§ 10. Доказательства эволюции органического мира. Формы макроэволюции

СТРАНИЦА 84

Назовите органы других организмов, гомологичные хвоинке сосны, крылу летучей мыши, колючке кактуса, копчиковому отделу позвоночника человека.

Хвоинке сосны — хвоинка ели

Крыло летучей мыши — крыло пингвина

Колючки кактуса — усы гороха

СТРАНИЦА 86

Приведите примеры других аналогичных органов у растений и животных.

Например, крылья бабочки и крылья птицы. Внешне схожи, и функция у них одна — приспособление к полету, но и строение, и происхождение различаются очень существенно.

СТРАНИЦА 86

Вспомните из курса «Животные», какими органами — гомологичными или аналогичными — являются органы дыхания водных и наземных животных.

Аналогичные органы. Органы дыхания рыб и ракообразных (жабры), сухопутных позвоночных (лёгкие) и насекомых (трахеи) имеют также различное происхождение: жабры рыб — образования, связанные с внутренним скелетом, жабры ракообразных происходят из наружных покровов, лёгкие позвоночных — выросты пищеварительной трубки, трахеи насекомых — система трубочек, развившихся из наружных покровов

СТРАНИЦА 87

Завершите схему по предложенному образцу, вписав в неё недостающие примеры.

СТРАНИЦА 87

Некоторые организмы являются переходными формами между растениями и животными. Вспомните из курса «Животные» эвглену зелёную. Какие черты строения и жизнедеятельности этого существа характерны для животных, а какие для растений? Как называется тип питания, свойственный эвглене?

В клетке находится одно ядро, окруженное ядерной оболочкой. В цитоплазме находится множество хроматофоров, содержащих нужные для фотосинтеза хлорофилл. Эвглена имеет в своей жизнедеятельности черты как растений, так и животных. Она питается автотрофно, осуществляет процесс фотосинтеза, что характерно для растений. Как животное эвглена активно двигается и питается гетеротрофным способом — поедает мелких животных, одноклеточных водорослей.

СТРАНИЦА 89

Из курса «Человек» вспомните стадии развития человеческого зародыша. Признаки каких типов и классов животных проявляются на разных этапах развития зародыша человека?

На первых двух стадиях у зародыша человека появляются жаберные щели, а позвоночник оканчивается хвостом. В этот период зародыш человека похож на зародыша рептилий и водных позвоночных животных.

Рассмотрите рисунок 35, подтвердите конкретными примерами биогенетический закон.

Человек в процессе развития зародыша проходит все стадии эволюции.

У зародыша появляются жабры, которые потом отмирают. Формирование пальцев на руках также происходит посредством отмирания ткани между будущими пальцами

СТРАНИЦА 93

Приведите примеры дивергентных различий у животных разных отрядов класса млекопитающих. Укажите признаки сходства и различия. Чем они объясняются?

Разные породы собак. Были выведены селекцией для разных целей, отчего варьируется их размер, особенности шерсти, органов чувств, характера. Однако все они произошли от серого волка. Расы людей. В зависимости от условий обитания образовалась европеоидная раса, негроидная, монголоидная

Какие органы (гомологичные или аналогичные) возникают в результате конвергенции, а какие — в результате дивергенции? Приведите примеры. Ответ обоснуйте.

В результате дивергенции возникают гомологичные органы, т. к. гомологичные органы это органы сходные между собой по происхождению, строению, но выполняющие разные функции. Ноги у лошади, ласты у тюленя, крылья у летучей мыши.

В результате конвергенции возникают аналогичные органы, например, крылья насекомых и крылья птиц.

СТРАНИЦА 95

Заполните таблицу по предложенному образцу.

Эволюционные изменения

1. Выполните задания, ответьте на вопросы.

• Расскажите о сравнительно-анатомических доказательствах эволюции. Приведите примеры.

Сравнительно-анатомические доказательства эволюции:

1) клеточное строение организмов. Сходство строения клеток организмов разных царств;

2) общий план строения позвоночных животных — двусторонняя симметрия тела, позвоночник, полость тела, нервная, кровеносная и другие системы органов;

3) гомологичные органы, единый план строения, общность происхождения, выполнение различных функций (скелет передней конечности позвоночных животных);

4) аналогичные органы, сходство выполняемых функций, различие общего плана строения и происхождения (жабры рыбы и речного рака). Отсутствие родства между организмами с аналогичными органами;

5) рудименты — исчезающие органы, которые в процессе эволюции утратили значение для сохранения вида (первый и третий пальцы у птиц в крыле, второй и четвертый пальцы у лошади, кости таза у кита);

6) атавизмы — появление у современных организмов признаков предков (сильно развитый волосяной покров, многососковость у человека).

• Чем аналогичные органы отличаются от гомологичных? Ответ подтвердите примерами.

Гомологичные органы имеют одинаковое происхождение, но выполняет разные функции — крылья летучих мышей и лапы крота. Аналогичные органы имеют разное происхождение, но выполняют одинаковые функции — крылья птиц и крылья насекомых.

• Что такое рудименты и атавизмы? Каково их значение как доказательств эволюции? Приведите примеры.

Рудименты это органы которые утратили свое функциональное значение несмотря на их значение. Соответственно наличие этих органов указывает на общность происхождения живых организмов

Например, многие птицы с помощью крыльев летают, а страусы пользуются крыльями для поддержания равновесия на бегу, стряхивания насекомых, брачных танцев и др. Одним из самых известных человеческих рудиментов считается копчик, принимаемый за остаток хвоста.

Недостаточно развитые органы, присущие предкам, встречаются у животных достаточно часто. Примеры рудиментов — это наличие у человека копчика, который является остатком хвостового отдела позвоночника, а также зубов мудрости, необходимых для пережевывания грубой и необработанной пищи. На данном этапе мы практически не используем эти части организма. Аппендикс — рудимент, который человек предположительно унаследовал от травоядных животных. Эта часть пищеварительной системы выделяет ферменты и участвует в процессах расщепления, но по сравнению с предками значительно укорочена. Для сравнения: у человека его средняя длина составляет около 10 см, а у овцы или верблюда — несколько метров.

Атавизмы тоже свидетельствуют общности происхождения и о наличии этого органа у предков Причем у предков с функциональной точки зрения атавизм таковым не являлся а имел важное значение. А общность происхождения доказывает ход эволюции

Например, у человека это волосяной покров на частях тела, где обычно его нет.

Примерами проявления черт предков у животных является появление шерсти или задних конечностей у китообразных. Это является доказательством происхождения данных животных от вымерших копытных млекопитающих. Атавизмами также является развитие дополнительных пальцев у современных лошадей, подвижных конечностей у змей и безногих ящериц. У первоцветов иногда наблюдается увеличение количества тычинок до 10. Именно столько имели предки современных растений. Хотя у современных видов всего 5 тычинок.

• Что называют переходными формами? Приведите примеры вымерших и современных организмов.

Организмы, являющиеся промежуточным звеном в эволюции. Доказывают верность гипотезы Дарвина. Например яйцекладущие ехидна и утконос — переходные формы между птицами и млекопитающими. Двоякодышащие рыбы — между рыбами и рептилиями.

• Сформулируйте и объясните биогенетический закон. Подтвердите ответ конкретными примерами.

БИОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ЗАКОН, одно из обобщений эволюционной биологии, связывающее индивидуальное развитие, или онтогенез, с историческим развитием, или филогенезом. Биогенетический закон, установленный немецкими учёными Ф. Мюллером (1864) и Э. Геккелем (1866), утверждает, что онтогенез всякого организма есть краткое повторение (рекапитуляция) основных этапов филогенеза вида, к которому данный организм принадлежит. Биогенетический закон находит множество подтверждений в данных сравнительной анатомии, эмбриологии и палеонтологии. Например, у зародышей птиц и млекопитающих на определённой стадии эмбрионального развития появляются зачатки жаберного аппарата. Это объясняется тем, что наземные позвоночные произошли от дышавших жабрами рыбообразных предков. Опираясь на биогенетический закон и используя данные эмбриологии, можно воссоздавать ход исторического развития тех или иных групп организмов. Это особенно важно в тех случаях, когда для к. -л. группы неизвестны ископаемые остатки предковых форм, т. е. при неполноте палеонтологической летописи.

Яркий пример выполнения биогенетического закона — развитие лягушки, включающее в себя стадию головастика, который по своему строению гораздо больше похож на рыб, чем на земноводных:

У головастика, как и у низших рыб и рыбьих мальков, основой скелета служит хорда, только впоследствии в туловищной части обрастающая хрящевыми позвонками. Череп у головастика хрящевой, и к нему примыкают хорошо развитые хрящевые дуги; дыхание жаберное. Кровеносная система также построена по рыбьему типу: предсердие ещё не разделилось на правую и левую половины, кровь в сердце поступает только венозная, а оттуда через артериальный ствол идёт к жабрам. Если бы развитие головастика остановилось на этой стадии и не шло дальше, мы должны были бы без всяких колебаний отнести такое животное к надклассу рыб

Зародыши не только земноводных, но и всех без исключения позвоночных животных также имеют на ранних стадиях развития жаберные щели, двухкамерное сердце и другие признаки, характерные для рыб. Например, птичий зародыш в первые дни насиживания также представляет собой хвостатое рыбообразное существо с жаберными щелями. На этой стадии будущий птенец обнаруживает сходство и с низшими рыбами, и с личинками амфибий, и с ранними стадиями развития других позвоночных животных. На последующих стадиях развития зародыш птицы становится похожим на пресмыкающихся

• Объясните, почему построение филогенетических рядов относят к палеонтологическим доказательствам эволюции.

Палеонтологические

1) Ископаемые остатки и отпечатки (окаменелости) древних организмов показывают, как шло их историческое развитие (эволюция).

2) Филогенетические ряды – это ряды видов, последовательно сменявших друг друга в процессе эволюции.

3) Переходные формы (доказывают происхождение организмов):

кистеперая рыба латимерия и стегоцефал – земноводных от рыб;

археоптерикс – птиц от пресмыкающихся.

Филогенез — это историческое развитие особи. Доказательства существования предков, отличавшихся от современных лошадей, могут быть только палеонтологическими, то есть скелеты предковых форм

• На конкретных примерах объясните сущность процессов конвергенции и дивергенции.

Дивергенция (отклонение, расхождение) – эволюция, в ходе которой родственные виды будут приобретать разные фенотипические признаки. Что-то что изначально было одной структурой приобретет разную форму и функциональное значение (гомологичные органы). Это связано с расселением популяций и адаптацией к новым условиям среды обитания.

Примеры:

- Клювы у Дарвиновых вьюрков. В зависимости от рациона питания клюв у одних птиц был толще и мощнее, а у других наоборот тоньше.

- Разные породы собак. Были выведены селекцией для разных целей, отчего варьируется их размер, особенности шерсти, органов чувств, характера. Однако все они произошли от серого волка.

- Передние конечности у млекопитающих. Они являются ластами у китов, крыльями у летучих мышей, у лошади ногами, а у приматов пальцами и руками.

- Расы людей. В зависимости от условий обитания образовалась европеоидная раса, негроидная. монголоидная.

- Корневая система растений. Существуют стержневые корневые системы, ветвистые, корнеплоды, клубеньковые корни, воздушные корни.

Конвергенция – эволюция в ходе которой неродственные организмы приобретают схожие черты. Такие органы или признаки называется аналогичными. Это происходит из-за адаптации к одинаковым условиям обитания.

Примеры:

- Крыло летучей мыши и голубя. Оба организма имеют крылья, однако летучая мышь это млекопитающее. Крыло ее из складок кожи. Голубь птица, крыло из перьев.

- Плавник кита и акулы. Кит – млекопитающее. Акула – рыба. Оба животных имеют плавники для передвижения в воде.

- Глаз. У осьминога и позвоночных глаз эволюционировал независимо. Глаз осьминога не имеет «слепого пятна».

- Голубые глаза у лемуров и людей. Люди и лемуры это приматы. Их общий предок имел карие глаза. Однако затем появились популяции людей и лемуров с голубыми глазами. Независимо друг от друга.

- Светлая кожа у европейцев и азиатов. Эволюция светлого оттенка кожи в Европе и Азии происходила независимо. Генетический анализ показал, что это были разные генетические изменения.

Заполните таблицу по предложенному образцу.

Доказательства эволюции

• Составьте план рассказа о вкладе российских учёных в изучение эволюции.

Большой вклад в развитее эволюционной морфологии внес А.Н. Северцов. Его работы в этой области были продолжены Шмальгаузером, Беклемишевым и Догелем. Выдающийся вклад в развитее представлений о биологическом и морфизиологическом прогрессе внес А.Н. Северцов. Решающее значение для раскрытия связи между онтогенезом и филогенезом имеет труды А.Н. Северцева. Согласно трудам источником филогенетических преобразований служат изменения, возникающие на ранних этапах онтогенеза, а не у взрослых форм. (Учение о филэмбриогенезе). И.И. Мечников – учение о фагоцитобласте и кинобласте. Он развил гипотезу о происхождении многоклеточных через стадию фагоцителлы. П.К. Анохин – принцип интеграции составляет основу функциональной кооперации отдельных структур и органов. Важным применением этого принципа служит функциональная система.