотрим сценарий, в котором K различные задачи минимизации решаются одновременно.Задача j обозначена T j , а ее целевая функция определена как F j (x): X j → R . В такой настройке MTO стремится искать в пространстве всех задач оптимизации одновременно для {x1 *,…, xk *} = argmin {F1 (x1), …, FK (xk)}, где каждый xj * является возможным решением в пространстве решений X j . Чтобы сравнить индивидуальные решения в MFEA, необходимо назначить новую приспособленность для каждого члена популяции p i на основе набора свойств следующим образом (Gupta and Ong, 2016).
Определение 1 (Факторная стоимость)
Факториальная стоимость человека определяется как α ij = γδ ij + F ij , где F ij и δ ij — это объективное значение и полное нарушение ограничений. индивидуальной p i по задаче оптимизации T j соответственно. Коэффициент γ — это большой штрафной множитель.
Определение 2 (факторный ранг)
Для задачи оптимизации T j особи популяции сортируются в порядке возрастания относительно факториальной стоимости .Факториальный ранг r ij индивидуального p i в задаче оптимизации T j — это значение индекса p i в списке сортировки.
Определение 3 (Фактор навыков)
Коэффициент квалификации τ i индивидуума p i — это компонентная задача, по которой p i выполняет наилучшие τ i = argmin { r ij }.
Определение 4 (Скалярное соответствие)
Скалярная пригодность индивидуума p i в многозадачной среде вычисляется по β i = max {1/ r i1 ,…, 1/ r iK }.
Многофакторный эволюционный алгоритм
В этом подразделе кратко описывается MFEA (Gupta and Ong, 2016), который является первым эволюционным алгоритмом MTO, вдохновленным работой (Cloninger et al., 1979). MFEA оценивает популяцию из N человек в едином пространстве поиска. Каждому человеку в исходной популяции в случайном порядке заранее назначается доминирующая задача. В процессе эволюции каждый индивидуум оценивается только по одной задаче, чтобы уменьшить потребление вычислительных ресурсов. MFEA использует типичные операторы кроссовера и мутации классических советников для популяции. Элитные люди для каждой задачи в текущем поколении отбираются, чтобы сформировать следующее поколение.
Передача знаний в MFEA осуществляется посредством ассортативного спаривания и вертикальной культурной передачи (Gupta and Ong, 2016).Если для воспроизводства выбраны два родительских индивида, которым назначен разный фактор навыков, доминирующие задачи и генетический материал потомства наследуются от их родительских особей случайным образом. MFEA использует простое обучение передачи между задачами и имеет сильную случайность.
Эволюционная оптимизация многозадачности
Трансферное обучение — это одна из активных областей исследования машинного обучения, в которой соответствующие знания в исходной области используются для помощи в обучении целевой области. Было предложено множество методов трансферного обучения, позволяющих советникам решать проблемы MTO.Например, междоменный MFEA, то есть MFEA, решает многозадачные задачи оптимизации с использованием неявного обучения передачи в операции кроссовера. Вен и Тинг (2017) предложили обнаружение полезности обмена информацией и метод перераспределения ресурсов, чтобы уменьшить трату ресурсов MFEA. Юань и др. (2017) представили MFEA на основе перестановок (P-MFEA) для многозадачных задач маршрутизации транспортных средств. В отличие от исходного MFEA, использующего представление со случайным ключом, P-MFEA принимает более эффективное унифицированное представление на основе перестановок.Чжоу и др. (2017) предложили новый MFEA для комбинаторных задач MTO. Они разработали два новых механизма для повышения эффективности поиска и уменьшения вычислительной сложности соответственно. Xie et al. (2016) усовершенствовали MFEA на основе оптимизации роя частиц (PSO). Feng et al. (2017) разработали MFEA с PSO и дифференциальной эволюцией (DE). Бали и др. (2017) предложили стратегию линеаризованной адаптации предметной области для решения проблемы передачи негативных знаний между некоррелированными задачами.Рамон и Онг (2017) представили многозадачный эволюционный алгоритм для генерации тестовых данных программного обеспечения на основе поиска. Их работа — первая попытка продемонстрировать возможность MFEA для решения реальных проблем с более чем двумя задачами. Da et al. (2016) разработали тестовый набор задач и индекс производительности для одноцелевого MTO. Юань и др. (2016) разработали набор тестовых задач для многоцелевого MTO, который может облегчить разработку и сравнение алгоритмов MTO. Hou et al.(2017) предложили эволюционную структуру обучения с подкреплением передачи для многоагентной интеллектуальной системы, которая может адаптироваться к динамической среде. Tan et al. (2017) представили адаптивную структуру повторного использования знаний для решения дорогостоящих многоцелевых задач оптимизации. Были предложены суррогаты для нескольких проблем, чтобы повторно использовать знания, полученные из различных, но связанных между собой опытов решения проблем. Gupta et al. (2018) обсудили недавние исследования глобальной оптимизации черного ящика посредством передачи знаний по различным проблемам, включая последовательную передачу, многозадачность и многофакторную оптимизацию.Для общего обзора трансферного обучения читатель может обратиться к Pan and Yang (2010).
Метод
В этом разделе представлен алгоритм TLTLA для MTO. Верхний уровень — это изучение знаний между задачами, в котором используются общие и общие черты между задачами для повышения эффективности межзадачной оптимизации. Трансферное обучение нижнего уровня фокусируется на изучении знаний внутри задачи, которое передает информацию из одного измерения в другие измерения для ускорения конвергенции.Общая блок-схема предлагаемого алгоритма представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Общая блок-схема предлагаемого алгоритма.
В начале TLTLA индивидуумы в популяции инициализируются с помощью унифицированной схемы кодирования. Пусть tp указывают вероятность обучения при передаче между задачами. Если сгенерированное случайное значение больше tp , алгоритм проходит четыре шага, чтобы завершить процесс обучения передачи между задачами.Родительская популяция производит потомство с помощью оператора кроссовера и оператора мутации. При кроссовере хромосом часть передачи знаний осуществляется путем случайного наследования культуры и гена от родителей к детям. Однако этот паттерн сопровождается сильной случайностью. Чтобы разобраться с этой проблемой, в данной статье предлагается передача знаний между людьми из элиты, выполняющими разные задачи. Наконец, в следующее поколение отбираются люди с высокой физической подготовкой. Если сгенерированное случайное значение меньше tp , алгоритм выполняет локальный поиск на основе передачи знаний внутри задачи.В зависимости от индивидуальной пригодности и оператора элитного отбора алгоритм выполняет одномерный поиск с использованием информации из других измерений. Подробное описание двух вышеупомянутых процессов представлено в следующих подразделах.
Кодирование и декодирование
Чтобы облегчить передачу знаний в многозадачной среде, Gupta et al. (2016b) предложили использовать единую индивидуальную схему кодирования. Пусть K обозначает количество отдельных задач-компонентов в многозадачной среде, размер пространства поиска i -й задачи обозначается как D i .Посредством унифицированной обработки количество переменных решения каждой хромосомы устанавливается равным D MTO = max { D i }. Каждая переменная решения в хромосоме нормализуется в диапазоне [0, 1], как показано на рисунке 2. И наоборот, на этапе декодирования каждая хромосома может быть декодирована в представление решения для конкретной задачи. Для i -й задачи T i мы извлекаем из хромосомы переменные решения D i и декодируем эти переменные решения в возможное решение для задач оптимизации T i .В общем, извлеченная часть — это первые D i решающие переменные хромосомы.
Рисунок 2. Унифицированное кодирование и различное декодирование в многозадачной оптимизации с квадратичной задачей назначения (QAP) и задачей о рюкзаке (KP).
Инициализация
При инициализации случайным образом генерируется популяция p 0 из N человек с использованием унифицированной схемы кодирования.Каждый человек закодирован в хромосоме и связан с набором свойств, включая факторную стоимость , фактор квалификации , факторный ранг и скалярную пригодность . Эти четыре свойства описаны в разделе «Предпосылки и сопутствующие работы». Схема изображения человека представлена на рисунке 3.
Рисунок 3. Схема изображения человека.
В такой настройке, учитывая K задач оптимизации в начальной многозадачной среде, мы назначаем равные вычислительные ресурсы каждой компонентной задаче.Другими словами, субпопуляция каждого компонента задачи состоит из N / K индивидуумов в процессе эволюции.
Оценка пригодности
В среде многозадачности человек может оптимизировать одну или несколько задач оптимизации. Здесь используется общий способ расчета физической подготовки каждого человека (Gupta and Ong, 2016). На рис. 4 и в таблице 1 показано назначение участников в двухзадачной задаче оптимизации.
Рисунок 4. Пять точек в задаче оптимизации с двумя задачами.
Таблица 1. Результаты расчета индивидуальной приспособленности.
Как показано на рисунке 4, даны пять человек и соответствующие им значения фитнес-функции для различных задач. В соответствии с определениями четырех свойств, описанных в разделе «Предпосылки и сопутствующие работы», соответствующие значения показаны в таблице 1. Например, индивидуальный p 2 имеет факторные затраты 0.8 и 2 по компонентным задачам T 1 и T 2 соответственно. После сортировки всех индивидов на основе их факторных затрат в порядке возрастания факторные ранги индивидов p 2 по задачам T 1 и T 2 равны 2 и 4 соответственно. Таким образом, окончательные скалярные показатели пригодности и квалификации индивидуума p 2 равны 1/2 = max {1/2, 1/4} и T 1 соответственно.
Межзадачная передача знаний
В этом подразделе описывается обучение передачи между задачами в алгоритме 1, которое позволяет обнаруживать и передавать существующий генетический материал от одной компонентной задачи к другой. Люди в многозадачной среде могут иметь разное культурное происхождение, то есть иметь разные навыки. Когда культурный фон человека меняется, он переключается с одной задачи на другую (Gupta and Ong, 2016). Одним из недостатков MFEA является сильная случайность передачи знаний между задачами.Для решения этого вопроса в данном подразделе предлагается элитный индивидуальный трансфер.
Алгоритм 1: Обучение передачи между задачами.
Требуется:
Pt , текущее население;
rmp , коэффициент баланса между кроссовером и мутацией;
N , численность населения;
К , количество составных задач.
1. для i = от 1 до N /2 до
2.Случайно выберите родителей ( па, пб ) из P т
3. если ( τa == τb ) или ( rand < rmp )
4. ( ca, cb ) = кроссовер на ( pa, pb )
5. ca и cb случайным образом наследует τa или τb
6. остальное
7. ca = мутация в ( pa ) и cb = мутация в ( pb )
8. ca наследует ( τa ) и cb наследует (τb)
9. конец, если
10. конец для
11. для i = от 1 до N до
12. Оценить ci по задаче τi
13. конец для
14. Вычислить факторный ранг для всех людей
15. Запишите элиту (факторный ранг == 1) как Bt = { b1 ,…, bK } и установите
16. для i = 1 до K
17. Оцените bi в задаче τ r , где r = rand ( K ) и r ! = i
18. Поместите оцениваемого лица в
19. конец для
20. R т = C т ∪ P т ∪ B tr
21.Вычислить скалярную пригодность для всех людей
22. Выберите N элитных лиц от R t до P t + 1
23. Установить т = т +1
В алгоритме 1 существует два способа индивидуального переноса между задачами. Один — это неявный генетический перенос через хромосомный кроссовер, как показано в строке 5 (Gupta and Ong, 2016). Если два родительских индивида с разным культурным происхождением подвергаются кроссоверу, их потомство может унаследовать от одного из них (Cavallisforza and Feldman, 1973; Gupta and Ong, 2016).Другой — это элитный индивидуальный перенос между задачами, который меняет местами фактор квалификации лучших специалистов среди задач в строках 17. Если несколько задач оптимизации являются общими и похожими, ожидается, что хорошее решение одной задачи также будет иметь хорошую производительность на другие задачи. Чтобы снизить потребление ресурсов, эта операция применяется только к лучшим людям.
Индивидуальное производство
При межзадачном обучении с передачей предлагаемый алгоритм использует симулированный двоичный кроссовер (SBX) (Deb and Agrawal, 1994; Ma et al., 2016b) и полиномиальной мутации (Ma et al., 2016a) для получения популяции потомков.
В строках 2–9 алгоритма 1 ассортативное спаривание и вертикальная культурная передача выполняются в родительском пуле. В частности, два случайно выбранных родительских индивида претерпевают кроссовер или мутацию на основе фактора баланса rmp. В операции кроссовера спаривание родительских особей с разными факторами квалификации может привести к возникновению генетического переноса (Cavallisforza and Feldman, 1973; Feldman and Laland, 1996).Каждый ребенок случайным образом имитирует фактор навыков одного из двух родителей. Механизм случайного наследования можно рассматривать как передачу знаний между задачами, которая обменивается соответствующей информацией для содействия эволюции популяции.
Межзадачная передача знаний элитных специалистов
Из-за сильной случайности ассортативного спаривания и вертикальной культурной передачи эволюция популяции имеет некоторые ограничения в глобальном поиске и конвергенции. В строках 15–19 алгоритма 1 вводится элитный индивидуальный перевод для решения этой проблемы.
В каждом поколении лучший индивидуум каждой составляющей задачи (т. Е. Факторный ранг этого индивидуума равен 1) записывается в строке 15. Учитывая общие черты и сходства между различными задачами, каждому лучшему индивидууму назначается новый коэффициент навыков и оценивается применительно к новой задаче. Межзадачный обмен знаниями элитных специалистов показан в строке 17. Если несколько задач оптимизации имеют сильные общие черты и сходства, ожидается, что хорошее решение одной задачи также будет иметь хорошую производительность для других задач.
Оценка и выбор
Как показано в строке 20, объединенная популяция R t состоит из родительской популяции P t , популяции потомства C t и обученных особей Btr. Используется элитарный оператор отбора, и люди с более высокой скалярной приспособленностью отбираются в следующее поколение в строке 22.
Внутризадачная передача знаний
Помимо обучения с передачей между задачами, предлагаемый алгоритм также характеризуется обучением с передачей внутри задачи, как показано в алгоритме 2.Обучение с передачей внутри задачи передает знания из одного измерения в другие измерения в рамках той же задачи. Предлагаемый кросс-мерный одномерный поиск хорошо дополняет SBX и, как ожидается, предотвратит попадание алгоритма в локальные оптимумы.
Алгоритм 2: Обучение с передачей внутри задачи.
Требуется:
П т , действующее население;
S , количество переменных в единой индивидуальной кодировке.
1. для i = от 1 до S до
2. Произвольно выберите индивидуальность p r из P t
3. Off (1, S ) = дифференциальная эволюция на { x i }
4. для j = 1 до S до
5. d j = ( p r (1),…, p r ( j-1 ), Off ( j ), p r ( j + 1 ),…, p r ( S ))
6.Оценить d j по задаче τ пр
7. если d j лучше, чем p r
8. p r (j) = Off ( j )
9. конец, если
10. конец для
11. конец для
Одномерная мутация
В начале алгоритма 2 в строке 2 случайным образом выбирается особь из текущей популяции.В строке 3 гены потомства S [Off (1),…, Off (S)] генерируются оператором мутации DE (Qin and Suganthan, 2005; Ma et al., 2014b, c), причем родительские гены происходят из i-я размерная переменная x i населения.
Одномерный поиск среди измерений
Как показано в строках 4–10 алгоритма 2, потомки S итеративно используются для сравнения с переменными S выбранного индивидуума p r , как показано на рисунке 5. Три человека с одной и той же доминирующей задачей представлены в пространстве поиска. .Во-первых, мы случайным образом выбираем индивидуум p 2 из текущей популяции. Во-вторых, три переменные решения 2, 3 и 5 извлекаются в первом измерении индивидов p 1 , p 2 и p 3 соответственно. В-третьих, три извлеченные переменные решения подвергаются DE для генерации трех потомственных генов 4, 2 и 1.5. Наконец, выполняется кросс-размерный поиск индивидуального p 2 , чтобы найти улучшенные решения. Гены потомства 1.5 и 2 заменяют родительские гены 3 и 4, соответственно, по мере того, как они становятся более приспособленными.Напротив, от гена потомка 4 отказываются, так как он не улучшается.
Рисунок 5. Пример трансферного обучения между различными измерениями.
Оценка и выбор
Оценка и выбор временного индивидуума d j , построенного с помощью одномерного поиска, показаны в строках 8–11. Чтобы уменьшить количество вычислений функций, временное лицо d j оценивается только в задаче τ p_r .В строке 7, если новый построенный индивидуум d j лучше, чем p r с точки зрения пригодности, p r обновляется на d j в строке 8.
Экспериментальная методология
Предлагаемый TLTLA сравнивается с современными эволюционными алгоритмами MTO, то есть MFDE (Feng et al., 2017), MFEA (Gupta and Ong, 2016) и SOEA (Gupta and Ong, 2016). Тестовые задачи MTO (Da et al., 2016) используются для тестирования алгоритмов. Все тестовые задачи — это задачи оптимизации с двумя задачами.Чтобы проверить эффективность сравниваемых алгоритмов, компоненты задач в задачах MTO обладают различными типами корреляции в Da et al. (2016). Чтобы продемонстрировать масштабируемость предложенного алгоритма на более сложных задачах, мы также построим девять трехзадачных задач оптимизации в этом исследовании.
Функции оптимизации
В этом разделе представлены семь элементарных одноцелевых функций непрерывной оптимизации (Da et al., 2016), используемых для построения тестовых задач MTO.Конкретные определения этих семи функций показаны ниже. В частности, размерность пространства поиска обозначается как D.
(1) Сфера:
F 1 ( Икс ) знак равно ∑ я знак равно 1 D Икс я 2 , Икс ∈ [ — 100 , 100 ] D
(2) Розенброк:
F 2 ( Икс ) знак равно ∑ я знак равно 1 D — 1 ( 100 ( Икс я 2 — Икс я + 1 ) 2 + ( Икс я — 1 ) 2 ) , Икс ∈ [ — 50 , 50 ] D
(3) Экли:
F 3 ( Икс ) знак равно — 20 exp ( — 0.2 1 D ∑ я знак равно 1 D Икс я 2 ) —
exp ( 1 D ∑ я знак равно 1 D потому что ( 2 π Икс я ) ) + 20 + е , Икс ∈ [ — 50 , 50 ] D
(4) Растригин :
F 4 ( Икс ) знак равно ∑ я знак равно 1 D ( Икс я 2 — 10 потому что ( 2 π Икс я ) + 10 ) , Икс ∈ [ — 50 , 50 ] D
(5) Schwefel :
F 5 ( Икс ) знак равно 418.9829 × D — ∑ я знак равно 1 D Икс я грех ( | Икс я | 1 2 ) , Икс ∈ [ — 500 , 500 ] D
(6) Griewank :
F 6 ( Икс ) знак равно 1 + 1 4000 ∑ я знак равно 1 D Икс я 2 — ∏ я знак равно 1 D потому что ( Икс я я ) , Икс ∈ [ — 100 , 100 ] D
(7) Вейерштрасс :
F 7 ( Икс ) знак равно ∑ я знак равно 1 D ( ∑ k знак равно 0 k Максимум [ а k потому что ( 2 π б k ( Икс я + 0.5 ) ) ] ) — D ∑ k знак равно 0 k Максимум
[ а k потому что ( 2 π б k ⋅ 0,5 ) ] а знак равно 0.5 , б знак равно 3 , k Максимум знак равно 20 , Икс ∈ [ — 0,5 , 0,5 ] D
Два набора задач оптимизации многозадачности
Девять задач оптимизации с двумя задачами были впервые предложены Da et al. (2016), на основе которых в данной статье построены девять задач оптимизации с тремя задачами.Свойства задач оптимизации с двумя задачами сведены в Таблицу 2, которая ясно показывает общие черты и сходства между компонентными задачами.
Таблица 2. Девять задач теста двухзадачности.
Для глобальных оптимальных решений двух компонентных задач полное пересечение (CI) указывает, что глобальные оптимумы двух задач оптимизации идентичны по всем переменным в едином пространстве поиска. Отсутствие пересечения (NI) означает, что глобальные оптимумы двух задач оптимизации различны по всем переменным в едином пространстве поиска.Частичное пересечение (PI) предполагает, что глобальные оптимумы двух задач одинаковы для подмножества переменных в едином пространстве поиска.
Сходство ( R s ) пары задач оптимизации разделено на три категории (Da et al., 2016). Согласно метрике сходства ранговой корреляции Спирмана [40], R s <0,2 указывает на низкое сходство (LS), 0,2 < R s <0.8 означает среднее сходство (MS), а R s > 0,8 означает высокое сходство (HS).
В дополнение к вышеупомянутым девяти задачам оптимизации с двумя задачами, в этой статье делается попытка решить задачи оптимизации с тремя задачами. Девять сконструированных трехзадачных задач оптимизации показаны в таблице 3.
Таблица 3. Среднее и стандартное отклонение значений функций, полученных TLTLA и MFEA по девяти задачам оптимизации с тремя задачами.
Результаты
Результаты экспериментов по задачам оптимизации с двумя задачами
Для девяти задач оптимизации с двумя задачами размер популяции установлен на N = 100 для TLTLA, MFDE, MFEA и SOEA. Максимальное количество оценок функций установлено равным 50 000 для SOEA и 100 000 для TLTLA, MFDE и MFEA. Поскольку SOEA является однозадачным алгоритмом, его нужно запускать дважды для двухзадачных задач. Таким образом, SOEA потребляет тот же вычислительный бюджет, что и другие алгоритмы.Все сравниваемые алгоритмы выполняются в 20 независимых прогонах для каждой задачи MTO. Коэффициент баланса между кроссовером и мутацией установлен на rmp = 0,3 для TLTLA, MFDE и MFEA.
В таблице 4 представлены среднее значение и стандартное отклонение значений функций, полученных с помощью четырех сравниваемых алгоритмов для девяти задач оптимизации с двумя задачами. Лучшее среднее значение функции для каждой задачи выделено жирным шрифтом. По сравнению с MFEA, MFDE и SOEA, TLTLA имеет гораздо лучшую производительность. TLTLA получает наилучшие результаты в 17 из 18 независимых задач оптимизации, за исключением задачи T 1 задачи PI + MS.Чтобы изучить эффективность поиска TLTLA, MFDE, MFEA и SOEA, на рисунках 6–14 показаны тенденции сходимости всех сравниваемых алгоритмов для репрезентативных задач оптимизации. Что касается скорости сходимости, TLTLA обеспечивает лучшую общую производительность, чем MFDE, MFEA и SOEA, в большинстве задач оптимизации.
Таблица 4. Среднее и стандартное отклонение значений функций, полученных с помощью четырех сравниваемых алгоритмов на девяти задачах оптимизации с двумя задачами.
Рисунок 6. Тенденции конвергенции задач в CI + HS.
Рисунок 7. Тенденции конвергенции задач в CI + MS.
Рисунок 8. Тенденции конвергенции задач в CI + LS.
Рисунок 9. Тенденции конвергенции задач в PI + HS.
Рисунок 10. Тенденции конвергенции задач в PI + MS.
Рисунок 11. Тенденции конвергенции задач в PI + LS.
Рисунок 12. Тенденции конвергенции задач в NI + HS.
Рисунок 13. Тенденции конвергенции задач в NI + MS.
Рисунок 14. Тенденции конвергенции задач в NI + LS.
В отношении проблем MTO с высокой степенью сходства или взаимодополняемости задач, таких как CI + HS, CI + MS, CI + LS, PI + HS и NI + HS, как показано в таблицах 2, 4, TLTLA работает намного лучше чем MFEA, MFDE и SOEA с точки зрения качества решений.В частности, TLTLA получает соответствующий глобальный оптимум 0 для задач T 1 и T 2 CI + HS и задачи T 2 CI + MS. Три алгоритма MTO, то есть TLTLA, MFEA и MFDE, работают лучше, чем традиционный алгоритм оптимизации для одной задачи SOEA, благодаря использованию межзадачной передачи знаний. Однако передача знаний в MFEA и MFDE сильно случайна. TLTLA решает эту проблему за счет межзадачного элитного индивидуального переноса и межзадачного межпространственного поиска внутри задачи.Межзадачный элитный индивидуальный перенос больше подходит для задач MTO с CI, т. Е. Глобальные оптимумы двух компонентных задач оптимизации идентичны в едином пространстве поиска. Обучение с передачей внутри задачи может улучшить разнообразие населения и хорошо дополнить SBX.
В некоторых задачах MTO у компонентных задач разное количество и / или разные типы переменных решения, например проблема PI + LS. Пусть одна из компонентных задач α-мерна, а другая β-мерна (предположим, что α <β).Следовательно, все индивидуумы в едином пространстве поиска кодируются переменными решения β. Используя кросс-размерный поиск, TLTLA может использовать информацию о дополнительном решении β-α var
.
Leave A Comment