Головна

макроеволюція

  1. Мікроеволюція і макроеволюція
  2. ТЕМА 5. макроеволюцією

Освіта виду ознаменовує собою новий виток еволюційного процесу, оскільки особини цього виду, будучи більш пристосованими до умов середовища, ніж особини материнського виду, поступово розселяються на нові території, і вже в його популяціях грають свою творчу роль мутагенезу, популяційні хвилі, ізоляція і природний відбір . Згодом ці популяції дають початок новим видам, які внаслідок генетичної ізоляції мають набагато більше ознак подібності між собою, ніж з видами того роду, від якого відбрунькувалися вигляд-родоначальник, і, таким чином, виникає новий рід, потім - нове сімейство, загін ( порядок), клас і т. д. Сукупність еволюційних процесів, які призводять до виникнення надвидових таксонів (родів, родин, загонів, класів і т. п.), називається макроеволюцією. Макроеволюціонние процеси як би узагальнюють мікроеволюційні зміни, що відбуваються протягом тривалого часу, виявляючи при цьому основні тенденції, напрямки і закономірності еволюції органічного світу, які не піддаються спостереженню на більш низькому рівні. До сих пір ніяких специфічних механізмів макроеволюції не виявлено, тому вважається, що вона здійснюється тільки за допомогою мікроеволюційних процесів, однак ця позиція постійно піддається цілком обгрунтованій критиці.

Виникнення складної ієрархічної системи органічного світу в значній мірі є результатом неоднаковою швидкості еволюціонування різних груп організмів. Так, вже згадуваний гінкго дволопатеве як би «законсервувався» на тисячі років, тоді як досить близькі до нього сосни істотно змінилися за цей час.

Напрями і шляхи еволюції (А. Н. Северцов, І. І. Шмальгаузен). Біологічний прогрес і регрес, ароморфоз, идиоадаптация, дегенерація

Аналізуючи історію органічного світу, можна помітити, що в певні проміжки часу панували окремі групи організмів, які потім хилилися до занепаду або зникали зовсім. Таким чином, можна розрізнити три магістральних напрямки еволюції: біологічний прогрес, біологічний регрес і біологічна стабілізація. Значний внесок у розробку вчення про напрямки і шляхи еволюції внесли російські еволюціоністи А. Н. Северцов і І. І. Шмальгаузен.

біологічний прогрес пов'язаний з біологічним процвітанням групи в цілому і характеризує її еволюційний успіх. Він відображає закономірний розвиток живої природи від простого до складного, від більш низького ступеня організації до більш високої. За А. Н. Северцову, критеріями біологічного прогресу є збільшення чисельності особин даної групи, розширення її ареалу, а також поява і розвиток в її складі груп нижчого рангу (перетворення виду в рід, роду в сімейство і т. Д.). В даний час біологічний прогрес спостерігається у покритонасінних рослин, комах, костистих риб і ссавців.

За А. Н. Северцову, біологічний прогрес може досягатися внаслідок певних мор- фофізіологіческіх перетворень організмів, при цьому він виділив три основні шляхи досягнення: арогенез, аллогенез і катагенез (рис. 6.7).

арогенез, або морфофизиологический прогрес, пов'язаний зі значним розширенням ареалу даної групи організмів внаслідок придбання великих змін будови - ароморфо- поклик.

ароморфозом називають еволюційний перетворення будівлі та функцій організму, яке підвищує його рівень організації та відкриває нові можливості для пристосування до різноманітних умов існування.

Прикладами ароморфозов є виникнення еукаріотичної клітини, многоклеточно- сти, поява серця у риб і поділ його повної перегородкою у птахів і ссавців, формування квітки у покритонасінних і т. П.

Аллогенез, на відміну від арогенеза, не супроводжується розширенням ареалу, однак всередині старого виникає значне розмаїття форм, що мають приватні пристосування до середовища проживання - идиоадаптации.

идиоадаптация - Це дрібне морфофизиологическое пристосування до спеціальних умов середовища, корисне в боротьбі за існування, але не змінює рівня організації. Ці зміни ілюструють захисне забарвлення у тварин, різноманітність ротових апаратів у комах, колючки рослин і ін. Не менш вдалим прикладом є Дарвінових в'юрків, що спеціалізуються на різних видах їжі, у яких перетворення спочатку торкнулися дзьоб, а потім і інші частини тіла - оперення, хвіст і т.п.

Як це не парадоксально, але і спрощення організації може вести до біологічного прогресу. Цей шлях називається катагенез.

дегенерація - Це спрощення організмів в процесі еволюції, яке супроводжується втратою певних функцій або органів.

Здебільшого вона характерна для паразитичних організмів і тварин, які перейшли до прикріпленого способу життя. Так, рослина-паразит повитиця європейська позбавлена ??хлорофілу, а її листя скорочені до лусочок, харчується ж вона за рахунок поглинання поживних речовин з тіла рослини-господаря за допомогою спеціальних присосок. Паразитуючі в тонкому кишечнику людини і інших тварин цепни і лентеци в процесі еволюції принесли свою травну систему і майже всі органи чуття в жертву гіпертрофованої статевої системи, що забезпечує надзвичайну плодючість (до 11 млрд яєць протягом життя). Сидячий спосіб життя привів у дорослих представників однієї з груп хордових - асцидій - до зникнення не тільки органів почуттів і травної системи, а й самої хорди, яка виявляється тільки у личинок.

Фаза біологічного прогресу змінюється фазою біологічної стабілізації, сутність якої полягає в збереженні ознак даного виду як найбільш сприятливих в даному мікрооточенні. За І. І. Шмальгаузену, вона зовсім «не означає припинення еволюції, навпаки, означає максимальну узгодженість організму зі змінами середовища». У фазі біологічної стабілізації знаходяться «живі копалини» латимерія, гінгко і ін.

Антиподом біологічного прогресу є біологічний регрес - Еволюційний занепад даної групи внаслідок неможливості пристосуватися до змін навколишнього середовища. Він проявляється в зниженні чисельності популяцій, звуженні ареалів, зменшенні кількості груп нижчого рангу в складі вищого таксона. Групі організмів, яка перебуває в стані біологічного регресу, загрожує вимирання. В історії органічного світу можна побачити багато прикладів такого явища, і в даний час регрес характерний для деяких папоротей, амфібій і рептилій. З появою людини біологічний регрес часто обумовлений його господарською діяльністю.

Напрями і шляхи еволюції органічного світу не є взаємовиключними, тобто поява ароморфоза не означає, що идиоадаптация або дегенерація статися вже не може. Навпаки, згідно з розробленим А. Н. Северцовим і І. І. Шмальгаузеном правилом зміни фаз, різні напрямки еволюційного процесу та шляхи досягнення біологічного прогресу закономірно змінюють один одного. В ході еволюції ці шляхи поєднуються: досить рідкісні ароморфозів переводять групу організмів на якісно новий рівень організації, а в подальшому історичний розвиток йде по шляху идиоадаптации або дегенерації, що забезпечують пристосування до конкретних умов середовища проживання.

Причини біологічного прогресу і регресу

В процесі еволюції планку природного відбору долають і, відповідно, прогресують тільки ті групи організмів, у яких спадкова мінливість створює достатню кількість комбінацій, які можуть забезпечити виживання групи в цілому.

Ті ж групи, у яких з якихось причин немає такого резерву, в більшості випадків приречені на вимирання. Найчастіше це пов'язано з низьким тиском відбору на попередніх етапах еволюційного процесу, який призвів до вузької спеціалізації групи або навіть дегенеративних явищ. Наслідком цього є неможливість пристосуватися до нових умов середовища при її різких змінах. Яскравим прикладом тому є раптова загибель динозаврів внаслідок падіння гігантського небесного тіла на Землю 65 млн років тому, яке спричинило за собою землетрус, підняття в повітря мільйонів тонн пилу, різке похолодання, загибель більшої частини рослин і рослиноїдних тварин. У той же час предки сучасних ссавців, не маючи вузьких переваг джерел живлення і будучи теплокровними, змогли пережити ці умови і зайняти на планеті панівне становище.

Гіпотези виникнення життя на Землі

З усього спектра гіпотез утворення Землі найбільшу кількість фактів свідчить на користь теорії «Великого вибуху». З огляду на те, що цей науковий допущення грунтується в основному на теоретичних розрахунках, підтвердити його експериментально покликаний великий адронний коллайдер, споруджений в Європейському центрі ядерних досліджень поблизу м Женева (Швейцарія). Відповідно до теорії «Великого вибуху», Земля утворилася понад 4,5 млрд років тому разом з Сонцем та іншими планетами Сонячної системи в результаті конденсації газопилової хмари. Зниження температури планети і міграція хімічних елементів на ній сприяли її розшарування на ядро, мантію і кору, а відбувалися потім геологічні процеси (рух тектонічних плит, вулканічна діяльність і т. Д.) Стали причиною формування атмосфери та гідросфери.

Життя існує на Землі також дуже давно, про що свідчать викопні рештки різноманітних організмів в гірських породах, однак фізичні теорії не можуть дати відповіді на питання про час і причини її виникнення. Існують дві протилежні точки зору на виникнення життя на Землі: теорії абиогенеза і біогенезу. теорії абиогенеза стверджують можливість походження живого з неживого. До них відносять креаціонізм, гіпотезу самозародження і теорію біохімічної еволюції А. І. Опаріна.

фундаментальним положенням креаціонізму було створення світу якимсь надприродним істотою (Творцем), що знайшло своє відображення в міфах народів світу і релігійні культи, проте вік планети і життя на ній набагато перевищує зазначені в цих джерелах терміни, та й невідповідностей в них більш ніж достатньо.

засновником теорії самозародження життя вважається давньогрецький вчений Аристотель, який стверджував, що можливо багаторазове поява нових істот, наприклад, дощових черв'яків з калюж, а черв'яків і мух - з гнилого м'яса. Однак ці погляди були спростовані в XVII-XIX століттях сміливими дослідами Ф. Реді і JI. Пастера.

Італійський лікар Франческо Реді в 1688 році помістив шматочки м'яса в горщики і щільно запечатав їх, проте ніяких черв'яків у них не завелося, тоді як у відкритих горщиках вони з'явилися. Щоб спростувати існувало тоді переконання, що життєвий початок міститься в повітрі, він повторив свої досліди, однак горщики не запечатав, а закрив декількома шарами серпанку, і знову життя не з'явилася. Незважаючи на переконливі дані, отримані Ф. Реді, дослідження А. ван Левенгука дали нову їжу для дискусій про «життєвому початку», які продовжилися протягом всього наступного століття.

Інший італійський дослідник - Ладзаро Спалланцани - в 1765 році видозмінив досліди Ф. Реді, прокип'ятивши протягом декількох годин м'ясні та овочеві відвари і запечатав їх. Через декілька днів він також не виявив там ніяких ознак життя і зробив висновок, що живе може виникнути тільки від живого.

Останній удар теорії спонтанного самозародження завдав великий французький мікробіолог Луї Пастер в 1860 році, що помістив прокип'ячений бульйон в колбу з S-образним шийкою і не отримав ніяких зародків. Здавалося б, це свідчило на користь теорій біогенезу, проте залишалося відкритим питання про те, яким же шляхом виник самий-самий перший організм.

Відповісти на нього спробував радянський біохімік А. І. Опарін, що прийшов до висновку про те, що склад атмосфери Землі на перших етапах її існування був зовсім не таким, як у наш час. Швидше за все, вона складалася з аміаку, метану, вуглекислого газу і водяної пари, але не містила вільного кисню. Під дією електричних розрядів високої потужності і при високій температурі в ній могли синтезуватися найпростіші органічні сполуки, що і було підтверджено експериментами С. Міллера і Г. Юри в 1953 році, які отримали з вищезазначених сполук кілька амінокислот, прості вуглеводи, аденін, сечовину, а також найпростіші жирні, мурашину і оцтову кислоти.

Проте синтез органічних речовин ще не означає виникнення життя, тому А. І. Опарін висунув гіпотезу біохімічної еволюції, згідно з якою різноманітні органічні речовини виникали і об'єднувалися в більші молекули на мілководдях морів і океанів, де умови для хімічного синтезу і полімеризації є найбільш сприятливими.

Деякі з цих речовин поступово утворювали в воді стійкі комплекси - коа- цервати, або коацеватние краплі, нагадують краплі жиру в бульйоні. У ці Коацервати надходили різноманітні речовини з навколишнього розчину, які піддавалися хімічним перетворенням, що відбувається в краплях. Як і органічні речовини, Коацервати самі по собі не були живими істотами, а були черговою сходинкою в їх виникненні.

Ті з коацерватов, які мали вдале співвідношення речовин в своєму складі, особливо білки і нуклеїнові кислоти, завдяки каталітичним властивостям білків-ферментів з часом набули здатність відтворювати собі подібних і здійснювати реакції обміну речовин, при цьому структуру білків кодували нуклеїнові кислоти.

Однак, крім розмноження, для живих систем характерна залежність від надходження енергії ззовні. Ця проблема спочатку вирішувалася за рахунок безкисневого розщеплення органічних речовин з навколишнього середовища (кисню в атмосфері на той момент не було), т. Е. Гетеротрофного харчування. Деякі з поглинаються органічних речовин виявилися здатними акумулювати енергію сонячного світла, як, наприклад, хлорофіл, що дало можливість ряду організмів перейти до автотрофне харчування. Виділення кисню в атмосферу в процесі фотосинтезу призвело до появи більш ефективного кисневого дихання, виникнення озонового шару і, в кінцевому підсумку, виходу організмів на сушу.

Таким чином, результатом хімічної еволюції стала поява протобионтов - Первинних живих організмів, від яких в результаті біологічної еволюції відбулися всі існуючі в даний час види.

Теорія біохімічної еволюції в наш час є найбільш підтвердженою, однак уявлення про конкретні механізми виникнення життя змінилися. Наприклад, з'ясувалося, що утворення органічних речовин починається ще в космосі, а органічні речовини відіграють важливу роль навіть в самому освіті планет, забезпечуючи злипання дрібних частин. Також формування органічних речовин відбувається і в надрах планети: при одному виверженні вулкан викидає до 15 т органіки. Існують і інші гіпотези щодо механізмів концентрування органічних речовин: заморожування розчину, абсорбції (зв'язування) на поверхні певних мінеральних сполук, дії природних каталізаторів і т. П.

Виникнення життя на Землі в даний час неможливо, оскільки будь-які органічні речовини, спонтанно утворилися в будь-якій точці планети, негайно ж були б окислені вільним киснем атмосфери або використані гетротрофнимі організмами. Це розумів ще в 1871 році Ч. Дарвін.

теорії біогенезу заперечують мимовільне зародження життя. Основними з них є гіпотеза стаціонарного стану і гіпотеза панспермії. Перша з них базується на тому, що життя існує вічно, проте, на нашій планеті є дуже древні породи, в яких сліди діяльності органічного світу відсутні.

гіпотеза панспермії стверджує, що зародки життя були занесені на Землю з космосу якимись прибульцями або божественним провидінням. На користь цієї гіпотези свідчать два факти: необхідність для всього живого досить рідкісного на планеті, але часто зустрічається в метеоритах молібдену, а також знахідка організмів, схожих на бактерії, на метеоритах з Марсу. Проте яким чином життя виникла на інших планетах, залишається нез'ясованим.



Попередня   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   Наступна

Розвиток еволюційних ідей | Значення еволюційної теорії Ч. Дарвіна | Взаємозв'язок рушійних сил еволюції | Форми природного добору, види боротьби за існування | Синтетична теорія еволюції | Елементарні фактори еволюції | Творча роль природного відбору в еволюції | Дослідження С. С. Четверикова | Докази еволюції живої природи | Порівняльно-анатомічні докази. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати