Эволюционный процесс

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эволюционный процесс

эволюционный макроэволюция ароморфоз биологический

Введение

Приобретение популяциями и видами разнообразных приспособлений способствует не только выживанию их в какой-то определённой среде. Новые признаки и свойства могут стать причиной освоения популяцией новых мест обитания, новых источников питания. В этом случае конкуренция с родственными организмами резко ослаблена или отсутствует. Это приводит к вспышке размножения и широкому расселению вида, что, в свою очередь, способствует формированию многочисленных популяций, каждая из которых оказывается в несколько различающихся условиях и подвергается неодинаково направленному действию отбора.

Генетическое разнообразие популяций служит основой для формирования новых, иногда многочисленных близкородственных видов. Показатель хорошей приспособленности группы организмов - её высокая численность, широкий ареал и большое количество починённых систематических групп. Систематическая группа находится в состоянии процветания или биологического прогресса, если в неё входит значительное число дочерних форм. Например, внутри отряда всегда есть семейства, внутри семейств - роды, отличающиеся по числу входящих в них видов.

Таким образом, биологический прогресс представляет собой результат успеха в борьбе за существование.

Отсутствие необходимого условия приспособленности приводит к биологическому регрессу - уменьшению численности, сокращению ареала, снижению числа систематических групп более низкого ранга. Биологический регресс чреват опасностью вымирания.

Эволюция крупных систематических групп называется макроэволюцией.

Главные направления эволюции

Успех в эволюции и пути его достижения. Этой проблеме посвящены труды крупнейших советских ученых академиков А.Н. Северцова и И.И. Шмальгаузена. Главный успех видов в эволюции - это обеспечение жизни следующих поколений.

1. А.Н. Северецов и И.И. Шмальгаузен установили два главных направления эволюции.

а. Биологический прогресс:

1. Увеличение численности особей вида.

2. Расширение ареала вида.

3. Образование новых популяций и систематических единиц.

4. Примеры:

- ареал зайца русака увеличивается, и за последнее 100 лет образовывалось 20 новых подвидов;

- нематоды (круглые черви) распространены в почве морской и пресной воде, являются паразитами растений, животных и человека;

- эволюция домового воробья, легко приспособился к обитанию в поселениях человека, расширил свой ареал, возникло много новых популяций.

б. Биологический регресс:

1. Снижение числа особей вида.

2. Уменьшение ареала вида.

3. Уменьшение числа видов, подвидов, популяций.

4. Ведет к вымиранию видов.

5. Примеры:

- хвощи и плауны (расцвет в карбоне);

- человек способствует регрессу промысловых животных: бобра, зубра и т.д.

- вследствие усиленного отстрела резко сократилось численность, и сузился ареал соболя

6. Виды живых организмов, находящиеся в состоянии биологического регресса, в настоящее время заносятся в международные и региональные Красные книги и охраняются правительственными и общественными организациями.

А.Н. Северцов предложил пути движения к биологическому прогрессу

а. Арогенез (греч.airo -подъем, genesis- развитие), или морфофизиологический прогресс, - эволюционное направление, сопровождающееся приобретением крупных изменений строения, существенно повышающих уровень организации - ароморфозов. (Табл. «Ароморфоз у животных», «Ароморфоз и идиоадаптация у растений»)

Ароморфозы формируются на основе наследственной изменчивости и естественного отбора и являются приспособлениями широкого значения, позволяющими освоить новую среду обитания.

1. Всегда ведет к биологическому прогрессу.

2. Дает возможность перехода к новым условиям существования.

3. Повышается выживаемость в популяциях > расширяется ареал > появляется новые виды.

4. Примеры ароморфозов:

- половой процесс, резко повысивший наследственную изменчивость;

- фотосинтез, сделавший возможным использование солнечной энергии растениями;

- многоклеточность, открывшая широкие возможности усложнения строения и физиологии

5. Появление челюстей у позвоночных - переход от пассивного питания к активному.

6. Общая черта ароморфозов заключается в том, что они сохраняются при дальнейшей эволюции и приводят к макроэволюции, т.е. к возникновению новых крупных систематических групп - типов, классов, некоторых отрядов (у млекопитающих).

Ароморфозы возникают не одновременно, при появлении они практически могут не отличаться от общих адаптаций. Но по мере действия на них естественного отбора и широкого распространения видов они становятся ароморфозами, то есть поднимающими уровень организации. Например - появление легочного дыхания у древних обитателей пресноводных водоемов дало возможность для освоения суши - появились тысячи видов класса Земноводных, Пресмыкающихся, Птиц, Млекопитающих. Поэтому приобретение позвоночными легких - крупный ароморфоз. Возникают менее крупные ароморфозы.

Ароморфоз в строении сердца позвоночных и разделение кровотоков

Поведение животных связано с развитием головного мозга и определяет наивысшую приспособленность к среде обитания - развитие головного мозга (переднего мозга) у позвоночных.

Высокий общий уровень организации млекопитающих был достигнут на основе прогрессивного развития - кровеносной системы, легких, головного мозга, живорождения, теплокровности и др. - и это обеспечило господство в наше время.

Ароморфозы можно проанализировать и в царстве Растений. Крупным ароморфозом в развитии растений был переход от размножения спорами к размножению семенами, образование цветка.

У растений можно выявить ароморфозы - появление двух типов корневых систем, многоклеточности, органов и систем органов пыльцевой трубки, цветка и семени.

б. Аллогенез (греч. аllos - иной, другой, genesis - развитие) - эволюционное направление, сопровождающееся приобретением идиоадаптаций.

Идиоадаптация (греч. idos - особенность и лат. аdaptation - приспособление) - приспособление к специальным условиям среды, полезное в борьбе за существование, но не изменяющее уровня организации. (Табл. «Ароморфоз и идиоадаптация у растений», «Идиоадаптация у животных»).

1. Не поднимает уровень обмена веществ и не изменяет уровень морфологической организации, поскольку каждый вид организмов обитает в определенных местообитаниях, у него вырабатываются приспособления именно к этим условиям.

2. В результате идиоадаптаций возникают виды, роды, семейства, отряды. (Приложение 3, рис.1 - 5).

Примеры:

- покровительственная окраска животных;

- приспособления придонных рыб (камбала, скаты) - плоская форма тела;

- строение лап у птиц - характер добычи пищи и объект охоты;

- колючки растений;

- преобразования пятипалой конечности (копытные) или форма тела и его окраска (кошачьи).

Крайняя степень приспособления к очень ограниченным условиям существования носит название специализации. Переход к питанию только одним видом пищи, обитание в очень однородной и постоянной среде (например, в пещерах) приводит к тому, что вне этих условий организмы жить не могут. Таковы колибри, питающиеся нектаром тропических цветков, муравьеды, хамелеоны, приспособленные к обитанию на тонких ветвях деревьев.

Специализация снижает эволюционные возможности группы и при быстром изменении условий среды приводит к вымиранию.

в. Катагенез (греч. kata - движение вниз и развитие), или морфозизиологический регресс,- эволюционное направление, сопровождающееся упрощением организации. Упрощение организации ведет к исчезновению органов активной жизни и носит название дегенерации. (Табл. «Дегенерация»).

1. Сопровождается исчезновением ряда органов, потерявших биологическое значение.

- пример: переход на сидячий образ жизни у асцидии или к паразитизму у плоских червей.

2. Дегенерация может привести к биологическому прогрессу.

а. Кишечные паразиты - ленточные черви (свиной цепень, лентец).

6. Повилика паразитирует - на клевере (не имеет листа и корня). Вместо корня имеет присоски, с помощью которых высасывает соки растения.

Виды, перешедшие к паразитизму, резко отличаются от свободно живущих видов.

У растений паразитов атрофируются (исчезают) корни, может быть утрачена способность к фотосинтезу.

Сидячий образ жизни у асцидий. В личиночной стадии асцидии имеют хорду, которая рассасывается и исчезает по мере прикрепления к субстрату.

У животных упрощается пищеварительная система, редуцируются органы чувств, но взамен появляются частичные приспособления - присоски, прицепки, высокая плодовитость.

Упрощение организации вовсе не означает вымирание данной группы. Многие паразитические организмы процветают, несмотря на упрощение организации.

Деятельность человека

Под влиянием хозяйственной деятельности человека среда обитания живых существ изменяется значительно, быстрее идут эволюционные изменения и формируются приспособления. Это приводит к сокращению:

1) численности видов.

2) сужению ареалов.

3) вымиранию ряда видов.

Минимальные шансы выжить имеют крупные животные класса «Млекопитающие». Они медленно размножаются и особенно страдают от соседства с человеком. Амурский тигр, серый и японский журавль, сокол кречет, гепард, белый медведь и другие животные находятся на стадии биологического регресса.

Наоборот, биологического прогресса достигли виды мелкие, плодовитые, легко уживающиеся с человеком - крысы, тараканы, вороны и другие виды.

Основным фактором является необдуманная хозяйственная деятельность человека. Вырубка лесов, распашка земель, осушение болот, добыча природных полезных ископаемых приводит к нарушению природного равновесия и как следствие к биологическому регрессу. Биологический регресс всегда ведёт к вымиранию вида

4. Соотношение различных направлений эволюции. (Приложение 4).

1. Ароморфозы возникают реже.

а. Предпосылка к ароморфозу - примитивная организация органов, выполняющих несколько функций. (Пример: превращение плавательного пузыря в легкое).

б. Новые ароморфозы приводят к переходу в новую среду обитания.

в. В новой среде возникают многочисленные идиоадаптации.

Пути эволюции органического мира либо сочетаются друг с другом, либо сменяют друг друга, причем ароморфозы происходят реже идиоадаптаций. Но именно ароморфозы определяют новые этапы в развитии органического мира. Возникнув путем ароморфозов, новые, высшие организации групп организмов, занимают новую среду обитания. Далее идет процесс идиоадаптации, иногда дегенерации, которая обеспечивает организмам обживание в новой для них среде обитания.

5. Правила эволюции:

1. Правило необратимости эволюции. Группа организмов не может вернуться к прежнему состоянию, то есть от современных видов не могут возникнуть их предковые формы.

2. Правило чередования основных направлений эволюции. Каждый новый ароморфоз дает толчок для развития многочисленных идиоадаптаций.

3. Правило прогрессирующей специализации. Группа, вступившая на путь специализации, как правило, в дальнейшем развитии будет идти по пути все более глубокого приспособления к более узким условиям существования. Например, если одна из групп позвоночных приобрела приспособления к полету (птицы), то на последующем этапе эволюции это направление сохраняется и усиливается.

· ароморфозные изменения конечностей животных; идиоадаптивные изменения, которые обеспечивают современным животным самые разные способы передвижения в разных средах обитания.

Рис.

Схема.

Соотношение различных направлений эволюции

Классическая схема, изображающая основные формы эволюционного процесса по А. Н. Северцову.

Рис.

1. Горизонтальные плоскости на схеме изображают различные уровни организации. Чем выше уровень организации, тем выше изображена соответствующая ему плоскость.

2. Восходящие ленты обозначают пути ароморфозов: лента к сниженной плоскости выражает путь биологического регресса.

3. Линии, соединяющие точки на каждой плоскости, показывают дивергентный ход эволюционного процесса путем идиоадаптаций.

Табл. 1 Понятие о биологическом прогрессе и биологическом регрессе

Табл. 2. Основные направления эволюционного процесса

Ароморфоз - (от греч. airф - повышаю, morphosis - образец форма) эволюционное изменение общего характера в строении и функциях организмов, приводящее к морфофизиологическому прогрессу. В результате такого изменения таксон поднимается на более высокую ступень развития. Примерами ароморфоза являются: разграничение венозного и артериального кровотоков, появление четырехкамерного сердца, у растений - становление двойного оплодотворения.

Дегенерация (от лат. degenero - вырождаюсь) - направление филогенеза, при котором наблюдается редукция, т.е. упрощение или же исчезновение органов, утративших свое эволюционное значение, например исчезновение жабер у наземноживущих животных.

Идиоадаптация (о греч. idios - своеобразный, особый и gramma - рисунок) - эволюционный процесс, приводящий к повышению частной приспособленности организмов к условиям обитания и существенно не отражающийся на общем уровне организации (в отличие от ароморфоза). Идиоадаптации способствуют расширению ареала вида. Термин введен А.Н. Северцевым (1925). У растений идиоадаптации - это приспособления (например, дихогамия), к разным условиям освещенности (разная форма листовой пластинки), к распространению семян и т.п., у птиц - приспособления к определенному способу добычи пищи (разная форма клюва).

Видообразование - процесс возникновения новых видов, основным механизмом которого является репродуктивная изоляция внутривидовых групп особей (популяций). В изолированных популяциях могут накапливаться различные мутации; при направляющем действии естественного отбора возможно их закрепление и распространение. Последующая рекомбинация генов приводит к генетическим изменениям, соответствующим переходу на видовой уровень. Такой процесс видообразования является постепенным занимающим длительный период времени, необходимого для окончательного расхождения популяций. Его называют дарвиновским. Существует также механизм быстрого или квантового видообразования, в основе которого лежит явление полиплоидии, т.е. перехода особей на более высокий уровень плоидности (увеличение числа хромосом). Полиплоидия может за одно поколение создавать непреодолимый репродуктивный барьер между группами особей в популяции, в связи с чем процесс видообразования протекает значительно быстрее. Различают аллопатическое видообразование, при котором новый вид возникает за пределами ареала исходной популяции, после изоляции от нее группы особей, и симпатрическое видообразование, когда видовые различие появляются в популяциях, не полностью изолированных друг от друга.

Макроэволюция - эволюционные преобразования, приводящие к появлению новых крупных систематических таксонов (родов, семейств, классов и др.). Согласно современным представлениям, основной макроэволюции служат микроэволюционные процессы, протекающие на популяционном и видовом уравнениях. Механизмы макроэволюции - те же, что и микроэволюции, разница только в масштабах происходящих изменений. В макроэволюции большую роль играют системные мутации или макромутации, коренным образом изменяющие онтогенез.

Микроэволюция (о греч. мicros - маленький и лат. еvolutio - развертывание) - совокупность генетических процессов, протекающих на уровне популяций и приводящих в итоге к видообразованию. Факторами микроэволюции являются мутационный процесс, естественный отбор, дрейф генов, изоляция и миграция. Их действие изменяет генофонд и генотипическую структуру популяции, что составляет основу эволюционного процесса.

Биологический процесс (лат. progressus -- движение вперёд, успех) означает победу вида или другой систематической группы в борьбе за существование. Признаками биологического прогресса являются увеличение численности особей данной систематической группы, расширение ее ареала и распадение на подчиненные систематические группы. Все три признака биологического прогресса связаны друг с другом. Увеличение численности особей заставляет вид (или любую другую систематическую группу) расширять границы ареала, заселять новые места обитания, что приводит к образованию новых популяций, подвидов, видов.

Биологический регресс (лат. regressus -- возвращение, движение назад) Он характеризуется обратными признаками биологическому процессу: снижением численности особей, сужением ареала, постепенным или быстрым уменьшением популяционного и видового многообразия группы. Биологический регресс может привести вид к вымиранию. Общая причина биологического регресса - отставание в темпах эволюции группы от скорости изменений внешней среды. Быстрое изменение окружающей среды, вызванное деятельностью человека, ведет к увеличению числа видов переходящих в состояние биологического регресса и обреченных на вымирание (если не сохранится приемлемая для них среда).

Литература

1. Захаров В.Б., Мамонтов С.Г., Сонин Н.И. Общая биология. 11класс. М. «Дрофа» 2005 2. Бочеваров А.Д. и др. Химия и биология в таблицах и схемах. Ростов на Дону: «Феникс», 2006.

3. Беляев Д.К. Общая биология. Учебник для 9-10 классов средней школы.- М.: «Просвещение» 1991.

4. Галеева Н.Л. Сто приемов учебного успеха ученика на уроках биологии: Методическое пособие для учителя.- М.: «5 за знание», 2006.

5. Константинов В.М., Резанов А.Г., Фадеева Е.О. Биология.-М. : Издательский центр «Академия», 2010

Размещено на Allbest.ru