§ 45. Вклад теории эволюции в биологию

Вопрос 1. В чём суть спора? Сформулируйте главный вопрос урока.

В том, что из незначительных, на первый взгляд, изменений (приспособлений) видов Вопрос: Могут ли микро- и макроэволюция подчиняться принципиально различным законам?

Вопрос 2. Чем различаются макро- и микроэволюция? (§ 44)

На различии внутри- и межвидовых процессов основано разделени микроэволюции, протекающей внутри вида, и макроэволюции, которую совершают виды и более высокие систематические группы.

В чём эволюционный смысл биогенетического закона? (§ 16)

Что такое «лестница существ» и как её объяснял Ламарк?

«Лестница существ» — распространённая среди натуралистов и философов 18 в. идея иерархического расположения тел природы, начиная от самых простых неорганических тел (минералы) и кончая наиболее сложными живыми существами. Впервые историческое объяснение существования живых тел различной степени сложности дал Ж.-Б. Ламарк. Лестницу существ он рассматривал как результат эволюции организмов.

14.Млекопитающие

13.Птицы

12.Рептилии

11.Рыбы

10.Моллюски

9.Усоногие

8.Кольчецы

7.Ракообразные

6.Паукообразные

5.Насекомые

4.Черви

3.Лучистые

2.Полипы

1.Инфузории

Ламарк предложил более совершенную, чем Линней, классификацию животных. Вместо двух линнеевских классов — черви и насекомые Ламарк предложил 10 самостоятельных классов, заложив, таким образом, основы систематики беспозвоночных. И отличие от системы Линнея Ламарк разместил вес классы животных в восходящем порядке.

Что такое гомология и аналогия, рудименты и атавизмы?

Гомология интерпретируется как сходство, обусловленное происхождением от общего предка.

Аналогия (противоположное по значению гомологии) применима в тех случаях, когда два сходных органа или гена не имеют общего предшественника.

Рудименты, или рудиментарные органы – органы, утратившие своё основное значение в процессе эволюционного развития организма. Закладываются во время зародышевого развития, но полностью не развиваются.

Атавизмы – признаки, появившиеся у отдельных организмов данного вида, которые существовали у отдалённых предков, но были утрачены в процессе эволюции.

Вопрос 3. Найдите на современном эволюционном древе известные вам систематические группы и несколько восходящих рядов усложнения организмов.

Систематические группы – класс Бурые водоросли, отдел Папоротниковидные, Подцарство Высшие грибы, отдел Цветковые растения, класс Млекопитающие и многие другие.

Восходящие ряды усложнения организмов – царства Растения, Грибы, Бактерии и Животные.

Вопрос 4. Что важнее для установления родственных связей: гомология или аналогия?

Гомология.

Вопрос 5. Имеют ли плоды цветковых растений общий план строения?

Да. Общий план строения и функции, которые семена выполняют, у всех видов одинаковы.

Вопрос 6. Связаны ли эти животные близким родством?

Нет.

Вопрос 7. В чём биологический смысл эволюции размеров лошадей?

Небольшое, размером с собаку, лесное животное пропалеотерий, обладавшее пальцами вместо копыт, за 50 миллионов лет превратилось в крупных копытных обитателей открытых пространств. Биологический смысл эволюции размеров лошадей в том, что природа «избавлялась» от ненужных и мешающих частей скелета. Нога удлинялась для быстрого перемещения, больший рост позволил накопиться мышечной массе, для того, чтобы убежать от хищников.

Вопрос 8. Почему у лошадей изменилось число опорных пальцев?

Эволюция лошади шла по направлению все большего приспособления к быстрому передвижению по твердой почве.

Вопрос 9. Зачем нужны высокие коронки зубов и их непрерывный рост?

Это приспособление к питанию жесткой степной растительностью и попадающих песчинок, зубы снашиваются.

Вопрос 10. Эволюционная теория предполагает приспособительный характер эволюции. Как это проявляется в эволюции лошадей, если учесть, что площадь степей за этот период увеличивалась?

Новые формы лошадей постепенно приспосабливались к новым условиям существования. Площадь степей увеличивалась, а площадь лесов уменшалась, поэтому лошади были вынуждены выходить на открытые участки степи, где не спрячешься. Поэтому лошади приспособились спасаться бегством.

Вопрос 11. Что изображают буквы?

Буквы изображают признаки индивидуального развития вида и его эволюционных предков.

Вопрос 12. Современное распространение двоякодышащих рыб носит прерывистый характер. Проанализируйте расположение материков в период жизни их общего предка и объясните, в чём причина прерывистости ареала семейства.

Организмы, как правило, ограничены в своем распространении определенными частями земного шара, во многих случаях близко родственные формы обитают в сильно удаленных друг от друга областях. Например, три современных вида двоякодышащих рыб (Dipnoi) встречаются порознь в тропических областях Южной Америки (Lepidosiren), Африки (Protopterus) и Австралии (Neoceratodus). Судя по ископаемым данным, в прошлом эти животные были распространены гораздо шире, чем в наши дни.

Этот факт можно объяснить тем, что распределение суши на земном шаре не всегда было таким, как сейчас.

Прежде считалось, что материки и океаны всегда занимали такое положение, какое они занимают теперь. Ранние геологи, такие как Хаттон и Лайель, полагали, что осадочные породы образовались в результате периодических поднятий и опусканий уровня моря. Позднее возникло представление о том, что в прошлом на земном шаре существовали два больших континента: Лавразия - в Северном полушарии и Гондвана - в Южном; эти два массива были соединены обширными мостами суши, по которым могли мигрировать и расселяться растения и животные. Позже в результате геологических исследований эта точка зрения несколько изменилась, и в настоящее время общепринятой стала теория дрейфа континентов, основанная на тектонике литосферных плит. Гипотезу о дрейфе континентов впервые выдвинул Снайдер в 1858 г., а затем в конце XIX в. развили Тэйлор в Америке и Вегенер в Германии. Вегенер считал, что в карбоне Лавразия и Гондвана составляли единый массив суши, названный им Пангеей (греч. "вся земля"), который "плавал" в более плотном расплавленном внутреннем веществе Земли. В настоящее время, однако, принято считать, что континенты раздвинулись под действием глубинных конвективных течений, направленных вверх и в стороны и тянущих за собой плиты, на которых плавают континенты. Эта гипотеза позволяет объяснить непрерывное перемещение массивов суши и современное распространение таких животных, как, например, двоякодышащие рыбы.

Вопрос 13. Как теория эволюции Дарвина объяснила систематику органического мира?

Систематика органического мира по теории эволюции Дарвина – это отражение родства между организмами тех или иных систематических групп. Т. е. в основе систематики должно лежать исследование родства, и именно на основании представлений о родстве следует объединять организмы в систематические группы.

Вопрос 14. Как теория Дарвина объяснила явление гомологии и аналогии?

Теория эволюции Дарвина объясняет эти явления через родственные связи организмов. Если единое происхождение видов, значит у них будут гомологичные органы, нет единого происхождения – возможны аналогичные органы.

Вопрос 15. Какие факты стали понятными в палеонтологии после победы дарвинизма?

• Нарастание в последовательных геологических горизонтах сходства в строении вымерших форм с современными.

• Прерывистое распространение видов.

• Окаменевшие остатки и отпечатки древних организмов являются прямым доказательством эволюции.

• Представление о смене форм, или эволюционное развитие организма (филогенетический ряд). Например, полностью установлен филогенетический ряд лошади.

• Есть переходные формы от одной систематической группы к другой.

археоптерикс (пресмыкающиеся → птицы). От пресмыкающихся – длинный хвост, зубы, пальцы на крыльях от птиц – перья, цевка, 4 пальца на ногах.

зверозубый ящер (пресмыкающиеся → млекопитающие)

латимерия (рыбы → земноводные)

семенные папоротники (папоротники → голосеменные)

эвглена зеленая (животные – растения).

Вопрос 16. Каково значение эмбриологии в изучении эволюции?

Эмбриологически доказана эволюция:

1) В зародышевом (эмбриональном) развитии организмов проявляются признаки, которых во взрослом состоянии нет – это признаки эволюционных предков. Например, все организмы начинают развитие с одноклеточной стадии (зиготы); двуслойный зародыш (гаструла) соответствует кишечнополостным; зародыш человека покрыт шерстью.

2) Закон зародышевого сходства (Бэр): «В онтогенезе сначала выявляются признаки высших таксономических категорий, затем низших. (Например, в онтогенезе курицы сначала проявляются черты типа хордовых, затем подтипа позвоночных, затем класса птиц и т.п.).

3) Биогенетический закон (Мюллер-Геккель): «Онтогенез (индивидуальное развитие) организма есть краткое повторение его филогенеза (эволюционного развития).

Вопрос 17. Как эволюционный подход помог биогеографии объяснить современное распространение живых организмов?

Современное распространение живых организмов – это результат расселения и адаптации их к тем условиям окружающей среды, в которых они живут.

Вопрос 18. Наследственность проявляется в сходстве детей и родителей. В чём же эволюционный смысл постепенности эволюции? Возможна ли эволюция в результате крупных скачков?

Эволюционный смысл постепенности эволюции заключается в постепенном, равномерном формировании приспособительных признаков. Что дает «пищу» для естественного отбора.

В 1972 году палеонтологами Нильсом Элдриджем и Стивеном Гулдом была предложена теория прерывистого равновесия, утверждающая, что эволюция существ, размножающихся половым путём, происходит скачками, перемежающимися с длительными периодами, в которых не происходит существенных изменений. Согласно этой теории, фенотипическая эволюция, эволюция свойств, закодированных в геноме, происходит в результате редких периодов образования новых видов (кладогенез), которые протекают относительно быстро по сравнению с периодами устойчивого существования видов. Теория стала своеобразным возрождением сальтационной концепции. Принято противопоставлять теорию прерывистого равновесия теории филетического градуализма, которая утверждает, что бо́льшая часть процессов эволюции протекает равномерно, в результате постепенной трансформации видов.

Сравнение гипотез постепенного и прерывистого видообразования

Вопрос 19. Один известный зоолог назвал свою статью «Теория Дарвина – экологическая теория». Согласны ли вы с ним и почему?

В некотором смысле я согласен(-на) с таким сравнением. Любая экосистема эволюционирует исходя из эволюции живых организмов, населяющих ее. И, наоборот, при эволюции живых организмов данной экосистемы, последняя также эволюционирует, изменяется. Т. е. экосистема может эволюционировать как единое целое.

В зрелом сообществе все доступное экологическое пространство поделено между экологическими нишами популяций данного сообщества. Дальнейшая эволюция организмов может происходить только в направлении специализации в пределах своей ниши (когерентная эволюция). Некоторые виды вступают с другими видами в симбиоз и другие виды взаимоотношений.

Вопрос 20. Каков эволюционный смысл клеточной теории и универсальности генетического кода?

Клеточная теория и универсальность генетического кода доказывают общность происхождения всей живой природы. Генетический код универсален для всех живых организмов, независимо от уровня их организации и систематического положения.

Совершенствование клеточной структуры явилось главным направлением эволюционного развития как у растений, так и у животных, и клеточное строение прочно удержалось у большинства современных организмов.

Вопрос 21. Какие ещё биологические факты приобрели смысл в свете теории эволюции?

Мутации, естественный отбор, дрейф генов, изменчивость, наследственность, разнообразие организмов, природа жизни и происхождение. В процессе эволюции достигаются и постоянно поддерживаются согласованные условия среды вместе со свойствами живых организмов.