С. М. Стойко (Інститут екології Карпат нан україни)
 Скачать 45.61 Mb.
|
|
неогені розвивалися ті ж групи, що і в палеогені. З морських ссавців трапляється кит. Примітивні форми наземних ссавців (давні хижаки, ве- ликі непарнокопитні, парнокопитні та інші) вимирають. Панівне ста- новище займають ті родини й роди хижаків, хоботних та копитних, які продовжують існувати в наш час. Це давні ведмеді, антилопи, бики, Рис. 3.4. Дерево життя найбільш відомих груп тварин (Р. Флінт) 3. Ïîõîäæåííÿ òà ðîçâèòîê æèòòÿ íà Çåìë³ 71 жирафи, слони, вівці, кози. Всі вони з’явилися на початку неогену – в ранньому міоцені. Наприкінці міоцена і в ранньому пліоцені з’явля- ються людиноподібні мавпи, гіпопотами, олені, справжні коні, масто- донти, слони, шаблезубі тигри. Найважливішою особливістю пізнього пліоцену є виникнення представників роду Ноmo – людини. Останній період кайнозою – четвертинний (Ж. Денуайє, 1829), або антропогеновий (А. Павлов, 1922), триває за різними даними від 3,3 до 0,7 млн років (у цей час прийнято вважати 1,8 млн років). Його особливості є такі (К. Владимирська та ін., 1985): • поява і розвиток людини та її матеріальної культури; • різкі й багаторазові коливання клімату, що призводили до зледенінь і потеплінь великих регіонів зі всіма на- слідками для живої й неживої природи; • планетарні зміни рівня Світового океану, його трансгресії і регресії та наслідки цих змін. Похолодання спричинили пристосування органічного світу до екстремальних умов. Флору і фауну зледеніння витісняли у південні- ші широти. Так було втрачено велику кількість видів, зокрема хвой- них, вижили сосна (Pinus), ялиця (Abies), яловець (Juniperus) та ін. На Волино-Поділлі, південних схилах Східно-Європейської височини, півдні Уралу в захищених місцях-схованках, які назвали рефугіумами (refugium, лат. – сховище), збереглися від наступу максимального Дніпровського зледеніння представники арктотретинної флори. До складу фауни в цей холодний і засушливий період належали лише пристосовані до таких умов тварини: мамонт, північний олень, шерстистий носоріг, вівцебик, песець, лемінги, біла куріпка. Півден- ніше від прильодовикової холодної зони простяглися зони лісостепу і степу, для яких характерними були такі стадні тварини, як олені, коні, бізони, сайгаки, навіть верблюди. Танення льодовика, спричинене глобальним потеплінням, стало причиною розселення загнаної зледенінням у рефугіуми теплолюб- ної флори і фауни. Арктоальпійські види зайняли гірські системи півдня Європи, а також високі широти сучасної тундри і лісотундри. Окремі види, такі як чорниця (Vaccinium myrtillus), буяхи або лохина (Vuliginosum), тирлич (Gentiana), жовтець (Ranunculus), калюжниця (Caltna), бедренець (Pimpinella), зуміли пристосуватися до нових ×àñòèíà 1. Çàãàëüí³ ïðîáëåìè á³îãåîãðàô³¿ 72 кліматичних умов і зайняти екологічні ніші в рівнинних і гірських ландшафтах. У 1982 році більшість фахівців визнали, що тривалість антро- погену – 1,8 млн років. За цей час людина “пройшла” складний шлях еволюції (рис. 3.5) від людиноподібної мавпи (рамапітека) до сучасної розумної людини (Homo sapiens). З початку голоцену, який триває 10 тис. років, панує сучасна людина, яка, на думку Р. Флінта (1978), “несе відповідальність, обов’язок не тільки за власну долю, а й за ін- ших людей, інших живих істот і природних процесів, що відбуваються на Землі – обов’язок захистити наше довкілля від розрухи. Здатність бути відповідальним, якою з усіх живих істот наділена лише людина, може, і є головна ознака того, що ми називаємо цивілізацією”. Розглянувши погляди на проблему виникнення життя на Землі і його тривалу еволюцію від найпримітивніших до сучасних пред- ставників, ми маємо обґрунтовані підстави ознайомитись з сучасною мегасистемою органічного світу. Рис. 3.5. Мисливці кам’яного віку полюють на тварин за допомогою вогню (Р. Флінт, 1978) Çàïèòàííÿ äëÿ êîíòðîëþ ³ ñàìîêîíòðîëþ 1. Як пояснювали феномен походження життя на Землі стародавні вчені? 2. Що спростовували своїми експериментами такі вчені, як Ф. Реді, Л. Спал- ланцані, Л. Пастер? 3. Ïîõîäæåííÿ òà ðîçâèòîê æèòòÿ íà Çåìë³ 73 3. У чому сутність гіпотез “панспермії” та “радіопанспермії”? Назвіть ав- торів цих гіпотез. 4. З’ясуйте обґрунтовані й необґрунтовані аспекти гіпотези Опаріна-Хол- дейна про походження життя на Землі. 5. У чому полягає сутність різних підходів щодо розуміння проблеми про походження життя ? 6. Який висновок можна зробити про сучасний стан вивчення проблеми виникнення життя на Землі? 7. Назвіть найважливіші механізми та віхи еволюції життя на Землі. 8. Як поділяють час, протягом якого існує життя на Землі? 9. Охарактеризуйте особливості життя в архейську та палеозойську ери. 10. В який період і які організми першими поселилися на суходолі? 11. Назвіть характерних представників мезозойської ери. 12. З якого часу ведуть свій родовід ссавці? 13. Коли виникли покритонасінні рослини? 14. Які визначні події відділяють кайнозойську еру від мезозойської? 15. У якому періоді існували “полтавська” і “тургайська”типи флор? 16. Коли виникли примати (предки людини) і сама людина (Homo sapiens)? Òåìàòè÷íà ë³òåðàòóðà Будыко М. И. Эволюция биосферы. Л., 1984. Вернадський В. І. Вибрані праці. К., 1969. Войткевич Г. В. Возникновение и развитие жизни на Земле. М., 1988. Голубец М. А. Актуальные вопросы экологии. К., 1982. Грант В. Эволюционный процесс / Пер. с англ. М., 1991. Историческая геология с основами палеонтологи / Е. В. Владимирская, А. Х. Кагарманов, Н. Я. Спасский и др. Л., 1985. Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной: История догм в науках о Земле / Пер. с англ. М., 1991. Мороз С. А. Історія біосфери Землі: У 2 кн. К., 1996. Кн. 2. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного / Пер. с англ. М.,1990. Николов Т. Г. Долгий путь жизни / Пер. с болг. М., 1986. Опарин А. И. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. 2-е изд., доп. М., 1968. Топчиев О. Г. Геоэкология. Одесса, 1996. Флинт Р. История Земли / Пер. с англ., М., 1978. Шкловский И. С. Вселенная, жизнь, разум. М., 1987. 4. ÌÅÃÀÑÈÑÒÅÌÀ ÎÐÃÀͲ×ÍÎÃΠѲÒÓ ÇÅÌ˲ Протягом життя людина стикається з незначною частиною ве- личезного розмаїття живих організмів. Рослин, тварин, грибів й мі- кроорганізмів, що утворюють все біорізноманіття, налічують понад два мільони видів. Яким чином ця велика кількість живих організмів співвідноситься між собою, як формує філогенетичні ряди, яка їх кількість? На ці запитання шукає відповіді наука, що має назву сис- тематика (συστηματικός – з грец. упорядкований). Систематика, або біосистематика, – це наука, головним завданням якої є опис і впо- рядкування існуючих та вимерлих видів, їхній розподіл (класифікація) на певні систематичні групи (таксони) та обґрунтування природної системи органічного світу. Систематика має важливе пізнавальне, природоохоронне й при- кладне значення. По-перше, кожний біологічний вид, що сформувався в процесі тривалого розвитку, є неповторним творінням природи з притаманними лише йому властивостями та хімічним складом. Вид, який зникне, ніколи не відновиться і є великою втратою для гено- фонду. По-друге, вченим завжди легше вивчати обмежену кількість видів, ніж усю їхню різноманітність. І по-третє, науковці одностайні в тому, що оберігати потрібно не лише ті види, які зникають, а все видове біорізноманіття. А щоб берегти, потрібно знати що, де і як берегти. Отже, доцільність класифікації живих істот, виявлення родинних зв’язків між ними значно спрощує їхнє дослідження, використання й охорону. Систематика вирішує такі найважливіші завдання: • побудова такої системи органічного світу Землі, яка най- кращим чином відображала б родинні та еволюційні зв’язки між організмами; • вивчення нових, ще невідомих науці видів, зокрема від- мерлих форм; 4. Ìåãàñèñòåìà îðãàí³÷íîãî ñâ³òó Çåìë³ 75 • з’ясування шляхів еволюції, видоутворення та вимирання живих організмів. “Систематика є водночас і фундамент, і вінець біології, її поча- ток і кінець. Без систематики ми ніколи не зрозуміємо життя в його дивовижній чарівності, що виникло внаслідок тривалої еволюції”. Ці слова належать відомому геоботаніку і систематику А. Тахтадж’яну. 4.1. Ç ³ñòî𳿠ñèñòåìàòèêè æèâèõ îðãàí³çì³â Незаперечний факт, що систематика виникла з потреб практи- ки. У найдавніші часи людина, збираючи ягоди і плоди, полюючи на тварин, вибирала корисні з них і уникала отруйних, шкідливих і небезпечних. Таким чином виникла потреба відрізняти одні орга- нізми від інших і давати їм певні назви. Інформацію передавали від покоління до покоління усно, тобто “з уст в уста”. Саме тому древні епоси, саги, думи багаті відомостями про живі істоти, їхні особли- вості, поведінку тощо. Давньогрецький вчений Аристотель був одним з найперших до- слідників, який прагнув створити наукову систему тваринного світу. Він на підставі протилежних ознак (кровоносні – безкровні, крилаті – безкрилі) виділив декілька груп тварин. Проте, наприклад, кажани, птахи і метелики, які мають суттєві морфологічні й фізіологічні від- мінності, опинилися в одній групі. Ще один суттєвий недолік системи Аристотеля полягав у тому, що поряд з напрочуд точними описами тварин, які він виконував особисто, у нього знаходимо описи фан- тастичних істот, яких ніхто не бачив, але чув про них від інших опо- відачів, очевидно, здатних фантазувати. Всього Аристотель описав 482 види тварин. Одна з найперших спроб класифікувати рослин належить Те- офрастові. Він на підставі даних про будову різноманітних органів описав понад 500 рослин. У своїх працях Теофраст наводить кла- сифікацію середземноморської флори, в якій виділяє декілька груп рослин, зокрема, дерева, чагарники, напівчагарники, трави. У кожній з груп визрізняє листопадні й вічнозелені, культурні й дикорослі, квіткові й ті, що не утворюють квітів, харчові, лікарські та медоносні рослини. Така класифікація була штучною і не відображала при- ×àñòèíà 1. Çàãàëüí³ ïðîáëåìè á³îãåîãðàô³¿ 76 родної близькості між рослинами. Теофраста називають “батьком ботаніки”. Багатий матеріал про рослин і тварин зібрано у період розквіту Римської імперії. Зокрема, у творах Плінія Старшого (І ст. до н. е.) описано тисячу рослин. Особлива увага приділяється лікарським і плодовим. Грецький лікар Діоскорид (І ст. після н. Христа) у праці “Про лікарські засоби” описав понад 500 видів лікарських рослин. Протягом перших століть нової ери кількість відомих рослин значно збільшується. У середньовіччі з’являються так звані “Травни- ки” – друковані твори, у яких поряд із зображенням рослини містить- ся опис її зовнішнього вигляду та властивостей, звісно, латинською мовою. Описи були великі й безсистемні, тому розібратися в них було дуже складно. Ще складніше було порівняти такі описи між собою. Наприкінці ХV і особливо в ХVІ ст. в епоху Великих географіч- них відкриттів простежується швидкий розвиток різноманітних наук, зокрема опис нових видів живих істот. З усіх кінців світу привозили невідомі рослини й тварини, для яких створювали ботанічні сади та звіринці. Вважають, що перший ботанічний сад у Європі створив Матвій Сільватік в італійському місті Салерно 1309 року. Ботанічні сади наукового значення також започатковані в таких містах Італії, як Падуя (1525) та Піза (1544). На початку ХVІ ст. Л. Гіні віднайшов спосіб збереження рослин шляхом їх висушування між листками паперу і цим започаткував гербаризаціюрослин. Це сприяло розширенню ботанічних дослі- джень, давало змогу порівнювати рослини, зібрані в різних країнах і в різний час, обмінюватися ними з ботанічними садами університетів, формувати гербарії, або як їх тоді називали “сухі сади”. Зібраний великий фактичний матеріал з різних континентів потребував на- укового узагальнення. Першою штучною системою рослинного світу стала система італійського ботаніка А. Чезальпіно, опублікована 1583 року у Фло- ренції під назвою “16 книг про рослин”. Автор описав 1000 рослин, з яких 840 квіткових. У побудові системи він використовує різні ознаки плодів, насіння, але вважав, що ознаки вегетативних органів не мо- жуть бути підставою для класифікації тому, що вони надто мінливі. Важливо й те, що А. Чезальпіно вперше відійшов від прагматичного, 4. Ìåãàñèñòåìà îðãàí³÷íîãî ñâ³òó Çåìë³ 77 господарського підходу. Класифікуючи рослини, він спирався на об’єктивні ознаки, властиві рослинам. Отже, незважаючи на штуч- ність цієї системи, за її допомогою вдалося виявити деякі родинні зв’язки між рослинами, зокрема, на родовому рівні. У ХVІІ ст. звернули увагу на необхідність складання коротких і чітких описів рослин та їхніх назв. Систематизація зібраного матері- алу потребувала саме таких описів рослин і тварин. Особлива заслуга у формуванні коротких описів належить К. Баугіну (1560–1624), який п’ятнадцятьма-двадцятьма словами охарактеризував понад 6000 видів рослин. Назва рослини складалася з двох частин, що свідчить про інтуїтивне розмежування ним роду і виду. Поняття “виду” вперше визначив англійський вчений Джон Рей (1628–1705). Він же висловив думку про те, що види достатньо постійні, але не є незмінними. Дж. Рей вперше розділив квіткових рослин на одно- і дводольні. Поняття “роду” вперше сформулював французький вчений Ж. Турнефор (1656–1708), який також застосу- вав бінарну назву організмів. Завершує створення штучних систем видатний шведський вче- ний К. Ліней. Він, відкинувши попередній поділ рослин на дерева, чагарники і трави, будує свою систему за морфологічними ознаками статевих органів рослин (тичинок і маточок) і створює власну сис- тему класифікації рослинного і тваринного світу. Усі відомі на той час рослини К. Ліней поділяє на 24 класи. У 23 класи він об’єднує насінні рослини, які називає явношлюбними, а в 24-й – спорові рослини, назвавши їх таємношлюбними. (На той час процес запліднення цих рослин ще був невідомий). Перші 13 класів учений виділяє на підставі кількості тичинок у квітці, а саме: перший клас – однотичинкові, другий – двотичинкові, третій – тритичинкові – і так до 13-го класу. Наступні 14-й і 15-й класи він виділяє за відмін- ностями в довжині тичинок і далі для кожного класу визначає різні ознаки. До 23-го класу зачисляє так звані “багатошлюбні” рослини, в яких на одній особині є різностатеві квітки. До цього класу, зокрема, належить усім нам відомий ясен звичайний (Fraxinus excelsior L.). Система К. Лінея спростила вивчення рослин. Цьому сприяли короткі й чіткі описи, побудовані за єдиним планом. Учений запро- вадив у науковий вжиток близько тисячі нових термінів і понять, ×àñòèíà 1. Çàãàëüí³ ïðîáëåìè á³îãåîãðàô³¿ 78 якими користуємося й тепер. Особисто К. Ліней описав понад 1500 нових видів рослин. Він ви- явив чітку підпорядкованість між такими сис- тематичними категоріями як царство – клас – порядок – рід – вид. У 1753 р. опубліковано пра- цю К. Лінея “Види рослин” (Species plantarum), у якій описано 10 тис. видів рослин. Тому літера L. досить часто “супроводжує” латинські назви живих організмів, що означає пріоритет учено- го щодо введення в систематичну номенклатуру певної рослини або тварини. Незважаючи на величезний внесок, зроблений К. Лінеєм у систе- матику живих організмів, його система була штучною. Така природна група рослин, як злаки, була розміщена в різних класах. А до третього класу рослин, куди було зачислено більшість злаків, належала верба (рід Salix L.), багато видів якої мають три тичинки. К. Ліней усвідомлював недоліки своєї системи і наприкінці жит- тя створив природну систему, яка, загалом, відображала зв’язок “по- томків з предками”. Вона складалася з 67 порядків, більшість яких збігається з нині прийнятими родинами. Однак більшість сучасників К. Лінея не змогли належно оцінити цієї праці, тоді як його штучна система отримала всезагальне визнання й широке поширення. Створення природних систем належить дослідникам наступних поколінь. Цей період розпочинається виходом у світ 1789 року праці французького ботаніка Антуана Жюсьє (1748–1836) “Роди рослин”. Дядько Антуана Жюсьє – Бернард Жюсьє – багато років був директо- ром королівського ботанічного саду у Версалі. Він розсадив рослини на грядках за новою системою. Обґрунтування системи викладено в каталозі, який опубліковано вже після смерті автора. Звісно, що А. Жюсьє у своїй праці скористався досвідом і працею Б. Жюсьє. Він розподілив відомі йому 20 тис. видів рослин на 100 порядків. Виді- лення родин ґрунтувалося на об’єктивних ознаках квіток, суцвіть, плодів, насіння тощо. Родини об’єднані в 15 класів. Багато класів рослин виявилися штучними, але родини в абсолютній більшості залишилися природними і збереглися малозміненими в нинішніх кла- сифікаціях. Отже, система класифікації рослин А. Жюсьє відіграла Карл Ліней (1707–1778) 4. Ìåãàñèñòåìà îðãàí³÷íîãî ñâ³òó Çåìë³ 79 важливу роль у розвитку наукової систематики, оскільки відображала родинні зв’язки між систематичними таксонами. Серед інших природних класифікацій ХІХ ст. добре відома сис- тема швейцарського ботаніка О. Декандоля, опублікована в двотомній праці “Спроба природної системи” (1817–1821). Родинні зв’язки між явно- і таємношлюбними рослинами з’ясу- вав В. Гофмейстер. Після цього чітко визначилося й місце голонасін- них між папоротеподібними й квітковими рослинами. Водночас учені щораз частіше звертаються до питання про зміну видів. Найвиразніше про це висловився Ж. Ламарк (1744–1829), який вважав, що зміну видів зумовлюють зміни природного довкілля і що ці зміни відбува- ються “за законами природи, а не внаслідок втручання чуда”. Корінний перелом у всіх галузях природознавства і насамперед у біології відбувся після опублікування праці Ч. Дарвіна “Походження видів...” (1859). Еволюційна теорія стала науковим підмурком філо- генетичної системи класифікації, дала змогу обґрунтувати розвиток організмів від найпростіших до сучасних, простежити філогенез живої природи на нашій планеті. З пізніших систем великою популярністю користується система визначного німецького систематика А. Енглера (1844–1930), вперше опублікована 1887 року. Це єдина система того часу, яка детально розроблена до родів, а в окремих випадках і до видів рослин. За цією системою розміщені рослини майже в усіх гербаріях світу. Ця праця вченого перевидавалася 12 разів. Із сучасних систематиків варто назвати ім’я А. Тахтадж’яна (1910–1998), який розробив фі- логенетичну систему квіткових рослин, що отри- мала широке визнання як “система Тахтадж’яна”. Для побудови цієї системи вчений використав не тільки морфологічні, а й цитологічні, біохімічні, фізіологічні та інші критерії. Популярною серед учених є його праця, присвячена флористичному районуванню суходолу – “Флористичні області Землі” (1978). |