Перечислите основные направления эволюционного прогресса

§ 12. Главные направления эволюции — Мамонтова, Сонина 9 класс (ответы)

1. Дайте сравнительную характеристику биологическому прогрессу и биологическому регрессу. Заполните таблицу.

Признаки (свойства) Биологический процесс Биологический регресс
Изменение интенсивности размножения вспышка размножения сокращение
Изменение численности группы высокая уменьшена
Изменение размера ареала широкий сокращение ареала
Изменение интенсивности конкуренции с родственными организмами ослаблены высоки
Изменение интенсивности давления отбора не меняются уменьшается
Изменние числа подчиненных систематичских групп повышается внутригрупповое разнообразие снижение внутригруппового разнообразия

2. Приведите определение макроэволюции и укажите ее главный результат.

Макроэволюция – это эволюция крупных систематических групп надвидового ранга.

Результат: возникают новые типы, классы, отряды.

3. Перечислите основные направления эволюционного процесса.

1. Ароморфоз.

2. Идиоадаптация.

3. Общая дегенерация.

4. Приведите определение ароморфоза.

Ароморфоз – усложнение структурно-функциональной организации, поднятие ее на более высокий уровень.

5. Перечислите основные свойства ароморфозов (пользуясь текстом учебника, с.60, 63). Подчеркните верные слова.

1. Ароморфозы (повышают, понижают) структурно-функциональную организацию организмов.

2. Ароморфозы (являются, не являются) приспособлениями к конкретным условиям среды.

3. Ароморфозы (позволяют, не позволяют) полнее использовать условия внешней среды.

4. Ароморфозы (повышают, понижают) интенсивность жизнедеятельности организмов.

5. Ароморфозы (уменьшают, увеличивают) зависимость организмов от условий существования.

6. Ароморфозы (сохраняются, не сохраняются) в ходе дальнейшей эволюции.

7. Ароморфозы приводят к возникновению новых (мелких, крупных) систематических групп.

6. Приведите примеры ароморфозов в:

двигательной системе позвоночных животных – повышают подвижность (появление скелета);

пищеварительной системе позвоночных животных – переход от пассивного питания к активному (появление челюстей).

7. Приведите примеры ароморфозов в:

дыхательной системе позвоночных животных – появление жабр, легких;

кровеносной системе позвоночных животных – появление сердца у рыб, разделение артериального и венозного кровотока у птиц и млекопитающих.

8. Дайте определение идиоадаптации.

Идиоадаптация – приспособление к специальным условиям среды, полезное в борьбе за существование, но не изменяющее уровень организации животных или растений.

9. Охарактеризуйте эволюционные результаты идиоадаптаций. Приведите по два примера из зоологии и ботаники.

Поскольку каждый вид организмов живет в определенных местообитаниях, у него вырабатываются приспособления именно к этим условиям. Например, в ботанике – колючки у растений засушливых мест, подушкообразная форма растений в тундре. В зоологии – плоская форма тела у скатов и других рыб, обитающих на дне, покровительственная окраска животных.

10. Ответьте, как называется крайняя степень идиоадаптации, и каковы ее последствия для вида. Приведите два примера.

Крайняя степень идиоадаптации называется специализацией. Это может привести к тому, что вид в других условиях существовать не может. Например, колибри могут питаться только нектаром тропических цветков, поэтому могут жить только в тропических лесах. Муравьеды не могут жить в местах, где отсутствуют муравьи.

11. Дайте определение общей дегенерации.

Общая дегенерация – это упрощение организации, или регресс, ведущий к исчезновению органов активной жизни.

12. Приведите по два примера из курсов ботаники и зоологии, иллюстрирующих достижение видом биологического процветания (биологического прогресса) путем общей дегенерации.

Процветания путем дегенерации достигли, например, в ботанике – растения-паразиты, такие как омела, подъельник. В зоологии – круглые и плоские черви-паразиты.

13. Вставьте недостающее слово (слова).

Общая дегенерация характерно для паразитической (паразитических) формы (форм) организмов.

>

Главные направления органической эволюции

Чарльз Дарвин доказал, что процесс эволюции органического мира совершается непрерывно и имеет приспособительный характер. В целом этот процесс приводит к общему повышению организации живых существ, но вместе с тем он идет дивергентно.

перечислите основные направления эволюционного процесса

Вопрос о направлениях эволюционного процесса был разработан выдающимися отечественными учеными А.Н. Северцовым и И.И. Шмальгаузеном.

Следует отметить три главных направления эволюции: ароморфоз, идиоадаптацию и дегенерацию. Первое направление — ароморфоз, или морфофизиологический прогресс. Ароморфозами называют приспособительные изменения, поднимающие организмы на более высокий уровень организации, имеющие универсальное значение и сохраняющие свою полезность при переходе в новую среду.

На ранних этапах развития органического мира выделяют три крупных ароморфоза — возникновение: полового процесса, фотосинтеза и многоклеточных организмов.

Важные ароморфозы у растений положили начало новому этапу в развитии всего органического мира — приспособлению к жизни на суше, в новой, во многом более сложной и широкой среде, чем водная. Достаточно вспомнить, какие глубокие изменения в строении и функциях по сравнению с водорослями произошли у псилофитов, чтобы понять значение этих ароморфозов в эволюции.

Позднее крупным ароморфозом в развитии растительного мира был переход от размножения спорами к размножению семенами.

В животном мире следует отметить крупные ароморфозы у плоских червей, повлиявшие на всю дальнейшую эволюцию животных, — развитие трехслойности и двусторонней симметрии. Кроме эктодермы и энтодермы, у них возник третий зародышевый слой — мезодерма.

В процессе дальнейшей эволюции животных из этого слоя развились стенки кишечника, кровеносная система, мышцы, соединительная ткань, органы размножения, а у позвоночных и скелет. Двусторонняя симметрия тела привела к разделению тела на передний и задний концы, брюшную и спинную стороны.

Разделение функций повысило подвижность, способность захватывать добычу. Считают, что уже у плоских червей наметился выход на сушу — в новую среду. Этот факт подчеркивает значение ароморфозов.

У позвоночных животных палеозойской эры можно проследить ряд ароморфозов. Из них отметим возникновение челюстей у панцирных рыб, легочного способа дыхания и строение плавников у кистеперых рыб.

Позднее крупными ароморфозами в развитии позвоночных было появление внутреннего оплодотворения и формирование ряда оболочек яйца, защищающих зародыш от высыхания, усложнение в строении сердца и легких, ороговение кожных покровов.

Эти глубокие изменения привели к возникновению класса пресмыкающихся. Крупные систематические группы — типы, классы и некоторые отряды — произошли путем ароморфозов.

Второе направление — идиоадаптация. Идиоадаптациями называют частные приспособительные изменения, полезные в определенных местных условиях среды, возникшие без повышения общего уровня организации.

Рассмотрим это на примере истории класса земноводных. В засушливые и жаркие периоды палеозойской эры у какой-то части класса в процессе естественного отбора выработались частные приспособления к определенным и ограниченным местообитаниям.

Никакого повышения уровня организации у земноводных при этом не произошло, и они сохранили все признаки класса земноводных. Современные амфибии — лягушки, тритоны — хорошо приспособлены к условиям существования в мелких водоемах и сильно увлажненных местах суш.

Защитная окраска дает хороший пример приспособления животных к определенным условиям существования, не связанного с повышением организации.

Примерами идиоадаптации у растений могут служить многообразные тонкие частные приспособления цветка к перекрестному опылению ветром, насекомыми, птицами, млекопитающими (некоторыми летучими мышами), приспособления плодов и семян к рассеиванию, приспособления листьев к уменьшению испарения. Большинство отрядов и более мелких групп возникло на пути развития частных приспособлений без повышения общей организации.

Третье направление — дегенерация.

Дегенерацией называют упрощение организации, связанное с переходом организма к таким взаимоотношениям со средой, при которых он избавляется от острого биологического состязания с другими живыми существами. Но этот переход приводит к регрессу и утрате целого ряда органов, выпавших из-под контроля естественного отбора, как не имеющих жизненно важного значения. Дегенерация часто связана с переходом к сидячему или паразитическому образу жизни.

У взрослой асцидии (тип хордовых), ведущей прикрепленный образ жизни, отсутствуют кровеносная и нервная системы и хорда. Ярким примером дегенерации могут служить паразитические черви. Паразитирующая на клевере, хмеле и других растениях повилика лишена главного органа — листа, а вместо корней у нее образуются на стебле присоски, которыми она высасывает питательные вещества из растения-хозяина.

Соотношения различных направлений эволюции

Ароморфозы наблюдаются в эволюции различных групп животных и растений значительно реже, чем идиоадаптации, но они обозначают новые этапы в развитии органического мира.

Новая высшая группа возникает на пути ароморфозов, при этом большей частью проникает в новую среду обитания. В условиях новой среды эта группа претерпевает изменения: одни из них приводят к новым ароморфозам, другие — к идиоадаптациям.

Предпосылкой к новым ароморфозам служит общая примитивная (неспециализированная) организация тела, связанная обыкновенно со способностью органов к выполнению нескольких функций.

Примером общей примитивной организации могут быть среди растений псилофиты, среди животных — стегоцефалы и другие переходные формы от низших к высшим систематическим группам. В качестве примера многофункциональности органов можно привести конечность кистеперой рыбы. Многофункциональность органов сохраняется у многих животных и по настоящее время. У большинства наземных млекопитающих конечности выполняют две функции: хождения — главную и плавания — побочную.

Каждый ароморфоз открывает возможности для идиоадаптации, которые и обеспечивают более полное обживание среды путем захвата в ней различных местообитаний без повышения уровня организации.

В случаях упрощения взаимоотношений организмов со средой происходит общая дегенерация. Горизонтальные плоскости на схеме изображают различные уровни организации. Чем выше уровень организации, тем выше изображена соответствующая ему плоскость. Восходящие ленты обозначают пути ароморфо-0 зов; лента к сниженной плоскости выражает путь регресса — дегенерации.

Линии, соединяющие точки на каждой плоскости, показывают дивергентный ход эволюционного процесса, в результате чего возникают идиоадаптации.

Прогресс и регресс в органическом мире.

Развитие живой природы, начиная с первичных организмов, шло по восходящей линии, от низшего к высшему, от простого к сложному, т.е. по пути прогресса. Однако понятие о прогрессе в органическом мире не означает, что историческое развитие происходило только по восходящей линии. Оно осуществлялось сложными и разнообразными путями. Прогресс в общей организации всегда оказывался связанным с регрессом — недоразвитием отдельных органов или частей тела.

Палеонтологический ряд лошади свидетельствует о прогрессивном развитии этого животного, однако связанном с рудиментацией пальцев, кроме среднего, ключиц и специализации зубов. "Главное тут то, — указывал Энгельс, — что каждый прогресс в органическом мире является вместе с тем и регрессом, ибо он закрепляет одностороннее развитие и исключает возможность развития во многих других направлениях". Различают два типа прогресса в органическом мире: морфофизиологический и биологический.

Ароморфоз — это и есть морфофизиологический прогресс, а дегенерация — морфофизиологический регресс.

Что же такое биологический прогресс и биологический регресс?

Биологический прогресс и биологический регресс

Развитие ароморфозов, идиоадаптации, а также изменений при дегенерации создает возможности повышения выживаемости и понижения смертности в популяциях. При высокой выживаемости численность особей в популяциях возрастает, ареал обитания расширяется, темпы образования новых внутривидовых группировок, а в конечном счете и новых видов ускоряются.

Это биологический прогресс. Таким образом, под биологическим прогрессом понимают процесс, который ведет к увеличению численности особей в популяциях, расширению ареала, а также к повышению темпов внутривидовой дифференцировки и образованию новых видов.

Наглядным примером биологического прогресса может служить распространение зайца-русака. Сто лет назад граница его распространения на севере доходила до линии Ленинград — Казань, а к востоку — до реки Урал.

В настоящее время это животное на севере распространено в Средней Карелии и далее, на востоке — до Омска, на юге — до Северной Африки, Малой Азии, Крыма, Закавказья и Ирана. Заяц-русак подвергся большой дифференцировке: известно около 20 подвидов его.

Еще пример дают нематоды (круглые черви), которые заселяют в настоящее время всю почву Земли, моря и океаны, пресные водоемы; многие из этих червей — паразиты растений, животных и человека. И заяц-русак и нематоды испытывают в настоящее время процессы типичного биологического прогресса.

Биологический прогресс, может быть достигнут при общей дегенерации.

Так, например, происходит у животных, ведущих сидячий или паразитический образ жизни, а также у растений-паразитов. У свиного солитера нет кишечника, слабо развита нервная система, способность к самостоятельному передвижению почти отсутствует. Но наряду с упрощением организации это животное обладает присосками и крючками, при помощи которых и держится на стенках кишечника своего хозяина, а также сильно развитыми органами размножения и огромной плодовитостью.

Подавляющее большинство современных видов животных и растений охвачено процессами биологического прогресса.

В сельском хозяйстве и в медицине очень важно учитывать процессы биологического прогресса тех или иных видов растений и животных. В природе наблюдается также процесс, противоположный биологическому прогрессу, — биологический регресс. Под биологическим регрессом понимают процесс, который ведет к падению численности особей в популяциях и числа самих популяций, сокращению ареала, снижению темпов внутри видовой дифференцировки и уменьшению числа видов.

Биологический регресс может наступить в результате изменения отношений организмов с внешней средой в неблагоприятную для них сторону.

Причинами этих изменений могут быть изменения климата, горообразование, наступления и отступления моря и др., а наряду с ними — изменения в отношениях между видами, родами и т.п. В геологическом прошлом многие группы подверглись биологическому регрессу в такой мере, что он привел их к вымиранию. Вымерли трилобиты, гигантские ракоскорпионы. Из многочисленных ветвей древнейших земноводных эволюционировали только ветви, которые повели к образованию современных классов земноводных и пресмыкающихся.

Среди растений давно исчезли псилофиты, древние папоротникообразные, семенные папоротники.

В современную геологическую эпоху испытывают биологический регресс, например, плеченогие, пышный расцвет которых относится к девонскому и каменноугольному периодам, в растительном мире — хвощовые и плауновые, наибольшее развитие которых наблюдалось в каменноугольном периоде.

Происходит биологический регресс черного таракана, черной крысы, многих видов, обитающих на мелких океанических островах. С появлением человека причины биологического регресса часто связаны с теми изменениями, которые он вносит в ландшафты Земли, нарушая связи живых существ со средой, сложившиеся в процессе длительной эволюции, например сокращение ареала европейского бобра, выхухоли, европейского зубра и многих других видов животных.

Биологический регресс всегда грозит вымиранием. Вот почему мероприятиями по охране природы важно не только сдерживать биологический регресс, но и ликвидировать и предупреждать его.

Приспособление органического мира к наземной жизни в мезозойскую эру

Завоевание суши голосеменными растениями. В триасовом периоде на значительной части земного шара был резко континентальный климат. В новых условиях усилилось развитие голосеменных, получивших большое преимущество перед сосудистыми споровыми растениями.

Голосеменные перешли к новому способу оплодотворения. Половые клетки у них стали развиваться во внутренних тканях. Мужская половая клетка двигалась к женской по пыльцевой трубке без участия воды. Это был ароморфоз исключительно крупного значения, во многом обеспечивший дальнейшее завоевание суши растениями.

Притом голосеменные расселялись чрезвычайно быстро благодаря переносу семян ветром и водой. Для мезозойской эры характерно необыкновенно богатое развитие голосеменных растений, продолжавшееся в юрском периоде и до середины мелового.

Победа покрытосеменных

Однако в течение нескольких сотен тысяч лет голосеменные были вытеснены недавно возникшей группой покрытосеменных растений.

Пока не установлены окончательные причины этой резкой смены. Возможно, они были связаны с горообразованием конца мезозойской эры — начала кайнозойской и с изменением распределения суши и моря, а также климата. Предками покрытосеменных были древние голосеменные. К концу мезозойской эры уже существовали однодольные и двудольные растения.

Наиболее древние формы покрытосеменных неизвестны. Существует предположение, что они возникли в тропическом поясе на материке, который позднее стал дном океана. Семейства лютиковых и магнолиевых — наиболее древние, судя по примитивному строению цветка и древесины.

В цветках лютиковых и магнолиевых большое количество плодников и тычинок, расположенных по спирали, неопределенное число частей цветка.

В древесине сосудисто-волокнистые пучки расположены кольцами. Эти признаки считают древними. У покрытосеменных произошел крупный ароморфоз — развитие цветка, ставшего широким, универсального значения приспособлением к опылению. В дальнейшем в цветке выработались многочисленные частные приспособления к опылению различными способами и средствами — идиоадаптации.

Из других идиоадаптаций покрытосеменных можно указать приспособления к распространению плодов и семян, а также к уменьшению испарения воды листьями.

Покрытосеменные приобрели ряд важных приспособлений по сравнению с голосеменными. Семяпочки покрытосеменных скрыты в завязи, семена развиваются внутри плода, лучше защищены и обеспечены питательным материалом; у них яркие душистые цветки, привлекающие насекомых, и огромная поглощающая поверхность листьев и корней.

Покрытосеменные растения быстро завладели всей поверхностью Земли, освоили водную среду, дали бесчисленные разнообразные формы: деревья, кустарники, многолетние и однолетние травы.

Большую роль в быстром распространении покрытосеменных сыграла их выносливость в различных климатических и почвенных условиях. Развитие листьев, стеблей, характер ветвления обеспечили наилучшее поглощение и использование солнечных лучей. Пышное развитие покрытосеменных было связано с одновременным развитием высших форм насекомых-опылителей: бабочек, шмелей, пчел, мух и др.

Хвойные и споровые растения не исчезли с распространением покрытосеменных, а продолжали дивергентно развиваться, образуя новые виды.

Среди хвойных было много сосен, тиса, секвой, появилась ель; из споровых — мелкие хвощи, плауны, папоротники. Гигантские пресмыкающиеся. Самая характерная черта развития животного мира в мезозойскую эру — поразительный расцвет и последующее очень быстрое вымирание гигантских пресмыкающихся. В юрском периоде они достигли большого видового разнообразия без повышения уровня организации (идиоадаптации).

Из наземных пресмыкающихся мезозойской эры наиболее замечательны давно вымершие гигантские ящеры-динозавры ("ужасные ящеры"), плотоядные и растительноядные. На рисунке 1 изображен скелет одного из них — диплодока.

В мезозойских морях жили в большом количестве хищные рыбоящеры — живородящие ихтиозавры и крокодилы. В воздухе парили летающие ящеры, одни величиной с воробья, другие с размахом крыльев — видоизмененных передних конечностей — в 7-8 м. Предполагают, что гигантские травоядные пресмыкающиеся питались преимущественно голосеменными растениями.


Рис.1. Скелет диплодока

Подобно голосеменным растениям, гигантские пресмыкающиеся очень быстро вымерли во второй половине мезозойской эры.

Причины их внезапного исчезновения окончательно не установлены. В числе причин могут быть похолодание климата, отступление моря в результате поднятия суши, вызвавшее гибель растительности прибрежных низменностей, которой питались растительноядные пресмыкающиеся, и др.

С эволюционной точки зрения гигантские пресмыкающиеся представляли собой слепые ветви, не оставившие потомства. Вследствие своей узкой специализации они не выдержали конкуренции с менее специализированными, но способными к дальнейшим ароморфозам пресмыкающимися — предками млекопитающих и птиц.

Первые млекопитающие

Среди древних пресмыкающихся триасового периода встречались мелкие формы, у которых возникли и развились особенности строения, исключительно важные для дальнейшего прогресса.

Такими особенностями оказались живорождение, кормление детенышей молоком, постоянная температура тела, дифференциация зубов, образование рыла путем сужения передней части черепа. Все эти приспособительные изменения имели значение ароморфозов в происхождении класса млекопитающих. Первые млекопитающие, мелкие, примитивные, напоминали современных сумчатых крыс, землероек и ежей. Их предками были зверозубые ящеры.

Млекопитающие имели четырехкамерное сердце и постоянную температуру тела, тогда как у других животных она была переменной.

Эти особенности способствовали усилению обмена веществ и энергии, создав возможность вести деятельную жизнь в то "время, когда пресмыкающиеся погружались в спячку. Зародыши у млекопитающих развивались внутри тела матери, после рождения вскармливались ее молоком и по сравнению с потомством других животных истреблялись в меньшей степени. Вместе с постоянной температурой тела защитой от холода им служил волосяной покров. У современных однопроходных — утконоса и ехидны — сохранились некоторые черты, приближающие их к пресмыкающимся.

Первые птицы

В юрском периоде мезозойской эры возникли зубастые птицы.

Вспомните признаки пресмыкающегося и птицы у одной из зубастых птиц — археоптерикса. Считают, что предком зубастых птиц была вымершая группа ящеров конца палеозойской и начала мезозойской эры, передвигавшаяся на задних конечностях и покрытая чешуей. Предполагают, что эта группа ящеров дала начало группе лазающих ящеров, у которых чешуя видоизменилась в перья. Развитие перьевого покрова и приспособлений к полету вместе с повышением организации нервной и кровеносной систем было тем крупным ароморфозным изменением, которое привело к возникновению птиц.

В конце мезозойской эры появились первые настоящие птицы.

Постоянная температура тела, четырехкамерное сердце обеспечивали усиленное развитие обмена веществ и энергии; забота о потомстве облегчала выживание; уменьшилась зависимость птиц, как и млекопитающих, от температуры окружающей среды по сравнению с другими животными.

Птицы вытеснили летающих ящеров благодаря важным преимуществам: их крылья приводились в движение сильными мышцами, кости были легкими, наполненными воздухом. Кормовая база для животных, в особенности птиц и млекопитающих, уже создалась благодаря покрытосеменным.

В мезозойскую эру в морях водились различные виды моллюсков, иглокожих, хотя многие из них вымерли к концу мезозойской эры.

Поразительного развития достигли корненожки, известковые раковины которых образовали громадные залежи мела. Древние хрящевые рыбы были вытеснены возникшими еще в триасе настоящими костистыми рыбами, которые быстрее плавали и активнее захватывали добычу при помощи челюстей. В результате дивергенции непрестанно возрастало видовое разнообразие в пределах каждой крупной систематической группы.

Например, число родов головоногих моллюсков — аммонитов — к концу мезозойской эры достигло 900, тогда как к началу ее их было около 400.

Некоторые виды вымирали, сменяясь новыми. И всегда менее специализированные группы в силу большей пластичности своей организации оказывались способными к дальнейшим ароморфозам.



Поиск Лекций

Главные направления эволюционного процесса.

Направление филогенеза каждого конкретного таксона определяется адаптивной зоной, в которой этот таксон эволюционирует, и возможностями перестройки организации данной группы.

Проблема главных направлений эволюционного процесса анализирует соотносительную роль каждого из упомянутых факторов в определении этих направлений. В разработку данной проблемы большой вклад внесли А.Н. Северцов (1925, 1939, 1967), И.И. Шмальгаузен (1939, 1942, 1968), Дж. Хаксли (1942).

Теория главных направлений эволюционного процесса отвечает на вопрос: какими путями может повышаться приспособленность организмов в ходе филогенеза? Согласно А.Н. Северцову, наиболее общее направление эволюции — биологический прогресс. Критериями биологического прогресса являются:

— увеличение численности особей в группе;

— расширение ареала;

— прогрессивная дифференциация — увеличение числа систематических групп, составляющих данный таксон: видов в роде, видов и родов в семействе, семейств в отряде и т.д.

Противоположным биологическому прогрессу процессом является биологический регресс. Критерии биологического регресса также противоположны критериям биологического прогресса: утрата приспособленности при снижении поддерживающей роли отбора выражается в снижении численности, сужении ареала и вымирании дочерних таксонов.

И.И.

Шмальгаузен внес существенные уточнения в предложенную А.Н. Северцовым классификацию главных направлений эволюции. Он впервые разграничил прогресс и регресс на биологический и морфофизиологический.

Морфофизиологический прогресс — это изменение структуры и общей жизнедеятельности на пути эволюции от простых форм к сложным, от одноклеточных — к многоклеточным, от двухслойных — к трехслойным.

Морфофизиологический регресс — упрощение организации, выражающееся в редукции органов (хорды у оболочников) на пути эволюции.

Часто регрессивное развитие одних органов сопровождается прогрессивным развитием других (редукция крыльев у вшей сопровождается приспособительным развитием конечностей).

Значение биологического прогресса заключается в том, что он играет важную роль в эволюции и обеспечивает главные направления эволюции.

Путей достижения биологического прогресса может быть несколько.

А.Н.Северцов выделял четыре: ароморфоз, идиоадаптация, общая дегенерация и ценогенез. Он их назвал главными направлениями эволюционного процесса.

Ароморфоз (морфофизиологический прогресс) обеспечивает общее повышение организации, развитие приспособлений широкого значения и как следствие этого, овладение новой средой обитания.

Крупные морфофизиологические изменения, которые приводят к расширению адаптивной зоны данной группы живых организмов, называются арогенезом.

Примером может служить появление класса Птиц.

Проникнуть в новую адаптивную зону, т.е. освоить воздушное пространство, предки современных птиц смогли благодаря следующим ароморфозам: появлению крыла как органа полета, развитию мозжечка и переднего мозга, появлению четырехкамерного сердца, теплокровности.

Идиоадаптация (морфофизиологическое приспособление) обеспечивает приспособление к частным условиям обитания.

Частные морфофизиологические изменения, связанные с приспособлением внутри одной адаптивной зоны с возникновением близких форм, различающихся адаптациями одного масштаба, называют также аллогенезом.

Ярким примером идиоадаптации является приобретение плавательной перепонки на задних конечностях у водоплавающих птиц. Примерами идиоадаптаций являются также приспособления придонных рыб к жизни на дне: уплощение тела, окраска под цвет грунта у камбаловых и скатов.

У цветковых растений это многообразные приспособления цветка к перекрестному опылению: яркая окраска, наличие соцветий, запах.

Идиоадаптацию И.И.Шмальгаузен разделил на два типа приспособлений: алломорфоз и специализацию.

Под алломорфозом он понимал преобразования организации, связанные с дальнейшим приспособлением при сохранении того же, что и у предков, типа отношений со средой. Специализация рассматривалась как снижение экологической валентности, т.е. как приспособления к узким условиям среды. Таким образом, алломорфоз можно считать продолжением эволюции в адаптивной зоне предков или сменой адаптивной зоны на другую, но не более широкую, чем первичная.

Специализация же — сужение адаптивной зоны потомков по сравнению с пердками.

Одновременно И.И. Шмальгаузеном было показано, что в большинстве филогенетических ветвей наблюдается довольно четкое чередование фаз преобразований организации в филогенезе данного таксона — фаз адаптациогенеза: эволюция крупного таксона начинается обычно с ароморфоза, затем таксон переходит к алломорфозу и далее к специализации.

Ароморфозы и идиоадаптации составляют главные направления эволюционного развития.

Общая дегенерациядает приспособление организма при общем понижении энергии жизнедеятельности.

Однако морфофизиологическая дегенерация в определенных условиях может вести к арогенезу, т.е. выходу группы в новую адаптивную зону и вести к биологическому прогрессу.

Примером являются виды, перешедшие к паразитическому образу жизни. Так виды класса Сосальщиков типа Плоских червей не имеют кровеносной и дыхательной систем, а у видов класса Ленточных червей этого же типа отсутствует еще и пищеварительная система, т.

к. место их обитания – тонкий кишечник человека и млекопитающих, где пища переварена.

Ценогенезы обеспечивают приспособительные изменения зародышей (образование провизорных органов).

И.И. Шмальгаузен (1942) вывел ценогенезы из состава главных направлений, показав, что изменение хода индивидуального развития идет либо по пути ароморфоза, либо идиоадаптации. Одни провизорные приспособления (вторичные яйцевые оболочки, плацента и т.д.) можно рассматривать как ароморфозы, а другие (развитие наружных жабр у амфибий, зуба для вскрытия скорлупы яйца у крокодилов и птенцов птиц) как частные приспособления.

Основное значение разработанной А.Н.

Северцовым теории главных направлений эволюционного процесса заключается в том, что она объяснила факт существования в одно и то же время форм, находящихся на разных уровнях организации: они равно идут по пути биологического прогресса, только разными дорогами.

Любые пути эволюции ведут к адаптивным преобразованиям организации, разница лишь в соотношении между прогрессивным развитием одних морфологических систем и дегенерацией других.

Поэтому И.И. Шмальгаузен (1939) сохранил за этими терминами окончание "морфоз" как обозначение преобразований организации, тогда как в современной литературе чаще употребляется окончание "генез", т.е.

путь, направление эволюции. В настоящее время А.В. Яблоков и А.Г. Юсуфов (1989) выделяют два главных направления эволюционного процесса: аллогенез и арогенез.

Пути эволюции крупных систематических групп тесно связаны между собой, переходят один в другой, постоянно чередуясь, т.е. ароморфоз чередуется с идиоадаптацией или дегенерацией.

При этом арогенез происходит значительно реже, чем аллогенез, т.к. он, как правило, определяет новый этап в развитии органического мира.

Биологический прогресс достигается как с помощью арогенеза, так и с помощью аллогенеза (идиоадаптации). Многие современные таксоны находятся в биологическом прогрессе.

Например, тип Членистоногих насчитывает 1 млн. видов – что составляет почти половину всех видов животного мира Земли. То же касается цветковых растений.

Примером биологического регресса является исчезновение с лица Земли крупных папоротникообразных и зверозубых ящеров.

Правила эволюции групп.

Сопоставление характера развития ветвей древа жизни позволили ученым установить некоторые общие черты макроэволюции, которые получили название “правила эволюции групп” или “правила макроэволюции”.

1.

Правило необратимости эволюции – организм не может вернуться к состоянию своих предков. Примером является то, что если примитивные амфибии (стегоцефалы) дали начало рептилиям, то рептилии, как бы ни шла дальше эволюция, не могут вновь дать начало амфибиям.

Успехи генетики позволяют говорить о возможности повторного возникновения признаков на основе обратных мутаций.

Но признание необратимости отдельных признаков в филогенезе – не признание обратимости эволюционного процесса в целом.

2.

Правило прогрессирующей специализации гласит, что группа, вступившая на путь специализации, как правило, в дальнейшем будет идти по пути все большей специализации. Например, в процессе эволюции одна из групп рептилий приобрела адаптации к полету, на следующем этапе эволюции эта направленная адаптация не только не сохраняется, но и усиливается и образуется новая группа – класс Птиц.

3.Правило происхождения от неспециализированных предков гласит, что новые крупные группы берут начало от неспециализированных предков.

Так рептилии произошли от стегоцефалов – неспециализированных амфибий, и поэтому современные узко специализированные амфибии уже не могут дать начало рептилиям. Другой хороший пример касается эволюции человека, который произошел от неспециализированных узконосых приматов, поэтому современные человекообразные обезьяны не способны превратиться в человека.

4.

Правило чередования главных направлений эволюции говорит о том, что арогенез чередуется с периодами аллогенеза во всех группах, т.е. происходит чередование фаз адаптациоморфоза.

5.

Правило адаптивной радиации гласит, что филогенез любой группы сопровождается разделением группы на ряд отдельных филогенетических стволов, которые расходятся в разных адаптивных направлениях. По существу это принцип дивергенции.

6. Правило усиления интеграции биологических систем — биологические системы в процессе эволюции становятся все более интегрированными, со все более развитыми регуляторными механизмами, обеспечивающими такую интеграцию.

На уровне популяции это означает поддержание определенного уровня гетерозиготности, что является основой интеграции всего популяционного генофонда в генетическую систему, способную к саморегуляции.

Вопросы к главе 5:

Что такое макроэволюция? Как связаны между собой процессы микро — и макроэволюции?

2. В чем основные трудности изучения процессов макроэволюции?

3. Каковы эволюционные предпосылки возникновения стабильности онтогенеза?

4. В чем состоит суть и значение законов, открытых К.

Бэром и Э. Геккелем?

5. Каковы основные направления преобразования онтогенеза животных и растительных организмов в эволюции?

6. Когда и кем была создана теория филэмбриогенеза?

7. Опишите возможные механизмы возникновения филогенетических изменений в онтогенезе.

8. Каковы главные направления онтогенетических изменений в филогенезе млекопитающих и двудольных?

9. В чем заключаются общие предпосылки филогенетического изменения органов и функций?

10. Дайте понятия рудиментации и афанизии.

В чем причины и каковы механизмы вымирания видов, редукции органов?

12. Каковы общие принципы и способы эволюционного преобразования органов?

13. Какие формы филогенеза выделяют современные эволюционисты?

Главные направления и основные пути биологической эволюции

Проиллюстрируйте на конкретных примерах различные формы филогенеза.

15. Чем морфофизиологический прогресс отличается от биологического прогресса?

16. Почему понятие "прогресс" всегда относительно?

17. Дайте понятия и назовите критерии биологического прогресса и регресса.

18. Какие главные направления эволюционного процесса выделил А.Н.

Северцов?

19. Почему высокоспециализированные группы организмов не могут дать начало новым группам растений и животных?

20. Какие общие правила эволюции групп организмов?

©2015-2018 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.

Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных

Тест «Движущие силы (факторы) эволюции».

1. Ведущий фактор, определяющий направленность эволюционного процесса

2. Под воздействием какого фактора эволюции у организмов сохраняются полезные признаки

3.

Основные направления эволюции

Исходным материалом для естественного отбора служит
А) борьба за существование
Б) мутационная изменчивость
В) изменение среды обитания организмов
Г) приспособленность организмов к среде обитания

4. Приспособленность организмов к среде обитания — результат
А) стремления особей к самоусовершенствованию
Б) воздействия окружающей среды на организм
В) способности организмов изменяться
Г) взаимодействия движущих сил эволюции

5.

Приспособление вида к среде обитания есть результат
А) заботы о потомстве
Б) упражнения органов
В) отбора случайных наследственных изменений
Г) высокой численности особей

6. Насекомые-вредители приобретают со временем устойчивость к ядохимикатам в результате

7. Причина борьбы за существование
А) изменчивость особей популяции
Б) ограниченность ресурсов среды и интенсивное размножение особей
В) природные катаклизмы
Г) отсутствие приспособлений у особей к среде обитания

8.

Естественный отбор — это
А) сложные отношения между организмами и неживой природой
Б) процесс сохранения особей с полезными им наследственными изменениями
В) процесс образования новых видов в природе
Г) процесс роста численности популяции

9. Приспособления организмов относительны, так как
А) в природе происходит саморегуляция
Б) условия среды обитания организмов изменчивы
В) организмы стремятся к самомовершенствованию
Г) в популяции происходят мутации

Поделитесь с Вашими друзьями:

Главные направления эволюционного процесса

Прогресс и регресс в эволюции.

Главные направления прогрессивной эволюции

Эволюционный процесс в целом непрерывно идет в направлении максимального приспособления живых организмов к условиям окружающей среды. Смена условий часто приводит к замене одних приспособлений на другие. Однако это же относится к приспособлениям широкого характера, дающим организмам преимущества в различных условиях среды.

Таково, например, значение легких как универсального органа газообмена у наземных позвоночных или цветка как совершенного органа размножения у покрытосеменных растений. Таким образом, биологический прогресс может осуществляться вследствие как частных, так и общих приспособлений организмов. Под биологическим прогрессом следует понимать возрастание приспособленности организмов к окружающей среде, ведущее к увеличению численности и более широкому распространению вида.

Эволюционные изменения, происходящие в некоторых видах и более крупных таксонах (семействах, отрядах), не всегда могут быть признаны прогрессивными.

В таких случаях говорят о биологическом регрессе. Биологический регресс — это снижение уровня приспособленности к условиям обитания, уменьшение численности вида и площади видового ареала.

Каковы же пути достижения биологического прогресса?

Ароморфоз. Вопрос о возможных путях достижения биологического прогресса был разработан А.

Н. Северцовым — крупным ученым-эволюционистом. Один из главных таких путей, согласно Северцову, — морфофизиологический прогресс, или ароморфоз, т. е. возникновение в ходе эволюции признаков, которые существенно повышают уровень организации живых организмов. Ароморфозы дают большие преимущества в борьбе за существование, открывают возможности освоения новой, прежде недоступной среды обитания.

В эволюции млекопитающих можно выделить несколько крупных ароморфозов: возникновение шерстного покрова, живорождение, вскармливание детенышей молоком, приобретение постоянной температуры тела, прогрессивное развитие легких, кровеносной системы и головного мозга.

Высокий общий уровень организации млекопитающих, достигнутый благодаря перечисленным ароморфным изменениям, позволил им освоить все возможные среды обитания и привел в итоге к появлению высших приматов и человека.

Формирование ароморфоза — длительный процесс, происходящий на основе наследственной изменчивости и естественного отбора. Морфофизиологический прогресс — магистральный путь эволюции органического мира. В развитии каждой крупной таксономической группы можно обнаружить ароморфозы, о чем вы узнаете из последующего материала.

Идиоадаптация.

Кроме такого крупного преобразования, как ароморфоз, в ходе эволюции отдельных групп возникает большое количество мелких приспособлений к определенным условиям среды. Такие приспособительные изменения А. Н. Северцов назвал идиоадаптациями.

Идиоадаптации — это приспособления живого мира к окружающей среде, открывающие перед организмами возможность прогрессивного развития без принципиальной перестройки их биологической организации.

Примером идиоадаптации может служить описанное Чарлзом Дарвином разнообразие видов вьюрковых птиц (рис. 65). Разные виды вьюрков, имея сходный уровень организации, смогли, однако, приобрести свойства, позволившие им занять совершенно разные места в природе. Одни виды вьюрков освоили питание плодами растений, другие — семенами, третьи стали насекомоядными.

Общая дегенерация. В ряде эволюционных ситуаций, когда окружающая среда довольно стабильна, наблюдается явление общей дегенерации, т.

е. резкого упрощения организации, связанного с исчезновением целых систем органов и функций. Очень часто общая дегенерация наблюдается при переходе видов к паразитическому образу существования. У крабов известен паразит — саккулина, имеющая вид мешка, набитого половыми продуктами, и обладающая как бы корневой системой, пронизывающей тело хозяина. Эволюция этого организма такова. Родоначальная форма принадлежала к усоногим ракам и прикреплялась не к подводным камням, как большинство родственных видов, а к крабам и постепенно перешла к паразитическому способу существования, утратив во взрослом состоянии почти все органы (рис.

66).

Несмотря на то что общая дегенерация приводит к значительному упрощению организации, виды, идущие по этому пути, могут увеличивать свою численность и ареал, т. е. двигаться по пути биологического прогресса.

Соотношение направлений эволюции. Пути эволюции органического мира либо сочетаются друг с другом, либо сменяют друг друга. Причем ароморфозы происходят значительно реже идиоадаптаций, но именно ароморфозы определяют новые этапы в развитии органического мира.

Возникнув путем ароморфоза, новые, высшие по организации группы организмов занимают другую среду обитания. Далее эволюция идет по пути идиоадаптации, иногда и дегенерации, которые обеспечивают организмам обжи-вание новой для них среды обитания (рис.

67).

Итак, перечислим общие черты эволюционного процесса. Прежде всего это возникновение приспособленности организмов, т. е. их соответствие условиям обитания и способность меняться по мере изменения этих условий.

Естественный отбор наследственных изменений в природных популяциях — важнейшая причина приспособленности.

Другой важнейшей характеристикой эволюционного процесса является видообразование, т. е. постоянное возникновение новых видов. За время эволюции на Земле существовали десятки, а возможно, и сотни миллионов видов живых организмов.

И наконец, третье неотъемлемое свойство эволюционного процесса — постоянное усложнение жизни от примитивных доклеточных форм вплоть до человека.

Почему родственные группы организмов в природе могут иметь существен-ные морфологические различия, тогда как у неродственных групп порой наблю-дается сходное строение? Объясняется это тем, что формирование призн ков у первых и вторых произошло в результате разных способов осуществления эво-люционного процесса — дивергенции и конвергенции.

Дивергенция как способ эволюции.Как уже отмечалось,сли между по-пуляциями одного вида возникает изоляция, то под действи м разнонаправленно-го отбора у них будут закрепляться разные признаки.

То сть буд т происходить расхождение признаков — дивергенция.

Дивергенция (от лат.divergo—отклоняю ь,отхожу) — расхождение признаков (фенотипов) у родственных организмов или их групп, оби-тающих в разных экологических условиях .

Ч. Дарвин считал основной причиной дивергенции острую внутривидовую конкуренцию.

По современным представлениям дивергенция возникает в резуль-тате действия разнонаправленного естественного отбора при наличии изоляции. Необходимым условием является различие условий среды обитания особей. На-пример, когда млекопитающие н ч ли р ссел ться на суше, то в конкретных условиях выживали и размножались особи, имеющие форму конечностей, наибо-лее благоприятную для передвиже ия в этих условиях.

Сохранение отбором лю-бых полезных отклонений формы ко еч остей в ряду поколений привело к фор-мированию различных типов ко еч остей у обитателей разных мест. Так, у крота, обитающего в почве, конечности копательного типа. У выдры для передвижения

в воде конечности плавательн го типа. Для шимпанзе характерны хватательные конечности.

У северн го леня, преодолевающего большие расстояния в поисках пищи, конечности бегательн го типа и т. д. Все перечисленные типы конечностей являются гомологичными о ганами, так как имеют сходный план строения, а на-

блюдающиеся зличия являются фенотипическими.

Таким обр зом, дивергенция приводит к появлению фенотипических различий у родственных орг низмов и формированию у них гомологичных органов.

Конвергенция как способ эволюции.Если популяции,относящиеся к раз-ным таксонам, обитают в одной и той же среде, то под действием однонаправ-ленного отбора у них будут закрепляться сходные признаки.

То есть будет проис-ходить процесс формирования сходного фенотипического облика — конвергенция.

Конвергенция (от лат.convergo—приближаюсь,схожусь) — независи-мое развитие сходных признаков (схождение признаков) у неродствен-ных организмов или их групп, обитающих в одинаковой среде.

Правообладатель Народная асвета

Рис. 65. Конверге ция по форме тела
у прыгающих млекопитающих

144 Глава 4

Следует отметить, что кон-вергенция затрагивает только органы или их комплексы, но не организмы или виды в це-лом.

Фенотипическое сходство

наблюдается у тех орг нов, ко-торые выполняют одинаковую функцию и находя ся под вли-яни м одних и ех же усло-

вий ср ды.

Оно является толь-ко н шним и не касается внут-реннего строения органов, име-ющих разное происхождение. Н пример, конвергентное сход-ство имеют плавники акул (пер-вичноводные) и ласты дельфи-нов (вторичноводные). Но плав-

ники и ласты отличаются по строению и закладке скелетных элементов.

Сходство органов может на-блюдаться у групп животных, по-разному отстоящих друг от друга в систематическом от-

ношении.

Пример м к нвергенции внутри класса можно считать формирова-ние сходной ф рмы тела у прыгающих млекопитающих (рис. 65), а в пределах типа — фо ми вание сх дства формы тела у акул, ихтиозавров и дельфинов.

Следовательно, конвергенция приводит к появлению фенотипического сход-ства у не одственных организмов и формированию у них аналогичных органов.

Формиров ние морфологических особенностей в разных группах ор-ганизмов может происходить за счет дивергенции и конвергенции.

4. Основные направления эволюционного процесса

Ди-вергенция — расхождение признаков у родственных организмов или их групп, обитающих в разных экологических условиях. На уровне ми-кроэволюции дивергенция приводит к видообразованию, на уровне ма-кроэволюции — к образованию новых надвидовых систематических групп. Конвергенция — независимое развитие сходных признаков у не-родственных организмов или их групп, обитающих в одинаковой среде.

Правообладатель Народная асвета

Классификация организмов.

Принципы систематики. Современная биологическая система

1.Охарактеризуйте механизм дивергенции. 2. Укажите, какие органы у млекопита-ющих сформировались в результате дивергенции. 3. Почему дивергенция на уров-не микроэволюции носит обратимый характер, а на уровне макроэволюции она не-обратима?

4. Приведите примеры конвергенции у разных систематических групп.

§ 36. Классификация организмов. Принципы систематики. Современная биологическая система

Классификация организмов.Благодаря эволюции совр м нный органиче-ский мир многообразен и уникален.

Ученые предполагают, что с годня на нашей планете обитает свыше 10 млн видов живых организмов. Поэтому очень важ-ной является задача классифицировать известные иды организмов по группам

в определенной последовательности и системе.

Это итоге поз олит установить

для каждого организма свое место в мире живой природы.

Необходимость классификации мира живых существ понимали еще ученые Древней Греции.

Однако предложенные кл ссифик ции того времени базиро-вались лишь на немногочисленных признаках . Они касались преимущественно внешнего и внутреннего строения организмов и практически не учитывали род-ственные связи между ними. Эволюционн теория Ч. Дарвина заложила основу для создания современной классифик ции.



Вам также может понравиться

Об авторе admin

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *