Evoluţia lumii organice este lungă şi proces dificil efectuat pe diferite niveluri organizarea materiei vii și a curgerii în interior directii diferite. Dezvoltarea faunei sălbatice a venit din forme inferioare, având o structură relativ simplă, la forme din ce în ce mai complexe. Simultan înăuntru grupuri individuale organismele au dezvoltat adaptări (adaptări) speciale care le-au permis să existe în habitate specifice. De exemplu, la multe animale acvatice apar membrane între degete, care facilitează înotul (tritoni, broaște, rațe, gâște, ornitorinci etc.).
Analizând dezvoltarea istorică a lumii organice și numeroasele adaptări specifice, cei mai mari evoluționiști ruși A.N. Severtsov și I. I. Shmalgauzen au identificat trei direcții principale de evoluție: aromorfoza, adaptările ideologice și degenerarea.
Aromorfoza (sau arogeneza) este o schimbare evolutivă majoră care duce la o complicație generală a structurii și funcțiilor organismelor și le permite acestora din urmă să ocupe habitate fundamental noi sau să crească semnificativ capacitatea competitivă a organismelor în habitatele existente. Aromorfozele vă permit să vă mutați în noi habitate (adică să intrați în noi zone de adaptare). Prin urmare, aromorfozele sunt fenomene relativ rare în lumea vie și sunt de natură fundamentală, furnizând influență mare pentru evoluția organismelor.
Nivelul de adaptare sau zona de adaptare se numește anumit tip habitate cu condiții ecologice caracteristice sau un complex de anumite adaptări caracteristice unui anumit grup de organisme ( Termeni si Conditii Generale viata sau moduri similare de asimilare a unor vitale resurse importante). De exemplu, zona de adaptare a păsărilor este dezvoltarea spațiu aerian, care le-a asigurat protecție împotriva multor prădători, noi modalități de vânătoare a insectelor zburătoare (unde nu au concurenți), mișcare rapidă în spațiu, capacitatea de a depăși obstacole mari care sunt inaccesibile altor animale (râuri, mări, munți etc. .), capacitatea de a migra pe distanțe lungi (zboruri), etc. Prin urmare, zborul este o achiziție evolutivă majoră (aromorfoză).
Cel mai exemple vii multicelularitatea și apariția unui mod sexual de reproducere pot servi drept aromorfoze. Multicelularitatea a contribuit la apariția și specializarea țesuturilor, a dus la complicarea morfologiei și anatomiei multor grupuri de organisme, atât plante, cât și animale. reproducere sexuală a extins semnificativ abilitățile de adaptare ale organismelor (variabilitate combinativă).
Aromorfozele au oferit animalelor modalități mai eficiente de hrănire și o eficiență metabolică crescută - de exemplu, apariția maxilarelor la animale a făcut posibilă trecerea de la hrănirea pasivă la hrănirea activă; eliberarea tubului digestiv din sacul piele-muscular și apariția unei deschideri excretoare în acesta au îmbunătățit fundamental eficiența absorbției alimentelor datorită specializării diferitelor sale secțiuni (aspectul stomacului, intestinelor, glandelor digestive, rapid eliminarea produselor inutile). Acest lucru a crescut semnificativ șansele de supraviețuire ale organismelor chiar și în locuri cu un conținut scăzut de resurse nutritive.
Cea mai mare aromorfoză din evoluția animalelor a fost sângele cald, care a activat dramatic intensitatea și eficiența metabolismului în organisme și a crescut supraviețuirea acestora în habitate cu temperaturi scăzute sau în schimbare bruscă.
Ca exemple de aromorfoze în regnul animal, putem aminti și formarea unei cavități interne a organismelor (primare și secundare), apariția unui schelet (intern sau extern), dezvoltarea sistem nervosși mai ales complicația structurii și funcțiilor creierului (aspectul reflexe complexe, învăţare, gândire, al doilea sistem de semnalizare la oameni etc.) și multe alte exemple.
La plante, aromorfozele majore sunt: apariția unui sistem conducător care a conectat diferite părți ale plantei într-un singur întreg; formarea unui lăstar - un organ vital care a oferit plantelor toate aspectele vieții și reproducerii; formarea unei semințe - un organ de reproducere care are loc sexual, a cărui dezvoltare și maturare este asigurată de resursele întregului organism matern (arbore, arbust sau altă formă de viață a plantelor) și care are un embrion bine protejat de țesuturi. a semințelor (gimnosperme și angiosperme); apariția unei flori care a sporit eficiența polenizării, a redus dependența de polenizare și fertilizare și a asigurat protecție pentru ou.
La bacterii, aromorfoza poate fi considerată apariția unui mod de nutriție autotrof (fototrof și litotrof sau chemosintetic), care le-a permis să ocupe o nouă zonă de adaptare - habitate complet lipsite de surse de hrană organică sau care au o penurie a acestora. În bacterii și ciuperci, aromorfozele includ capacitatea de a forma anumiți compuși biologic activi (antibiotice, toxine, substanțe de creștere etc.), care le măresc semnificativ competitivitatea.
Arogeneza poate apărea și la nivel interspecie (sau biocenotic) în timpul interacțiunii organismelor de diferite poziții sistematice. De exemplu, apariția polenizării încrucișate și atragerea insectelor și păsărilor pentru aceasta poate fi considerată aromorfoză. Aromorfozele biocenotice mari sunt: formarea micorizelor (simbioza ciupercilor și rădăcinilor plantelor) și a lichenilor (asocierea ciupercilor și algelor). Aceste tipuri de asociații au permis simbioților să trăiască în locuri unde nu s-ar fi așezat niciodată separat (pe soluri sărace, pe roci etc.). Deosebit de semnificativă este uniunea dintre ciuperci și alge, care a dus la apariția unei noi forme de viață simbiotice - lichenii, care sunt foarte asemănători morfologic cu un singur organism asemănătoare cu plantele. Cea mai mare aromorfoză de acest tip este celula eucariotă, constând din diferite organisme(procariote), și-au pierdut complet individualitatea și s-au transformat în organele. Celula eucariotă are un metabolism mai activ și mai economic decât celula procariotă și a asigurat apariția și evoluția regnurilor de ciuperci, plante și animale.
Aromorfozele sunt evenimente majoreîn evoluția lumii organice și se păstrează în populații și în dezvoltare ulterioară duc la apariția unor noi grupuri mari de organisme și taxoni de rang înalt - ordine (ordine), clase, tipuri (diviziuni).
Se presupune că aromorfoza este cel mai probabil în formele inițial primitive sau puțin specializate de organisme, deoarece tolerează mai ușor schimbările. mediu inconjuratorși le este mai ușor să se obișnuiască cu medii noi. Forme specializate adaptate la anumite, adesea destul de restrâns conditii limitate viața, de obicei pier atunci când astfel de condiții se schimbă brusc. De aceea, în natură, alături de forme de viață extrem de organizate și specializate, coexistă număr mare organisme relativ primitive (bacterii, ciuperci, nevertebrate și altele) care s-au adaptat perfect la noile condiții și sunt foarte stabile. Aceasta este logica procesului evolutiv.
Degenerare generală sau catageneză
Acestea sunt adaptări specifice la anumite condiții specifice de habitat care se formează în aceeași zonă de adaptare. Idioadaptările se manifestă atât în timpul arogenezei, cât și în timpul degenerării. Acestea sunt adaptări particulare care nu modifică semnificativ nivelul de organizare a organismelor realizat în procesul de evoluție, dar facilitează semnificativ supraviețuirea acestora în aceste habitate particulare.
De exemplu, dacă o floare o putem considera cea mai mare aromorfoză din evoluție floră, atunci formele și dimensiunile florii sunt deja determinate de acestea conditii reale, în care există anumite specii de plante, sau poziția lor sistematică.
Același lucru se aplică, de exemplu, păsărilor. Aripa este o aromorfoză. Forma aripilor, metodele de zbor (planare, volant) - o serie de idioadaptare care nu schimbă fundamental organizarea morfologică sau anatomică a păsărilor. Idioadaptările includ colorarea protectoare, care este larg răspândită în lumea animală. Prin urmare, idioadaptările sunt adesea considerate ca semne ale categoriilor taxonomice inferioare - subspecii, specii, mai rar genuri sau familii.
Raportul diferitelor direcții în evoluție
Procesul evolutiv este continuu, iar direcțiile sale principale se pot schimba în timp.
Aromorfozele sau degenerarea generală, ca procese rare în evoluție, duc la creșterea sau scăderea organizării morfologice și fiziologice a organismelor și ocuparea acestora a unei zone adaptative superioare sau inferioare. În aceste zone de adaptare, adaptările private (idioadaptarea) încep să se dezvolte activ, oferind o adaptare mai subtilă a organismelor la habitate specifice. De exemplu, apariția unui grup mare de ciuperci micorizice le permite să ocupe o nouă zonă de adaptare asociată cu un grup mare de noi habitate pentru ciuperci și plante. Aceasta este o aromorfoză biocenotică, urmată de o serie de adaptări particulare (idioadaptare) - relocare tipuri diferite ciuperci pe diferite plante gazdă (boletus, boletus, boletus etc.).
În procesul evoluției, progresul biologic poate fi înlocuit de regresie, aromorfoze - prin degenerare generală, iar toate acestea sunt însoțite de noi idioadaptări. Fiecare aromorfoză și fiecare degenerare provoacă relocarea organismelor în noi habitate, realizată prin idioadaptare. Acesta este raportul dintre aceste direcții ale procesului evolutiv. Pe baza acestor transformări evolutive, organismele ocupă noi nişe ecologiceși populează noi habitate, adică are loc radiația activă adaptativă a acestora. De exemplu, apariția vertebratelor pe uscat (aromorfoza) a determinat radiația lor adaptativă și a dus la formarea multor grupuri taxonomice și ecologice (prădători, ierbivore, rozătoare, insectivore etc.) și noi taxoni (amfibieni, reptile, păsări, mamifere). ).
Caracteristicile generale ale direcțiilor de evoluție prin modificarea nivelului de organizare și a naturii prosperității speciei.
Convergență și divergență
O analiză a mecanismului de speciație arată că rezultatul acestui proces este apariția uneia sau mai multor (două, trei sau mai multe) specii strâns înrudite.
Considerând evoluția în ansamblu, se poate observa că rezultatul acesteia este diversitatea organismelor care trăiesc pe Pământ. Prin urmare, pe baza rezultatelor procesului evolutiv, se pot distinge două tipuri de evoluție - microevoluția și macroevoluția.
Microevoluția este un set de procese de speciație în care dintr-o specie apar noi (una sau mai multe) specii de organisme.
Microevoluția este, parcă, un „act elementar de evoluție”, însoțit de apariția unui număr mic de specii dintr-o specie inițială.
Un exemplu de micro procese evolutive este apariția a două rase de molii nocturne, pe diferite tipuri de cinteze insulele Galapagos, specii de coastă de pescăruși de pe coasta de Nord Oceanul Arctic(din Norvegia până în Alaska), etc.
Creșterea rasei „porc alb ucrainean” poate servi ca exemplu de microevoluție implementată de oameni.
Astfel, rezultatul microevoluției este apariția de noi specii din specia originală, care se realizează din cauza divergenței.
Divergența este un proces de divergență a caracteristicilor, în urma căruia apar specii noi sau specii care au apărut în procesul de evoluție se deosebesc între ele prin diverse caracteristici datorită adaptării acestor specii la diferite condiții de existență.
Macroevoluție - totalitatea tuturor proceselor evolutive, în urma cărora a luat naștere toată diversitatea lumii organice; aceste procese au loc nu numai la nivelul speciei, ci și la nivelul genului, familiei, clasei etc.
Rezultatul macroevoluției este întreaga diversitate a lumii organice moderne, care a apărut atât din cauza divergenței, cât și a convergenței (convergența trăsăturilor).
specii care provin din grupuri diferite organismele (de exemplu, clasele) pot fi convergente, adică, împreună cu anumite diferențe, au aspecte comune asociat cu adaptabilitatea la un mediu. Exemple de specii convergente sunt rechinul, balena și ihtiosaurul (reptile fosile). Aceste specii au o formă asemănătoare peștilor, aripioare, așa cum sunt adaptate mediu acvatic. Alte exemple de organisme convergente sunt fluturii, păsările și liliecii, deoarece au aripi și sunt adaptate unui stil de viață aer-sol.
În consecință, în cursul macroevoluției, atât divergența, cât și convergența sunt posibile.
Pentru o lungă perioadă de timp dezvoltare istorica macroevoluția a dus la schimbare drastică lumea organică în ansamblu. Da, modern lumea organică semnificativ diferit de cel al erelor proterozoice sau mezozoice.
Căi și direcții de evoluție
După cum s-a menționat mai sus, evoluția se realizează în două moduri - divergent și convergent și, ca urmare a acestor procese, tipuri diferite atât în ceea ce priveşte nivelul lor de organizare cât şi natura adaptării la habitate. Prin urmare, se disting trei căi de evoluție în funcție de natura schimbării nivelului de organizare al organismelor emergente: idioadaptare, aromorfoză și degenerare.
1. Aromorfoza (arogeneza) - calea evoluției, în care nivelul de organizare al organismelor crește în comparație cu formele originale.
Aromorfozele includ: apariția organismelor fotosintetice din heterotrofe; aspect organisme pluricelulare din unicelular; apariția psilofiților din alge; apariția angiospermelor cu prezența fertilizării duble și a cochiliilor noi în sămânța de la gimnosperme; apariţia unor organisme capabile să-şi hrănească puii cu lapte etc.
2. Idioadaptarea (alogeneza) - calea evolutiei, in care apar specii noi, care nu se deosebesc de specia originala din punct de vedere al nivelului de organizare.
Speciile care au apărut în timpul idioadaptării diferă de cele originale prin trăsături care le permit să existe în mod normal în diverse conditii habitat. Idioadaptarea poate fi atribuită apariției diferitelor tipuri de cinteze pe Insulele Galapagos, diferite rozătoare care trăiesc în conditii diferite(iepuri de câmp, veverițe de pământ, rozătoare asemănătoare șoarecilor) și alte exemple.
3. Degenerescenta (catogeneza) - calea evolutiei, in care nivel general organismele nou apărute este redusă.
În unele surse, căile evoluției se numesc direcții. În acest caz, este necesar să se indice: direcția de evoluție în funcție de natura schimbării nivelului de organizare, întrucât există direcții de evoluție în funcție de natura prosperității. De caracteristică dată Există două direcții - progresul biologic și regresia biologică.
progresul biologic- aceasta este o astfel de directie de evolutie, in care numarul de populatii, subspecii creste si raza (habitatul) se extinde, in timp ce acest grup organismele sunt într-o stare de speciație constantă.
În prezent, mamiferele, artropodele (de la animale), angiospermele (de la plante) sunt într-o stare de progres biologic. Progresul biologic nu înseamnă o creștere a nivelului de organizare a organismelor, dar nici nu o exclude.
Regresia biologică - direcția de evoluție, în care intervalul și numărul de organisme scade, rata de speciație încetinește (numărul de populații, subspecii, specii scade).
Momentan capabil regresie biologică sunt reptile, amfibieni (de la animale), ferigi (de la plante). În același timp, activitatea umană are o mare influență asupra stării de progres sau regresie a organismelor. Astfel, multe specii de animale au dispărut din cauza impactului uman (de exemplu, foca de vacă a lui Steller, uraci etc.).
Adaptabilitatea organismelor la condițiile de mediu, tipurile și relativitatea acestuia
Prima definiție fundamentată științific a speciei a fost dată de Charles Darwin. În prezent, acest concept a fost clarificat din punctul de vedere al tuturor teorii moderne, inclusiv din punct de vedere genetic. În interpretarea modernă, formularea conceptului de „tip” este următoarea:
O specie este o colecție de toți indivizii care au aceleași caracteristici morfologice și fiziologice ereditare, sunt capabili să se încrucișeze liber și să producă descendenți fertili normali, au același genom, aceeași origine, ocupă o anumită zonă de viață și sunt adaptați la condițiile existența în ea.
Criteriile pentru specie și ea caracteristica ecologica va fi discutat în continuare. În această subsecțiune, prezentăm mecanismul speciației.
În cadrul populațiilor, la diverși indivizi ai acestor populații, din cauza variabilității mutaționale (ereditare), diverse semne Prin urmare, toți indivizii acestei populații au anumite diferențe unul față de celălalt.
Trăsăturile care apar la indivizii individuali pot fi fie benefice, fie dăunătoare pentru acel organism într-un anumit habitat. În procesul vieții, de regulă, acei indivizi care sunt mai adaptați la un anumit habitat supraviețuiesc. La indivizii din diferite populații, aceste semne vor fi diferite, mai ales când condițiile habitatelor lor sunt foarte diferite.
În timp, trăsăturile care disting indivizii unei populații de alta se acumulează, iar diferențele dintre ei devin din ce în ce mai semnificative. Ca urmare a acestor procese, mai multe subspecii iau naștere dintr-o specie inițială (numărul lor este același cu numărul de populații ale speciilor care trăiesc în diferite condiții de mediu - 2, 3 etc.).
Dacă populații diferite în condiții diferite de existență sunt suficient de izolate unele de altele, atunci amestecul de caractere din cauza hibridizării indivizilor nu are loc. Diferențele dintre indivizii diferitelor populații devin atât de semnificative încât este posibil să se constate apariția unor noi specii (indivizii lor nu se mai încrucișează și nu dau descendenți fertili cu drepturi depline).
În procesul de speciație, apar noi specii care sunt bine adaptate condițiilor de existență, ceea ce a surprins și încântat întotdeauna omul și oameni religioși forțat să admire „înțelepciunea creatorului”. Luați în considerare esența fenomenului fitness-ului, precum și relativitatea fitness-ului.
Adaptarea se numește anumite trăsături ale organismelor care îi permit să supraviețuiască în anumite condiții de mediu specifice.
Un exemplu izbitor de adaptabilitate este culoarea albă a iepurelui perioada de iarna. Această colorare îl face invizibil pe fundalul acoperirii albe de zăpadă.
În procesul evoluției, multe organisme au dezvoltat semne datorită cărora s-au adaptat foarte bine la mediul lor. teoria evoluționistă a dezvăluit cauza și mecanismul de adaptare a organismului la condițiile mediului său, a arătat esența materialistă a acestui proces.
Motivul apariției adaptărilor la condițiile de mediu este variabilitatea ereditară care apare sub influența condițiilor de mediu.
Mutațiile rezultate, dacă sunt utile, sunt fixate la descendenți datorită supraviețuirii mai bune a indivizilor cu aceste trăsături.
Un exemplu clasic de apariție a adaptabilității organismelor la mediu a fost prezentat în lucrările lui Charles Darwin.
În Anglia, există o molie de mesteacăn, care are o culoare galben deschis. Pe fundalul unui trunchi ușor de mesteacăn, acești fluturi sunt invizibili, așa că majoritatea sunt păstrați, deoarece sunt invizibili pentru păsări.
Dacă mesteacănii cresc în zona unei întreprinderi producătoare de funingine, atunci trunchiul lor se întunecă. Pe fundalul lor, fluturii de culoare deschisă devin vizibili, prin urmare sunt ușor mâncați de păsări. În procesul de existență temporară îndelungată a speciilor acestor fluturi, din cauza mutațiilor au apărut forme cu o culoare închisă. Formele de culoare închisă au supraviețuit mai bine în condiții noi decât cele de culoare deschisă. Așadar, în Anglia, au apărut două subspecii de fluturi de molii (forme deschise și închise).
Reconstrucția producției și îmbunătățirea tehnologiei, ținând cont de cerințe, au condus la faptul că întreprinderile au încetat să emită funingine și să schimbe culoarea trunchiurilor de mesteacăn. Acest lucru a condus la faptul că formele de culoare închisă nu au fost adaptate la noile condiții, iar trăsătura dobândită de ele a devenit nu numai că nu este utilă, ci chiar dăunătoare. Pe această bază, putem concluziona că starea de fitness a organismelor este relativă: o schimbare puternică, chiar și pe termen scurt, a condițiilor de mediu poate transforma un organism adaptat mediului într-unul neadaptat: de exemplu, un iepure de munte cu o temperatură prea devreme. stratul de zăpadă va fi mai vizibil pe fundalul câmpului întunecat decât dacă ar fi vopsit în culoarea „de vară” (gri).
Există mai multe tipuri de adaptabilitate în organism. Să luăm în considerare unele dintre ele.
1. Colorare protectoare – o culoare care permite corpului sa fie invizibil pe fundalul mediului inconjurator.
Exemple: colorarea verde a afidelor pe fundalul frunzelor verzi de varză; colorarea întunecată a spatelui peștelui pe un fundal întunecat când este privit de sus și colorarea deschisă a burtei pe un fundal deschis când este privit de jos; peștii care trăiesc în desișurile vegetației acvatice au o culoare în dungi (știucă) etc.
2. Mimetism și deghizare.
Mimica este faptul că un organism este similar ca formă cu alt organism. Un exemplu de mimetism este musca viespei, forma corpului ei seamănă cu o viespe și aceasta avertizează asupra unui pericol care nu există, deoarece această muscă nu are înțepătură.
Camuflajul constă în faptul că organismul ia forma unui obiect al mediului și devine invizibil.
Un exemplu sunt insectele stick - insecte în formă de fragmente de tulpini de plante; există insecte care au formă de frunze etc.
3. Culoare de avertizare - o culoare strălucitoare care avertizează asupra pericolului. Exemple: colorant otrăvitor buburuze, albine, viespi, bondari etc.
4. Adaptări speciale ale plantelor pentru implementarea proceselor de polenizare. Plantele polenizate prin vânt au stamine lungi, agățate, alungite, care ies în afară laturi diferite stigmate de pistil cu dispozitive de captare a polenului și a altor forme. Plantele polenizate cu insecte au inflorescențe, culori strălucitoare și forme de flori exotice pentru a atrage un anumit fel insecte care efectuează polenizarea.
5. forme deosebite comportamentul animalului - poziții amenințătoare ale reptilelor uneori inofensive și alteori periculoase, struțul care își îngroapă capul în nisip etc.
Rezumând, se poate observa că, datorită acumulării diferențelor apărute din cauza mutațiilor, este posibil să se formeze noi specii adaptate mediului lor, dar această aptitudine este relativă, deoarece condițiile în schimbare duc la pierderea adaptabilității organismului la acest lucru. mediu inconjurator.
Există multe ipoteze cu privire la modalități posibile originea principalelor regate ale faunei sălbatice. Să luăm în considerare principalele căi ale dezvoltării istorice a regatelor plantelor și animalelor, care sunt cele mai studiate din acest punct de vedere.
Numărul de specii de plante existente în prezent ajunge la 500.000, dintre care aproximativ 300.000 sunt înflorite. Primii autotrofe au fost cianurii și parțial alge verzi. Rămășițele lor se găsesc chiar și în roci arhean vârstă.
LA Proterozoic mulți trăiau în mări reprezentanți diferiți verde și alge aurii. În același timp, se pare, au apărut algele atașate de fund. Pe suprafața pământului fără viață se creează primul sol, rezultat din acțiunea abioticului ( condiții climatice) și condiții biotice (prezența bacteriilor și a cianurilor).
LA paleozoicîn regnul vegetal, are loc un eveniment evolutiv major - plantele se deplasează pe uscat. Cu toate acestea, în primele perioade ale acestei ere, plantele încă locuiesc în principal în mările. Pe fund sunt atașate alge verzi și maro, iar în coloana de apă sunt diatomee, aurii, euglenoide. La sfârșitul ordovician si devreme silurianși s-a remarcat apariția primelor plante terestre - psilofitele, care acopereau zonele de coastă de pământ cu un covor verde continuu. Există rearanjamente în sistemul conducător și țesuturile tegumentare ale plantelor: un conducător sistem vascular cu floem și xilem slab diferențiate, cuticulă și stomate. Psilofitele au fost atașate mai sigur de substrat cu ajutorul axelor inferioare ramificate dihotomic. Unele au frunze primitive. Psilofitele ocupau o pozitie intermediara intre plantele vasculare terestre si alge.
Evoluția ulterioară a plantelor în condiții terestre a dus la creșterea compactității corpului, apariția rădăcinilor, dezvoltarea țesutului epidermic cu pereți groși impregnați cu substanțe asemănătoare ceară, modificarea metodelor de reproducere, distribuție etc.
Din momentul în care aterizează pe uscat, plantele se dezvoltă în două direcții principale: gametofit și sporofit. Direcția gametofitului a fost reprezentată de mușchi, direcția sporofitului a fost reprezentată de alte plante. Ramura sporofită s-a dovedit a fi mai adaptată la modul de viață terestru. La aceste plante, rădăcina și sistemele conductoare, țesuturile tegumentare și mecanice s-au îmbunătățit treptat și au devenit mai complicate. Deja inauntru devonian există păduri luxuriante de coada-calului, mușchi de club, ferigi și gimnosperme străvechi (cordaite).în carbon aceste păduri sunt și mai comune, iar clima este umedă și uniform caldă pe tot parcursul anului. Plantele ajung la 40 m înălțime.
În aceeași perioadă se găsesc primele plante lemnoase cu semințe de la gimnosperme, a căror înflorire cade la sfârșit. carbon – permian perioadă. Diferența lor față de cele asemănătoare ferigilor și cele plutitoare este transformarea megasporangiului într-un ovul. Eliberare completă la unele plante, procesul de reproducere sexuală din apă. Astfel, polenizarea la gimnosperme este realizată de vânt, iar după fertilizare, ovulul se transformă într-o sămânță, iar semințele au adaptări pentru răspândirea de către vânt și animale.
mezozoic Epoca este caracterizată de procese miniere intensive: apar Uralii, Tien Shan, Altai etc. Clima continuă să se usuce, iar zonele oceanelor și mărilor se micșorează. LA triasic s-a remarcat dezvoltarea deșerților, dispariția ferigilor gigantice, a cozii-calului asemănătoare copacilor și a mușchilor de club. LA jurasic perioadă, pe fundalul înfloririi gimnospermelor, apar primele angiosperme și bennetita- un prototip de plante cu flori.
Angiospermele se răspândesc treptat, cucerind toate continentele, ceea ce este asociat cu prezența unui număr de avantaje. Angiospermele au un sistem conducător foarte dezvoltat, o floare și un fruct (embrionul este furnizat cu un nutrienți). În procesul de evoluție, floarea suferă modificări semnificative. Au fost favorizate plantele cu polenizare încrucișată. Polenizatorii au fost atrași de aroma nectarului, culoarea strălucitoare a florii.
cenozoic epoca este considerată perioada de glorie a angiospermelor. La începutul Cenozoicului se menține încă un climat cald. În neogen și paleogen se formează Anzi, Pirinei, Himalaya, Mediterana, Negru, Caspic și Marea Aral. Se formează zone botanice și geografice apropiate de cele moderne. În nord predomină pădurile de conifere, în sud - pădurile de castani-fag cu participarea sequoia și ginkgo. Întreaga Europă era acoperită cu păduri luxuriante de arbori precum stejar, mesteacăn, pin, castan, fag, viță de vie, nuc etc. Clima este caldă și temperată.
În Cuaternar Epoca cenozoică (acum 2-3 milioane de ani), cantitatea de precipitații a crescut și a început glaciarea unei părți semnificative a Pământului, ceea ce a provocat dispariția sau retragerea vegetației terțiare iubitoare de căldură spre sud. Au apărut plante erbacee și arbustive rezistente la frig. Pe teritorii vaste pădurile au fost înlocuite cu stepă, semi-desert și deșert. Vegetația apare cu o sezonalitate pronunțată în ciclul de dezvoltare și se formează fitocenoze moderne.
Astfel, principalele caracteristici ale evoluției regnului vegetal sunt următoarele:
1. Trecerea de la haploid la diploid. În multe alge și mușchi, toate celulele (cu excepția zigotului) sunt haploide. La ferigă este încă prezent un gametofit independent, dar deja la gimnosperme și angiosperme se observă o reducere completă a gametofitului și o tranziție la faza diploidă.
2. Eliberarea procesului de reproducere sexuală din prezența apei.
3. Diferențierea corpului cu trecerea la condiții terestre: rădăcină, tulpină, frunză.
4. Specializarea polenizării (insecte).
Tipuri de schimbări evolutive.
Principalele tipuri de schimbări evolutive includ: paralelismul, convergența și divergența.
Paralelismul este o schimbare evolutivă care are ca rezultat formarea de trăsături similare în organismele înrudite. De exemplu, printre mamifere, cetacee și pinipede, independent unul de celălalt, au trecut la viața în mediul acvatic și au dobândit adaptările corespunzătoare - aripile. Cunoscut asemănare generală au fără legătură mamifere zonă tropicală, trăind pe continente diferite, în condiții climatice similare (Fig. 89).
Convergența este un tip de schimbare evolutivă, în urma căreia organismele neînrudite capătă caracteristici similare (Fig. 90). Două sau mai multe specii care nu sunt strâns înrudite devin din ce în ce mai multe prieten asemanator pe un prieten. Acest tip de schimbare evolutivă este rezultatul adaptărilor la condiții similare. Mediul extern.
Modificările convergente afectează numai organele care sunt direct legate de aceiași factori de mediu. Cameleonii și agamele cățăratoare care trăiesc pe ramurile copacilor sunt foarte asemănătoare ca aspect, deși aparțin unor subordine diferite. La mamiferele marsupiale și placentare, ca urmare a unui mod de viață similar, au apărut caracteristici structurale similare, independent unele de altele. Asemănătoare sunt alunița europeană și alunița marsupial, zburătorul marsupial și veverița zburătoare. Asemănarea convergentă se observă chiar și la grupurile de animale care sunt foarte îndepărtate unele de altele în poziție sistematică. Păsările și fluturii au aripi, dar originea acestor organe este diferită. În primul caz, acestea sunt membre alterate, în al doilea, pliuri ale pielii.
Divergența este cea mai mare tip general proces evolutiv, baza pentru formarea de noi grupuri sistematice.
Divergenta (din lat.divergantia - divergenta) - evolutie divergente. Procesul de divergenta este de obicei reprezentat ca arbore evolutiv cu ramuri divergente (Fig. 91). Aceasta este o imagine a evoluției divergente sau a radiației: un strămoș comun a dat naștere la două sau mai multe forme, care, la rândul lor, au devenit strămoșii multor specii și genuri. Divergența reflectă aproape întotdeauna extinderea adaptării la noile condiții de viață. Clasa de mamifere s-a împărțit în numeroase ordine, ai căror reprezentanți diferă ca structură, stil de viață și natura adaptărilor fiziologice și comportamentale (insectivore, lilieci, carnivore, cetacee etc.).
Principalele direcții de evoluție.
Dezvoltarea naturii vii a trecut de la simplu la complex și a avut un caracter progresiv. Odată cu aceasta a avut loc și adaptarea speciilor la condiții specifice de viață, s-a realizat specializarea acestora.
Pentru a înțelege evoluția istorică a lumii organice, este important să se determine principalele linii de evoluție. O contribuție semnificativă la dezvoltarea problemei evoluției au avut-o savanții ruși de seamă A. N. Severtsov și I. I. Shmalgauzen. Ei au descoperit că principalele direcții de evoluție sunt aromorfoza, idioadaptarea și degenerarea (Fig. 92).
Aromorfoza (din limba greacă. airomorphosis - ridic forma) este o astfel de schimbare la scară largă, evolutivă, care duc la o creștere generală a organizației, crește intensitatea vieții, dar nu sunt adaptări înguste la condițiile de existență puternic limitate. Aromorfozele oferă avantaje semnificative în lupta pentru existență, fac posibilă trecerea în mediu nou habitat.
Aromorfozele la animale includ apariția nașterii vii, capacitatea de a menține o temperatură constantă a corpului, apariția unui sistem circulator închis, iar la plante - apariția unei flori, a unui sistem vascular, abilitatea de a menține și regla schimbul de gaze în frunze.
Pe cale de aromorfoză, mare grupuri sistematice, un rang mai mare decât familia. Aromorfozele contribuie la creșterea supraviețuirii și la reducerea mortalității în populații. Numărul de organisme crește, gama lor se extinde, se formează altele noi. populatiilor accelerează formarea de noi specii. Toate acestea sunt esența progresului biologic, sau victoria unei specii (o altă unitate sistematică) în lupta pentru existență.
Idioadaptarea (din grecescul idios - peculiar și lat. adaptatio - adaptare) este o mică schimbare evolutivă care crește adaptabilitatea organismelor la anumite condiții de mediu. Spre deosebire de aromorfoză, idioadaptarea nu este însoțită de o modificare a principalelor trăsături ale organizației, de o creștere generală a nivelului acesteia și de o creștere a intensității activității vitale a organismului.
Exemple de idioadaptări sunt colorarea protectoare a animalelor sau adaptarea unor pești (lipă, somn) la viața de la fund - aplatizarea corpului, colorarea pentru a se potrivi cu culoarea pământului, dezvoltarea antenelor etc. Un alt exemplu îl reprezintă adaptările de zbor la unele specii de mamifere (lilieci, veverițe zburătoare).
Un exemplu de idioadaptare la plante este o varietate de adaptări la polenizarea încrucișată a unei flori de către insecte sau vânt, adaptări la dispersarea semințelor.
De obicei, mici grupuri sistematice - specii, genuri, familii - apar în procesul de evoluție prin idioadaptare. Idioadaptarea, precum și aromorfoza, duc la creșterea numărului unei specii, la o extindere a gamei sale, la o accelerare a speciației, adică la progresul biologic.
Multe specii moderne sunt îmbrățișate de progresul biologic. De exemplu, în urmă cu o sută de ani, granița de distribuție a iepurilor în nord a ajuns la linia Sankt Petersburg - Kazan, iar în est - la râul Ural. În prezent, s-a răspândit în nord - în Karelia Centrală și în est - în Omsk. Acum sunt cunoscute aproximativ 20 dintre subspeciile sale.
În natură, se observă și regresia biologică. Se caracterizează prin trăsături opuse progresului biologic: o scădere a numărului; îngustarea intervalului; scăderea numărului de specii, populații. Drept urmare, duce adesea la dispariția speciilor.
Dintre numeroasele ramuri ale celor mai vechi amfibieni, au rămas doar cele care au dus la formarea claselor moderne de amfibieni și reptile. Ferigile antice și multe alte grupuri de plante și animale au dispărut.
Odată cu dezvoltarea civilizației umane, cauzele progresului biologic și ale regresiei biologice sunt din ce în ce mai mult asociate cu schimbările pe care omul le face peisajelor Pământului, rupând legăturile dintre ființele vii și mediul înconjurător care s-au dezvoltat în procesul de evoluție.
Activitatea umană este un factor puternic în progresul biologic al unor specii, adesea dăunătoare lui, și în regresul biologic al altora, necesar și util pentru el. Gândiți-vă la apariția multor specii de insecte rezistente la pesticide, la microbii cauzatori de boli rezistenți la medicamente, la dezvoltarea rapidă a algelor albastre-verzi în apele uzate. La semănat, omul invadează fauna sălbatică, distruge multe populații sălbatice pe suprafețe mari, înlocuindu-le cu câteva artificiale. Exterminarea crescută a multor specii de către om duce la regresia lor biologică, care le amenință cu dispariția. Corelarea căilor de evoluție. Căile de evoluție ale grupurilor sistematice mari (de exemplu, tipuri și clase) sunt foarte complexe. Adesea în dezvoltarea acestor grupuri are loc o schimbare succesivă de la o cale de evoluție la alta. Dintre toate modalitățile luate în considerare de a realiza progresul biologic, aromorfozele sunt cele mai rare, ridicând unul sau altul grup sistematic la un nivel de dezvoltare calitativ nou, mai înalt. Aromorfozele pot fi considerate ca puncte de cotitură în dezvoltarea vieții. Pentru grupurile care au suferit transformări morfofiziologice adecvate, se deschid noi oportunități în stăpânirea mediului extern.
Fiecare aromorfoză este urmată de multe idioadaptări care asigură o utilizare mai completă a tuturor resurselor disponibile și dezvoltarea de noi habitate.
Păsările și mamiferele au ocupat o poziție dominantă în rândul animalelor terestre. Dobândirea unei temperaturi constante a corpului (aromorfoza) le-a permis să supraviețuiască în condiții de glaciare și să pătrundă departe în țările reci, evoluția ulterioară a continuat prin idioadaptări, ceea ce a dus la apariția unor noi specii care stăpâneau diverse habitate.
Paralelism. Convergenţă. Divergenţă. Aromorfoza. Idioadaptare. Degenerare generală. progresul biologic. regresie biologică.
1. Care sunt principalele caracteristici ale progresului biologic și ale regresiei biologice. 2. Enumeraţi principalele tipuri de schimbări evolutive, daţi caracteristicile acestora. 3. Care sunt principalele direcții de evoluție?
Rezumatul capitolului
Ideea evolutivă este că ființele vii se schimbă treptat în timp. Charles Darwin a dezvăluit principalul forţe motrice evoluţie: ereditate, variabilitate şi selecție naturală .
Ereditatea este proprietatea tuturor organismelor de a păstra și de a transmite proprietățile părinților către urmași.
Variabilitatea este proprietatea organismelor de a dobândi trăsături noi. Potrivit lui Charles Darwin, variabilitatea formelor de viață corespunde schimbărilor în condițiile de mediu în care trăiesc.
Prezența proprietăților avansate permite organismelor să fie câștigătoare în lupta pentru existență. Supraviețuind, ei au avantajul de a transmite proprietăți avansate urmașilor lor. Darwin a numit acest proces selecție naturală.
Variabilitatea ereditară este menținută constant de aspect mutatii și recombinare genetică- un proces continuu de amestecare a genelor în timpul formării zigoților.
Oamenii de știință definesc microevoluția ca fiind schimbări direcționate în grupul de gene al unei populații, caracterizate prin frecvența de apariție a anumitor gene. Factorii și mecanismele care controlează schimbările în grupul de gene sunt studiate de genetica populației.
Selectia naturala distruge pe cei mai putin apti genotipuri , rezultând o creștere a adaptabilității populațiilor la condițiile de mediu. Stabilizarea selecției are ca scop menținerea proprietăților deja existente ale organismelor. selecția de conducere contribuie la modificarea proprietăților organismelor. Selecția disruptivă duce la apariția polimorfismului, care asigură posibilitatea existenței în diverse condiții de mediu.
Mecanismele de izolare reproductivă (mecanisme de izolare) duc la restricții privind schimbul de material genetic între populații. Fixarea izolării reproductive este susținută de selecția naturală. O nouă specie poate apărea ca urmare a dezmembrării intervalului unei populații sau a unui grup de populații de către bariere fizice. Acest mod de apariție a noilor specii se numește speciație alopatrică. Se observă de obicei în partea periferică a gamei speciilor originale. A doua modalitate de speciație se numește simpatrică. În acest caz, mecanismele de izolare a unui grup de ființe vii de altul pot apărea brusc, ca urmare a cromozomiale rearanjamente în genotip (de exemplu, poliploidie).
Procesul de formare a unor grupuri sistematice mai mari, genuri, familii, ordine etc. se numește macroevoluție. Macroevoluția are loc pe perioade mari de timp și, prin urmare, nu este disponibilă pentru studiu direct.
În macroevoluție operează aceleași procese: formarea modificărilor fenotipice, lupta pentru existență, selecția naturală, stingerea celor mai puțin adaptate forme.
În procesul evoluției se disting următoarele tipuri caracteristice de modificări evolutive: paralelism, convergență și divergență. Principalele linii de evoluție sunt: aromorfoza, idioadaptarea, degenerarea.
Căile de evoluție ale grupurilor sistematice mari (de exemplu, tipuri și clase) sunt foarte complexe. Adesea în dezvoltarea acestor grupuri are loc o schimbare de la o linie de evoluție la alta.
Întrebarea 1. Care sunt principalele direcții de evoluție ale organismelor.
Există trei direcții principale de evoluție, fiecare dintre acestea conducând la prosperitatea unui grup de organisme: 1) aromorfoza (progresul morfofiziologic); 2) idioadaptare; 3) degenerare generală.
Întrebarea 2. Dați exemple de aromorfoze la plante.
Un exemplu de aromorfoză în angiosperme poate servi:
Dubla fertilizare.
Semințele se află în interiorul fructului, iar ovulele sunt situate în interiorul ovarului.
Formarea vasculară.
Întrebarea 3. Luați în considerare figurile 66 și 67. Dați exemple de idioadaptari la mamifere.
În funcție de condițiile de viață și de stilul de viață, membrul cu cinci degete al mamiferelor suferă numeroase transformări. Formele membrelor reprezentanților ordinelor rozătoarelor și lagomorfilor sunt diverse. La fel, diferențele aspect iar detaliile structurii animalelor aparținând ordinelor artiodactile și porumbări sunt cauzate de condițiile inegale ale existenței lor.
Întrebarea 5. Sunteți de acord cu afirmația că degenerarea generală poate contribui la prosperitatea și succesul biologic? Justificați răspunsul dvs.
Întrebarea 6. Ce mecanism biologic asigură mișcarea grupurilor de organisme într-o anumită direcție evolutivă?
Selecția naturală și competiția asigură mișcarea grupurilor de organisme într-o anumită direcție evolutivă.
Întrebarea 7. Se poate argumenta că evoluția poate fi atât progresivă, cât și regresivă? Justificați răspunsul.
Această afirmație este adevărată, deoarece evoluția poate merge în două direcții - progresivă și regresivă. Rezultatul acestei mișcări este adaptabilitatea organismelor la condițiile de mediu în schimbare.
progresul biologic.În general, evoluția este un proces de dezvoltare de la forme inferioare la forme superioare, de la simplu la complex. Academicianul A. N. Severtsov a subliniat existența progresului biologic și a regresiei biologice în istoria dezvoltării lumii organice.
progresul biologic- este un succes tip specific sau grupuri sistematice în lupta pentru existenţă. Principalele semne ale progresului biologic: a) creşterea numărului de indivizi ai grupurilor sistematice; b) extinderea gamei; c) formarea unei noi populaţii, varietăţi, specii.
Directii evolutie biologica. Academicienii A.N. Severtsov și I.I. Shmalgauzen au identificat trei direcții de evoluție biologică care conduc la progresul biologic:
1. Aromorfoza (arogeneza).
2. Idioadaptare (alogeneză).
3. Degenerare (catogeneză).
1. Aromorfoza(aerul grecesc o- „ridica”, morpha - „formă”), sau progresul morfofiziologic, complicarea structurii indivizilor, dezvoltarea adaptărilor la viață. Imaginați-vă rezultatul aromorfozei
|
masa 2
|
Notă. Materialele prezentate în tabel sunt date în conformitate cu epocile de dezvoltare.
sub forma unui tabel (Tabelul 2). Ca urmare a aromorfozei, se formează noi grupuri sistematice: tipuri și clase.
Aromorfoza se formează pe bază variabilitate ereditarăși selecție naturală. O creștere a activității generale a animalelor a contribuit la apariția unor modificări complexe la nivelul organelor respiratorii: branhii, plămâni. Inimile peștilor, păsărilor și mamiferelor au devenit mai complicate. Toate acestea au contribuit la viața activă a animalelor, au redus dependența acestora de condițiile de mediu. Marile grupe sistematice - tip, clasă, ordine - s-au format în procesul de evoluție îndelungată prin aromorfoză. Aromorfoza este calea principală către progresul biologic.
Evoluţie sistem circulator- aceasta este o complicație de la vasele de sânge tubulare ale lancelei la o inimă cu două, trei, patru camere. În evoluția mamiferelor se pot distinge mai multe aromorfoze majore: nașterea vie, sângele cald, dezvoltarea progresivă a sistemului circulator (formarea cercurilor mari și mici ale circulației sanguine) și a creierului (Fig. 32). Nivelul general ridicat de organizare al mamiferelor, atins datorită modificărilor aromorfe enumerate, le-a permis să stăpânească toate medii posibile habitate (Arctica, Antarctica) și în cele din urmă a dus la apariția primate superioare si o persoana.
Orez. 32. Aromorfoza vertebratelor
Aromorfoza plantelor:
1) trecerea de la reproducerea prin spori la reproducerea prin semințe; 2) dezvoltarea florilor; 3) formarea unui fruct din flori; 4) reproducerea în apă și pe uscat; 5) complicarea structurii plantelor.
Aromorfoza este calea principală de evoluție care merge în direcția:
a) de la unicelular la multicelular;
b) de la un organism cu două straturi la un organism cu trei straturi;
Aici niveluri inferioare la acorduri.
2. Idioadaptare- alogeneza (greacă idios - „trăsătură”, latină adaptatio - „adaptare”), adică adaptare la conditii speciale mediu, utile în lupta pentru existenţă, dar fără o restructurare fundamentală a acestora organizare biologică. Deoarece fiecare tip de organism este în anumite locuri locuire, dezvoltă o adaptare la aceste condiţii. Exemple de idioadaptare includ colorarea protectoare a animalelor, firele de păr glandulare, țepii plantelor, forma plată a corpului de raze și lăsări (Fig. 33).
Orez. 33. Exemple de idioadaptare: 1 - lipa; 2 - rampă
În funcție de stilul de viață, membrele păsărilor se schimbă: la o bufniță, degetele sunt adaptate pentru a capta hrana (aceleași patru degete), la o ciocănitoare - pentru mișcare liberă de-a lungul unui trunchi de copac, la o barză, membrele lungi sunt adaptate pentru mișcare într-o mlaștină. La exemple tipice idioadaptarea includ: trăsături în structura membrelor (aluniță, ungulate, plutitoare), diferențe în ciocul păsărilor (la prădători - îndoit, mlaștină - foarte lung, la spargatori de nuci - încrucișare, pentru despicarea semințelor). Colorarea protectoare a diferitelor insecte, pesti, in plante, adaptarea unei flori pentru polenizare, fructe si seminte pentru distributie. Lanceta si vertebratele aveau strămoș comun, probabil un animal fără craniu. Lanceta a supraviețuit până în zilele noastre doar datorită adaptării sale la fundul nisipos al mării. Multe specii, având un nivel similar de organizare, au reușit să dobândească proprietăți care le-au permis să ocupe locuri complet diferite în natură. De exemplu, trăiesc unele specii de pești apa dulce, altele - în sare, altele - în straturi adânci rezervor.
Skat - pește cartilaginos, trăind în ape adânci, s-a mutat la viață în fund. În procesul de evoluție, odată cu creșterea presiunii apei, raia a căpătat o formă de corp plat. Din cauza mișcării lente, raia și-a pierdut coada și a devenit disponibilă inamicilor. Prin urmare, a apărut o colorare protectoare pentru a se potrivi cu culoarea fundului nisipos (nisip, scoici) și a vârfurilor cozii. Fundul întunecat a contribuit la formarea unui organ electric. Cu toate acestea, principalele caracteristici structurale caracteristice peștilor nu s-au schimbat.
progresul biologic. Aromorfoza. Idioadaptare. Degenerare.
1. Progresul biologic este o creștere a aptitudinii organismelor, ducând la un număr mare de indivizi într-un grup sistematic, extinderea gamei și împărțirea în grupuri sistematice subordonate, adaptarea populației și speciilor la habitat.
1. Cum înțelegeți progresul biologic?
2. Numiți principalele direcții de evoluție a organismelor.
1. Ce fel de evoluție biologică crește nivelul de organizare al grupurilor de organisme?
2. Dați exemple de aromorfoză.
1. Ce este idioadaptarea?
2. Dezasamblați separat structura peștilor, broaștelor, șopârlelor, păsărilor, maimuțelor (Fig. 32).
Laboratorul #5
Analiza exemplelor de aromorfoză, idioadaptare a plantelor și animalelor
Echipament: erbari de plante cu spori (mușchi, pătlagină, conifere), angiosperme (orice plantă cu flori); plante cu spini, păr (spin de cămilă, trandafir sălbatic), desene cu ciocul și picioarele păsărilor, animale cu o culoare protectoare (mascare), peștii raie.
Sarcini în curs.
1. Analizând principalele caracteristici ale sporilor și angiospermelor, înțelegeți aromorfozele plantelor.
2. Determinați idioadaptarea prin spinul plantei și fibrele glandulare.
3. Analizați exemple de idioadaptare: structura ciocului și picioarelor păsărilor care trăiesc în diferite condiții de mediu.
4. Să identifice cauzele idioadaptării în structura peștelui raie.
Apariția unui strat de mezoderm la viermi se referă la aromorfoză? Dacă da, care viermi?
1. Analizați fenomenul de aromorfoză în structura inimii vertebratelor.
2. Care sunt căile de a realiza progresul biologic?
3. Ce complicații au apărut în structura mamiferelor cu cale progresivă de dezvoltare?
4. Care este cea mai mare aromorfoză la plante?
5. Se schimbă nivel biologic structura organismelor în timpul idioadaptării?
6. Dați exemple de idioadaptare la plante.
