Рисунок. В соответствии с программой Министерства образования и науки Украины (приказ 306 от 20. 05. 2001)
 Скачать 3.46 Mb.
|
|
Тема 3. человек и биосфера 96 96 раздел V. иСТоричеСкое развиТие органичеСкого Мира Тема1.Основы эволюционного учения Становление эволюционных взглядов Понятие . «эволюция» . означает . постепенный, . закономерный . пере- ход .из .одного .состояния .в .другое . Термин . «эволюция» . ввел . в . био- логию . швейцарский . натуралист . Ш . .Бонне .(1762 .г .) . додарвиновский период Благодаря .работам .Аристотеля .и .его .учеников .возникли .зачатки .сравнительной .анатомии . и .эмбриологии, .учение .о .соответствии .организмов, .идея .градации . .Особого .внимания .заслуживает . разработка .общих .принципов .классификации, .которую .он .применил .к .животным, .а .его .ученик . Теофраст .— .к .растениям . .У .Аристотеля .вид .не .имел .значения .главной .систематической .единицы . Огромную .роль .в .накоплении .научных .фактов .сыграли .Великие .географические .открытия . .Пери- од .накопления .знаний .о .разнообразных .растениях .и .животных .вошел .в .науку .как .описательный, . инвентаризационный .период . .Накопление .фактического .материала .выдвигало .необходимость . создания .научной .терминологии .и .системы .растений .и .животных Английский .биолог .Дж . .Рэй .впервые .свел .вид .к .рангу .биологического .понятия . .Были .установле- ны .три .особенности .вида: .1) .объединение .многих .особей; .2) .морфологическое .и .физиологическое . сходство .между .ними; .) .способность .к .общему .размножению .и .воспроизведению .потомства, .кото- рое .сохраняет .сходство .с .родительскими .формами К . .Линней .получил .мировую .известность .благодаря .созданной .им .системе .рас- тений .и .животных . .Линней .установил .реальность .видов, .четко .акцентировал . репродуктивную .изоляцию .между .ними, .обнаружил .их .стабильность, .подгото- вил .почву .для .постановки .проблемы .об .их .происхождении; .совершил .реформу . языка .ботаники, .ввел .научную .терминологию . Ж . .Б . .Ламарк .создал .первую .целостную .концепцию .эволюции .живой .природы .(ламар- кизм) . .В .соответствии .с .гипотезой .Ламарка, .эволюция .— .это .процесс .приобретения .полезных . признаков, .наследующихся .потомками . .Виды .изменяются, .но .очень .медленно, .поэтому .незамет- но . .Эволюция .носит .прогрессивный .характер, .то .есть .развитие .происходит .от .простого .к .сложно- му . .Любая .изменчивость .наследственна .и .обусловлена .влиянием .внешней .среды . .Движущая .сила . эволюции .— .внутреннее .стремление .к .совершенству . Повышение .организации .живых .существ .от .нижней .степени .к .высшей .в .процессе .эволюции .Ла- марк .назвал .градацией . Карл .Линней . (1707—1778) раздел V 97 97 оСновные положения эволюционного учения чаРлза даРвина Ч . . Дарвин . — . английский . естес- твоиспытатель, . основоположник . теории . эволюции . . Во . время . круго- светного .путешествия .(181—186) . собрал .богатый .научный .материал, . который . стал . основой . его . главно- го . труда . . «Происхождение . видов» . (1859) . . Эволюция, . по . Ч . . Дарвину, . состоит . в . беспрерывных . приспосо- бительных .изменениях .видов . основные положения учения ч. дарвина Предпосылка .эволюции: .наследственная .(индивидуальная) .изменчивость Движущие .силы: .борьба .за .существование .и .естественный .отбор Эволюция .— .постепенное .осложнение .и .повышение .организации .живых .существ .(у .эволюции . прогрессивный .характер) Изменчивость Групповая .(ненаслед- ственная, .определенная) Индивидуальная . . (наследственная, .неопределенная) Соотносительная . . (корреляционная) Подобное .изменение .всех . особей .потомства .в .одном . направлении .вследствие . влияния .определенных . условий Появление .разнообразных .незначительных . отличий .у .особей .одного .сорта, .породы, .вида, . которыми, .существуя .в .схожих .условиях, . одна .особь .отличается .от .других . .Не .исклю- чена .возможность .и .разных .отклонений Изменение .структуры . или .функции .одной .час- ти .нередко .обуславлива- ет .также .определенные . изменения .других Движущие силы эволюции Борьба за существование — .внутривидовая; — .межвидовая; — . .с .неблагоприятными . . условиями .окружающей .среды Естественный отбор Выживание .наиболее .приспособ- ленных .и .гибель .наименее .при- способленных естественный отбор Ч . .Дарвин .дал .такое .определение . естественного . отбора: . «Сохранение . полезных . отличий . или . изменений . и .уничтожение .вредных .я .назвал .ес- тественным .отбором .или .пережива- нием . наиболее . приспособленных» . . Под .естественным .отбором .понима- ют .осуществляемый .в .природе .про- цесс . сохранения . и . преобладающе- го . размножения . в . ряде . поколений . особей, . имеющих . полезные . для . их . жизни .и .развития .приспособитель- ные .признаки, .возникшие .в .резуль- тате . разнонаправленности . индиви- дуальной .изменчивости . Чарлз .Дарвин . (1809—1882) Тема 1. основы эволюционного учения 98 98 Формы естественного отбора Движущий Каждый .вид .состоит .не .из .абсолютно .одинаковых .особей . .При .продолжи- тельном .изменении .внешней .среды .в .одном .направлении .создаются .усло- вия, .при .которых .отдельные .мутации .оказываются .полезными .и .сохраня- ются .в .ходе .отбора . Обуславливает .постоянное .изменение .приспособлений .видов .соответствен- но .изменениям .условий .среды Стабилизирующий В .малоизменяемых .условиях .существования .увеличивается .численность .осо- бей .со .средней .нормой .реакции . .Из .поколения .в .поколение .отсекаются .край- ние .формы, .а .закрепляются .организмы .с .определенной .нормой .реакции Дизруптивный (розрывающий, направленный против промежуточных форм) Иногда .условия .внешней .среды .изменяются .таким .образом, .что .преиму- щество .получают .крайние .формы . .Количество .таких .форм .быстро .увеличи- вается, .что .может .привести .к .преобразованию .вида В р ем я Движущий отбор Дизруптивный отбор Стабилизирующий отбор обстоятельства, способствующие естественному отбору Количество .особей .и .их .разнообразие Частота .мутаций Интенсивность .размножения Частота .изменения .поколений Размеры .ареала .и .разнообразие .условий .жизни .в .нем Изоляция, .препятствующая .скрещиванию Индустриальный меланизм раздел V 99 99 СинтетичеСкая теоРия эволюции Синтетическая теория эволюции . сформировалась .в .начале .40-х .гг . . ХХ .ст . .Она .представляет .собой . учение .об .эволюции .органическо- го .мира, .разработанное .на .основе . данных .современной .генетики, .эко- логии .и .классического .дарвинизма . . основные положения синтетической теории эволюции Материалом .для .эволюции .служат, .как .правило, .очень .мелкие .изменения .наследственности .— . мутации . .Мутационная .изменчивость .— .поставщик .материала .для .отбора .— .носит .случайный . и .направленный .характер Основным .движущим .фактором .эволюции .является .естественный .отбор, .возникающий .на .базе . борьбы .за .существование Наименьшая .единица .эволюции .— .популяция Эволюция .носит .дивергентный .характер, .то .есть .один .таксон .может .стать .предком .нескольких .до- черних .таксонов, .но .каждый .вид .имеет .единый .предковый .вид, .единую .предковую .популяцию У .эволюции .постепенный .и .продолжительный .характер . .Видообразование .как .этап .эволюционно- го .процесса .представляет .собой .последовательное .изменение .одной .временной .популяции .рядом . следующих .временных .популяций Вид .состоит .из .огромного .множества .подвидов .и .популяций . .Однако .известно .немало .видов .с .огра- ниченными .ареалами, .в .границах .которых .не .удается .отделить .самостоятельные .подвиды, .а .релик- товые .виды .могут .состоять .из .единой .популяции . .Судьба .таких .видов, .как .правило, .недолговечна Вид .существует .как .целостное .и .замкнутое .образование . .Целостность .вида .поддерживается .мигра- циями .особей .с .одной .популяции .в .другую, .при .которых .наблюдается .обмен .генами Поскольку .основным .критерием .вида .является .нескрещиваемость .с .другими .видами .(репродук- тивная .изоляция), .то .этот .критерий .не .касается .форм, .в .которых .не .наблюдается .половой .процесс Макроэволюция .идет .лишь .путем .микроэволюции .(одни .и .те .же .предпосылки .и .движущие .силы) Любой .реальный .таксон .имеет .монофилитическое .(от .одного .предка) .происхождение Эволюция .имеет .ненаправленный .характер, .то .есть .не .идет .в .направлении .какой-нибудь .конечной . цели Эволюция .имеет .невозвратный .характер . .Организм .(популяция, .вид) .не .может .возвратиться . в .прежнее .состояние, .уже .осуществленное .в .ряду .его .предков МикРоэволюция Микроэволюция . — . это . совокуп- ность . эволюционных . процессов, . происходящих . на . уровне . популя- ций . .Микроэволюция .заканчивает- ся .образованием .новых .видов . Согласно . синтетической . теории . эволюции, . в . популяциях . действуют, . кроме . мутаций, . борьбы . за . существо- вание .и .отбора, .и .так .называемые .эле- ментарные факторы эволюции: . вол- ны .жизни, .дрейф .генов, .изоляция . Тема 1. основы эволюционного учения 100 100 Популяционные волны волны жизни (популяционные волны) . — . это . периодические . ко- лебания . размеров . популяций . по . числу . особей . (С . . С . . Четвериков) . . Причины . этих . колебаний . разно- образны, . они . могут . быть . биотич- ны . и . абиотичны . (запасы . пищи, . количество . хищников, . конкурен- тов, . климатические . условия . года . и . т . . п .) . . После . увеличения . числа . особей .в .популяции .происходит .за- кономерное . его . уменьшение . . Вол- ны .жизни .сами .по .себе .не .вызыва- ют . наследственной . изменчивости, . но . они . способствуют . изменению . частот .аллелей .в .популяциях . Ч и сл о . ос об ей .( ты с . ) Год Заяц Рысь 1850 . 1860 . 1870 . 1880 . 1890 . 1900 . 1910 . 1920 . 190 150 125 100 75 50 25 0 соотношения численности хищника и жертвы дрейф генов дрейф генов открыли . С . . Райт . и . Р . . Фишер . и . независимо . от . них . М . . П . . Дубинин . и . Д . . Д . . Романов . . Это . случайное . изменение . концен- трации . аллелей . в . популяции . . Она . происходит . в . малочисленных . по- пуляциях . .Случайные .события, .на- пример . преждевременная . гибель . особи, .которая .была .единственным . собственником . какого-либо . алле- ля, .приведут .к .исчезновению .этого . аллеля .в .популяции, .и .наоборот .— . частота .аллеля .может .случайно .по- выситься . . Дрейф . генов . является . фактором, . поставляющим . матери- ал .для .эволюции . Дрейф .генов Гибель раздел V Гибель 101 101 изоляция изоляция .— .постоянное .ограни- чение .свободного .скрещивания . Типы изоляции Географическая Экологическая Сезонная Этологическая Генетическая Связанная .с .тер- риториальным . размежеванием . групп Потенциальные .пар- тнеры .по .спариванию . занимают .разные .эко- логические .ниши .и .не . встречаются Сроки .размноже- ния .у .потенци- альных .партне- ров .наступают .не . одновременно Зависит .от .особен- ностей .поведения . партнеров .в .пери- од .размножения Партнеры . имеют .важные . генетические . расхождения видообразование Видообразование Аллопатрическое Симпатрическое Географическое Связанное .с .расшире- нием .ареала .исходного . вида .или .вида .с .рас- членением .ареала .на . изолированные .части . исторически .возникши- ми .физическими .пре- пятствиями .(изменение . климата, .горы, .реки) Экологическое Популяции .од- ного .вида .могут . оказаться .в .раз- ных .условиях . существования, . хотя .и .остают- ся .в .пределах . своего .ареала Гибридогенное Новый .вид .возникает . в .результате .скрещи- вания .между .особями . родственных .видов, .когда . гибридные .потомки, . в .свою .очередь, .способны . к .спариванию .между .со- бой .и .образованию .новых . плодовитых .поколений Полиплоидизация Полипоиды .воз- никают .в .естест- венных .условиях, . жизнеустойчивые . формы .распро- страняются .и .дают . начало .новому . виду .(преимущес- твенно .у .растений) Аллопатрическое видообразование Симпатрическое видообразование Особь . 1-го .вида . Особь . 2-го .вида Ге ог ра ф ич е- ск ий .б ар ье р Популяция .1 Поток . . генов Популяция .2 Ге ог ра ф ич е- ск ий .б ар ье р Новый .вариант Новый .вариант Тема 1. основы эволюционного учения 102 102 пРиСпоСоБленноСть Формы приспособленности организмов к условиям окружающей среды Особенности размножения Особенности поведения Физиологические приспособления Морфологические приспособления Скорость .измене- ния .поколений Многочисленное . потомство Половое, . . бесполое, . . вегетативное К .разным .средам . существования К .разным . . факторам .среды Угроза, .защита Добывание .пищи Забота . . о .потомках Защитная . . и .угрожающая . окраска Мимикрия Маскирующая . форма .тела Приспособленность . видов . не . мо- жет .быть .абсолютной, .она .всегда .от- носительна .и .полезна .лишь .в .тех .ус- ловиях .среды, .в .которых .происходил . естественный .отбор . .Например, .фор- ма . тела, . органы . дыхания . и . прочие . особенности .рыб .целесообразны .лишь . при .условии .жизни .в .воде .и .совсем .не . пригодны .при .наземном .существова- нии . .Приспособление .никогда .не .бы- вает . абсолютно . совершенным . . Ядо- витых .змей .поедают .ежи, .мангусты, . некоторые . птицы . . Относительность . приспособления . обусловлена . и . тем, . что .среда .изменяется, .поэтому .адап- тации, . выработанные . в . одних . усло- виях . существования, . теряют . свое . значение .в .других . Покровительственная форма тела Угрожающая окраска Мимикрия гусеница .похожа . . на .сухую .ветку пятна, .напоминающие . глаза, .на .теле .гусеницы оса крылья .насекомых . . похожи .на .лист яркие .желтые .пятна .на . теле .саламандры цветочная .муха раздел V 10 10 МакРоэволюция Макроэволюция . — . это . надвидо- вая .эволюция, .процесс .образования . из . видов . новых . родов, . из . родов . — . новых .семей .и .т . .д . .Она .происходит . в . исторически . продолжительные . промежутки . времени . и . недоступна . непосредственному .изучению . Способы макроэволюции В р ем я Схожесть В р ем я Схожесть В р ем я Схожесть В р ем я Схожесть Филетическая .эволюция Дивергенция Конвергенция Параллелизм конвергентная эволюция формы тела водных позвоночных а) .ихтиозавр; . . б) .акула . . в) .дельфин; . . г) .пингвин . направления макроэволюции Биологический прогресс Биологический регресс Возрастание .приспособленности .организмов . к .окружающей .среде .(по .А . .Н . .Северцову): увеличение .численности; расширение .ареала; прогрессивная .дифференциация .— .увеличение . числа .систематических .групп, .составляющих . данный .таксон Снижение .приспособленности .к .окружающей . среде: снижение .численности; сужение .ареала; постепенное .или .быстрое .уменьшение .видового . многообразия .группы .может .привести .к .выми- ранию Пути достижения биологического прогресса Ароморфоз (арогенез, морфофизиологический прогресс) Идиоадаптация (алогенез) Общая дегенерация (катагенез) Повышение .организации; развитие .приспособлений .широкого . значения; расширение .ареала Развитие .приспособлений . узкого .значения; расширение .ареала Резкое .упрощение .строения . и .образа .жизни Тема 1. основы эволюционного учения 104 104 доказательСтва эволюции Сравнительно-анатомические доказательства Сравнение . строения . и . процес- сов . жизнедеятельности . . Благо- даря . исследованиям . Т . . Гексли, . К . . Гегенбауэра, . А . . А . . Ковалевско- го . и . других . ученых . были . разрабо- таны . эволюционные . понятия . о . го- мологиях, .аналогиях, .рудиментах, . атавизмах . Гомологии .— .это .соответствие . общего .плана .строения .органов . разных .видов, .обусловленное .их . общим .происхождением Гомологичные .органы: .нога .ящерицы .(а), .крыло .летучей .мыши .(б), . плавник .кита .(в), .рука .человека .(г) а) . б) в) . г) Аналогии .— .это .внешнее .сходс- тво .видов .по .строению .органов, . имеющих .разное .происхождение, . однако .выполняющих .одинако- вые .функции Аналогичные .органы: .крылья .стрекозы .(а), .птицы .(б) . летучей .мыши . .(в) а) . б) . в) Рудименты .— .это .органы, . недоразвитые .или .упрощенные . у .определенных .видов .по .сравне- нию .с .подобными .образованиями . предковых .форм .вследствие .поте- ри .своих .функций .на .протяжении . филогенеза 5 6 Рудиментарные .органы .человека: .1 .— .третье .веко, . . 2 .— .мышца, .двигающая .ухо, . .— .клыки, .4 .— .зубы .мудрости, . . 5 .— .аппендикс, .6 .— .копчик 1 2 4 Атавизмы .— .проявление . у .отдельных .представителей .вида . качеств, .присущих .их .предкам Атавизм: .а) .волосатый .человек; . . б) .многососковость .у .человека; .в) .хвост .у .мальчика раздел V а) б) в) 105 105 Эмбриологические доказательства Биогенетический закон: . онтоге- нез .— .это .короткое .и .быстрое .повто- рение .филогенеза, .или .каждая .особь . в . своем . индивидуальном . развитии . (онтогенезе) .повторяет .историю .раз- вития .вида .(филогенез), .к .которому . она . принадлежит . (Э . . Геккель, . Ф . .Мюллер, .1866 .г .) . А . .Н . .Северцов .дополнил: .биогенети- ческий .закон: 1) . в . онтогенезе . обычно . повторяется . строение .не .взрослых .стадий .пред- ков, .а .их .зародышей; 2) . в .онтогенезе .могут .возникать .спе- циальные . приспособления . к . тем . условиям, .в .которых .развиваются . зародыши; ) . у . эмбрионов . могут . возникать . му- тации, .которые .дальше .изменяют . признаки .взрослого .животного . Эмбриональное развитие позвоночных Палеонтологические доказательства Изучаются . ископаемые . остатки . вымерших .организмов .и .обнаружи- вается .их .сходство .и .отличие .с .совре- менными .организмами . .В .одних .слу- чаях .удалось .установить .переходные . формы, . в . других . — . филогенетичес- кие . ряды . (ряды . видов, . последова- тельно .заменяющие .друг .друга) . Реконструированные по найденным остаткам костей первые млекопитающие: а) диметродон, б) циногнатус (середина триасового периода) Окаменевший отпечаток археоптерикса — переходной формы между пресмыкающимися и птицами (150 млн лет назад) а) . . б) . . рыба Саламандра черепаха курица человек |