Предмет систематики

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.Систематика и эволюционное древо животных и растений

СИСТЕМАТИКА (от греческого systematikos -- упорядоченный, относящийся к системе), раздел биологии, задачей которого является описание и обозначение всех существующих и вымерших организмов, а также их классификация по таксонам (группировкам) различного ранга. Опираясь на данные всех разделов биологии, особенно на эволюционное учение, систематика служит базой для многих биологических наук. Особое значение систематики заключается в создании возможности ориентирования во множестве существующих видов организмов. Систематика основных групп органического мира -- прокариот и эукариот -- имеют одни и те же основы и задачи и много общего в методах исследования. Вместе с тем различным разделам систематики свойствен ряд особенностей, связанных со спецификой разных групп организмов. Систематику часто разделяют на таксономию, понимая под ней теорию классификации организмов, и собственно систематику, в указанном выше широком смысле. Иногда термин «таксономия» используют как синоним систематики.

Систематика используют для классификации не только отдельные, частные (морфологические, физиологические, биохимические, экологические и другие) признаки, характеризующие организмы, но и всю их совокупность. Чем полнее учитываются различные особенности организмов, тем в большей мере выявляемое систематическое сходство отражает родство (общность происхождения) организмов, объединяемых в тот или иной таксон. Например, несмотря на поверхностное сходство летучей мыши с птицей (как летающих теплокровных позвоночных), летучая мышь -- млекопитающее, т. е. относится к другому классу. Если же сравнивать птиц и млекопитающих с другими, более отдалёнными организмами, например, из других типов, важно уже не различие, а общность плана их строения как позвоночных. Кактусы и молочаи, например, сходны, хотя относятся к разным семействам; однако и те и другие объединяются в класс двудольных растений.

Попытки классификации организмов известны с древности (Аристотель, Теофраст и др.), однако основы систематики как науки заложены в работах Дж. Рея (1686 - 1704) и особенно К. Линнея (1735 и позже). Первые научные системы растений и животных были искусственными, то есть объединяли организмы в группы по сходным внешним признакам и не придавали значения их родственным связям. Учение Ч. Дарвина (1859 и позднее) придало уже сложившейся систематике эволюционное содержание. В дальнейшем главным направлением в её развитии стало эволюционное, стремящееся наиболее точно и полно отразить в естественной (или филогенетической) системе генеалогические отношения, существующие в природе. Кроме эволюционного в современной систематике существуют кладистическое (филогенетическое) и численное (фенетическое) направления. Кладистическая систематика определяет ранг таксонов в зависимости от последовательности обособления отдельных ветвей (кладонов) на филогенетическом древе, не придавая значения диапазону эволюционных изменений в какой-либо группе. Так, млекопитающие у кладистов -- не самостоятельный класс, а таксон, соподчинённый пресмыкающимся. Численная, или нумерическая, систематика прибегает к математической обработке данных по множеству произвольно выделенных признаков организмов, придавая каждому одинаковое значение. Классификация строится на основании степени различий между отдельными организмами, определяемой таким методом.

Эволюция не сводится только к поступательному движению вверх по "лестнице" прогресса. Ведь условия среды обитания чрезвычайно разнообразны, поэтому не обязательно все время стремиться к повышению уровня организации. Можно просто уходить от конкуренции с другими организмами, осваивая еще незанятые "ячейки" в сообществах живых организмов -- экологические ниши. Этот процесс называют "дивергенцией": близкие виды в ходе эволюции как бы "расходятся" в разные стороны, вырабатывая специальные приспособления к определенным условиям среды.

Если пытаться изобразить процесс расхождения видов по разным жизненным зонам и экологическим нишам, то ничего лучше "эволюционного древа" не придумаешь. Растущий вверх "ствол" -- это и есть основное направление эволюционного прогресса млекопитающих, означающее повышение уровня их организации. А расходящиеся вбок ветви и веточки и есть не что иное, как дивергенция видов.

Сначала на стволе появляется крошечный побег: это возник новый вид, пытающий свое счастье в эволюции. Если ему повезет, он не вымрет из-за каких-либо пертурбаций: зачаточный побег не "засохнет", а превратится в небольшую веточку. В новых благоприятных условиях, еще никем не занятых, появляется все больше и больше потомков того предково-го вида: ветка все больше ветвится, становится толще. И в конце концов оказывается, что удачливый вид-основатель "нашел" новое, весьма перспективное направление эволюции: побег превращается в то, что садоводы назвали бы "скелетной ветвью" звериного древа жизни. Так, например, около 10 миллионов лет назад какие-то из зерноядных хомяков перешли на питание травой: это оказалось настолько удачным, что их потомки -- полёвки -- по разнообразию и обилию многократно превзошли своих предков.

Приспосабливаясь к новой среде обитания, потомки все больше теряют сходство со своими предками: они как бы "забывают" своих пращуров, живших в иных условиях. Утрачивается сходство и с "кузенами", причем чем дальше виды "разошлись" в ходе эволюции по разным природным зонам, тем меньше между ними сходства. Ну кто бы мог сказать, глядя на порхающих в воздухе маленьких летучих мышей и плавающих в морских водах гигантов-китов, что все они -- отдаленные потомки одних и тех же наземных зверьков, более всего похожих на ныне живущих землероек?

"Эволюционное древо" прекрасно иллюстрирует не только ход исторического развития живых существ, но и устройство "Системы природы". Оно чем-то напоминает устройство воинских частей: подобно полкам, ротам, взводам, в "Системе природы" есть разные уровни или ранги -- классы, отряды, семейства и так далее. На "эволюционном древе" они соответствуют разным по "толщине" ветвям и отражают разную степень обособленности тех или иных групп животных. Говоря о животных, имеющих в системе определенный ранг, -- о китообразных или тюленях, ежах или землеройках, мы можем охарактеризовать то, насколько давно отделилась и насколько далеко отошла данная ветвь от основного эволюционного ствола.

Так, если все звериное "древо" -- это класс млекопитающих, то "скелетные ветви" -- это отдельные отряды: например, отряд хищные, отряд парнокопытные. Они обособились, как правило, не менее 70-90 миллионов лет назад, каждый завоевал свою собственную адаптивную зону. Растущие на них более мелкие ветки -- это семейства: например, в отряде хищных есть семейства медвежьих и кошачьих; в отряде парнокопытных -- семейства полорогих и оленьих. Их эволюционный возраст -- обычно 30-40 миллионов лет, каждое из семейств особым образом осваивает общую для отряда адаптивную зону. Например, в рацион медведей входят не только животные, но и растительные корма, а кошки питаются почти исключительно мясом.

Концевые веточки нашего "древа" -- это отдельные роды: род медведей, род оленей и так далее. А они уже заканчиваются видами: бурый и белый медведи, лесной и степной коты, благородный и пятнистый олени. Возраст родов и видов млекопитающих обычно измеряется несколькими миллионами лет.

2.Отличия живого от неживого

Наверняка, каждый из вас знает, что -- живое, а что -- нет. Например, собака, кошка, ворона, елка, тюльпан -- живые, а стол, стул, камень, вода -- неживые.

Но это все -- хорошо знакомые вам объекты. А если вы встретитесь с чем-то совершенно вам неизвестным, как определить, живое оно или нет? Придется сформулировать какие-то при­знаки, отличающие живое от неживого.

Договоримся сразу: каждый из этих признаков будет необходимым, но не достаточным. Это означает, что живые организмы должны обладать всеми этими признаками. Но в то же время каждый из этих признаков может подойти и к каким-то представителям мира неживого.

1. Все живые организмы устроены значительно сложнее неживых природных систем. Например, вода состоит из одного единственного сорта простеньких молекул. Горная порода содержит в себе молекулы разных сортов и немного более сложного устройства. Но даже самое простое живое существо составлено из набора исключительно сложных молекул, к тому же соединенных друг с другом в строго определенной последовательности.

2. Все живое питается, то есть так или иначе получает энергию из окружающей среды. Если камень полностью отрезать от окружающего мира, он останется таким же, как был. Если же мы отрежем от внешнего мира одинокое живое существо -- оно быстро погибнет. Живым организмам нужны: воздух для дыхания, различные вещества, для того чтобы строить из них собственное тело, и энергия (например, солнечный свет) для всех жизненных про­цессов.

3. Все живое активно реагирует на окружающий мир. Если вы толкнете камень, он останется на месте или покатится в ту сторону, куда его толкнули. Но попробуйте толкнуть змею! В лучшем случае она уползет, причем не обязательно в ту сторону, куда ее толкнули, а туда, куда сочтет нужным. В худшем для вас случае она бросится в атаку на обидчика, используя свои ядовитые зубы. Так же активно ведет себя все живое. Деревья сбрасывают листву при наступлении холодов, подсолнух поворачивает «голову» вслед за солнцем, корни тянутся к воде. Что уж говорить о животных, которые могут бегать за добычей или прятаться от опасности!

4. Все живое развивается. Причем не просто растет (расти может и сугроб), а изменяется. Семечко, попавшее в почву, сбрасывает оболочку, выпускает корни. Появляются ствол, ветви, листья, то есть совершенно новые структуры и органы. Вы можете сказать, что человек от младенческого до взрослого состояния только увеличивается в размерах, как сугроб. У него не вырастают новые конечности, не отваливается хвост -- ну, решительно ничего нового! Но тем не менее и человек в течение своей жизни изменяется довольно сильно. Обследовав пациента, врачи могут определить его возраст с неплохой точностью, потому что каждому возрасту соответствует определенное состояние организма. Кроме того, человек обучается. Если новорожденный практически ничего не умеет и всецело зависит от заботы родителей, то взрослый может жить самостоятельно и даже активно влиять на окружающий мир. Значит, человек изменился, произошло развитие живого организма.

5. Все живое размножается. Любой живой организм стремится оставить на Земле потомство. Если бы этого не происходило, жизнь на Земле давно бы исчезла. Ведь все живое рано или поздно умирает. Значит для того, чтобы жизнь на планете продолжалась, на смену погибшим живым существам должны приходить новые. Жизнь не может возникнуть из ничего. Ее может породить только другая жизнь. Поэтому все живое должно оставлять потомство, чтобы сохраниться в веках.

6. Информация о том, каким быть будущему организму, определенным образом «записана» в нем самом и передается по наследству. Из желудя может вырасти только дуб и никогда -- береза или лилия. Впрочем, иногда при пере­даче информации из поколения в поколение происходит сбой. В информацию закрадывается ошибка. Тогда в новом организме возникают изменения, о которых мы будем говорить в следующем параграфе.

7. Все живое приспосабливается к окружающей среде. Это называется адаптацией. Камень останется камнем, где бы он ни оказался: на дне морском, в пустыне или в космосе. С ним, конечно, произойдут какие-то изменения, но не такие, которые облегчили бы ему существование. А живым существам приходится бороться за свою жизнь и для этого приспосабливаться к различным условиям. Так, например, обитатели холодных стран обзавелись теплой шерстью, спасающей их от холода. А пустынное растение саксаул -- десятиметровыми корнями, дотягивающимися до воды. Птица страус оказалась слишком тяжелой для полетов, но зато у нее развились сильные ноги, позволяющие ей бегать быстрее, чем иные птицы летают. А у человека развился головной мозг, который помогает ему найти выход из самых сложных ситуаций и тем самым хорошо приспособиться к окружающей среде.

Теперь попробуем применить перечисленные выше признаки. Определим, например, живым или неживым является коралловый риф -- основа многих океанских островов. Понаблюдав за рифом внимательно, мы убедимся, что он покрыт небольшими выростами -- полипами, которые и питаются, и размножаются, и реагируют, и развиваются. Значит, они живые. Погибая, коралловые полипы оставляют на рифе свои скелеты, на которых сверху устраиваются новые, живые, кораллы. Так, риф постепенно увеличивается, превращается в прочную неживую скалу -- земную твердь, остров в океане. Вывод: сам риф -- не живой, но его достраивают колонии живых существ.

А вот споры о том, считать ли живыми всем известные вирусы (мельчайшие образования, вызывающие у нас грипп, желтуху и т. п.), не затихают и по сей день. Вирус очень похож на живое существо, но устроен проще, чем любой организм. Единственное, что он может делать, это размножаться. Причем не сам, а превращая клетки других живых организмов в «фабрики» по производству вирусов. Получается, как в фантастическом романе: роботы захватили власть и заставляют людей производить все новых и новых роботов. Но роботы, даже управляя людьми, остаются неживыми. Поэтому многие биологи не считают живым и вирус. Бороться с вирусными заболеваниями очень трудно. Микроб, вызывающий, скажем, скарлатину,-- живой. Убив микробов тем или иным лекарством, мы можем избавиться от болезни. А как убить то, что неживое? Остается только укреплять заболевший организм в надежде, что он справится с вирусами сам.

3.Эволюция живого

Рост, в самом широком смысле, - это любые количественные изменения, происходящие в организме. Они касаются возрастания массы и объема индивида или его органов (частей), увеличения числа и размеров клеток в результате преобладания процессов анаболизма над процессами катаболизма. У растений и грибов рост нередко продолжается всю жизнь, хотя обычно его интенсивность снижается с возрастом. У животных рост ограничен во времени.

Развитие - необратимый процесс качественных изменений организма. Оно проявляется в дифференцировке тканей и органов, созревании, старении и т.п.

Индивидуальное развитие отдельного организма от зарождения до смерти получило название онтогенеза . Отдельные онтогенезы в цепи поколений складываются в единый последовательный процесс, называемый гологенезом . Совокупность онтогенезов, т. е. гологенез, лежит в основе эволюции. Под эволюцией подразумевается процесс необратимого исторического развития живой природы и отдельных его звеньев, ведущий к усложнению или упрощению организации живого. В эволюционном процессе принято различать микроэволюцию и макроэволюцию.

Под микроэволюцией подразумевают процессы, сопровождающиеся изменением генетического состава популяции и выражающиеся в формировании адаптаций при образовании экотипов, рас, разновидностей и подвидов.

Макроэволюция - это образование таксонов видового и более высокого ранга - родов, семейств, порядков и т.д. Ход макроэволюции определяется микроэволюционными процессами. Макроэволюция реализуется в филогенезе, т.е. в процессе исторического становления и развития отдельных видов и других систематических групп более высокого ранга. Как и вся эволюция, филогенез связан с онтогенезом и гологенезом. Этот процесс принято изображать графически в виде филогенетического древа (или филемы ), показывающего возможные родственные связи между отдельными ветвями живого (филогенетическими стволами, или филами).

4.Эволюция человека

Этапы эволюции человека

Ученые утверждают, что современный человек произошел не от современных человекообразных обезьян, для которых характерна узкая специализация (приспособление к строго определенному образу жизни в тропических лесах), а от вымерших несколько миллионов лет тому назад высокоорганизованных животных -- дриопитеков. Процесс эволюции человека очень длительный, основные его этапы представлены в схеме.

Основные этапы антропогенеза (эволюция предков человека)

Основные этапы антропогенеза. По данным палеонтологических находок (ископаемых остатков), около 30 млн. лет назад на Земле появились древние приматы парапитеки, жившие на открытых пространствах и на деревьях. Их челюсти и зубы были подобны челюстям и зубам человекообразных обезьян. Парапитеки дали начало современным гиббонам и орангутангам, а также вымершей ветви дриопитеков. Последние в своем развитии разделились на три линии: одна из них привела к современной горилле, другая -- к шимпанзе, а третья -- к австралопитеку, а от него -- к человеку. Родство дриопитека с человеком установлено на основе изучения строения его челюсти и зубов, обнаруженных в 1856 г. во Франции.

Важнейшим этапом на пути превращения обезьяноподобных животных в древнейших людей было появление прямохождения. В связи с изменением климата и изреживанием лесов наступил переход от древесного к наземному образу жизни; чтобы лучше обозревать местность, где у предков человека было много врагов, им приходилось вставать на задние конечности. В дальнейшем естественный отбор развил и закрепил прямохождение, и, как следствие этого, руки освободились от функций опоры и передвижения. Так возникли австралопитеки -- род, к которому относятся гоминиды (семейство людей).

Австралопитеки

Австралопитеки -- высокоразвитые двуногие приматы, использовавшие предметы естественного происхождения в качестве орудий (следовательно, австралопитеков еще нельзя считать людьми). Костные остатки австралопитеков впервые обнаружены в 1924 г. в Южной Африке. Они были ростом с шимпанзе и массой около 50 кг, объем мозга достигал 500 см3 -- по этому признаку австралопитек стоит ближе к человеку, чем любая из ископаемых и современных обезьян.

Строение тазовых костей и положение головы было сходно с таковыми человека, что свидетельствует о выпрямленном положении тела. Они жили около 9 млн. лет тому назад в открытых степях и питались растительной и животной пищей. Орудиями их труда были камни, кости, палки, челюсти без следов искусственной обработки.

Человек умелый

Не обладая узкой специализацией общего строения, австралопитеки дали начало более прогрессивной форме, получившей название Homo habilis -- человек умелый. Костные остатки его были обнаружены в 1959 г. в Танзании. Возраст их определен примерно в 2 млн. лет. Рост этого существа достигал 150 см. объем головного мозга был на 100 см3 больше, чем у австралопитеков, зубы человеческого типа, фаланги пальцев как у человека, сплющены.

Хотя в нем сочетались признаки, как обезьян, так и человека, переход этого существа к изготовлению галечных орудий (хорошо выделанных каменных) свидетельствует о появлении у него трудовой деятельности. Они могли ловить животных, бросать камни и совершать другие действия. Кучи костей, находящиеся вместе с ископаемыми остатками человека умелого, свидетельству ют о том, что мясо стало постоянной частью их диеты. Эти гоминиды пользовались грубыми каменными орудиями труда.

Человек прямоходящий

Homo erectus -- человек прямоходящий. Вид, от которого, как полагают, произошел современный человек. Его возраст 1,5 млн. лет. Его челюсти, зубы и надбровные дуги все еще оставались массивными, но объем головного мозга у некоторых индивидуумов был таким же, как у современного человека.

Некоторые кости Homo erectus найдены в пещерах, что позволяет предполагать о его постоянном жилище. Кроме костей животных и довольно хорошо выделанных каменных орудий, в некоторых пещерах обнаружены кучи древесного угля и обгоревшие кости, так что, по-видимому, в это время австралопитеки уже научились добывать огонь.

Эта стадия эволюции гоминид совпадает с заселением выходцами из Африки других более холодных областей. Выдержать холодные зимы, не выработав сложных видов поведения или технических навыков, было бы невозможно. Ученые предполагают, что дочеловеческий мозг Homo erectus был способен находить социальные и технические решения (огонь, одежда, запас нищи и совместное проживание в пещерах) проблем, связанных с необходимостью выжить в зимнюю стужу.

Таким образом, все ископаемые гоминиды, особенно австралопитеки, рассматриваются как предшественники человека.

Эволюция физических особенностей первых людей, включая современного человека, охватывает три этапа: древнейшие люди, или архантропы; древние люди, или палеоантропы; современные люди, или неоантропы.

Архантропы

Первый представитель архантропов -- питекантроп (японский человек) -- обезьяночеловек, прямоходящий. Его кости обнаружены на о. Ява (Индонезия) в 1891 г. Первоначально его возраст определяли равным 1 млн. лет, но, согласно более точной современной оценке, ему немногим больше 400 тыс. лет. Рост питекантропа составлял около 170 см, объем черепной коробки -- 900 см3.

Несколько позже существовал синантроп (китайский человек). Многочисленные его остатки найдены в периоде 1927 по 1963 гг. в пещере близ Пекина. Это существо использовало огонь и изготовляло каменные орудия. К этой группе древнейших людей относят еще и гейдельбергского человека. систематика биология раса эволюция

Палеоантропы

Палеоантропы -- неандертальцы появились на смену архантропам. 250-100 тыс. лет тому назад они были широко расселены на территории Европы. Африки. Передней и Южной Азии. Неандертальцы изготовляли разнообразные каменные орудия: ручные рубила, скребла, остроконечники; пользовались огнем, грубой одеждой. Объем их мозга выросло 1400 см3.

Особенности строения нижней челюсти показывают, что у них была зачаточная речь. Они жили группами по 50-100 особей и во время наступления ледников использовали пещеры, выгоняя из них диких зверей.

Неоантропы и человек разумный

Неандертальцев сменили люди современного типа -- кроманьонцы -- или неоантропы. Они появились около 50 тыс. лет тому назад (костные остатки их найдены в 1868 г. во Франции). Кроманьонцы образуют единственный род н вид Homo Sapiens - человек разумный. У них полностью сгладились обезьяньи черты, на нижней челюсти имелся характерный подбородочный выступ, указывающий на их способность к членораздельной речи, а по искусству изготовления разнообразных орудий из камня, кости и рога кроманьонцы ушли далеко вперед по сравнению с неандертальцами.

Они приручили животных и начали осваивать земледелие, что позволило избавиться от голода и добывать разнообразную пищу. В отличие от предшественников эволюция кроманьонцев проходила под большим влиянием социальных факторов (сплочение коллектива, взаимная поддержка, совершенствование трудовой деятельности, более высокий уровень мышления).

Возникновение кроманьонцев -- завершающий этап формирования человека современного типа. На смену первобытному человеческому стаду пришел первый родовой строй, завершивший становление человеческого общества, дальнейший прогресс которого стал определяться социально-экономическими законами.

Человеческие расы

Ныне живущее человечество распадается на ряд групп, называемых расами.

Человеческие расы -- это исторически сложившиеся территориальные общности людей, обладающие единством происхождения и сходством морфологических признаков, а также наследственными физическими признаками: строением лица, пропорциями тела, цветом кожи, формой и цветом волос.

По этим признакам современное человечество делится на три основные расы: европеоидную, негроидную и монголоидную. Каждая из них имеет свои морфологические особенности, но все это внешние, второстепенные признаки.

Особенности, составляющие человеческую сущность, такие, как сознание, трудовая деятельность, речь, способность познавать и подчинять природу, едины у всех рас, что опровергает утверждения идеологов-расистов о «высших» нациях и расах.

Дети негров, воспитанные вместе с европейцами, не уступали им по уму и одаренности. Известно, что центры цивилизации 3-2 тыс. лет до нашей эры были в Азии и Африке, а Европа в это время пребывала в состоянии варварства. Следовательно, уровень культуры зависит не от биологических особенностей, а от общественно-экономических условий, в которых живут народы.

Таким образом, утверждения реакционных ученых о превосходстве одних рас и неполноценности других беспочвенны и лженаучны. Они созданы для оправдания захватнических войн, грабежа колоний н расовой дискриминации.

Расы человека нельзя смешивать с такими социальными объединениями, как народность и нация, которые образовались не по биологическому принципу, а на основе устойчивости обшей речи, территории, экономической и культурной жизни, образовавшихся исторически.

Человек в истории своего развития вышел из подчинения биологическим законам естественного отбора, его приспособление к жизни в разных условиях происходит путем активной их переделки. Однако эти условия в какой-то мере все же оказывают определенное влияние на организм человека.

Результаты такого влияния видны на ряде примеров: в особенностях пищеварительных процессов у оленеводов Заполярья, потребляющих много мяса, у жителей Юго-Восточной Азии, пищевой рацион которых состоит в основном из риса; в увеличенном количестве эритроцитов в крови горцев по сравнению с кровью обитателей равнин; в пигментации кожи жителей тропиков, отличающих их от белизны покровов северян и т. д.

После завершения формирования современного человека действие естественного отбора не прекратилось полностью. В результате этого в ряде регионов земного шара у человека выработалась устойчивость к некоторым заболеваниям. Так, у европейцев корь протекает намного легче, чем у народов Полинезии, которые столкнулись с этой инфекцией только после колонизации их островов переселенцами из Европы.

В Центральной Азии у человека редко встречается группа крови 0, но выше частотность группы В. Выяснилось, что это связано с эпидемией чумы, имевшей место в прошлом. Все эти факты доказывают, что в человеческом обществе существует биологический отбор, на основе чего сформировались человеческие расы, народности, нации. Но все возрастающая независимость человека от окружающей среды почти приостановила биологическую эволюцию.

Размещено на Allbest.ru