Подробное решение параграф § 17 по биологии для учащихся 11 класса, авторов А.В. Теремов, Р.А. Петросова Углубленный уровень 2017
Вопрос. Вспомните, что такое макроэволюция. Каковы движущие силы (факторы) эволюционного процесса?
Ответ. Макроэволюция – возникновение новых, до сих пор не имевшихся, органов, структур, типов планов строения, качественно нового генетического материала. Термин "развитие от низших форм к высшим" употребляется этом смысле
В основе макроэволюции лежат те же движущие силы, что и в основе микроэволюции: наследственность, изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция.
В качестве примера можно рассмотреть происхождение млекопитающих из рептилий и простейших.
Вопрос 1. В чём разница между прогрессивной эволюцией и биологическим прогрессом?
Ответ. Особенностью эволюции органического мира является её прогрессивная направленность – развитие организмов от низших форм к высшим. В широком смысле прогрессивная эволюция определяется как общая тенденция исторического развития всего органического мира от момента его возникновения до появления сложных многоклеточных организмов, в том числе и человека. Биологический прогресс затрагивает только определенную группу организмов. Таким образом, прогрессивная эволюция превосходит биологический прогресс по времени и объему.
Вопрос 2. Что такое биологический прогресс? Какие причины могут его вызвать? Приведите примеры организмов, находящихся в состоянии биологического прогресса.
Ответ. Биологический прогресс (от лат. progressus – движение вперёд) – эволюционный успех в развитии систематической группы, приводящий к увеличению числа входящих в неё видов, расширению их ареалов, повышению численности особей, совершенствованию приспособленности. В настоящее время в состоянии биологического прогресса находятся такие организмы, как покрытосеменные растения, насекомые, брюхоногие моллюски, костные рыбы, птицы и плацентарные млекопитающие. Биологический прогресс наблюдается у мышевидных грызунов (серых крыс, полёвок и др.), у насекомых, живущих рядом с человеком и домашними животными (тараканов, блох, вшей), у сорных растений (осота, пырея, бодяка, пастушьей сумки) и других организмов.
Вопрос 3. Сравните между собой биологический и морфофизиологический прогресс; биологический и морфофизиологический регресс. В чём их принципиальные различия?
Ответ. Биологический прогресс – результат успеха группы организмов (популяции, вида, рода, семейства, отряда и т.д.) в борьбе за существование. Критериями (показателями) биологического прогресса рассматриваются: а) возрастание степени общей приспособленности группы организмов к условиям окружающей среды; б) увеличение численности особей группы; в) расширение ареала (площади местообитания), занимаемого особями группы; г) интенсивное видообразование в этой группе; д) наличие в этой группе большого количества соподчиненных групп (популяций, видов, родов, семейств и т.д.).
Понятия «морфофизиологический прогресс» и «морфофизиологический регресс» применимы для характеристики не только групп, но и отдельных организмов – в этом принципиальное различие.
Морфофизиологический прогресс (ароморфоз) характеризует совершенствование в ходе эволюции строения и функции организма (морфофизиологической организации). Ароморфоз включает следующие эволюционные изменения:
• крупные изменения строения организмов (например, развитие четырехкамерного сердца и полушарий головного мозга у млекопитающих);
• возникновение адаптаций (приспособлений) общего плана (например, теплокровность, наземная локомоция);
• расчленение органов (например, расчленение мышечных пластов червей на отдельные пучки у членистоногих);
• усложнение и интенсификацию функций (например, интенсификация функции снабжения тканей питательными веществами и кислородом при полном обособлении большого и малого круга кровообращения);
• общее повышение интенсивности жизнедеятельности организмов;
• повышение общего уровня обмена энергии;
• уменьшение зависимости организма от условий существования;
• увеличение степени влияния организма на окружающую среду.
Биологический регресс характеризует, соответственно, снижение приспособленности группы организмов к среде обитания. Его критериями являются: а) снижение степени общей приспособленности группы организмов к условиям среды; б) уменьшение численности особей в группе; в) сужение ареала, занимаемого особями этой группы; г) вымирание видов этой систематической группы (рода, семейства, отряда и т.д.); д) наличие в этой группе небольшого количества соподчиненных групп (видов, популяций).
Морфофизиологический регресс – это упрощение морфофункциональной организации, выражающееся в редукции ряда органов, например, хорды у оболочников (Tunicata). Часто регрессивное развитие одних органов сопровождается прогрессивным развитием других. Так, у животных, ведущих прикреплённый образ жизни, появляются приспособления для привлечения корма (сифоны, коловращательные аппараты). Регресс наиболее проявляется при общей дегенерации – резком упрощении организации, сопровождающемся снижением активных функций ряда органов. Она характерна, например, оболочникам, паразитическому ракообразному саккулине. Обычно морфофизиологическая дегенерация сопровождается интенсивным развитием половой системы и разнообразных личиночных приспособлений.
Вопрос 4. Какими путями может достигаться биологический прогресс в эволюции?
Ответ. Биологический прогресс может достигаться тремя основными путями – посредством ароморфоза, идиоадаптации и дегенерации.
Ароморфоз (от греч. airo – поднимаю, morphe – форма), или морфофизиологический прогресс, – крупные принципиально новые изменения в строении организмов, сопровождающиеся повышением общего уровня их организации. В результате ароморфозов приобретаются ранее отсутствовавшие приспособления, что приводит к расширению адаптивных возможностей организмов.
Примерами ароморфозов являются эволюция покровов тела, дыхательной, кровеносной систем у позвоночных животных.
Идиоадаптация (от греч. idios – особенность и лат. adaptatio – приспособление) – это частные приспособления организмов к условиям обитания, не изменяющие общего уровня их организации. В результате идиоадаптаций происходит расхождение (дивергенция) признаков у организмов, формируются гомологичные органы, образуются более мелкие таксоны. В классе Млекопитающие в результате идиоадаптации появились отряды: Ластоногие, Китообразные, Грызуны, Хищные, Приматы и др. В классе Птицы путём идиоадаптации возникли различные экологические группы. В каждой из них у птиц развились свои приспособления частного порядка, проявляющиеся в форме и размерах клюва, способах добывания пищи.
Общая дегенерация (от лат. degenero – вырождаюсь), или морфофизиологический регресс, – упрощение организации и образа жизни организмов, сопровождающееся утратой ряда органов или систем органов. Она вызвана переходом организмов к паразитическому или пассивному, сидячему, образу жизни, что ведёт к появлению существенных отличий от свободноживущих родственных видов. Примером общей дегенерации служит растение-паразит повилика, утратившее в ходе эволюции способность к фотосинтезу, у него отсутствуют нормальные листья и корни. Другой пример – редукция органов чувств и пищеварения у паразитических ленточных червей, обитающих в тонком кишечнике организма человека
Вопрос 5. Используя представления о биологическом прогрессе, объясните, какая группа эволюционно более прогрессивна – подкласс Костистые рыбы, составляющий более 95 % современной ихтиофауны, или отряд Сумчатые из класса Млекопитающие, численность которого около 200 видов.
Ответ. Пользуясь критериями биологического прогресса, можно сравнивать различные таксоны, даже если они не связаны прямым родством, поскольку в этих случаях речь идёт о результате эволюции – адаптированности. Экологические показатели позволяют сравнивать любые два вида в биосфере. Неправильно считать все ныне существующие виды равно приспособленными. Нетрудно убедиться, что реликтовые виды менее приспособлены, чем широко распространённые, и т.д. Подкласс костистых рыб, составляющий 95 % современной ихтиофауны, биологически более прогрессивен, чем сумчатые млекопитающих, включающих около 200 видов с очень ограниченными ареалами и низкой численностью.
Признаки биологического прогресса у Костистых рыб:
1) большое видовое разнообразие (много соподчиненных таксонов), которое продолжает возрастать;
2) высокая численность;
3) широкое распространение (ареал);
4) многочисленные приспособления к разным условиям водной среды – форма тела, строение плавников и т.п.
Вопрос 6. Почему паразитизм нельзя отнести к биологическому регрессу?
Ответ. Паразитизм нельзя отнести к биологическому регрессу. Биологически регресс для паразитов невозможен, возможно только исчезновение вида. Если особи вида дают плодовитое потомство, то вид является жизнеспособным. Паразиты очень плодовиты и если они захватывают экологические ниши в виде тел своих хозяев, значит они представляют собой прогрессирующую линию. Следует учесть, что огромная часть паразитов распространяется в виде цист и может сохрагяться в таком виде тысячи лет.