§ 4. Направления и пути макроэволюции

Вопрос. Вспомните, в каком направлении происходит эволюция растений и животных.

Ответ. Эволюция живой природы идет от низших форм к высшим, от простого к сложному и имеет прогрессивный характер.

Среди основных этапов эволюции растительного мира можно выделить выход на сушу, переход от наружного оплодотворения к внутреннему, возникновение семян и совершенствование способов их распространения; в эволюции животного мира – специализацию тканей и систем органов, возникновение твердого скелета, прогрессивное развитие нервной системы и возможность вести свободный образ жизни.

Вопрос 1. Дайте определение макроэволюции. Каковы ее направления и пути?

Ответ. Макроэволюция, называемая филогенезом (от греч. phyle – род и genesis – происхождение, возникновение), представляет собой процесс исторического развития органического мира как в целом, так и представителей отдельных его систематических групп (таксонов): царств, типов (или отделов), классов, отрядов (или порядков), семейств, родов и видов. Макроэволюцией называется процесс изменения состава жизненных форм на Земле в течение очень длительных промежутков времени, когда старые формы сменили новые.

Под макроэволюцией понимают также процесс образования из видов новых родов, из родов – новых семейств и т. д. в восходящем порядке.

Направления: биологический прогресс и регресс.

Биологический прогресс – успешное эволюционное развитие систематической группы, связанное с увеличение числа входящих в неё видов, подвидов и других таксонов, расширение ареала, повышение численности особей и т. д. Наряду с этим происходит приспособление видов к конкретным условиям жизни, осуществляется их специализация. Результатом макроэволюционных процессов становятся существенные изменения внешнего строения и физиологии организмов. В настоящее время в состоянии биологического прогресса находятся цветковые растения, насекомые, брюхоногие моллюски, костные млекопитающие.

В природе встречается и биологический регресс. Он характеризуется чертами, противоположными биологическому прогрессу: сужением ареала, уменьшением числа видов, популяций, численности особей. В итоге он часто ведет к вымиранию видов. Например, из многочисленных ветвей древнейших земноводных остались только те, которые привели к образованию современных классов земноводных и пресмыкающихся, в то время как некогда процветавшие динозавры практически полностью вымерли. В настоящее время в состоянии регресса находятся почти все реликтовые группы организмов – древовидные папоротники, двоякодышащие рыбы, яйцекладущие млекопитающие и др.

Вопрос 2. В чем сущность биологического прогресса? Приведите примеры организмов, находящихся в настоящее время в состоянии биологического прогресса.

Ответ. Биологический прогресс – эволюционный успех в развитии группы организмов, приводящий к увеличению числа входящих в группу видов, расширению их ареалов, приспособлений к условиям жизни и повышению численности особей. В настоящее время в состоянии биологического прогресса находятся цветковые растения, насекомые, брюхоногие моллюски, костные рыбы, птицы и плацентарные млекопитающие.

Вопрос 3. Какими путями в эволюции достигается биологический прогресс? Охарактеризуйте каждый из них и приведите соответствующие примеры.

Ответ. Биологического прогресса организмы могут достигать в эволюции несколькими путями: ароморфозом, идиоадаптацией и общей дегенерацией. Ароморфоз (от греч. airo – поднимаю, morphe – форма) – крупное, принципиально новое изменение строения организмов, сопровождающееся повышением общего уровня их организации. Этот путь достижения биологического прогресса в эволюции приводит к усилению процессов жизнедеятельности организмов, что существенно расширяет среду их обитания. Примером ароморфоза у животных может служить эволюция кровеносной системы позвоночных: развитие от двухкамерного сердца и одного круга кровообращения у рыб до четырехкамерного сердца и двух кругов кровообращения у птиц и млекопитающих. У последних можно выделить еще ряд ароморфозов, например, совершенствование органов дыхания, кожных покровов, головного мозга и теплокровность. Все перечисленные прогрессивные преобразования привели к тому, что птицы и млекопитающие широко расселились по земному шару и освоили среды жизни. Пример ароморфоза у растений – переход от размножения спорами у водорослей, мхов и папоротников к семенному размножению у голосеменных и покрытосеменных растений.

Идиоадаптация (от греч. idios – особенность и лат. adaptatio – приспособление) – изменения строения организмов частного порядка, являющиеся следствием их приспособления к условиям обитания и не сопровождающиеся измением уровня их организации. В результате идиоадаптаций происходит расхождение признаков (дивергенция) внутри одной систематической группы организмов, увеличивается численность, появляются новые отряды, семейства и роды. Так, путем идиоадаптации в классе Птицы появились представители экологических групп, приспособленные к обитанию в разных условиях. В каждой группе развиваются свои приспособления частного порядка, проявляющиеся в форме и размерах клюва, строении ног, способах добывания пищи и др. У растений в результате идиоадаптаций появились семейства покрытосеменных, различные типы цветков с приспособлениями к разным способам опыления, разно образные типы плодов и семян с приспособлениями к распространению ветром, животными, водой и др.

Общая дегенерация (от лат. degenero – вырождаюсь) – упрощение организации и образа жизни организмов, сопровождающееся утратой ряда органов и систем. Этот путь достижения биологического прогресса в эволюции вызван переходом организмов к сидячему или паразитическому образу жизни. Вместе с утратой некоторых органов в результате общей дегенерации у организмов получают прогрессивное развитие другие признаки. Например, у многих паразитов возрастает плодовитость и усложняются циклы развития, позволяющие обеспечить преемственность поколений и расширение ареалов обитания.

Вопрос 4. В чем сущность биологического регресса? Приведите примеры организмов, находящихся в настоящее время в состоянии биологического регресса.

Ответ. Биологический регресс (от лат. regressus – движение назад) – эволюционный упадок в развитии систематической группы, приводящий к уменьшению числа входящих в нее видов, сужению их ареалов и понижению численности особей. Это направление макроэволюции противоположно биологическому прогрессу. Виды, роды, семейства и другие систематические группы организмов, не выдерживавшие конкуренции с более приспособленными формами в результате биологического регресса могут исчезнуть. В настоящее время в состоянии биологического регресса находятся почти все реликтовые группы организмов: древовидные папоротники, плеченогие моллюски, двоякодышащие и кистеперые рыбы, яйцекладущие млекопитающие. Причина биологического регресса кроется в отставании темпов эволюции группы от скорости изменения условий среды.

Вопрос 5. Как чередуются в макроэволюции ее направления и пути?

Задание. В процессе макроэволюции происходит закономерная смена одних направлений и путей другими. После возникновения какого-либо ароморфоза начинается длительный период идиоадаптации, проявляющийся в приспособлении группы к новым условиям жизни. В результате этого в данной группе возникают разнообразные организмы, различающиеся по образу жизни, способу передвижения, питанию, поведению и т.п. Например, ароморфозы, возникшие у предков современных млекопитающих, сменились в эволюции идиоадаптациями внутри этого класса.

Одновременно с процессом идиоадаптации у какой- то группы при переходе к жизни в более стабильные условия эволюция может пойти по пути общей дегенерации. Этот процесс сопровождается упрощением и появлением уже на этом новом, более низком уровне новых идиоадаптаций. Так, смена среды обитания свободноживущих плоских червей привела к возникновению в ходе макроэволюции огромного числа видов паразитических плоских червей. Чередование главных направлений и путей эволюции получило в науке название закона А.Н. Северцова: в филогенезе какой-либо систематической группы организмов за периодом крупных эволюционных перестроек, приводящих к усложнению (ароморфоз) или упрощению строения (общая дегенерация), всегда наступает период частных приспособлений – идиоадаптаций.-

Задание. Охарактеризуйте два направления макроэволюции: биологический прогресс и биологический регресс. Заполните таблицу (в тетради).

Ответ. Биологические прогресс и регресс