Эволюция. Итог Эволюция. 1. История становления эволюционных идей в биологии. Социальноэкономические предпосылки
 Скачать 6.72 Mb.
|
|
1. История становления эволюционных идей в биологии. Социальноэкономические предпосылки дарвинизма. Научные предпосылки появления эволюционной теории. Доказательства эволюции. Движущие силы эволюционного процесса по Дарвину. История становления эволюционных идей в биологии Развитие эволюционных идей в биологии имеет достаточно длительную историю. Оно прошло путь становления от научной идеи до научной теории. Начало рассмотрению вопросов эволюции органического мира было положено ещё в античной философии и продолжалось более 2 тысяч лет. Основным содержанием этого периода является сбор сведений об органическом мире, а также формирование двух точек зрения, объясняющих разнообразие видов в живой природе. Первая из них возникла ещё на базе античной диалектики, утверждавшей идею развития и изменения окружающего мира. Вторая появилась вместе с христианским мировоззрением, основанном на идеях креационизма. На протяжении начального этапа развития эволюционной идеи между этими двумя точками зрения шла постоянная борьба, причём серьёзное преимущество имела креационистская версия. В начальный период был высказан ряд ценных идей, необходимых для утверждения эволюционного подхода. Идею постепенного изменения организмов можно найти у Платона (427 – 347 до н.э.). Особое значение имеют и выводы Аристотеля (384 – 322 до н.э.) в работе «О частях животных». Ценность представляет прежде всего его идея «лестницы живых существ», показывающая существование организмов разной степени сложности. 1.2 Теории Ж.Б. Ламарка и Ж. Кювье В 18 веке появились идеи, связанные не только с признанием градации, но и постоянного усложнения органических форм. Швейцарский естествоиспытатель Ш. Бонне впервые использовал понятие эволюции как процесса длительного, постепенного изменения, приводящего к появлению новых видов. В единую теорию идеи градации и идеи эволюции слились в 19 веке в эволюционной теории Ж. Б. Ламарка (1744-1829) в научном труде «Философия зоологии». Ламарк полагал, что первые самозародившиеся организмы дали начало всему многообразию ныне существующих живых форм. Причиной эволюции Ламарк считал присущее живой природе заложенное Творцом стремление к усложнению и самосовершенствованию своей организации, путем «упражнения» органов. Вторым фактором эволюции и неограниченной изменчивости видов он называл влияние внешней среды: пока она не изменяется, виды постоянны, как только она становится иной, виды также начинают меняться. Заслугой Ламарка является и то, что он первым предложил генеалогическую классификацию животных, построенную на принципах родственности организмов, а не их сходства. С точки зрения современной науки, доказательства причин изменяемости видов, приводимые Ламарком, не были достаточно убедительными. Поэтому теория Ламарка не получила признания у современников. Но она не была и опровергнута. Большой вклад в становление эволюционной теории внёс Ж. Кювье (1769-1832), который сам исходил из идеи постоянства вида. Кювье систематически проводил сравнение строения одного и того же органа или системы органов у разных животных. Он установил, что все органы любого живого организма представляют собой части единой целостной системы. Поэтому строение каждого органа закономерно соотносится со строением остальных. Такое соответствие Кювье назвал принципом корреляций. Безусловной заслугой Кювье стало применение этого принципа в палеонтологии, что позволило восстановить облик давно исчезнувших с Земли животных. Большой популярностью в начале 19 века пользовалась теория катастроф, также сформулированная Кювье, на основе его изучения истории Земли, земных животных и растений. В результате Кювье пришёл к выводу, что на Земле периодически происходили катаклизмы, уничтожавшие целые материки, а вместе с ними и их обитатели. Позднее на их месте появлялись новые организмы. Последователи Кювье утверждали, что катастрофы охватывали весь земной шар. После каждой катастрофы следовал акт божественного творения. Таких катастроф и актов творения они насчитали 27. Позиции теории катастроф пошатнулись лишь в середине 19 века. Немалую роль в этом сыграл принцип актуализма Ч. Лайеля (1797-1875). Он исходил из того, что для познания прошлого Земли нужно изучить её настоящее. Лайель пришёл к выводу, что медленные, ничтожные изменения на Земле могут привести к поразительным результатам, если будут долго идти в одном направлении. Так был сделан ещё один шаг к эволюционной теории, создателем которой стал Ч. Р. Дарвин (1809 – 1882). Социальноэкономические предпосылки дарвинизма Открытие клеточного строения животных; обнаружение схожести зародышей разных видов животных; работа об эволюции поверхности Земли под влиянием естественных причин (температура, влажность, ветер и т.д.); развитие селекции и сельского хозяйства; кругосветное путешествие на корабле «Бигль». 1) Наличие огромного пласта наблюдений, фактов и знаний, который требовал структуризации и переосмысления. 2) Развитие в Англии сельского хозяйства и селекции, которая также давала определённые плоды для на размышлений. 3) Формирование клеточной теории, закона сходства зародышей, закона превращения и сохранения энергии. 4) Назревающие в умах думающих людей критические сомнения относительно божественной природы происхождения человека. 5) Наличие в Англии того времени достаточной заинтересованности и источников финансирования для разнообразных научных изысканий. Создание теории эволюции было обусловлено научными и социально-экономическими предпосылками, а также научной деятельностью ее автора - англичанина Чарлза Дарвина. Научные и социально-экономические предпосылки Англия первой половины XIX в. была страной развитой промышленности, сельского хозяйства и крупнейшей колониальной державой. В стране росла численность городского населения, осуществлялась интенсивная перестройка сельского хозяйства: увеличивалась концентрация земель в руках крупных фермеров, внедрялись севообороты, широко использовались удобрения и применялись машины для обработки почвы и ухода за растениями. Развивающаяся промышленность, завоевание новых колоний и оживленная торговля со многими странами мира требовала от сельского хозяйства больше сырья и продуктов питания для населения, в связи с чем стимулировалось развитие методов интенсивного растениеводства и животноводства. Однако существовавшие сорта растений, как и породы животных, не могли удовлетворить растущих потребностей, в связи с чем быстрое развитие получила селекция - наука о выведении новых и улучшении существовавших сортов растений и пород животных. Главным методом селекции в то время был отбор и сохранение к разведению лучших сортов растений или пород животных. В Англии появились опытные селекционеры, которые в условиях крупнотоварного капиталистического производства, за относительно короткое время вывели много новых и ценных сортов полевых, огородных, декоративных растений и пород домашних животных (ряд пород крупного и мелкого рогатого скота, свиней, собак, кроликов, голубей, домашней птицы) с новыми полезными признаками. В конца 18 — начала 19 вв. в Великобритании были впервые созданы селекционные питомники, организовано племенное животноводство. Р. Бекуэлл вывел лейстерскую породу овец с выдающимися мясными и шёрстными качествами, братья Ч. и Р. Коллинги — шортгорнскую породу крупного рогатого скота. Племенными животными Великобритания снабжала многие страны. Во 2-й половине 19 в. повысился интерес к выведению новых сортов растений. Стали известны сорта пшеницы английских селекционеров-практиков П. Ширефа, Ф. Галлета, немецкого учёного В. Римпау. В Европе и Америке были созданы промышленные семенные фирмы, крупные селекционно-семеноводческие предприятия. В результате длительной народной селекции. получены каракульская и романовская породы овец, арабская и ахалтекинская породы лошадей, серый украинский скот, ярославская и холмогорская молочные породы крупного рогатого скота и др. В дальнейшем местные сорта и породы были использованы для выведенияселекционных сортов и пород. Достижения селекционеров свидетельствовали о том, что человек может изменять породы и сорта, приспосабливать их к своим потребностям путем искусственного отбора. Однако, несмотря на положения трансформизма об изменяемости природы, теории эволюции Ламарка, теории Ч. Лайеля о постепенных изменениях поверхности Земли под действием природных сил, успехах палеонтологии, сравнительной эмбриологии и систематики, утверждении клеточной теорией принципа развития живой природы, которая убедительно показала единство строения растений и животных, их работа не имела теоретического обоснования. И, возможно, она не имела бы его еще достаточно долго, если бы английское правительство для поисков сырья и новых рынков сбыта не организовывало бы специальные экспедиции, в которых принимали участие и ученые. В одной из таких экспедиций совершил кругосветное путешествие в качестве натуралиста молодой Ч. Дарвин, который был свидетелем успехов английской селекции. В путешествии он собрал богатый фактический материал, послуживший источником при разработке теории эволюции, а в дальнейшем обобщил опыт селекционеров и умело использовал данные сельскохозяйственной практики для обоснования теории эволюции органического мира. Научные предпосылки появления эволюционной теории Научная область Основная предпосылка Геология Работы Ч. Лайеля, показывающие, что поверхность Земли непрерывно изменяется под воздействием повседневных факторов – колебаний температуры, ветра, дождя, жизнедеятельности организмов и других. Цитология Клеточная теория Т. Шванна, показывающая, что в основе строения всех живых существ лежит клетка. Эмбриология Исследования К. Бэра, показывающие сходство в строении зародышей позвоночных и что развитие всех организмов начинается с яйцеклетки. Сравнительная анатомия Накопленные материалы, свидетельствующие об изменчивости видов, рудименты, атавизмы, гомологичные и аналогичные органы. ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА Доказательства эволюции: сравнительно-анатомические; эмбриологические; палеонтологические; биогеографические. СРАВНИТЕЛЬНО-АНАТОМИЧЕСКИЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА Все организмы имеют клеточное строение (открытие клеточного строения живых организмов - одно из веских доказательств единства органического мира). общий план строения свидетельствует о родстве той или иной крупной группы живых организмов; например, для позвоночных животных характерны двусторонняя симметрия тела, полость тела, позвоночник, две пары конечностей, череп, головной и спинной мозг, передние конечности единого плана имеют плечо, предплечье и кисть, задание бедро, голень и стопу, и пр.; наличие гомологичных органов (соответствующих друг другу по строению и происхождению независимо от выполняемых ими функций): рука человека, передняя конечность лягушки, ящерицы; усики гороха, листовые пластинки листа гороха; иглы барбариса, иглы боярышника; лист тюльпана и листочек цветка и пр.; аналогичные органы (выполняющие однородные функции, но не имеющие сходного строения и единого происхождение) не являются доказательством родства, к таким органам относятся крыло птицы и крыло насекомого; наличие рудиментов и атавизмов; рудименты: глаза у крота, правый яичник у птиц, копчик у человека; атавизмы: многососковость у человека, волосатость лица у человека; наличие переходных форм (эвглена зеленая, зверозубый ящер, иностранцевия и др.). ЭМБРИОЛОГИЧЕСКИЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА Сходство зародышей (контуры тела, сходство формы головы у позвоночных, жаберные карманы по бокам головы и пр.). открытие биогенетического закона (Геккель, Мюллер, вторая половина XIX века), утверждавшего, что онтогенез - краткое повторение филогенеза (превращение головастика в лягушку; переход почечных чешуи в листья у клена, бузины, малины; переход листьев в чашелистики у гортензии); в последующем в него были внесены уточнения: в онтогенезе повторяются зародышевые стадии развития предков (а не взрослых форм); А. Н. Северцов показал, что в онтогенезе не только выпадают некоторые стадии развития предков, но и возникают такие изменения, которых не было у зародышей предков. ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА В осадочных породах земной коры были найдены следы древних растений и животных: окаменевшие стволы деревьев, пыльца, окаменевшие кости, отпечатки раковин, скелетов. были открыты переходные формы: зверозубыс ящеры, археоптерикс: по ископаемым остаткам удалось расшифровать (восстановить) эволюцию некоторых животных, например лошади (В.О.Ковалевский); палеонтология подтверждает, что весь органический мир развивался от простого к сложному. БИОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА Биогеография изучает закономерности распространения на Земле животных и растений. было выделено 5 биогеографичсских областей: голарктическая, индомалайская, эфиопская, неотропическая, австралийская; обнаружено сходство фауны Евразии и Северной Америки (в недавнем прошлом они соединялись сушей, которая была на месте Берингова пролива), своеобразие животного мира Австралии (материк был отделен от других континентов, и эволюция шла независимо от фауны других материков 2. Учение об искусственном отборе Ч. Дарвина, его формы. Естественный отбор и его творческая роль в эволюции. Половой отбор. Борьба за существование в природе и ее формы. Диалектико- материалистическое обоснование биологической целесообразности. Учение об искусственном отборе Ч. Дарвина, его формы Искусственный отбор – процесс создания новых пород животных и сортов культурных растений путем систематического сохранения особей с определенными, ценными для человека признаками и свойствами в ряде поколений при содействии их размножению. Дарвин различает две формы искусственного отбора. 1. Бессознательный искусственный отбор. Наиболее ранняя форма селекционного процесса. Его сущность заключается в том, что человек не ставил перед собой цели улучшения своих одомашненных животных и выведенных культурных растений, но стремился сохранить для размножения лучших животных и лучшие семена. Тем самым уничтожались менее ценные животные и растения. Таким образом возникли тонкорунные овцы, ароматные розы, высокомасличные сорта подсолнечника и т.д. 2. Методический искусственный отбор проводится с конца XVIII века и заключается в том, что селекционер сознательно ставит перед собой определенную задачу и тщательно подбирает производителей, наиболее соответствующих целям, выбраковывая остальных. Методический отбор всегда творческий процесс, который приводит к образованию новых пород и сортов по заранее продуманному проекту. В современном понимании искусственный отбор – способ создания человеком методом гибридизации (скрещивания) высокопродуктивных пород животных и сортов растений. Искусственный отбор основан на изоляции природных популяций и избирательном скрещивании организмов, обладающих признаками, желательными для человека. Формами искусственного отбора являются: 1. Инбридинг – близкородственное скрещивание особей с целью сохранения и распространения желательных признаков. Однако длительный инбридинг приводит к снижению плодовитости, повышая число гомозиготных генотипов. 2. Аутбридинг – неродственное разведение – скрещивание особей из генетически различных популяций (обычно между различными сортами и линиями). Увеличение мощности гибридов обусловлено повышением гетерозиготности в результате смешения генов. Принципы искусственного отбора. 1. Изменчивость и наследственность. Без изменчивости возникновение новых форм было бы невозможно, так как только изменчивость организмов дает новый материал для отбора. 2. Отбор и размножение небольшого числа «лучших», наиболее совершенных особей и устранение (элиминация) из процесса воспроизведения всех менее совершенных форм. 3. Накопление положительных изменений в результате повторяющихся в ряде поколений избирательного размножения только наиболее совершенных форм. Естественный отбор – главный движущий, направляющий фактор эволюционного Естественный отбор — основной эволюционный процесс, в результате действия которого в популяции увеличивается число особей, обладающих максимальной приспособленностью (наиболее благоприятными признаками), в то время, как количество особей с неблагоприятными признаками уменьшается. В свете современной синтетической теории эволюции естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов. Естественный отбор — единственная известная причина адаптаций, но не единственная причина эволюции. К числу неадаптивных причин относятся генетический дрейф, поток генов и мутации. Формы естественного отбора: Движущий отбор — форма естественного отбора, которая действует при направленном изменении условий внешней среды. Описали Дарвин и Уоллес. В этом случае особи с признаками, которые отклоняются в определённую сторону от среднего значения, получают преимущества. При этом иные вариации признака (его отклонения в противоположную сторону от среднего значения) подвергаются отрицательному отбору. В результате в популяции из поколения к поколению происходит сдвиг средней величины признака в определённом направлении. При этом давление движущего отбора должно отвечать приспособительным возможностям популяции и скорости мутационных изменений (в ином случае давление среды может привести к вымиранию). Примером действия движущего отбора является «индустриальный меланизм» у насекомых. Стабилизирующий отбор — форма естественного отбора, при которой его действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака. Понятие стабилизирующего отбора ввел в науку и проанализировал И. И. Шмальгаузен. Описано множество примеров действия стабилизующего отбора в природе. Например, на первый взгляд кажется, что наибольший вклад в генофонд следующего поколения должны вносить особи с максимальной плодовитостью. Однако наблюдения над природными популяциями птиц и млекопитающих показывают, что это не так. Чем больше птенцов или детёнышей в гнезде, тем труднее их выкормить, тем каждый из них меньше и слабее. В результате наиболее приспособленными оказываются особи со средней плодовитостью. |