Основы понимания роли мутаций в эволюции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Глава 1.Роль мутации в эволюции живого

1.1 Понятие мутации

1.2 Вредные и полезные мутации

1.3 Роль хромосомных и геномных мутаций в эволюции

1.4 Эволюция живого

Глава 2. Рост человеческой популяции

Заключение

Список литературы

Ведение

Курс «Современная научная картина мира» базируется на трех основных понятиях: культура, наука и естествознание.

Культура - это сложная, многоуровневая знаковая система, моделирующая в каждом социуме картину мира и определяющая место человека в нем. мутация эволюция хромосомный геномный

Наука - это часть культуры, представляющая собой совокупность объективных знаний о бытии. Содержательно это понятие включает в себя также процесс получения этих знаний и различные формы и механизмы их применения в практической жизни людей.

Естествознание - область науки, изучающая совокупность естественных наук, взятая как целое.

Основы понимания роли мутаций в эволюции были заложены в 20-х гг. 20 в. работами советского генетика С. С. Четверикова, английских учёных Дж. Холдейна и Р. Фишера и американского учёного С. Райта, положивших начало развитию эволюционной генетики. Было показано, что все наследственные изменения, служащие материалом для эволюции, обязаны мутациям (комбинативная изменчивость, возникающая путём образования новых сочетаний генов при скрещивании, в конечном счёте, тоже есть следствие мутаций, обусловливающих генетические различия скрещивающихся особей).

В отличие от модификаций, мутации не являются однозначной реакцией на вызывающее их воздействие: один и тот же мутагенный фактор приводит к возникновению разнообразных мутаций, затрагивающих те или иные признаки организма и изменяющих их в разных направлениях. Поэтому сами по себе мутации не имеют адаптивного характера. Однако постоянно возникающие у любого вида живых существ мутации, многие из которых к тому же длительно сохраняются в популяции в скрытом виде (рецессивные М.), служат резервом наследственной изменчивости, который позволяет естественному отбору перестраивать наследственные признаки вида, приспосабливая его к меняющимся условиям среды (изменению климата или биоценоза, переселению в новый ареал и т. п.).

Т. о., адаптивность эволюционных изменений -- следствие сохранения естественным отбором носителей тех мутаций и их сочетаний, которые оказываются полезными в данной обстановке. При этом мутации, бывшие в одних условиях вредными или нейтральными, могут оказаться полезными в изменившихся условиях. Наибольшее значение для эволюции имеют генные мутации. Несмотря на относительную редкость мутаций каждого гена, общая частота спонтанных генных мутаций весьма значительна, т. к. генотип многоклеточных организмов состоит из десятков тысяч генов. В результате ту или иную генную мутацию несёт большая доля образуемых организмом гамет или спор (у высших растений и животных эта доля достигает 5--30%), что создаёт предпосылки для эффективного действия естественного отбора.

С разработкой способов искусственного мутагенеза открылась возможность значительного ускорения селекции -- селекционерам стал доступен гораздо больший исходный материал, чем при использовании редких спонтанных мутаций. В 1930 советские учёные А. А. Сапегин и Л. Н. Делоне впервые применили ионизирующую радиацию в селекции пшеницы. В дальнейшем методами радиационной селекции были выведены новые высокоурожайные сорта пшеницы, ячменя, риса, люпина и др. с.-х. растений, ценные штаммы микроорганизмов, используемых в промышленности. В селекции с хорошими результатами применяются и химические мутагены.

Рост человеческой популяции представляет собой специальную проблему. Человечество, как биологический вид, подчиняется биологическим законам роста, в который включены общие для всех живых организмов процессы рождения и гибели. Антропоцентризм, присущий людям, долгое время приводил к тому, что рост и развитие человечества рассматривались как цепь исторических событий, различных для разных стран, а количественное описание человечества как вида, казалось малоинформативным. Однако сейчас, на грани тысячелетий, стало ясно, что Земля представляет собой огромную, но ограниченную относительно замкнутую систему, и рост населения становится основной глобальной проблемой человечества, которая порождает все остальные глобальные проблемы, в том числе атропогенные изменения окружающей среды и исчерпание природных ресурсов.

Глава 1. Роль мутации в эволюции живого

1.1 Понятие мутации

Генетика - наука сравнительно молодая. Лишь на рубеже 18-19 веков были сделаны попытки оценить наследственность людей. Мопертюи в 1750 году впервые предположил, что различные патологии могут передаваться по наследству. Затем в 19 веке были выявлены некоторые закономерности. Но официальной датой рождения генетики принято считать весну 1900 года, когда независимо друг от друга голландский ученый Г. де Фриз немецкий Корренс и австрийский ученый Чермак "переоткрыли" законы Менделеева, что и дало толчок к развитию генетических исследований. Уже в 1901-1903 годах Г. де Фризом была создана мутационная теория, постулаты которой справедливы и сегодня: мутации возникают внезапно, устойчивы, могут быть прямыми и обратными и, наконец, могут возникать повторно.

Генетика изучает процессы преемственности жизни на молекулярном, клеточном, организменном и популяционном уровне. Генетика человека говорит о законах наследственности и изменчивости у человека в норме и при патологиях. Так что же такое изменчивость? Генотипическая изменчивость - изменения, произошедшие в структуре генотипа и передаваемые по наследству. К этому типу изменчивости относят комбинативную и мутационную изменчивости, которые ведут к увеличению внутривидового разнообразия в природе. Предполагалось, что именно изменчивости таких типов мутаций и сыграли немаловажную роль в мировой эволюции.

Рассмотрим мутационную изменчивость. Мутационная изменчивость связана с процессом образования мутаций.

Мутации - это внезапные скачкообразные стойкие изменения в структуре генотипа. Организмы у которых произошла мутация называются мутантами. Мутационная теория была создана, Гуго де Фризом в 1901-1903 гг. На основных ее положениях строится современная генетика: мутации, дискретные изменения наследственности в природе спонтанны, мутации передаются по наследству, встречаются достаточно редко и могут быть различных типов. В зависимости от того какой признак положен в основу, на сегодняшний день существует несколько систем классификации мутаций.

Мутации (от лат. mutatio -- изменение, перемена) - внезапно возникающие естественные (спонтанные) или вызываемые искусственно (индуцированные) стойкие изменения наследственных структур живой материи, ответственных за хранение и передачу генетической информации. Способность давать мутацию -- мутировать -- универсальное свойство всех форм жизни от вирусов и микроорганизмов до высших растений, животных и человека; оно лежит в основе наследственной изменчивости в живой природе. Мутации, возникающие в половых клетках или спорах (генеративные мутации), передаются по наследству; мутации, возникающие в клетках, не участвующих в половом размножении (соматические мутации), приводят к генетическому мозаицизму: часть организма состоит из мутантных клеток, другая -- из немутантных

Частота любых мутаций зависит от многих внешних и внутренних факторов -- температуры, парциального давления кислорода, возраста организма, фазы развития и физиологического состояния клетки и др. Большое значение имеют особенности генотипа: даже в пределах одного вида генетически разнящиеся линии могут обладать различной мутабильностью. У ряда организмов описаны так называемые гены-мутаторы, резко повышающие частоту мутаций. Благодаря зависимости мутабильности от генетических факторов, её удаётся повышать или понижать искусственным отбором. Неодинаковая мутабильность разных видов -- следствие аналогичного действия естественного отбора в ходе их эволюции.

1.2 Вредные и полезные мутации

Эволюция была бы невозможной, если бы генетические программы воспроизводились абсолютно точно. Копирование генетических программ - репликация ДНК - происходит с высочайшей, но не абсолютной точностью. Изредка возникают ошибки - мутации. Частота мутаций не одинакова для разных генов, для разных организмов. Она возрастает, иногда очень резко, в ответ на воздействие внешних факторов, таких как ионизирующая радиация, некоторые химические соединения, вирусы и при изменениях внутреннего состояния организма (старение, стресс и т.п.).

Мутации различаются по своим фенотипическим эффектам. Большинство мутаций, по-видимому, вовсе никак не сказываются на фенотипе. Их называет нейтральными мутациями.

Большинство несинонимических мутаций оказывается вредными. Они нарушают скоординированное в ходе предшествующей эволюции взаимодействие генетических программ в развивающимся организме, и приводят либо к его гибели, либо к тем или иным отклонениям в развитии. Только очень малая доля вновь возникающих мутаций может оказаться полезной.

Следует помнить, однако, насколько условна эта классификация. Полезность, вредность, или нейтральность мутации зависит от условий, в которых живет организм. Мутация нейтральная или даже вредная для данного организма и данных условиях, может оказаться полезной для другого организма и в других условиях, и наоборот. Жуки и комары не могли знать заранее, что люди изобретут ДДТ и другие инсектициды и подготовить мутации защиты. Тем не менее, эти мутации возникали - они обнаруживаются даже в тех популяциях насекомых, которые с инсектицидами не встречались. В то время, когда насекомые не сталкивались с инсектицидами, эти мутации были нейтральными. Но как только люди стали применять инсектициды - эти мутации стали не просто полезными, они стали ключевыми для выживания. Те особи, которым по наследству досталась такая мутация, вовсе не нужная их родителям, жившим в доинсектицидную эру, приобрели колоссальное преимущество перед теми, кто такой мутации не имел.

Естественный отбор «оценивает» вредность и полезность мутаций по их эффектам на выживание и размножение мутантных организмов в конкретных экологических условиях. При этом вредность мутации, как правило, обнаруживается немедленно, а ее полезность часто определяется задним числом: мы называем полезными те мутации, которые позволяют популяциям адаптироваться к изменяющимся условиям среды.

Чем сильнее фенотипический эффект мутации, тем вреднее такая мутация, тем выше вероятность того, что такая мутация будет отбракована отбором. Как правильно отметил Ч.Дарвин, природа не делает скачков. Ни одна сложная структура не может возникнуть в результате мутации с сильным фенотипическим эффектом. Новые признаки не возникают мгновенно, они формируется медленно и постепенно путем естественного отбора случайных мутаций со слабыми фенотипическими эффектами, которые чуть-чуть изменяют старые признаки.

Мутации случайны и не направлены. Принципиальным положением мутационной теории является утверждение, что мутации случайны и не направлены. Под этим подразумевается, что мутации изначально не адаптивны. Применение инсектицидов не ведет к направленному возникновению мутаций устойчивости к ним у насекомых. Инсектициды могут приводить к общему повышению частоты мутаций, в том числе и мутаций в генах устойчивости к ним, в том числе и таких мутаций, которые эту устойчивость повышают. Но на одну такую «адаптивную» мутацию в «нужном» гене возникают десятки тысяч любых других - нейтральных и вредных - мутаций в генах, которые не имеют никакого отношения к устойчивости к инсектицидам.

Организм не может знать, какие мутации будут полезны в следующем поколении. Нет и не может быть механизма, который бы обеспечивал направленное появление полезных для организма мутаций. Это утверждение следует из всего того, что мы знаем о принципах кодирования, реализации и передачи генетической информации. Мы уже говорили о том, что ДНК - это не чертеж, а рецепт создания организма. Говорят, что генотип определяет фенотип. Не следует понимать эту фразу буквально. Генотип определяет не сам фенотип, а последовательности биохимических и морфогенетических реакций, которые, взаимодействуя друг с другом, определяют развитие фенотипических признаков. Изменения генотипа влекут за собой изменения фенотипа, но не наоборот. Как бы не менялся фенотип организма в ответ на воздействия внешней среды - его изменения не могут привести к изменению генов, которые этот организм передаст следующему поколению.

1.3 Роль хромосомных и геномных мутаций в эволюции

Расшифровка генома человека и других организмов показала, что многие гены и участки хромосом представлены в нескольких копиях. К ним относятся множество генов, отвечающих за синтез рибосомной РНК, гистонов (белков, участвующих в упаковке ДНК в хромосомах) и многих других. Таких генов нужно много для того, чтобы обеспечить высокий уровень синтеза, контролируемых ими продуктов. Следует ли из этого, что множественные копии этих генов возникли для этого? Конечно же, нет. Удвоение всего генома или его отдельных участков происходило случайно. При этом удваивались не только эти гены, но и многие другие. Естественный отбор, однако, «поступал» с этим лишними копиями по-разному. Некоторые копии оказались полезными, и естественный отбор поддерживал их в популяциях. Другие оказались вредными, поскольку «больше - не всегда лучше». В этом случае отбор или отбраковывал носителей таких копий, или способствовал размножению таких особой, у которых излишние копии генов терялись в результате других хромосомных мутаций - делеций. Были, наконец, и нейтральные копии, присутствие которых никак не сказывалось на приспособленности их носителей.

Филогенетическое древо глобиновых генов. Ген глобина в ходе эволюции несколько раз дуплицировался (отмечено стрелками). Его добавочные копии затем приобретали новые свойства и функции. Из гена бета-глобина общего предка возникли гены гамма-, дельта-, эпсилон-глобинов - белков, которые выполняют иные функции, чем бета-глобин.

Эти лишние копии становились резервом эволюции. Мутации в таких «резервных генах» не так строго отбрасывались отбором, как мутации в основных, уникальных генах. Резервным генам было «позволено» меняться в более широких пределах. Со временем они могли приобретать новые функции и становиться все более и более уникальными. Ярким примером последствий такого процесса является многочисленное и разнообразное семейство генов глобинов млекопитающих. Анализ последовательности нуклеотидов в этих генах показывается, что все они произошли в результате серии последовательных удвоений одного-единственного гена. За каждым удвоением следовало накопление случайных мутаций и постепенное изменение их функций, синтезируемых ими белков.

Когда мы сравниваем кариотипы разных видов млекопитающих, мы обнаруживаем, что в ходе эволюции этих видов происходили и закреплялись и другие хромосомные мутации, такие как транслокации и инверсии. Кариотип человека отличается от шимпанзе и других антропоидов одной транслокацией и несколькими инверсиями. За десятки миллионов лет независимой эволюции в кариотипах человека и землеройки возникли и закрепились десятки различных транслокаций и инверсий. Эти хромосомные перестройки не могли бы закрепиться, если бы они резко нарушали жизнеспособность или плодовитость их носителей.

В результате транслокаций и инверсий меняется взаимное расположение генов и, следовательно, характер их взаимодействия. В настоящее время хорошо известно, какую важную роль в проявлении генов играют их регуляторные элементы. Эти элементы, как правило, находятся в тех же хромосомах, что и контролируемые гены, но часто на большом расстоянии от них. Отрыв гена от его регуляторного элемента, обусловленный инверсией или транслокаций, или соединение этого гена с чужим регуляторным элементом может приводить к значительным изменениям в функции гена - времени его проявления в развитии, типе клеток, в которых этот ген активен, в количестве синтезируемого белка. К таким же последствиям может приводить и перемещение мобильных генетических элементов, которые могут захватывать и переносить с места на место регуляторные элементы.

В геноме обнаружены участки, где довольно часто происходят разрывы хромосом, ведущие к образованию хромосомных перестроек. Найдены и участки преимущественной локализации мобильных генетических элементов. Интересно, что во многих случаях это одни и те же участки. Таким образом, мы можем говорить о неслучайном распределении этих участков по геному. Однако, и как все остальные мутации, хромосомные перестройки и перемещения мобильных элементов случайны. Они случайно меняют функции генов, находящихся вблизи точек разрывов, они случайно распределяют гены по геному. Они приводят к тому, что возникает множество новых «коалиций» генов, а приспособительная ценность этих «коалиций» оценивается отбором.

Мутации служат сырьем для естественного отбора. Иначе говоря, они являются источником разнообразия живых организмов. Без мутаций естественный отбор не существовал бы; не было бы альтернативных фенотипов и, следовательно, не было возможности выбора. В процессе эволюции мутации приводят к наследственным изменениям, а естественный отбор "подхватывает" те из них, которые увеличивают приспособленность организмов, и "отбрасывает" остальные. На основе этой концепции Фишер сделал вывод, что чем выше наследственная изменчивость в популяции, тем быстрее отбор увеличивает среднюю приспособленность. Так принято считать сегодня, но не всегда мутацию связывали с естественным отбором для объяснения эволюции.

1.4 Эволюция живого

Понятие "эволюция" употребляется в разных смыслах, но большей частью отождествляется с развитием. Под эволюцией подразумевается процесс длительных, постоянных, медленных изменений, которые в конечном итоге приводят к изменениям коренным, качественным, завершающимся возникновением новых более сложных материальных систем, структур, форм и видов. Под эволюцией живого мира понимают процесс развития природы со времени возникновения жизни до настоящего времени. В ходе эволюции менялись и возникали новые виды, появлялись все более сложные формы живых организмов, причем живое приспосабливалось к изменениям окружающей среды. После возникновения одноклеточных ступень эволюции заключалась в образовании и прогрессивном развитии многоклеточного организма. Одной из важных предпосылок возникновения высокоразвитых форм жизни стало образование колоний клеток путем скопления клеток с ядрами (эукариотов) и распределения функций между ними. Возникновение примерно 0,6 млрд лет назад многоклеточных эукариотов привело к взрывоподобному увеличению числа высокоразвитых форм жизни. В течение сравнительно короткогогеологического периода появились многие виды беспозвоночных и макроскопические водоросли. Для того чтобы произошел этот эволюционный скачок, понадобились три шага:

1) развитие полового размножения;

2) открытие принципа гетеротрофии;

3) образование колоний клеток с распределением функций.

Всех многоклеточных разделяют на три царства: грибы (Fungi), растения (Melaphyta) и животные (Metazoa). Относительно эволюции грибов известно очень мало, так как палеонтологическая летопись их остается скудной. Два других царства намного богаче представлены ископаемыми остатками, дающими возможность довольно подробно восстановить ход их истории.

В протерозойскую эру (около 1 млрд лет назад) эволюционный ствол древнейших эукариот разделился на несколько ветвей, от которых возникли многоклеточные растения (зеленые, бурые и красные водоросли), а также грибы. Большинство из первичных растений свободно плавало в морской воде (диатомовые, золотистые водоросли), часть прикреплялась ко дну.

Существенным условием дальнейшей эволюции растений было образование почвенного субстрата на поверхности суши в результате взаимодействия бактерий и цианей с минеральными веществами и под влиянием климатических факторов. В конце силурийского периода почвообразовательные процессы подготовили возможность выхода растений на сушу (440 млн лет назад). Среди растений, первыми освоивших сушу, были псилофиты.

Самые ранние следы животных обнаруживаются в конце докембрия (700 млн лет назад). Предполагается, что первые животные произошли либо от общего ствола всех эукариот, либо от одной из групп древнейших водорослей.

Можно выделить четыре основных этапа эволюции: 1) биохимическая эволюция, начавшаяся примерно 3 млрд лет назад и закончившаяся к кембрию; 2) морфофизиологический прогресс, осуществляемый на протяжении 500 млн лет до настоящего времени; 3) эволюция психики, начавшаяся около 250 млн лет назад с момента появления насекомых; 4) эволюция сознания, связанная с возникновением и развитием человеческого общества на протяжении последних 500 тыс. лет.Основными доказательствами эволюции живой природы являются следующие.

1.Доказательства единства происхождения органического мира:

все организмы, будь то вирусы, бактерии, растения, животные или грибы, имеют удивительно близкий элементарный химический состав;

у всех у них особо важную роль в жизненных явлениях играют белки и нуклеиновые кислоты, которые построены всегда по единому принципу и из сходных компонентов. Высокая степень сходства обнаруживается не только в строении биологических молекул, но и в способе их функционирования. Принципы генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот едины для всего живого;

у подавляющего большинства организмов в качестве молекул -- аккумуляторов энергии используется АТФ, одинаковы также механизмы расщепления Сахаров и основной энергетический цикл клетки;

большинство организмов имеют клеточное строение.

2.Эмбриологические доказательства эволюции.

Отечественные и зарубежные ученые обнаружили и глубоко изучили сходства начальных стадий эмбрионального развития животных. Все многоклеточные животные проходят в ходе индивидуального развития стадии бластулы и гаструлы. С особой отчетливостью выступает сходство эмбриональных стадий в пределах отдельных типов или классов. Например, у всех наземных позвоночных, так же и у рыб, обнаруживается закладка жаберных дуг, хотя эти образования не имеют функционального значения у взрослых организмов. Подобное сходство эмбриональных стадий объясняется единством происхождения всех живых организмов.

3.Морфологические доказательства эволюции:

а) особую ценность для доказательства единства происхождения органического мира представляют формы, сочетающие в себе признаки нескольких крупных систематических единиц. Существование таких промежуточных форм указывает на то,что в прежние геологические эпохи жили организмы, являющиеся родоначальниками нескольких систематических групп. Наглядным примером этого может служить одноклеточный организм эвглена зеленая. Она одновременно имеет признаки, типичные для растений и для простейших животных;

б) строение передних конечностей некоторых позвоночных, несмотря на выполнение этими органами совершенно разных функций, в принципиальных чертах строения сходны. Некоторые кости в скелете конечностей могут отсутствовать, другие -- срастаться, относительные размеры костей могут ме няться, но их гомология совершенно очевидна. Гомологичными называются такие органы, которые развиваются из одинаковых эмбриональных зачатков сходным образом;

в)некоторые органы или их части не функционируют у взрослых животных и являются для них лишними -- это так называемые рудиментарные органы, или рудименты. Наличие рудиментов, так же как и гомологичных органов, -- тоже свидетельство общности происхождения.

4.Палеонтологические доказательства эволюции.

Палеонтология указывает на причины эволюционных преобразований. В этом отношении интересна эволюция лошадей. Изменение климата на Земле повлекло за собой изменение конечностей лошади. Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма: увеличение размеров тела, изменение формы черепа и усложнение строения зубов, возникновение свойственного травоядным млекопитающим пищеварительного тракта и многое другое. В результате изменения внешних условий под влиянием естественного отбора произошло постепенное превращение мелких пятипалых всеядных животных в крупных травоядных. Богатейший палеонтологический материал -- одно из наиболее убедительных доказательств эволюционного процесса, длящегося на нашей планете уже более 3 млрд лет.

5.Биогеографические доказательства эволюции.

Ярким свидетельством происшедших и происходящих эволюционных изменений является распространение животных и растений по поверхности нашей планеты. Сравнение животного и растительного мира разных зон дает богатейший научный материал для доказательства эволюционного процесса. Фауна и флора палеоарктической и неоарктической областей имеют много общего. Это объясняется тем, что в прошлом между названными областями существовал сухопутный мост -- Берингов перешеек. Другие области имеют мало общих черт.

Таким образом, распределение видов животных и растений по поверхности планеты и их группировка в биографические зоны отражают процесс исторического развития Земли и эволюции живого.

6. Островные фауна и флора.

Для понимания эволюционного процесса интерес представляют флора и фауна островов, которые полностью зависит от истории происхождения островов. Огромное количество разнообразных биографических фактов указывает на то, что особенности распределения живых существ на планете тесно связаны с преобразованием земной коры и с эволюционными изменениями видов.

Глава 2. Рост человеческой популяции

Воздействие общества на окружающую среду прямо пропорционально численности человечества, уровню его жизни и ослабляется с повышением уровня экологического сознания населения. Все три фактора равнозначны. Дискуссии о том, сколько людей сможет или не сможет выжить на Земле, лишены смысла, если не принимать во внимание стиль жизни и уровеньчеловеческого сознания. Остановимся на одной компоненте -- численности населения. Проблемы народонаселения изучаются демографией -- наукой о закономерностях воспроизводства населения в общественно-исторической обусловленности этого процесса. Демография -- наука о народонаселении, изучающая изменение численности населения, рождаемость и смертность, миграцию, половозрастную структуру, национальный состав, географическое распределение и их зависимость от исторических, социально-экономических и других факторов.

При рассмотрении естественно-научных аспектов проблемы народонаселения особенно важно представить себе широту демографических проблем. Демография занимается изучением особенностей взаимодействия биологического и социального в воспроизводстве народонаселения, культурной и этической детерминации демографических процессов, зависимости демографических характеристик от уровня экономического развития. Особое место занимает выявление влияния на демографические процессы развития здравоохранения, урбанизации и миграции.

Известно, что все биологические виды обладают высоким биотическим (от биоты -- совокупность всех организмов биосистемы) потенциалом для стремительного увеличения численности при благоприятных условиях среды. В таком случае рост популяции имеет вид экспоненты, а само размножение характеризуется как популяционный взрыв. В естественных условиях такое наблюдается крайне редко, так как вероятность того, что все условия окажутся благоприятными, очень низка. Обычно один или несколько абиотических (неоптимальная температура, кислотность, соленость, влажность) и (или) биотических (присутствие хищников, паразитов, болезнетворных организмов, нехватка пищи) факторов становятся лимитирующими. Сочетание таких "ограничителей" называется сопротивлением среды. Итак, для любого биологического вида можно сформулировать следующий принцип изменения популяций: изменение популяций есть результат нарушения равновесия между ее биологическим потенциалом и сопротивлением окружающей ее среды. Такое равновесие есть динамическое равновесие, т. е. непрерывно регулирующееся, поскольку факторы не остаются подолгу неизменными.

Указанные общебиологические закономерности могут быть применены при рассмотрении истории человечества лишь на период до XIX в. С древнейших исторических эпох до начала прошлого века численность мирового народонаселения колебалась около нескольких сотен миллионов человек, то медленно возрастая, то снижаясь. К началу неолита (нового каменного века) население Земли достигало 10 млн человек, к концу неолита (3 000 лет до н.э.) -- 50 млн, а к началу нашей эры -- 230 млн человек. В 1600 г. в мире насчитывалось около 480 млн, из них в Европе 96 млн, т. е. 1/5 часть всего населения Земли. В середине XIX в. -- 1 млрд, в 1930 г. -- 3 млрд человек.

Ныне на земном шаре проживает около 6 млрд человек, а к 2060 г. будет 10 млрд человек. Такой рост населения, естественно, приведет к еще более сильному влиянию человечества на окружающую среду и, видимо, еще больше обострит существующие на сегодня проблемы. Однако по ресурсной модели мировой системы население Земли не должно превышать 7-7,5 млрд человек.

Демографический взрыв был вызван снижением смертности детей, не достигших половой зрелости. Это явилось следствием разработки эффективности мер профилактики и лечения после открытия микробиологической природы инфекционных заболеваний.

Рано или поздно люди все-таки умирают. Почему же смерть от рака или сердечно-сосудистых заболеваний не играет такой демографической роли, как связанная с детской смертностью? Все дело в том, умер человек до появления у него детей (репродуктивная смерть) или после (пострепродуктивная смерть). Пострепродуктивная смертность не может быть фактором, ограничивающим рост населения, хотя, безусловно, имеет социальные и экономические последствия. Аналогичным образом несчастные случаи и стихийные бедствия, вопреки высказываемым иногда предположениям, не контролируют численность

населения. Эти факторы не оказывают направленного воздействия на перерепродуктивную смертность и, несмотря на социально-экономическое значение связанных с ними потерь, относительно слабо отражаются на росте населения в целом. Например, в США ежегодные потери от автокатастроф (приблизительно 50 тыс.) возмещаются в течение 10 дней. Даже войны со времен Второй мировой войны недолго отражаются на численности населения. Во вьетнамской войне погибло приблизительно 45 тыс. американцев. Естественный прирост населения в США -- 150 тыс. человек в месяц -- компенсирует эти потери за три недели, если считать только мужчин. Даже регулярная гибель в мире 3^_б млн человек за год от голода и неполноценного питания несущественна с точки зрения демографии, если сравнить ее с глобальным приростом населения, составляющим за этот период приблизительно 90 млн человек.

Около 1930 г., через 100 лет после достижения миллиардного уровня, численность населения превысила 2 млрд, 30 лет спустя (1960 г.) достигла 3 млрд и всего через 15 лет (1975 г.) -- 4 млрд, затем еще через 12 лет (1987 г.) народонаселение Земли перевалило 5 млрд, и такой рост продолжается, составляя приблизительно 90 млн -- рождение минус смертность -- человек в год (рис. 18.1).

Даже при современной тенденции к снижению темпов рождаемости прирост населения превысит 6 млрд в 1999 г. и, если не произойдет резкий перелом, такой характер увеличения популяции скорее всего сохранится в XXI в. Этот прогноз основан на простой экстраполяции накопленных данных. Но они не учитывают углубляющихся экологических проблем, ставящих под сомнение существование такого количества людей в биосфере.

Современный этап развития мирового сообщества часто называют «эпохой крупных городов», а сам процесс урбанизации - «тихой революцией» XX столетия. Действительно, именно на вторую половину текущего века приходится пик практически всех основных количественных параметров городского роста, а конец столетия в определенной мере подводит черту экстенсивному развитию урбанизации. Если раньше урбанизация рассматривалась как своего рода производная прочих важных глобальных процессов формирования социально-экономического ландшафта планеты, то к настоящему времени результаты городского роста определились в самостоятельную движущую силу развития общества. Это хорошо отражают закономерности территориальной концентрации производительных сил мирового сообщества, в том числе образование обширных, часто трансграничных, городских форм расселения, возникновение наднациональных центров мировой экономики, так называемых «мировых городов», и многие другие.

Весьма неоднородной остается картина и по уровню урбанизации различных стран. Так, с одной стороны, в 2/5 всех государств мира явно преобладает сельское население (преимущественно страны Африки и Азии), а с другой - в 52 государствах или чуть менее 1/5 (23,4%) доля горожан превышает 75% (страны Европы, Северной и Латинской Америки). Другое дело, что в отличие от параметра региональной концентрации территориальная контрастность урбанизации имеет устойчивую тенденцию к сокращению. Разрыв уменьшается за счет динамичного прироста горожан в развивающихся странах при его стабилизации и даже стагнации в большинстве экономически развитых государств. На сегодняшний день 9/10 всего прироста городского населения планеты приходится именно на развивающиеся страны, особенно азиатского региона, которые, собственно, во многом и определяют современное «лицо» мирового процесса урбанизации.

В результате гетерогенности и разнотемповости развития процесса урбанизации в различных странах и регионах городской ландшафт мира в последнее время испытывает глубокие трансформационные подвижки. Это хорошо фиксируется, например, коренным изменением распределения городского населения между развитыми и развивающимися государствами.

В географическом плане равнодействующая городского роста однозначно указывает на существенной сдвиг в генеральном направлении с Запада на Восток. Хотя точнее было бы говорить о «возврате на Восток», который еще с древнейших времен и вплоть до середины XIX века считался более городским, чем Запад.

Одним из наиболее ярких атрибутивных свойств современного процесса мировой урбанизации является динамичный рост как абсолютного числа крупных городов, в том числе мегагородов, так и концентрации в них населения (таб.4). Достаточно сказать, что в середине столетия «городами-миллионерами» располагала только каждая седьмая страна мира, а в настоящее время - уже каждая третья. Ныне на планете насчитывается около 370 агломераций с населением более 1 млн. жителей, в которых проживает примерно 37% горожан и 17% всего населения планеты. Перманентное увеличение удельного веса крупных и сверхкрупных городов в демоурбанистической структуре мира в целом, а также как развитых, так и развивающихся стран, однозначно свидетельствует об опережающих в них темпах роста населения по сравнению с городскими образованиями более низких иерархических рангов.

Очевидно, что формирование системы крупногородского расселения мира следует в канве общих тенденций процесса урбанизации. Хотя именно в этом случае наиболее ощутимо усиление позиций стран «третьего мира». Так, за последний полувековой период в развитых государствах численность как всего, так и крупногородского населения практически удвоилась, а в развивающихся странах шестикратное увеличение количества горожан сопровождалось десятикратным ростом крупногородского населения. Удельный вес крупногородского населения в современной демоурбанистической структуре каждого из «двух миров» практически одинаков: 36,1% - для экономически развитых стран и 35,9% - для развивающихся, хотя еще в середине века соотношения были совсем другими - соответственно 29,1 и 22,5%.

Важно подчеркнуть, что пространственное распределение крупногородских форм расселения характеризуется значительной контрастностью. Различия между субрегионами мира только по абсолютному числу крупнейших городских центров достигают двух порядков На сегодняшний день лидирующие позиции ао числу «городов-миллионеров» занимают Восточная и Юго-Центральная Азия, отличающиеся сравнительно невысоким уровнем урбанизированности территории, но располагающие целым рядом стран с многочисленным городским населением и развитой, многоядерной сетью расселения. На долю этих двух регионов приходится более 1/3 всех «городов-миллионеров» мира. Еще одну треть рассматриваемых агломераций аккумулируют Северная Америка и Европа, а замыкают ранжированный ряд регионов Меланезия, Микронезия и Полинезия, в которых на сегодняшний день нет ни одного города людностью более 600 тыс. жителей.

К концу XX столетия в целом ряде экономически наиболее развитых стран мира стабилизировалась достигшая максимума концентрация производительных сил в городской среде, крупнейшие городские центры окончательно оформились в качестве своего рода интегральных элементов социально-экономического «ландшафта» планеты, а процесс урбанизации становится все более значимой преобразующей силой. В современных условиях возникает новая общественно-географическая парадигма. Если по выражению В.В. Покшишевского, «территорией заведует география», то современной социально-экономической географией все в большей мере начинает заведовать геоурбанистика. В силу этого изучение опыта формирования «командного состава» территорий видится немаловажным, если не ключевым, вопросом перспективных географических исследований.

Особенностью постановки экологической и демографической проблематики в современной науке является осознание ее в терминах уникальности и индивидуальности, невоспроизводимости как национальных, исторических культур, так и биосферы, многих ресурсов. Даже в прошлом не было такого глобального осознания, хотя счет потерям был открыт много раньше. Навсегда исчезли некоторые экосистемы, и будущие поколения не увидят многих земных ландшафтов и пейзажей. Происходит катастрофическое сужение разнообразия, колоссальная стандартизация производства как момент опосредованного отношения человека со средой, процветает массовая культура, в которой человек теряется. В обществе, где не нашло признания право личности на индивидуальность, вряд ли стоит рассчитывать на широкое движение за сохранение уникального образа природы. Вообще, уникальность как проблема осознается только перед лицом гибели. И острота демографической и экологической проблемы заставляет по-новому взглянуть на отношения "природа -- общество".

Заключение

В заключении хочу подытожить, что Под эволюцией, т. е. развитием, понимается процесс длительных, постепенных, медленных изменений, которые в конечном итоге приводят к изменениям коренным, качественным, завершающимся возникновением новых материальных систем, структур, форм и видов.Изменчивость является неотъемлемым свойством живого. С одной стороны, все виды организмов имеют тенденцию к размножению в геометрической прогрессии, а с другой -- выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства. Естественный отбор постоянно распространяет по всему свету мельчайшие изменения, отбрасывая неприспособленные, сохраняя устойчивые, работая неслышно и невидимо, где бы и когда бы ни представился тому случай, над усовершенствованием каждого живого существа в связи с условиями его жизни, органическими и неорганическими.

Новые виды могут возникать только в пределах одной популяции, поскольку вид -- это группа скрещивающихся между собой организмов, которые не могут скрещиваться с представителями других таких групп. Изменение генных частот в каждой популяции составляет молекулярную основу эволюции, происходящей на основе естественного отбора. Естественный отбор не является единственным фактором эволюции, хотя он очень важен. Основную массу эволюционного материала составляют различные формы мутаций, т. е. изменение наследственных свойств организмов, возникающих естественным путем или вызванных искусственными средствами. Мутации вносят новые гены в генофонд данной популяции, но сами мутации достаточно редки. Мутации как бы поставляют сырье, на которое действует естественный отбор.

Одним из основных факторов эволюции являются популя-ционные волны, которые часто называют "волнами жизни". Они определяют количественные флуктуации, или отклонения, от среднего значения численности организмов в популяции, а также области ее расположения (ареала). Другим основным фактором эволюции признается обособленность группы организмов, чтобы под влиянием локальных условий и давлений отбора эволюционировать своим путем.

Микроэволюция -- совокупность эволюционных изменений, происходящих в генофондах популяций за сравнительно небольшой период времени и приводящих к образованию новых видов. В отличие от этого макроэволюция связана с эволюционными преобразованиями за длительный исторический период времени, которые приводят к возникновению надвидовых форм организации живого.

Целесообразность есть неизбежный результат естественного отбора, в ходе которого устраняются организмы, не приспособленные к условиям своего существования, и получают право на жизнь и потомство организмы, обладающие определенными преимуществами перед ними.

Что же косается роста человеческой популяции:

Численность населения мира продолжает расти, причем не одинаково в разных регионах - лидируют, так называемые, страны третьего мира;

Рождаемость в целом растет, но если судить в мировом масштабе - медленно, хотя в некоторых странах предпринимаются попытки уменьшения рождаемости (государственные программы, просвещение);

Общий уровень смертности снижается, но успехи в снижении детской смертности незначительны. Причины смертности становятся все более эндогенными;

В экономически развитых государствах происходит старение населения: увеличивается процент лиц пожилого возраста к общему количеству населения страны. Эта тенденция все более расширяется;

Все большими темпами урбанизируются государства, особенно ярко этот процесс выражается в Азиатских странах;

Россия: рождаемость уменьшается, смертность в основном от неестественных причин, также как и в США и странах ЕС наблюдается старение населения.

Список литературы

1. Карпенков С. «Основы концепции естесствознания».

2. М. К. Гусейханов, О. Р. Раджабов «Концепции современного естествознания» Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°»УчебникИздание шестое, переработанное и дополнено

3. Горелов А.А. Концепции современного естествознания, уч. для вузов. - М.: Центр, 2001.

4 Грушевицкая Т. Г. Концепции современного естествознания, уч. для вузов. - М.: Высшая школа.

5 Кваша А.Р. «Что такое демография»- М.: Изд-во «Мысль», 1995 г

Размещено на Allbest.ru