Подробное решение параграф § 14 по биологии для учащихся 11 класса, авторов А.В. Теремов, Р.А. Петросова Углубленный уровень 2017
Вопрос. Рассмотрите рис. 44, 45, 48, 49. О чём свидетельствует наличие в природе переходных форм организмов, видов-эндемиков и видов-реликтов?
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.
Наличие в природе переходных форм организмов, видов-эндемиков и видов-реликтов говорит о длительном историческом развитии живой природы
Вопрос 1. Какие свидетельства эволюции органического мира предоставляет палеонтология? Приведите примеры организмов, которых относят к переходным формам.
Ответ. Палеонтология (от греч. palaios – древний, ontos – существо и logos – учение) изучает ископаемые организмы, выявляет сходство строения вымерших и ныне живущих видов. К основным методам палеонтологии относят изучение ископаемых переходных форм организмов и восстановление филогенетических рядов различных видов, т. е. изучение последовательности исторического развития флоры и фауны Земли.
Переходные формы – организмы, сочетающие в себе признаки как древних, так и молодых групп крупных систематических таксонов (классов, типов). Их обнаружение и исследование позволяет учёным восстановить процесс филогенеза. В настоящее время обнаружены остатки вымерших переходных форм (например, ихтиостег, сеймурий, звероящеров и др.), свидетельствующих о филогенетическом родстве с ныне живущими организмами.
Промежуточным звеном, связывающим рыб с наземными позвоночными животными, являются вымершие ихтиостеги. Переходной формой между древними земноводными и пресмыкающимися считают сеймурию. Изучение ископаемого протоависа позволило предположительно восстановить связь между пресмыкающимися и птицами. Переходной формой между пресмыкающимися и млекопитающими являются звероящеры, например циногнатус и иностранцевия. В царстве Растения переходной формой от низших к высшим споровым растениям считают риниофиты. Вымершие семенные папоротники – птеридоспермы – считают переходной формой от споровых к семенным растениям.
Вопрос 2. Для каких групп организмов восстановлены филогенетические (палеонтологические) ряды? О чём они свидетельствуют?
Ответ. Филогенетические (палеонтологические) ряды учёные-палеонтологи составляют из ископаемых организмов, эволюционно связанных друг с другом и отражающих общий ход филогенеза. В настоящее время палеонтологические ряды составлены для лошадей, слонов, носорогов, моллюсков и др. Например, А.О.Ковалевский, исследуя и анализируя ископаемые остатки конечностей и черепов различных представителей древних лошадиных, он воссоздал историческое древо современной лошади и доказал постепенность процесса эволюции
Палеонтология свидетельствует об изменчивости видов и их постепенном развитии от простых форм к сложным. Её методы являются ведущими для изучения макроэволюции, так как охватывают большие временные промежутки.
Вопрос 3. В чём сущность биогеографических методов изучения макроэволюции? По какому принципу Землю разделяют на биогеографические области?
Ответ. Биогеография изучает закономерности возникновения и распространения животных и растений на Земле. Сопоставляя и сравнивая фауну и флору современных континентов, учёные восстанавливают ход эволюционного процесса.
Биом – крупная биосистема, состоящая из нескольких экосистем (биогеоценозов) одной природно-климатической зоны и характеризуется каким-либо доминирующим типом растительности или другой особенностью ландшафта.
На Земле существуют следующие биомы: леса умеренного пояса (листопадные леса), степи, пустыни, хвойные леса (тайга), тундра, саванны, дождевые тропические леса.
Основным фактором, определяющим тип биома, является климат, так как характер среды создается в основном температурой, количеством осадков, а также направлением и силой ветров. С учетом родства видов, населяющих те или иные территории, в настоящее время выделяют шесть биогеографических областей (рис. 48). Голарктическая область объединяет Палеарктическую (Евразию и Северную Африку) и Неоарктическую (Северную Америку). К Неотропической области относят Южную Америку. В Эфиопскую область входят Центральная и Южная Африка. Рядом с ней расположена Мадагаскарская область. Индо-Малайская область включает полуостров Индокитай, Малайзию и Филиппины. Австралия выделяется в отдельную Австралийскую область.
Вопрос 4. Континенты, которые входят в Палеарктическую, Индо-Малайскую и Эфиопскую биогеографические области, тесно связаны между собой. Чем объяснить, что при этом их животный и растительный мир сильно отличаются?
Ответ. Палеарктическая область, географически составляющая одно целое с Индомалайской и Эфиопской, резко отличается от них фауной. В Палеарктической области нет горилл, шимпанзе, жирафов, лемуров, характерных для Эфиопской. Нет мартышек, слонов, ящеров, носорогов, виды которых представлены и в Эфиопской и Индомалайской областях, хотя они разделены морями.
Различия во флоре и фауне континентов объясняются:
• геологической историей континентов;
• разницей в климатических условиях;
• изоляцией континентов друг от друга.
Вопрос 5. Почему сумчатые млекопитающие встречаются почти исключительно в Австралийской области? Приведите примеры таких видов млекопитающих.
Ответ. Исходя из палеонтологических исследований, сумчатые были весьма распространены в мезозое, но впоследствии их, как и клоачных, вытеснили плацентарные с большинства континентов. Время появления сумчатых, по некоторым оценкам – 186—193 млн л. н.
Большинство сумчатых Южной Америки вымерли после возникновения естественного моста между Южной и Северной Америкой, по которому с севера на юг стали проникать новые виды («великий межамериканский обмен»). Только опоссумы смогли вынести конкуренцию и даже распространиться на север.
В отличие от Южной Америки австралийский мир сумчатых в результате географической изоляции сохранился до сего дня, однако после появления человека 45 000 лет назад и здесь он претерпел существенные изменения. Согласно широко распространённой гипотезе все виды крупных сумчатых были искоренены поселенцами вскоре после их обоснования в Австралии. Существуют однако исследования, утверждающие, что крупные сумчатые сосуществовали с человеком до 15 000 лет назад и вымерли в результате холода и засух последнего ледникового периода. По этой гипотезе причиной их вымирания стал не человек, а их недостаточная адаптационная способность. Однако влияние человека и привезённых им видов всё же неоспоримо. В 1936 умер последний сумчатый тасманский волк, вытесненный одичавшей собакой динго. В настоящее время в мире насчитывается около 250 видов Сумчатых".
Вопрос 6. Какие виды называют эндемиками и реликтами? В чём их различие? Приведите примеры реликтов. Признаки каких классов они в себе сочетают?
Ответ. Эндемики (или эндемы) имеют ограниченный ареал распространения, не выходят за пределы той или иной природной области, имеющей географические границы. Более того, понятие «эндемики» применяется в тех случаях, когда вид или род обитает только на одном материке или части его. Поскольку размеры территории или акватории не являются строго определенными, термином «эндемики» стали обозначать виды, роды и семейства, ареалы которых не выходят за пределы административно-территориальных образований. Поэтому говорят об эндемиках, например, России, Казахстана и т. д.
Виды растений и животных, входящих в состав биоты конкретной географической страны или области как пережитки флор и фаун минувших геологических эпох и находящиеся в несоответствии с современными условиями существования, называются реликтами. Они представляют собой как бы живые остатки прежних геологических эпох. Реликты классифицируются по их возрасту (климатические), отражению определенных эдафических условий (эдафические, или геоморфологические) и принадлежности к растительным формациям (формационные).
К реликтам относят гаттерию – представителя древних пресмыкающихся, облик которой мало изменился за 200 млн лет. Она напоминает ящерицу, живёт в глубоких норах, встречается на нескольких островах близ Новой Зеландии. Ещё одним представителем реликтовых форм является кистепёрая рыба латимерия, предки которой вымерли около 300 млн лет назад. Она была обнаружена в 30-х гг. XX в. у берегов Южной Африки. Это переходная форма от рыб к земноводным, для которой характерно наличие клоаки и яйцеживорождение. К реликтовым растениям относят гинкго – примитивный вид голосеменных, предки которого существовали около 200 млн лет назад. В диком состоянии это растение встречается только в Китае и Японии. Другой реликт – секвойя – одно из высочайших деревьев. Её предки появились около 150 млн лет назад. Все реликты являются эндемиками.
Вопрос 7. Используя дополнительную справочную литературу и Интернет, сравните животных и растения разных биогеографических областей.
Ответ. К Неоарктической области относятся полностью Северная Америка и острова Ньюфаундленд, Гренландия. Эта область с севера на юг, соответственно географическим широтам, делится на несколько зон. Например, северные ледовитые и снежные области переходят в тундру, затем в хвойные леса. Продвигаясь на юг, хвойные леса переходят в смешанные, затем в широколиственные леса. Далее идут зоны лесостепи, степи, полупустыни и пустыни. Для каждой географической зоны характерны специфические растения и животные. Например, в пустынном поясе этой зоны растут кактус, древовидная юкка, полынь и кустарники. Из животных встречаются заяц, суслик, кактусовая мышь, кенгуровая крыса и др.
К Палеоарктической области относится северная часть Евразии, а на юге она доходит до районов Индии, Индокитая. В этой области так же, как и в Неоарктической, с севера на юг переходят зоны тундры, хвойных лесов в степи, а широколиственные леса – в полупустыни и пустыни. Территория Казахстана полностью входит в эту область. Природные сообщества лесов, степей, полупустынь, пустынь и горные области Казахстана сходны с природными сообществами каждой географической зоны палеоарктической области. Например, природные сообщества степной зоны представлены различными кустарниковыми и травянистыми растениями. Из животных встречаются сайгак, джейран, суслик, тушканчик, шакал и др.
Индо-Малайская, или Восточная область охватывает Индию, Индокитай и острова Цейлон, Яву, Суматру, Борнео, Тайвань, Филиппины. Большую часть области занимают густые тропические леса. На большей части Индии и Индокитая расположены высокие горные массивы. Основное природное сообщество Индо-Малайской области составляет тропический лесной массив. Здесь растут лианы, бамбук, тиковое дерево, баньян и др. Из животных обитают гиббон, орангутанг, лори, тупайя и другие мелкие обезьяны, слон, носорог, дикобраз, тигр, бамбуковый медведь, олень и т. д.
Неотропическая область охватывает Южную и Центральную Америку, тропическую часть Мексики и острова Карибского моря. Основное природное сообщество области – это леса. Южную Америку наряду с тропическими лесами занимают значительные степные массивы (пампа). В небольших массивах Южной и Центральной Америки встречаются характерные растительные сообщества. В тропических лесах растут мхи, лишайники, орхидея, капустная пальма, древовидный папоротник, тропический миндаль, бамбук, лианы. Из животных широко распространены обезьяны, ленивец, муравьед, карликовый олень, попугаи, колибри, ящерицы, змеи. В степных массивах (пампа) области, где много разнообразной травянистой растительности, встречаются нанду, лама, пампасовый олень, скунс, морские свинки и другие животные. В пустынных местах этой области растут мелкие кустарники, кактус и другие растения. Из животных распространены нанду, гриф, броненосец, лиса и др.
К Эфиопской области относятся Африка, остров Мадагаскар и южный регион Аравийского полуострова. Большую часть области составляют тропические леса, степной массив (саванна) и природные сообщества пустыни. Тропические лесные сообщества этого массива отличаются от тропических лесов других биогеографических областей небогатым видовым составом растений и животных. Из растений встречаются красное дерево, папоротники, лианы, орхидеи и т. д. Из животных – карликовые антилопы, карликовый бегемот, горилла, шимпанзе, зеленые мартышки и мартышки-кардинал и др. В природном сообществе саванны эфиопской области растут травянистые растения и кустарники, караган, баобаб, пальма и др. Из животных встречаются зебра, канна, бубал, жираф, гну, слон, страус, черные и белые носороги, гепард, лев и др. В пустынном природном сообществе области встречается немного видов растений. Здесь растут редкие травянистые кустарники, а во влажных местах – финиковая пальма. Из животных распространены газель, дикобраз, тушканчик, беркут, ящерицы и др.
К Австралийской области относятся Австралия, острова Тасмания, Новая Гвинея, Новая Зеландия и острова Тихого океана, а также пустынные природные сообщества центральной части Австралии и степные массивы. В этом регионе также основную часть занимают тропические природные лесные сообщества. Из животных распространены характерные для этой зоны яйцекладущие млекопитающие – утконос, ехидна, проехидна и сумчатые млекопитающие. Из птиц встречаются эму, казуар, киви. В пустынных местах растут караган, эвкалипт, а из животных встречаются сумчатый крот, сумчатая крыса, кенгуровая мышь и др.
В степном природном сообществе Австралийской области растут различные кустарники, эвкалипты и др. Из животных распространены гигантский рыжий кенгуру, сумчатый заяц, эму, различные виды попугаев (какаду и др.). В лесном тропическом природном сообществе области встречаются различные виды растений и животных. В лесу растут лианы, эвкалипты. Из животных встречаются древесный кенгуру, сумчатый медведь (коала), опоссум, утконос и др.