A evolução do mundo orgânico é longa e processo difícil realizado em Niveis diferentes organização da matéria viva e fluindo em direções diferentes. O desenvolvimento da vida selvagem veio de formas inferiores, tendo uma estrutura relativamente simples, para formas cada vez mais complexas. Simultaneamente dentro grupos individuais os organismos desenvolveram adaptações especiais (adaptações) que lhes permitiram existir em habitats específicos. Por exemplo, em muitos animais aquáticos, as membranas aparecem entre os dedos, o que facilita a natação (triões, sapos, patos, gansos, ornitorrincos, etc.).
Analisando o desenvolvimento histórico do mundo orgânico e inúmeras adaptações específicas, os maiores evolucionistas russos A.N. Severtsov e I.I. Shmalgauzen identificaram três direções principais de evolução: aromorfose, adaptações ideológicas e degeneração.
A aromorfose (ou arogênese) é uma grande mudança evolutiva que leva a uma complicação geral da estrutura e funções dos organismos e permite que estes ocupem habitats fundamentalmente novos ou aumentem significativamente a capacidade competitiva dos organismos em habitats existentes. As aromorfoses permitem que você se mude para novos habitats (ou seja, entre em novas zonas de adaptação). Portanto, as aromorfoses são fenômenos relativamente raros no mundo vivo e são de natureza fundamental, proporcionando grande influência para a evolução dos organismos.
O nível de adaptação ou zona adaptativa é chamado certo tipo habitats com condições ecológicas características ou um complexo de certas adaptações características de um grupo particular de organismos. termos e Condições Gerais vida ou formas semelhantes de assimilação de algum recursos importantes). Por exemplo, a zona adaptativa das aves é o desenvolvimento espaço aéreo, que lhes proporcionou proteção contra muitos predadores, novas formas de caça de insetos voadores (onde não têm competidores), rápida movimentação no espaço, capacidade de superar grandes obstáculos inacessíveis a outros animais (rios, mares, montanhas, etc.) .), a capacidade de migrações de longa distância (voos), etc. Portanto, o voo é uma importante aquisição evolutiva (aromorfose).
A maioria exemplos vívidos a multicelularidade e o aparecimento de um modo de reprodução sexual podem servir como aromorfoses. A multicelularidade contribuiu para o surgimento e especialização dos tecidos, levou à complicação da morfologia e anatomia de muitos grupos de organismos, tanto vegetais quanto animais. reprodução sexuada expandiu significativamente as habilidades adaptativas dos organismos (variabilidade combinativa).
As aromorfoses forneceram aos animais formas mais eficientes de alimentação e maior eficiência metabólica - por exemplo, o aparecimento de mandíbulas nos animais possibilitou a mudança da alimentação passiva para a alimentação ativa; a liberação do canal alimentar do saco pele-muscular e o aparecimento de uma abertura excretora nele melhorou fundamentalmente a eficiência da absorção de alimentos devido à especialização de suas várias seções (o aparecimento do estômago, intestinos, glândulas digestivas, a rápida remoção de produtos desnecessários). Isso aumentou significativamente as chances de sobrevivência dos organismos, mesmo em locais com baixo teor de recursos nutricionais.
A maior aromorfose na evolução dos animais foi o sangue quente, que ativou dramaticamente a intensidade e a eficiência do metabolismo nos organismos e aumentou sua sobrevivência em habitats com temperaturas baixas ou bruscas.
Como exemplos de aromorfoses no reino animal, podemos lembrar também a formação de uma cavidade interna dos organismos (primário e secundário), o aparecimento de um esqueleto (interno ou externo), o desenvolvimento sistema nervoso e especialmente a complicação da estrutura e funções do cérebro (a aparência reflexos complexos, aprendendo, pensando, segundo sistema de sinal em humanos, etc.) e muitos outros exemplos.
Nas plantas, as principais aromorfoses são: o aparecimento de um sistema condutor que conectou diferentes partes da planta em um único todo; a formação de um broto - um órgão vital que forneceu às plantas todos os aspectos da vida e reprodução; a formação de uma semente - um órgão reprodutivo que ocorre sexualmente, cujo desenvolvimento e maturação são fornecidos pelos recursos de todo o organismo materno (árvore, arbusto ou outra forma de vida de plantas) e que possui um embrião bem protegido pelos tecidos da semente (gimnospermas e angiospermas); o aparecimento de uma flor que aumentava a eficiência da polinização, reduzia a dependência da polinização e da fertilização e dava proteção ao ovo.
Nas bactérias, a aromorfose pode ser considerada o surgimento de um modo de nutrição autotrófico (fototrófico e litotrófico ou quimiossintético), que lhes permitiu ocupar uma nova zona de adaptação - habitats completamente desprovidos de fontes de alimentos orgânicos ou com escassez delas. Em bactérias e fungos, as aromorfoses incluem a capacidade de formar certos compostos biologicamente ativos (antibióticos, toxinas, substâncias de crescimento, etc.), que aumentam significativamente sua competitividade.
A arogênese também pode ocorrer no nível interespécies (ou biocenótico) durante a interação de organismos de diferentes posições sistemáticas. Por exemplo, o aparecimento de polinização cruzada e a atração de insetos e pássaros para isso podem ser considerados como aromorfose. As grandes aromorfoses biocenóticas são: a formação de micorrizas (simbiose de fungos e raízes de plantas) e liquens (associação de fungos e algas). Esses tipos de associações permitiram que os simbiontes vivessem em lugares onde nunca teriam se estabelecido separadamente (em solos pobres, em rochas etc.). Especialmente significativa é a união de fungos e algas, que levou ao surgimento de uma nova forma de vida simbiótica - os líquens, que são morfologicamente muito semelhantes aos organismo único semelhantes a plantas. A maior aromorfose desse tipo é a célula eucariótica, composta por organismos diferentes(procariontes), perderam completamente sua individualidade e se transformaram em organelas. A célula eucariótica tem um metabolismo mais ativo e econômico que a célula procariótica e tem garantido o surgimento e evolução dos reinos de fungos, plantas e animais.
As aromorfoses são Eventos importantes na evolução do mundo orgânico, e são preservados nas populações e desenvolvimento adicional levam ao surgimento de novos grandes grupos de organismos e taxa de alto nível - ordens (ordens), classes, tipos (divisões).
Supõe-se que a aromorfose é mais provável em formas de organismos inicialmente primitivos ou pouco especializados, uma vez que toleram mudanças mais facilmente. meio Ambiente e é mais fácil para eles se acostumarem com novos ambientes. Formas especializadas adaptadas a certas, muitas vezes de forma bastante restrita condições limitadas vida, geralmente perecem quando tais condições mudam abruptamente. É por isso que na natureza, ao lado de formas de vida altamente organizadas e especializadas, coexiste grande número organismos relativamente primitivos (bactérias, fungos, invertebrados e outros) que se adaptaram perfeitamente às novas condições e são muito estáveis. Essa é a lógica do processo evolutivo.
Degeneração geral ou catagênese
Estas são adaptações específicas a certas condições de habitat específicas que são formadas dentro da mesma zona de adaptação. As idioadaptações se manifestam tanto durante a arogênese quanto durante a degeneração. São adaptações particulares que não alteram significativamente o nível de organização dos organismos alcançado no processo de evolução, mas facilitam significativamente sua sobrevivência nesses habitats específicos.
Por exemplo, se uma flor podemos considerar como a maior aromorfose na evolução flora, então as formas e tamanhos da flor já são determinados por aqueles condições reais, em que certas espécies de plantas existem, ou sua posição sistemática.
O mesmo se aplica, por exemplo, aos pássaros. A asa é uma aromorfose. A forma das asas, métodos de vôo (subir, volante) - uma série de idioadaptação que não altera fundamentalmente a organização morfológica ou anatômica das aves. As idioadaptações incluem coloração protetora, que é difundida no mundo animal. Portanto, as idioadaptações são frequentemente consideradas como sinais de categorias taxonômicas inferiores - subespécies, espécies, menos frequentemente gêneros ou famílias.
A proporção de diferentes direções na evolução
O processo evolutivo é contínuo e suas principais direções podem mudar ao longo do tempo.
As aromorfoses ou degenerações gerais, como processos raros na evolução, levam a um aumento ou diminuição da organização morfológica e fisiológica dos organismos e sua ocupação de uma zona adaptativa superior ou inferior. Dentro dessas zonas adaptativas, as adaptações particulares (idioadaptação) começam a se desenvolver ativamente, proporcionando uma adaptação mais sutil dos organismos a habitats específicos. Por exemplo, o aparecimento de um grande grupo de fungos micorrízicos permite que eles ocupem uma nova zona de adaptação associada a um grande grupo de novos habitats para fungos e plantas. Esta é uma aromorfose biocenótica, seguida por uma série de adaptações particulares (idioadaptação) - reassentamento tipos diferentes fungos em diferentes plantas hospedeiras (boleto, boleto, boleto, etc.).
No processo de evolução, o progresso biológico pode ser substituído por regressão, aromorfoses - por degeneração geral, e tudo isso é acompanhado por novas idioadaptações. Cada aromorfose e cada degeneração provocam o reassentamento de organismos em novos habitats, realizado através da idioadaptação. Tal é a proporção dessas direções do processo evolutivo. Com base nessas transformações evolutivas, os organismos ocupam novos Nichos ecológicos e povoar novos habitats, ou seja, ocorre sua radiação adaptativa ativa. Por exemplo, o surgimento de vertebrados em terra (aromorfose) causou sua radiação adaptativa e levou à formação de muitos grupos taxonômicos e ecológicos (predadores, herbívoros, roedores, insetívoros, etc.) ).
Características gerais das direções da evolução, alterando o nível de organização e a natureza da prosperidade das espécies.
Convergência e Divergência
Uma análise do mecanismo de especiação mostra que o resultado desse processo é o aparecimento de uma ou mais (duas, três ou mais) espécies intimamente relacionadas.
Considerando a evolução como um todo, percebe-se que seu resultado é a diversidade de organismos que vivem na Terra. Portanto, com base nos resultados do processo evolutivo, dois tipos de evolução podem ser distinguidos - microevolução e macroevolução.
A microevolução é um conjunto de processos de especiação em que novas (uma ou mais) espécies de organismos surgem de uma espécie.
A microevolução é, por assim dizer, um “ato elementar de evolução”, acompanhado pelo aparecimento de um pequeno número de espécies de uma espécie inicial.
Um exemplo de micro processos evolutivosé o surgimento de duas raças da mariposa noturna, diferentes tipos de tentilhões Ilhas Galápagos, espécies costeiras de gaivotas no litoral norte Oceano Ártico(da Noruega ao Alasca), etc.
A criação da raça "porco branco ucraniano" pode servir como exemplo de microevolução implementada por humanos.
Assim, o resultado da microevolução é o surgimento de novas espécies a partir da espécie original, o que é realizado devido à divergência.
A divergência é um processo de divergência de características, como resultado do qual novas espécies aparecem ou espécies que surgiram no processo de evolução diferem umas das outras em várias características devido à adaptação dessas espécies a diferentes condições de existência.
Macroevolução - a totalidade de todos os processos evolutivos, como resultado de toda a diversidade do mundo orgânico; esses processos ocorrem não apenas no nível da espécie, mas também no nível do gênero, família, classe, etc.
O resultado da macroevolução é toda a diversidade do mundo orgânico moderno, que surgiu tanto pela divergência quanto pela convergência (convergência de características).
espécies originárias de grupos diferentes organismos (por exemplo, classes) podem ser convergentes, ou seja, juntamente com certas diferenças, eles têm sinais comuns associada à adaptabilidade a um ambiente. Exemplos de espécies convergentes são tubarão, baleia e ictiossauro (réptil fóssil). Estas espécies têm uma forma de peixe, barbatanas, pois estão adaptadas a ambiente aquático. Outros exemplos de organismos convergentes são borboletas, pássaros e os morcegos, uma vez que têm asas e estão adaptados a um estilo de vida ar-terra.
Consequentemente, durante o curso da macroevolução, tanto a divergência quanto a convergência são possíveis.
Por muito tempo desenvolvimento histórico A macroevolução levou a mudança drástica o mundo orgânico como um todo. Sim, moderno mundo orgânico significativamente diferente daquela das eras Proterozóica ou Mesozóica.
Caminhos e direções da evolução
Como observado acima, a evolução é realizada de duas maneiras - divergente e convergente, e como resultado desses processos, tipos diferentes tanto em termos do seu nível de organização como da natureza de adaptação aos habitats. Portanto, três caminhos de evolução são distinguidos de acordo com a natureza da mudança no nível de organização dos organismos emergentes: idioadaptação, aromorfose e degeneração.
1. Aromorfose (arogênese) - o caminho da evolução, no qual o nível de organização dos organismos aumenta em comparação com as formas originais.
As aromorfoses incluem: a emergência de organismos fotossintéticos a partir de heterotróficos; aparência organismos multicelulares de unicelular; o surgimento de psilófitos de algas; o aparecimento de angiospermas com a presença de dupla fecundação e novas conchas na semente das gimnospermas; o surgimento de organismos capazes de alimentar seus filhotes com leite, etc.
2. Idioadaptação (alogênese) - o caminho da evolução, em que surgem novas espécies, que não diferem da espécie original em termos de nível de organização.
As espécies que surgiram durante a idioadaptação diferem das originais em características que lhes permitem existir normalmente em várias condições habitat. A idioadaptação pode ser atribuída ao aparecimento de diferentes tipos de tentilhões nas Ilhas Galápagos, vários roedores que vivem em condições diferentes(lebres, esquilos terrestres, roedores semelhantes a ratos) e outros exemplos.
3. Degeneração (catagênese) - o caminho da evolução, no qual nível geral organismos recém-emergidos é reduzido.
Em algumas fontes, os caminhos da evolução são chamados de direções. Neste caso, é necessário indicar: a direção da evolução de acordo com a natureza da mudança no nível de organização, pois existem direções de evolução de acordo com a natureza da prosperidade. De determinado recurso Existem duas direções - progresso biológico e regressão biológica.
progresso biológico- esta é uma direção de evolução, na qual o número de populações, subespécies aumenta e o alcance (habitat) se expande, enquanto esse grupo organismos estão em um estado de especiação constante.
Atualmente, mamíferos, artrópodes (de animais), angiospermas (de plantas) estão em estado de progresso biológico. O progresso biológico não significa um aumento no nível de organização dos organismos, mas também não o exclui.
Regressão biológica - a direção da evolução, na qual o alcance e o número de organismos diminuem, a taxa de especiação diminui (o número de populações, subespécies, espécies diminui).
Atualmente capaz regressão biológica há répteis, anfíbios (de animais), samambaias (de plantas). Ao mesmo tempo, a atividade humana tem uma grande influência no estado de progresso ou regressão dos organismos. Assim, muitas espécies animais foram extintas devido ao impacto humano (por exemplo, a foca da vaca de Steller, auroques, etc.).
Adaptabilidade dos organismos às condições ambientais, seus tipos e relatividade
A primeira definição cientificamente fundamentada da espécie foi dada por Charles Darwin. Atualmente, este conceito foi esclarecido do ponto de vista de todos os teorias modernas, inclusive do ponto de vista genético. Na interpretação moderna, a redação do conceito de "espécie" é a seguinte:
Uma espécie é uma coleção de todos os indivíduos que possuem as mesmas características morfológicas e fisiológicas hereditárias, são capazes de cruzar livremente e produzir descendentes férteis normais, têm o mesmo genoma, a mesma origem, ocupam uma determinada área de vida e estão adaptados às condições de vida. existência nele.
Os critérios para a espécie e sua característica ecológica será discutido mais adiante. Nesta subseção, apresentamos o mecanismo de especiação.
Dentro das populações, em vários indivíduos dessas populações, devido à variabilidade mutacional (hereditária), vários sinais Portanto, todos os indivíduos dessa população apresentam certas diferenças entre si.
As características que aparecem em indivíduos individuais podem ser benéficas ou prejudiciais para esse organismo em um determinado habitat. No processo da vida, via de regra, sobrevivem aqueles indivíduos mais adaptados a um determinado habitat. Em indivíduos de diferentes populações, esses sinais serão diferentes, principalmente quando as condições de seus habitats forem muito diferentes.
Com o tempo, as características que distinguem os indivíduos de uma população de outra se acumulam, e as diferenças entre eles se tornam cada vez mais significativas. Como resultado desses processos, várias subespécies surgem de uma espécie inicial (seu número é igual ao número de populações de espécies que vivem em diferentes condições ambientais - 2, 3, etc.).
Se diferentes populações sob diferentes condições de existência estão suficientemente isoladas umas das outras, não ocorre a mistura de caracteres devido à hibridização de indivíduos. As diferenças entre indivíduos de diferentes populações tornam-se tão significativas que é possível verificar o surgimento de novas espécies (seus indivíduos não se cruzam mais e não dão descendentes férteis de pleno direito).
No processo de especiação, surgem novas espécies bem adaptadas às condições de sua existência, o que sempre surpreendeu e encantou o homem, e pessoas religiosas forçado a admirar a "sabedoria do criador". Considere a essência do fenômeno da aptidão, bem como a relatividade da aptidão.
A adaptação é chamada de certas características dos organismos que permitem que eles sobrevivam em determinadas condições ambientais específicas.
Um exemplo marcante de adaptabilidade é a cor branca da lebre em período de inverno. Essa coloração o torna invisível contra o fundo da cobertura de neve branca.
No processo de evolução, muitos organismos desenvolveram sinais devido aos quais se adaptaram muito bem ao seu ambiente. teoria evolutiva revelou a causa e o mecanismo da adaptabilidade do organismo às condições de seu ambiente, mostrou a essência materialista desse processo.
A razão para o aparecimento de adaptações às condições ambientais é a variabilidade hereditária que ocorre sob a influência das condições ambientais.
As mutações resultantes, se úteis, são fixadas na prole devido à melhor sobrevivência dos indivíduos com essas características.
Um exemplo clássico do surgimento da adaptabilidade dos organismos ao meio ambiente foi mostrado nas obras de Charles Darwin.
Na Inglaterra, há uma mariposa de bétula, que tem uma cor amarela clara. No contexto de um tronco de bétula leve, essas borboletas são invisíveis, então a maioria delas é preservada, pois são invisíveis para os pássaros.
Se as bétulas crescem na área de uma empresa produtora de fuligem, seus troncos escurecem. Contra o fundo, as borboletas de cores claras tornam-se visíveis, portanto, são facilmente comidas pelos pássaros. No processo de uma longa existência temporária das espécies dessas borboletas, apareceram formas de cor escura devido a mutações. Formas de cor escura sobreviveram melhor em novas condições do que as de cor clara. Assim, na Inglaterra, surgiram duas subespécies de borboletas mariposas (formas claras e escuras).
A reconstrução da produção e o aprimoramento da tecnologia, levando em consideração os requisitos, levaram ao fato de que as empresas pararam de emitir fuligem e mudar a cor dos troncos de bétula. Isso levou ao fato de que as formas de cor escura não foram adaptadas às novas condições, e o traço adquirido por elas se tornou não apenas útil, mas até prejudicial. Com base nisso, podemos concluir que a aptidão dos organismos é relativa: uma mudança forte, mesmo de curto prazo, nas condições ambientais pode transformar um organismo adaptado ao ambiente em um não adaptado: por exemplo, uma lebre da montanha com um a cobertura de neve será mais perceptível contra o fundo do campo escuro do que se fosse pintada na cor "verão" (cinza).
Existem vários tipos de adaptabilidade nos organismos. Vamos considerar alguns deles.
1. Coloração protetora - uma cor que permite que o corpo fique invisível contra o fundo do ambiente.
Exemplos: coloração verde dos pulgões contra o fundo das folhas de repolho verde; coloração escura do dorso do peixe contra um fundo escuro quando visto de cima e coloração clara do ventre contra um fundo claro quando visto de baixo; os peixes que vivem em matagais de vegetação aquática têm uma cor listrada (lúcio), etc.
2. Mimetismo e disfarce.
Mimetismo é o fato de um organismo ser semelhante em forma a outro organismo. Um exemplo de mimetismo é a mosca da vespa, o formato do seu corpo lembra uma vespa e isso alerta para um perigo que não existe, pois essa mosca não tem ferrão.
A camuflagem consiste no fato de que o organismo toma a forma de algum objeto do ambiente e se torna invisível.
Um exemplo são os insetos-pau - insetos em forma de fragmentos de caules de plantas; existem insetos que têm uma forma de folha, etc.
3. Cor de advertência - uma cor brilhante que alerta para o perigo. Exemplos: coloração venenosa joaninhas, abelhas, vespas, zangões, etc.
4. Adaptações especiais de plantas para a implementação de processos de polinização. As plantas polinizadas pelo vento têm estames longos, pendentes, alongados, saindo em lados diferentes estigmas de pistilos com dispositivos para capturar pólen e outras formas. Plantas polinizadas por insetos têm inflorescências, cores brilhantes e formas de flores exóticas para atrair um certo tipo insetos que realizam a polinização.
5. formas especiais comportamento animal - poses ameaçadoras de répteis às vezes inofensivos e às vezes perigosos, avestruz enterrando a cabeça na areia, etc.
Resumindo, pode-se notar que devido ao acúmulo de diferenças decorrentes de mutações, é possível formar novas espécies adaptadas ao seu ambiente, mas essa adequação é relativa, pois mudanças nas condições levam à perda da adaptabilidade do organismo a esse ambiente. meio Ambiente.
Existem muitas hipóteses sobre maneiras possíveis origem dos principais reinos da vida selvagem. Consideremos os principais caminhos do desenvolvimento histórico dos reinos das plantas e dos animais, que são os mais estudados desse ponto de vista.
O número de espécies de plantas atualmente existentes chega a 500.000, das quais cerca de 300.000 estão em floração. Os primeiros autótrofos foram cianetos e parcialmente algas verdes. Seus restos são encontrados em rochas mesmo Arqueano idade.
NO proterozóico muitos viviam nos mares diferentes representantes verde e algas douradas. Ao mesmo tempo, aparentemente, apareceram algas presas ao fundo. Na superfície da terra sem vida, cria-se o primeiro solo, resultante da ação dos abióticos ( condições climáticas) e condições bióticas (presença de bactérias e cianeto).
NO Paleozóico no reino vegetal, ocorre um grande evento evolutivo - as plantas se movem para a terra. No entanto, nos primeiros períodos desta era, as plantas ainda habitam principalmente os mares. Há algas verdes e marrons presas ao fundo e na coluna de água há diatomáceas, douradas, euglenoides. No final Ordoviciano e cedo siluriano e notou-se o aparecimento das primeiras plantas terrestres - psilófitas, que cobriam as áreas costeiras de terra com um tapete verde contínuo. Existem rearranjos no sistema condutor e nos tecidos tegumentares das plantas: um sistema vascular com floema e xilema pouco diferenciados, cutícula e estômatos. Os psilófitos foram fixados de forma mais segura ao substrato com a ajuda de eixos inferiores ramificados dicotomicamente. Alguns têm folhas primitivas. As psilófitas ocuparam uma posição intermediária entre as plantas vasculares terrestres e as algas.
A evolução posterior das plantas em condições terrestres levou a um aumento da compactação do corpo, o aparecimento de raízes, o desenvolvimento de tecido epidérmico com paredes espessas impregnadas de substâncias semelhantes a cera, uma mudança nos métodos de reprodução, distribuição, etc.
A partir do momento em que pousam em terra, as plantas se desenvolvem em duas direções principais: gametófito e esporófito. A direção do gametófito foi representada pelos musgos, a direção do esporófito foi representada por outras plantas. O ramo esporófito mostrou-se mais adaptado ao modo de vida terrestre. Nessas plantas, os sistemas radiculares e condutores, os tecidos tegumentares e mecânicos melhoraram gradualmente e se tornaram mais complicados. Ja entrou devoniano há florestas exuberantes de cavalinhas, musgos, samambaias e gimnospermas antigas (cordais).em carbono essas florestas são ainda mais comuns, e o clima é úmido e uniformemente quente durante todo o ano. As plantas atingem 40 m de altura.
No mesmo período, são encontradas as primeiras plantas lenhosas de sementes de gimnospermas, cuja floração cai no final carbono – Permiano período. Sua diferença de samambaias e flutuantes é a transformação do megasporângio em um óvulo. Versão completa em algumas plantas, o processo de reprodução sexual da água. Assim, a polinização nas gimnospermas é realizada pelo vento e, após a fecundação, o óvulo se transforma em semente, e as sementes possuem adaptações para dispersão pelo vento e pelos animais.
Mesozóico A época é caracterizada por processos de mineração intensivos: aparecem os Urais, Tien Shan, Altai, etc. O clima continua a secar e as áreas de oceanos e mares estão diminuindo. NO triássico o desenvolvimento de desertos, a extinção de samambaias gigantes, cavalinhas semelhantes a árvores e musgos foram notados. NO jurássico período, tendo como pano de fundo o florescimento das gimnospermas, surgem as primeiras angiospermas e benetita- um protótipo de plantas com flores.
As angiospermas estão se espalhando gradualmente, conquistando todos os continentes, o que está associado à presença de uma série de vantagens. As angiospermas têm um sistema condutor altamente desenvolvido, uma flor e um fruto (o embrião é fornecido com um suprimento nutrientes). No processo de evolução, a flor sofre mudanças significativas. Plantas com polinização cruzada foram favorecidas. Os polinizadores foram atraídos pelo aroma do néctar, a cor brilhante da flor.
Cenozóico era considerada o apogeu das angiospermas. No início do Cenozóico, um clima quente ainda é mantido. No Neógeno e no Paleógeno se formam os Andes, os Pirineus, o Himalaia, o Mediterrâneo, o Negro, o Cáspio e o mar Aral. Áreas botânicas e geográficas próximas às modernas estão sendo formadas. No norte predominam as florestas de coníferas, no sul - florestas de castanheiros e faias com a participação de sequóias e ginkgo. Toda a Europa estava coberta de exuberantes florestas de árvores como carvalhos, bétulas, pinheiros, castanheiros, faias, videiras, nogueiras, etc. O clima é quente e temperado.
No Quaternário Era cenozóica (2-3 milhões de anos atrás), a quantidade de precipitação aumentou e começou a glaciação de uma parte significativa da Terra, o que causou a extinção ou recuo da vegetação terciária que ama o calor ao sul. Plantas herbáceas e arbustivas resistentes ao frio apareceram. No vastos territórios as florestas foram substituídas por estepe, semi-deserto e deserto. A vegetação aparece com pronunciada sazonalidade no ciclo de desenvolvimento, e as fitocenoses modernas são formadas.
Assim, as principais características da evolução do reino vegetal são as seguintes:
1. Transição de haplóide para diplóide. Em muitas algas e musgos, todas as células (exceto o zigoto) são haplóides. Nas samambaias ainda está presente um gametófito independente, mas já nas gimnospermas e angiospermas observa-se uma redução completa do gametófito e uma transição para a fase diplóide.
2. A liberação do processo de reprodução sexuada da presença de água.
3. Diferenciação do corpo com a transição para as condições terrestres: raiz, caule, folha.
4. Especialização da polinização (insetos).
Tipos de mudanças evolutivas.
Os principais tipos de mudanças evolutivas incluem: paralelismo, convergência e divergência.
Paralelismo é uma mudança evolutiva que resulta na formação de características semelhantes em organismos relacionados. Por exemplo, entre os mamíferos, cetáceos e pinípedes, independentemente um do outro, passaram a viver no ambiente aquático e adquiriram as adaptações correspondentes - nadadeiras. Conhecido semelhança geral não tem relação mamíferos zona tropical, vivendo em diferentes continentes, em condições climáticas semelhantes (Fig. 89).
A convergência é um tipo de mudança evolutiva, como resultado da qual organismos não relacionados adquirem características semelhantes (Fig. 90). Duas ou mais espécies não intimamente relacionadas tornam-se cada vez mais amigo semelhante em um amigo. Este tipo de mudança evolutiva é o resultado de adaptações a condições semelhantes. ambiente externo.
As mudanças convergentes afetam apenas os órgãos que estão diretamente relacionados aos mesmos fatores ambientais. Camaleões e agamas escaladores que vivem em galhos de árvores são muito semelhantes na aparência, embora pertençam a diferentes subordens. Em mamíferos marsupiais e placentários, como resultado de um modo de vida semelhante, surgiram características estruturais semelhantes independentemente umas das outras. Semelhantes são a toupeira europeia e a toupeira marsupial, o voador marsupial e o esquilo voador. A similaridade convergente é observada mesmo em grupos de animais que estão muito distantes uns dos outros na posição sistemática. Aves e borboletas têm asas, mas a origem desses órgãos é diferente. No primeiro caso, são membros alterados, no segundo, dobras cutâneas.
A divergência é a mais tipo geral processo evolutivo, a base para a formação de novos grupos sistemáticos.
Divergência (de lat.divergantia - divergência) - evolução divergente. O processo de divergência é geralmente representado como árvore evolutiva com ramos divergentes (Fig. 91). Esta é uma imagem de evolução divergente, ou radiação: um ancestral comum deu origem a duas ou mais formas, que, por sua vez, se tornaram os ancestrais de muitas espécies e gêneros. A divergência quase sempre reflete a ampliação da adaptação às novas condições de vida. A classe dos mamíferos se dividiu em várias ordens, cujos representantes diferem em estrutura, estilo de vida e natureza das adaptações fisiológicas e comportamentais (insetívoros, morcegos, carnívoros, cetáceos etc.).
As principais direções da evolução.
O desenvolvimento da natureza viva passou do simples ao complexo e teve um caráter progressivo. Junto com isso, ocorreu a adaptação das espécies a condições de vida específicas, sua especialização foi realizada.
Para entender o desenvolvimento histórico do mundo orgânico, é importante determinar as principais linhas de evolução. Uma contribuição significativa para o desenvolvimento do problema da evolução foi feita pelos proeminentes cientistas russos A. N. Severtsov e I. I. Shmalgauzen. Eles descobriram que as principais direções da evolução são aromorfose, idioadaptação e degeneração (Fig. 92).
Aromorfose (do grego. airomorphosis - eu elevo a forma) é uma mudança evolutiva em grande escala que leva a um aumento geral na organização, aumenta a intensidade da vida, mas não são adaptações estreitas a condições de existência nitidamente limitadas. As aromorfoses dão vantagens significativas na luta pela existência, possibilitam a mudança para novo ambiente habitat.
As aromorfoses em animais incluem a aparência de nascido vivo, a capacidade de manter uma temperatura corporal constante, o surgimento de um sistema circulatório fechado e em plantas - a aparência de uma flor, um sistema vascular, a capacidade de manter e regular as trocas gasosas em sai.
Por meio da aromorfose, grandes grupos sistemáticos, uma posição superior à família. As aromorfoses contribuem para o aumento da sobrevida e redução da mortalidade nas populações. O número de organismos aumenta, seu alcance se expande, novos se formam. populações acelera a formação de novas espécies. Tudo isso é a essência do progresso biológico, ou a vitória de uma espécie (outra unidade sistemática) na luta pela existência.
Idioadaptação (do grego idios - peculiar e lat. adaptatio - adaptação) é uma pequena mudança evolutiva que aumenta a adaptabilidade dos organismos a determinadas condições ambientais. Ao contrário da aromorfose, a idioadaptação não é acompanhada por uma mudança nas principais características da organização, um aumento geral em seu nível e um aumento na intensidade da atividade vital do organismo.
Exemplos de idioadaptações são a coloração protetora dos animais ou a adaptação de alguns peixes (solha, bagre) à vida no fundo - achatamento do corpo, coloração para combinar com a cor do solo, desenvolvimento de antenas e assim por diante. Outro exemplo são as adaptações de voo em algumas espécies de mamíferos (morcegos, esquilos voadores).
Um exemplo de idioadaptação em plantas é uma variedade de adaptações à polinização cruzada de uma flor por insetos ou vento, adaptações à dispersão de sementes.
Normalmente, pequenos grupos sistemáticos - espécies, gêneros, famílias - surgem no processo de evolução por meio de idioadaptação. A idioadaptação, assim como a aromorfose, leva a um aumento no número de uma espécie, uma expansão de seu alcance, uma aceleração da especiação, ou seja, ao progresso biológico.
Muitas espécies modernas são abraçadas pelo progresso biológico. Por exemplo, há cem anos, a fronteira da distribuição da lebre no norte atingiu a linha São Petersburgo - Kazan e no leste - até o rio Ural. Atualmente, ele se espalhou no norte - para a Carélia Central e no leste - para Omsk. Agora, cerca de 20 de suas subespécies são conhecidas.
Na natureza, a regressão biológica também é observada. Caracteriza-se por características opostas ao progresso biológico: diminuição dos números; estreitamento do intervalo; diminuição do número de espécies, populações. Como resultado, muitas vezes leva à extinção de espécies.
Dos numerosos ramos dos anfíbios mais antigos, restaram apenas aqueles que levaram à formação de classes modernas de anfíbios e répteis. As samambaias antigas e muitos outros grupos de plantas e animais desapareceram.
Com o desenvolvimento da civilização humana, as causas do progresso biológico e da regressão biológica estão cada vez mais associadas às mudanças que o homem faz nas paisagens da Terra, rompendo os vínculos entre os seres vivos e o meio ambiente que se desenvolveram no processo de evolução.
A atividade humana é um fator poderoso no progresso biológico de algumas espécies, muitas vezes prejudicial a ele, e na regressão biológica de outras, necessária e útil para ele. Pense no surgimento de muitas espécies de insetos resistentes a pesticidas, micróbios causadores de doenças resistentes a drogas, a proliferação de algas verde-azuladas em águas residuais. Ao semear, o homem invade a vida selvagem, destrói muitas populações selvagens em grandes áreas, substituindo-as por algumas artificiais. O aumento do extermínio de muitas espécies pelo homem leva à sua regressão biológica, que as ameaça de extinção. Correlação de caminhos de evolução. Os caminhos de evolução de grandes grupos sistemáticos (por exemplo, tipos e classes) são muito complexos. Muitas vezes no desenvolvimento desses grupos há uma mudança sucessiva de um caminho de evolução para outro. De todas as formas consideradas para alcançar o progresso biológico, as aromorfoses são as mais raras, elevando um ou outro grupo sistemático a um nível de desenvolvimento qualitativamente novo e superior. As aromorfoses podem ser consideradas como pontos de virada no desenvolvimento da vida. Para grupos que passaram por transformações morfofisiológicas apropriadas, abrem-se novas oportunidades de domínio do ambiente externo.
Cada aromorfose é acompanhada de muitas idioadaptações que garantem uma utilização mais completa de todos os recursos disponíveis e o desenvolvimento de novos habitats.
Aves e mamíferos assumiram uma posição dominante entre os animais terrestres. A aquisição de uma temperatura corporal constante (aromorfose) permitiu-lhes sobreviver em condições de glaciação e penetrar em países frios, continuando a evolução através de idioadaptações, o que levou ao surgimento de novas espécies que dominaram vários habitats.
Paralelismo. Convergência. Divergência. Aromorfose. Idioadaptação. Degeneração geral. progresso biológico. regressão biológica.
1. Quais são as principais características do progresso biológico e da regressão biológica. 2. Liste os principais tipos de mudanças evolutivas, dê suas características. 3. Quais são as principais direções da evolução?
Resumo do capítulo
A ideia evolutiva é que os seres vivos mudam gradualmente ao longo do tempo. Charles Darwin revelou os principais Forças dirigentes evolução: hereditariedade, variabilidade e seleção natural .
A hereditariedade é a propriedade de todos os organismos de preservar e transmitir as propriedades dos pais aos descendentes.
A variabilidade é a propriedade dos organismos de adquirir novas características. Segundo Charles Darwin, a variabilidade das formas de vida corresponde a mudanças nas condições ambientais em que vivem.
A presença de propriedades avançadas permite que os organismos sejam vencedores na luta pela existência. Sobrevivendo, eles têm a vantagem de passar propriedades avançadas para seus descendentes. Darwin chamou esse processo de seleção natural.
A variabilidade hereditária é constantemente mantida pela aparência mutações e recombinação genética- um processo contínuo de embaralhamento de genes durante a formação de zigotos.
Os cientistas definem a microevolução como mudanças direcionadas no pool genético de uma população, que é caracterizada pela frequência de ocorrência de certos genes. Fatores e mecanismos que controlam as mudanças no pool gênico são estudados pela genética de populações.
A seleção natural destrói os menos aptos genótipos , resultando em um aumento na adaptabilidade das populações às condições ambientais. A seleção estabilizadora visa manter as propriedades já existentes dos organismos. seleção de condução contribui para mudanças nas propriedades dos organismos. A seleção disruptiva leva ao surgimento do polimorfismo, que garante a possibilidade de existência em várias condições ambientais.
Mecanismos de isolamento reprodutivo (mecanismos de isolamento) levam a restrições na troca de material genético entre populações. A fixação do isolamento reprodutivo é apoiada pela seleção natural. Uma nova espécie pode surgir como resultado do desmembramento do alcance de uma população ou grupo de populações por barreiras físicas. Essa forma de aparecimento de novas espécies é chamada de especiação alopátrica. Geralmente é observado na parte periférica da área de distribuição da espécie original. A segunda forma de especiação é chamada simpátrica. Nesse caso, os mecanismos de isolamento de um grupo de seres vivos de outro podem surgir repentinamente, como resultado de cromossômico rearranjos no genótipo (por exemplo, poliploidia).
O processo de formação de grupos sistemáticos maiores, gêneros, famílias, ordens, etc. é chamado de macroevolução. A macroevolução ocorre em grandes períodos de tempo e, portanto, não está disponível para estudo direto.
Os mesmos processos operam na macroevolução: a formação de mudanças fenotípicas, a luta pela existência, a seleção natural, a extinção das formas menos adaptadas.
No processo de evolução, distinguem-se os seguintes tipos característicos de mudanças evolutivas: paralelismo, convergência e divergência. As principais linhas de evolução são: aromorfose, idioadaptação, degeneração.
Os caminhos de evolução de grandes grupos sistemáticos (por exemplo, tipos e classes) são muito complexos. Muitas vezes no desenvolvimento desses grupos há uma mudança de uma linha de evolução para outra.
Questão 1. Quais são as principais direções de evolução dos organismos.
Existem três direções principais de evolução, cada uma das quais leva à prosperidade de um grupo de organismos: 1) aromorfose (progresso morfofisiológico); 2) idioadaptação; 3) degeneração geral.
Questão 2. Dê exemplos de aromorfoses em plantas.
Um exemplo de aromorfose em angiospermas pode servir:
Dupla fertilização.
As sementes estão dentro do fruto e os óvulos estão localizados dentro do ovário.
Formação vascular.
Questão 3. Considere as figuras 66 e 67. Dê exemplos de idioadaptações em mamíferos.
Dependendo das condições de vida e estilo de vida, o membro de cinco dedos dos mamíferos sofre inúmeras transformações. As formas dos membros dos representantes das ordens de roedores e lagomorfos são diversas. Da mesma forma, as diferenças aparência e detalhes da estrutura dos animais pertencentes às ordens dos artiodáctilos e dos grãos são causados pelas condições desiguais de sua existência.
Pergunta 5. Você concorda com a afirmação de que a degeneração geral pode contribuir para a prosperidade e o sucesso biológicos? Justifique sua resposta.
Questão 6. Que mecanismo biológico assegura o movimento de grupos de organismos em uma direção evolutiva particular?
A seleção natural e a competição garantem o movimento de grupos de organismos em uma direção evolutiva particular.
Pergunta 7. Pode-se argumentar que a evolução pode ser progressiva e regressiva? Justifique a resposta.
Esta afirmação é verdadeira, uma vez que a evolução pode prosseguir em duas direções - progressiva e regressiva. O resultado desse movimento é a adaptabilidade dos organismos às mudanças nas condições ambientais.
progresso biológico. Em geral, a evolução é um processo de desenvolvimento das formas inferiores às superiores, das simples às complexas. O acadêmico A. N. Severtsov enfatizou a existência de progresso biológico e regressão biológica na história do desenvolvimento do mundo orgânico.
progresso biológico- é um sucesso tipo específico ou grupos sistemáticos na luta pela existência. Os principais sinais de progresso biológico: a) aumento do número de indivíduos de grupos sistemáticos; b) ampliação do alcance; c) a formação de uma nova população, variedade, espécie.
instruções evolução biológica. Os acadêmicos A.N. Severtsov e I.I. Shmalgauzen identificaram três direções da evolução biológica que levam ao progresso biológico:
1. Aromorfose (arogênese).
2. Idioadaptação (alogênese).
3. Degeneração (catagênese).
1. Aromorfose(Grego ar o- "levantar", morpha - "formar"), ou progresso morfofisiológico, a complicação da estrutura dos indivíduos, o desenvolvimento de adaptações à vida. Imagine o resultado da aromorfose
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mesa 2
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Observação. Os materiais indicados na tabela são dados de acordo com as épocas de desenvolvimento.
em forma de tabela (Tabela 2). Como resultado da aromorfose, novos grupos sistemáticos são formados: tipos e classes.
A aromorfose é formada com base variabilidade hereditária e seleção natural. Um aumento na atividade geral dos animais contribuiu para o aparecimento de mudanças complexas nos órgãos respiratórios: brânquias, pulmões. Os corações de peixes, pássaros e mamíferos tornaram-se mais complicados. Tudo isso contribuiu para a vida ativa dos animais, reduziu sua dependência das condições ambientais. Grandes grupos sistemáticos - tipo, classe, ordem - foram formados no processo de longa evolução por aromorfose. A aromorfose é o principal caminho para o progresso biológico.
Evolução sistema circulatório- esta é uma complicação dos vasos sanguíneos tubulares da lanceta para um coração de duas, três, quatro câmaras. Na evolução dos mamíferos, várias aromorfoses importantes podem ser distinguidas: nascimento vivo, sangue quente, desenvolvimento progressivo do sistema circulatório (formação dos grandes e pequenos círculos de circulação sanguínea) e do cérebro (Fig. 32). O alto nível geral de organização dos mamíferos, alcançado devido às mudanças aromórficas listadas, permitiu-lhes dominar todas as ambientes possíveis habitats (Ártico, Antártica) e acabou levando ao aparecimento primatas superiores e uma pessoa.
Arroz. 32. Aromorfose de vertebrados
Aromorfose vegetal:
1) transição da reprodução por esporos para reprodução por sementes; 2) desenvolvimento floral; 3) a formação de um fruto a partir de flores; 4) reprodução na água e na terra; 5) complicação da estrutura das plantas.
A aromorfose é o principal caminho da evolução indo na direção de:
a) de unicelular para multicelular;
b) de um organismo de duas camadas para um organismo de três camadas;
aqui níveis mais baixos aos cordados.
2. Idioadaptação- alogênese (grego idios - "característica", latim adaptatio - "adaptação"), ou seja, adaptação a condições especiais meio ambiente, útil na luta pela existência, mas sem uma reestruturação fundamental de sua organização biológica. Uma vez que cada tipo de organismo está em Certos lugares habitação, desenvolve uma adaptação a essas condições. Exemplos de idioadaptação incluem a coloração protetora de animais, pêlos glandulares, espinhos de plantas, a forma plana do corpo de raios e linguados (Fig. 33).
Arroz. 33. Exemplos de idioadaptação: 1 - linguado; 2 - rampa
Dependendo do estilo de vida, os membros das aves mudam: em uma coruja, os dedos são adaptados para capturar comida (os mesmos quatro dedos), em um pica-pau - para movimento livre ao longo de um tronco de árvore, em uma cegonha, membros longos são adaptados para movimento em um pântano. Para exemplos típicos idioadaptação incluem: características na estrutura dos membros (toupeira, ungulados, flutuantes), diferenças no bico das aves (em predadores - dobrado, pântano - muito longo, em quebra-nozes - cruzamento, para dividir sementes). A coloração protetora de vários insetos, peixes, em plantas, a adaptação de uma flor para polinização, frutos e sementes para distribuição. A lanceta e os vertebrados tinham ancestral comum, provavelmente um animal sem crânio. O lancelet sobreviveu até hoje apenas graças à sua adaptação ao fundo arenoso do mar. Muitas espécies, com um nível de organização semelhante, conseguiram adquirir propriedades que lhes permitiram ocupar lugares completamente diferentes na natureza. Por exemplo, algumas espécies de peixes vivem em água fresca, outros - em sal, outros - em camadas profundas reservatório.
Patinação - peixe cartilaginoso, vivendo em águas profundas, mudou-se para a vida no fundo. No processo de evolução, com o aumento da pressão da água, a arraia adquiriu uma forma de corpo achatada. Devido ao movimento lento, a arraia perdeu a cauda e ficou disponível para os inimigos. Portanto, surgiu uma coloração protetora para combinar com a cor do fundo arenoso (areia, conchas) e pontas da cauda. O fundo escuro contribuiu para a formação de um órgão elétrico. No entanto, as principais características estruturais características dos peixes não mudaram.
progresso biológico. Aromorfose. Idioadaptação. Degeneração.
1. O progresso biológico é um aumento na aptidão dos organismos, levando a um número elevado de indivíduos em um grupo sistemático, expansão da área de distribuição e divisão em grupos sistemáticos subordinados, adaptação da população e das espécies ao habitat.
1. Como você entende o progresso biológico?
2. Cite as principais direções da evolução dos organismos.
1. Que tipo de evolução biológica aumenta o nível de organização dos grupos de organismos?
2. Dê exemplos de aromorfose.
1. O que é idioadaptação?
2. Desmonte separadamente a estrutura de peixes, sapos, lagartos, pássaros, macacos (Fig. 32).
Laboratório nº 5
Análise de exemplos de aromorfose, idioadaptação de plantas e animais
Equipamento: herbários de plantas de esporos (musgo, banana, coníferas), angiospermas (qualquer planta com flores); plantas com espinhos, pêlos (espinho de camelo, rosa selvagem), desenhos de bico e patas de pássaros, animais com cor protetora (mascaramento), peixes de arraia.
Tarefas em andamento.
1. Analisando as principais características dos esporos e angiospermas, compreender as aromorfoses das plantas.
2. Determinar a idioadaptação por espinho vegetal e fibras glandulares.
3. Analisar exemplos de idioadaptação: a estrutura do bico e das pernas de aves que vivem em diferentes condições ambientais.
4. Identificar as causas da idioadaptação na estrutura da arraia.
O aparecimento de uma camada de mesoderma nos vermes se refere à aromorfose? Se sim, quais vermes?
1. Analisar o fenômeno da aromorfose na estrutura do coração dos vertebrados.
2. Quais são as formas de alcançar o progresso biológico?
3. Que complicações ocorreram na estrutura dos mamíferos com uma trajetória progressiva de desenvolvimento?
4. Qual é a maior aromorfose nas plantas?
5. Isso muda nível biológico estrutura dos organismos durante a idioadaptação?
6. Dê exemplos de idioadaptação em plantas.
