Подробное решение параграф § 19 по биологии для учащихся 11 класса, авторов А.В. Теремов, Р.А. Петросова Углубленный уровень 2017
Вопрос. Рассмотрите рис. 77. Какое направление, путь и форма эволюции привели к возникновению сумчатых и плацентарных млекопитающих?
Ответ. Историческое развитие любой систематической группы организмов сопровождается её разделением на несколько дочерних групп, осваивающих среду обитания. Это правило лежит в основе внутривидовой дивергенции, надвидовой идиоадаптации и конвергенции.
Значение дивергенции и конвергенции, указывающие на механизм эволюционных изменений, особенно хорошо видно на примере параллельной эволюции сумчатых и плацентарных млекопитающих. Как полагают, обе группы претерпели конвергентную эволюцию и в результате заняли идентичные экологические ниши в разных частях земного шара
Согласно этому эволюционному правилу в классе Млекопитающие возникли сумчатые и плацентарные звери, представленные различными формами, приспособленными к разным условиям жизни.
Вопрос 1. В чём сущность направленности эволюции? Используйте для ответа представления о действии естественного отбора в популяциях.
Ответ. Сущность направленной эволюции заключаются в том, что материалом для направленной эволюции служат случайные ненаправленные мутации и комбинации генов. На базе этих случайных изменений естественный отбор преобразовывает популяции в виды, направляет развитие вида в сторону лучшей приспособленности к конкретным условиям среды. Так, эволюция предков лошадей отбором направлялась в сторону перестройки конечностей, увеличения размеров тела и преобразования зубной системы. Эти эволюционные изменения были адаптивными, так как обеспечивали лучшую выживаемость вида.
Эволюция предков лошадей шла не в одном направлении. На каждом этапе можно обнаружить ряд форм, но только единичные из них оказались эволюционно перспективными. Большинство же форм стали тупиковыми ветвями эволюции и прекратили своё существование.
Вопрос 2. Используя знания по генетике, объясните причины необратимости эволюции.
Ответ. Эволюционный процесс необратим, организм не может вернуться к состоянию, имевшему место в ряду его предков. Естественный отбор постоянно совершенствует приспособления, перестраивает фенотип и генотип организма в соответствии с условиями среды. Трудно представить, что эти изменения могут идти в обратном направлении. Даже в этом гипотетическом случае вид не может вернуться к исходному состоянию предков, так как его изменения и приспособления будут осуществляться уже на новой генетической основе. Ч. Дарвин утверждал, что «вид, раз исчезнувший, никогда не может появиться вновь, если даже повторятся тождественные условия жизни». Пресмыкающиеся не могут дать начало примитивным земноводным, от которых они произошли, а земноводные – рыбам.
Правило необратимости эволюции распространяется на организм как на целостную систему, но не на отдельные признаки. Например, киты, вернувшись к жизни в воде, не эволюционируют в рыб. Вместе с тем отдельные признаки далёких предков могут появиться у них в результате обратных мутаций.
Вопрос 3. Охарактеризуйте правило происхождения новых групп организмов от неспециализированных предков и правило прогрессирующей специализации. Приведите примеры, иллюстрирующие оба эти правила эволюции.
Ответ. Правило происхождения от неспециализированных предков сформулировал американский палеонтолог Э. Коп (1904): новые крупные систематические группы организмов происходят не от высших представителей предковых групп, а от низших – неспециализированных. Например, птицы произошли не от летающих пресмыкающихся – птерозавров, а от нелетающих рептилий. Причина этого состоит в том, что отсутствие специализации предоставляет возможность для возникновения у потомков принципиально новых приспособлений, имеющих большое эволюционное значение. Так, в ходе эволюции из чешуй пресмыкающихся образовался перьевой покров птиц, обеспечивший им возможности для полёта и более совершенной терморегуляции.
Правило прогрессирующей специализации сформулировано французским учёным III. Депере (1876): если группа вступила на путь специализации, то в последующем своём филогенетическом развитии она будет углублять специализацию и совершенствовать приспособления к определённым условиям жизни. Так, от предков китообразных – наземных животных, внешне похожих на волков, в процессе приспособления к водному образу жизни возникли современные усатые и зубатые киты, которые настолько адаптированы к жизни в воде, что никогда не выходят на сушу.
Вопрос 4. Что такое адаптивная радиация? Каковы эволюционные пути и формы её достижения? Приведите примеры адаптивной радиации у организмов.
Ответ. Историческое развитие любой систематической группы организмов сопровождается её разделением на несколько дочерних групп, осваивающих среду обитания. Это правило адаптивной радиации лежит в основе внутривидовой дивергенции, надвидовой идиоадаптации и конвергенции. Согласно этому эволюционному правилу в классе Млекопитающие возникли сумчатые и плацентарные звери, представленные различными формами, приспособленными к разным условиям жизни
Вопрос 5. Почему закон А. Н. Северцова можно считать универсальным для всех групп организмов? Проиллюстрируйте этот закон примерами.
Ответ. Правило чередования главных направлений эволюции называют ещё законом А. Н. Северцова. Закон гласит: после ароморфоза и выхода группы в адаптивную зону начинается её интенсивная эволюция по пути идиоадаптации, которая приводит к освоению организмами новой среды и разделению исходной материнской группы на множество дочерних. Чередование главных направлений эволюции лежит в основе общего повышения уровня организации жизни, освоения новых сред жизни, мест обитания и возникновения приспособлений. Так, появление от древних пресмыкающихся примитивных млекопитаю щих (ароморфоз) впоследствии сменилось адаптивной радиацией внутри этого класса (идиоадаптацией), приведшей к появлению зверей, ведущих подземный, наземно-воздушный, полуводный и водный образ жизни.
Вопрос 6. В чём выражается неравномерность эволюции? Приведите примеры.
Ответ. Эволюция в разных группах идёт неравномерно, т. е. разными темпами. Наряду с прогрессивными формами, способными эволюционировать относительно быстро (грызуны, насекомые, сорные растения и др.), на Земле имеется достаточное количество примитивных реликтовых форм, которые эволюционируют более медленными темпами. Неравномерность эволюции привела к появлению среди групп с высокими темпами приспособляемости форм, невосприимчивых к негативным факторам среды. Примером может служить рыжий таракан, устойчивость которого к действию ядохимикатов постоянно повышается. Это же относится и к серой крысе, которая быстрее других организмов приспосабливается к неблагоприятным факторам среды, даже к высокому радиационному фону.
Вопрос 7. С чем связано ускорение темпов эволюции в настоящее время?
Ответ. Эволюция на Земле характеризуется общей тенденцией к постепенному ускорению. Если от начала возникновения первых организмов до появления многоклеточных прошло более 2,5 млрд лет, то для достижения многообразия многоклеточных организмов уже понадобилось всего 400 млн лет, для развития млекопитающих и птиц – около 100 млн лет, приматов – около 60 млн лет, предков человека – около 16 млн лет, представителей рода Человек – около 2 млн лет. Ускорение темпов эволюции приводит к увеличению разнообразия живого на Земле, его расселению по планете во времени и пространстве.
Вопрос 8. Объясните, почему эволюция никогда не достигнет конечного результата, т. е. своего финала. Как называется это правило эволюции?
Ответ. Естественный отбор постоянно подхватывает адаптивные новшества и совершенствует относительную приспособленность организмов к меняющейся среде. Даже если предположить, что на какой-то промежуток времени условия останутся постоянными, эволюция будет продолжаться, так как сама жизнь изменяет среду обитания. И в этих условиях виды должны эволюционировать, приспосабливаться к постоянно меняющимся неживым и живым компонентам среды обитания. Эволюционный процесс будет продолжаться без остановки столько, сколько будет существовать сама жизнь на Земле. Эволюция – биологическая необходимость.