Подробное решение параграф 1 по биологии для учащихся 11 класса, авторов Теремов А.В., Петросова Р.А. 2017
Вопрос. Вспомните, с именами каких ученых связано становление и развитие эволюционной идеи об историческом развитии органического мира на Земле.
Ответ. История развития естествознания в античный период тесно связана с развитием философии. Считалось, что от воли богов зависит и жизнь людей (креационизм). Так, Гераклит Эфесский (VI в. до н.э.) считал, что мир не создан никем из богов. В нем нет ничего застывшего, все находится в постоянном движении. Все течет, все изменяется, как вода в реке. В трудах великого философа и естествоиспытателя древности Аристотеля (384 – 322 гг. до н.э.) имеются высказывания о развитии живой природы, основанные на знании общего плана строениявысших животных (в книгах Аристотеля упоминается около 500 разных видов). Теофраст (372 – 287 гг. до н.э.). Он описал 400 видов растений, исследовал их органы. В его трактатах содержатся сведения о жизнедеятельности (физиологии) растений, их практическом значении. Фундаментальные труды Аристотеля «О частях животных», «История животных» и Теофраста «Исследования о растениях», обобщающие биологические знания того времени, оказал решающее влияние на последующее развитие биологии.
Карл Линней (1707—1778), труд «Система природы», выдвинул иерархический принцип систематических категорий: объединил виды в роды, роды в отряды, отряды в классы. Предложил бинарную номенклатуру, создал первую искусственную систему природы. Линней отнес человека к миру животных и поместил его в один отряд с обезьянами. Научное наследие К.Линнея включает 180 опубликованных работ.
Жорж Кювье (1769—1832) был крупнейшим специалистом в области палеонтологии и сравнительной анатомии. Установил сходство между ископаемыми и современными животными. Кювье разработал «теорию катастроф», которые в прошлом уничтожали всех животных, и после каждой катастрофы происходило сотворение новых живых организмов.
Кювье использовал для подтверждения деятельности творца, он рассматривал в качестве доказательства естественного происхождения и изменения живых организмов (трансформизм).
Жан Батист Ламарк (1744-1829) предложил первую эволюционную теорию, подкрепленную многочисленными примерами. В основу учения положено представление о постепенном естественном развитии организмов во времени от простого к сложному и роль внешней среды в этом процессе оказывают условия среды. Основной труд «Философия зоологии».
Главная научная заслуга Чарльза Дарвина (1809-1882 ). состоит в том, что он раскрыл основные механизмы и движущие силы эволюции органического мира Земли. Дарвин объяснил суть селекции: человек создает новые породы домашних животных и сорта растений на основе наследственной изменчивости и искусственного отбора. Центральным звеном в теории Дарвина по праву следует считать разработанное им учение о естественном отборе, который, в свою очередь, становится следствием борьбы за существование. Борьба за существование происходит из-за почти неограниченной способности организмов к размножению (под контролем естественного отбора). Ч. Дарвин считал, что механизмы эволюции едины. Ч. Дарвин вскрыл причины приспособлений организмов и показал относительный характер приспособленности, объяснил саму суть процесса видообразования (принцип дивергенции).
Вопрос 1. Каково значение эволюционной теории для биологии?
Ответ. Основной задачей эволюционной теории является познание причин и общих закономерностей развития органического мира. Идеи эволюции позволяют составить научную картину мира, предположить этапы развития живой природы на Земле. Сущность и возникновение жизни – вечные проблемы, которые не ограничиваются только рамками биологии, а рассматриваются всеми естественными науками. В биологии эволюционная теория занимает особое место. Пройдя сложный путь развития от идеи трансформизма Ж. Бюффона, теорий Ж.Б. Ламарка и Ч. Дарвина до современных научных представлений о возникновении жизни, появлении приспособлений у организмов и видообразовании, эволюционная теория основывается на многочисленных данных, полученных различными методами исследования исторического развития органического мира на Земле.
Вопрос 2. В чем заключается сущность палеонтологических методов изучения эволюции? Что такое переходные формы и филогенетические ряды?
Ответ. Палеонтология изучает ископаемые организмы. К основным палеонтологическим методам изучения эволюции относят исследование переходных форм организмов и восстановление филогенетических рядов. Переходные формы сочетают в себе признаки как древних, так и молодых систематических групп организмов. Их исследование позволяет восстановить историческое развитие организмов. Филогенетические ряды составляют из ископаемых форм, связанных эволюционным происхождением. Они отражают ход филогенеза, т.е. исторического развитие того или иного вида. Так, отечественный ученый-палеонтолог Владимир Онуфриевич Ковалевский воссоздал филогенетический ряд семейства Лошадиные. Согласно ему, предки современных лошадей обитали в лесах, имели небольшие размеры тела, четырехпалые конечности и однотипные зубы. В ходе эволюции увеличились размеры тела, конечности постепенно стали однопалыми, видоизменились зубы. Лошади перешли к жизни на открытых пространствах степей, приспособились к бегу и питанию грубой растительной пищей
Вопрос 3. Какие данные дает биогеография для изучения эволюции?
Ответ. Биогеография изучает закономерности распространения видов организмов на планете. Так, сравнение фаун и флор разных континентов позволяет выделить биогеографические области Земли. Степень сходства и различий между видовыми составами разных биогеографических областей Земли объясняется историей формирования материков и временем их изоляции. Так, согласно теории дрейфа континентов значительное сходство фауны и флоры Евразии и Северной Америки обусловлено долгой связью между ними через сухопутный мост – Берингию. Своеобразие и уникальность фауны и флоры Австралийской области свидетельствует о раннем обособлении Австралии от материка Гондваны, образовавшейся в результате разделения древнего суперконтинента Пангеи.
Вопрос 4. Что такое виды-эндемики и виды-реликты?
Ответ. Для каждой области характерны определенные виды-эндемики (от греч. еndеmos – местный), не встречающиеся в других областях. Реликты – это виды животных и растений с примитивными признаками, сохранившимися от вымерших групп, их исторический возраст несколько миллионов лет.
Вопрос 5. Какие данные дает эмбриология для изучения эволюции? В чем сущность закона зародышевого сходства и биогенетического закона?
Ответ. В первой половине ХIХ в., изучая эмбриональное развитие различных позвоночных животных, отечественный ученый Карл Максимович Бэр установил закон зародышевого сходства. Этот закон гласит, что на ранних стадиях зародышевого развития организмы сходны с соответствующими стадиями развития предковых и родственных форм. Так, признаки типа образуются у зародышей, например, хордовых, раньше, чем специальные признаки классов. На первой стадии все зародыши имеют жаберные щели, хорду и двухкамерное сердце. На второй стадии появляются особенности, характерные для каждого класса, и лишь на третьей стадии формируются признаки отрядов, родов и видов. Эмбриологические методы изучения эволюции позволили установить связи между индивидуальным развитием организмов – онтогенезом и историческим развитием систематических групп – филогенезом. Так, в середине ХIХ в. немецкий ученый Фриц Мюллер, проведя ряд наблюдений за развитием ракообразных, предположил, что их предки могли быть похожи на личинок современных форм. Позднее другой немецкий биолог – Эрнст Геккель – на основании открытий, сделанных Мюллером, составил первое филогенетическое древо животного мира и сформулировал биогенетический закон: онтогенез особи есть краткое и быстрое повторение ее филогенеза. Согласно биогенетическому закону Геккеля–Мюллера в индивидуальном развитии любого вида на ранних стадиях обнаруживаются черты древних предковых форм, а на более поздних стадиях – эволюционно молодые. Например, головастик лягушки повторяет стадию рыб в развитии земноводных, а гусеница бабочки – червеобразную стадию предков насекомых.
Вопрос. 6. Какие органы называют гомологичными, аналогичными и рудиментарными? Приведите их примеры.
Ответ. Гомологичные органы (от греч. homologia – согласие) имеют сходный план строения, развиваются из одинаковых зародышевых зачатков, выполняют у организмов как сходные, так и различные функции. Примером гомологичных органов служат конечности представителей различных отрядов млекопитающих, развившихся в процессе эволюции из одинаковых зародышевых зачатков и приспособленных к выполнению различных функций.
Аналогичные органы (от греч. analogia – подобие) выполняют одинаковые функции, но не имеют единого плана строения и развиваются из разных зародышевых зачатков. Так, органы защиты от поедания – колючки барбариса являются видоизмененными листьями, а аналогичные им колючки боярышника – видоизменными побегами.
Рудиментарные органы (от лат. rudimentum – зачаток) утратили в процессе эволюции свое первоначальное значение. Они закладываются в период эмбрионального развития, но полностью не развиваются. Например, рудименты тазовых костей в скелете кита подтверждают факт происхождения этого животного от предков с конечностями.
Вопрос. 7. Что такое атавизмы? Что доказывают случаи появления у организмов атавизмов? На чем основаны молекулярно-биохимические методы изучения эволюции?
Ответ. Атавизмы (от лат. atavus – предок) – появление у организмов признаков предков, утраченных в ходе эволюции. Причина развития атавизмов кроется в наличие у особей генов предков, отвечающих за развитие атавистических признаков. В норме их функции блокируют гены-подавители. Если этого не происходит, гены предков активизируются, в результате чего у организмов и развиваются атавизмы. В отличие от рудиментов, которые встречаются у всех особей какого-либо вида, атавизмы появляются только у единичных его представителей.
Молекулярный анализ клеток различных организмов показал, что все они имеют сходный химический состав. В них встречаются одни и те же органические вещества – белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты. В состав белков тел организмов входят 20 обязательных аминокислот. У представителей разных систематических групп встречаются сходные по строению и составу белки. Так, белки – ферменты дыхательной цепи митохондрий одинаковы у бактерий, грибов, растений и животных. Молекулярно-биохимические методы изучения эволюции по сравнению с другими методами имеют два преимущества. Во-первых, полученная на молекулярном уровне информация легко поддается количественной оценке. Во-вторых, с помощью этих методов можно сравнивать очень далеких в эволюционном родстве организмы, например, бабочку и обезьяну.