К основным закономерностям эволюционного процесса относятся дивергенция, конвергенция и параллелизм.
Еще Дарвин сформулировал ПРИНЦИП РАСХОЖДЕНИЯ ПРИЗНАКОВ.
РАСХОЖДЕНИЕ ПРИЗНАКОВ У РОДСТВЕННЫХ ФОРМ НАЗЫВАЕТСЯ ДИВЕРГЕНЦИЕЙ. В процессе дивергенции от одной исходной популяции берет начало целый ряд форм, образуя как бы ветви одного дерева. В бесконечном ряду поколений одни ветви отмирают, другие развиваются. Формы, наиболее расходящиеся по своим требованиям к условиям среды, имеют больше шансов выжить в ходе естественного отбора, так как они меньше конкурируют между собой, чем родоначальные или промежуточные группы. В результате дивергенции образуются подвиды, а затем и виды.
В эволюции наблюдается и другое явление - КОНВЕРГЕНЦИЯ ПРОЦЕСС НЕЗАВИСИМОГО ПРИОБРЕТЕНИЯ НЕРОДСТВЕННЫМИ ГРУППАМИ ОРГАНИЗМОВ СХОДНЫХ ПРИЗНАКОВ. Например, форма тела у рыб и дельфинов. Это сходство обусловлено общей средой обитания (море) и образом жизни.
Помимо дивергенции и конвергенции, в природе имеет место ПАРАЛЛЕЛИЗМ, - ПРИ КОТОРОМ НАБЛЮДАЕТСЯ НЕЗАВИСИМОЕ ПРИОБРЕТЕНИЕ СХОДНЫХ ЧЕРТ РОДСТВЕННЫМИ ОРГАНИЗМАМИ. В данном случае речь идет об общности происхождения и приспособлениях к одинаковой среде обитания. Например, морской котик, морж, тюлень. Наблюдаемые различия сложились в начале процесса видообразования.
Каковы же общие черты эволюционного процесса? ПРЕЖДЕ ВСЕГО, ЭТО ВОЗНИКНОВЕНИЕ "ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ" ОРГАНИЗМОВ, Т.Е. ИХ СООТВЕТСТВИЯ УСЛОВИЯМ ОБИТАНИЯ И ИХ СПОСОБНОСТЬ МЕНЯТЬСЯ ПО МЕРЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЭТИХ УСЛОВИЙ. ВО-ВТОРЫХ, ЭТО ПРОЦЕСС ВИДООБРАЗОВАНИЯ. В-ТРЕТЬИХ, ПОСТОЯННОЕ УСЛОЖНЕНИЕ ЖИЗНИ ОТ ПРИМИТИВНЫХ ДОКЛЕТОЧНЫХ ФОРМ ДО ЧЕЛОВЕКА.
За всю историю существования жизни на Земле обитало около 500 млн. видов. Сегодня их насчитывается около 2 млн. Это показывает, что совершенство современных форм - результат
эволюции, в процессе которой погибли сотни миллионов видов. Эволюционные преобразования необратимы, любое упрощение или отклонение в организации ведет в конечном счете, к регрессу и вымиранию.
В мире, находящемся под угрозой разрушения в результате деятельности человека, важно как можно быстрее понять механизмы взаимодействия видов между собой и их реакции на создаваемые нами изменения, ибо это единственный способ избежать необратимых экологических изменений.
Подводя итог можно сказать о ПРАВИЛАХ ЭВОЛЮЦИИ. Их три.
ПРАВИЛО НЕОБРАТИМОСТИ ЭВОЛЮЦИИ. Эволюция - процесс необратимый. Группа организмов не может вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду их предков. Так в эволюции позвоночных на каком-то этапе от примитивных амфибий возникли рептилии, то они никогда не дадут начала амфибиям. Вернувшись к обитанию в океане, рептилии (ихтиозавры) и млекопитающие (киты) не стали рыбами.
Даже обратная мутация, по конкретному признаку приводящая к повторному возникновению данного гена не приводит к повторению всего генотипа в целом.
ПРАВИЛО ПРОГРЕССИРУЮЩЕЙ СПЕЦИАЛИЗАЦИИ. Группа, вступившая на путь специализации, как правило, в дальнейшем будут идти по пути ВСЕ БОЛЕЕ ГЛУБОКОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ К УЗКИМ УСЛОВИЯМ СУЩЕСТВОВАНИЯ. Если в процессе эволюции одна из групп позвоночных приобрела адаптации к полету, то на последующем этапе эволюции это направление сохраняется и усиливается. Организм определенного строения не может жить в любой среде. В выборе адаптивной зоны или ее части группа ограничена особенностями своего строения.
ПРАВИЛО ЧЕРЕДОВАНИЯ ГЛАВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ЭВОЛЮЦИИ. При рассмотрении главных направлений в эволюции групп ароморфозов и идиоадаптаций подчеркивалось регулярное чередование этих типов развития в эволюции.
ТАКИМ ОБРАЗОМ, ЭВОЛЮЦИЯ ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ НЕПРЕРЫВНЫЙ ПРОЦЕСС ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ НОВЫХ АДАПТАЦИЙ. ОДНИ ИЗ ВНОВЬ ВОЗНИКАЮЩИХ АДАПТАЦИЙ ОКАЗЫВАЮТСЯ ОЧЕНЬ ЧАСТНЫМИ, И ИХ ЗНАЧЕНИЕ НЕ ВЫХОДИТ ЗА РАМКИ УЗКИХ УСЛОВИЙ. ДРУГИЕ ДАЮТ ВОЗМОЖНОСТЬ ВЫХОДА ГРУППЫ В НОВУЮ СРЕДУ И НЕПРЕМЕННО ВЕДУТ К БОЛЕЕ БЫСТРОМУ ЭВОЛЮЦИОННОМУ РАЗВИТИЮ ГРУПП В НОВОМ НАПРАВЛЕНИИ, К БОЛЕЕ ВЫСОКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ.
Кроме того, существует пять основных закономерностей эволюции, признаваемых почти всеми учеными:
1. Эволюция происходит с разной скоростью в разные периоды. В настоящее время она протекает быстро, что выражается в появлении многих новых форм и вымирании многих старых.
2. Эволюция организмов различных типов происходит с разной скоростью. На одном полюсе находятся плеченогие: некоторые виды их совершенно не изменились по крайней мере за последние 500 млн. лет - раковины ископаемых плеченогих, найденные в древних породах, совершенно идентичны раковинам современных видов. Другой полюс занимает человек: за последние несколько сот тысяч лет появилось и вымерло несколько видов гоминид. Вообще эволюция протекает быстрее при первом появлении нового вида, а затем, по мере стабилизации группы, постепенно замедляется.
3. Новые виды образуются не из самых высокоразвитых и специализированных форм, а, напротив, из относительно простых, неспециализированных форм. Так, например, млекопитающие произошли не от крупных специализированных динозавров, а от группы сравнительно мелких неспециализированных рептилий.
5. Эволюция затрагивает популяции, а не отдельные особи и происходит в результате процессов мутирования, дифференциального воспроизведения, естественного отбора и дрейфа генов.
Эволюционная форма групп живых организмов делится на дивергенцию, конвергенцию, параллелизм.
1. Дивергенция - расхождение признаков внутри вида, которое приводит к образованию новых группировок особей. Чем больше различаются живые организмы по строению, способу существования, тем больше расходятся они на более разнообразные пространства. Обычно одну область или участок занимают животные с одинаковой потребностью к качеству и запасу пищи. Через определенное время, когда запас пищи заканчивается, животные вынуждены поменять местообитание, переселяться на новые места. Если на одной территории обитают животные с различной потребностью к условиям среды, то конкуренция между ними ослабевает. Так, Ч. Дарвин определил, что в природе на участке в 1 м2 встречается до 20 видов растений, принадлежащих к 18 родам и 8 семействам. В процессе дивергенции от зачинающейся популяции расходятся как бы ветви дерева нескольких форм. Например, можно назвать семь видов оленей, сформировавшихся в результате дивергенции: пятнистый олень, марал, северный олень, лось, косуля, лань, кабарга (рис. 37).
Рис. 37. Многообразие видов оленей, возникших в результате дивергенции: 1 - пятнистый олень; 2 - марал; 3 - лань; 4 - северный олень; 5 - лось; 6" - косуля; 7 - кабарга
Под действием естественного отбора в бесконечном ряду поколений одни формы выживают, другие вымирают. Процессы вымирания и дивергенции тесно связаны между собой. Наиболее расходящиеся по признакам формы обладают большими возможностями оставлять плодовитое потомство и выживать в процессе естественного отбора, так как они меньше конкурируют между собой, чем промежуточные, которые постепенно редеют и вымирают.
В результате дивергенции популяция одного вида подразделяется на подвиды. Подвид, образовавшийся под действием естественного отбора, по признакам наследственного изменения превращается в вид.
2. Конвергенция - приобретение сходных признаков у различных, неродственных групп. Например, у акулы (класс рыб), ихтиозавров (класс пресмыкающихся), дельфинов (класс млекопитающих) формы тела сходны. Это связано с тем, что у них одинаковые среда обитания (вода) и условия жизни. Хамелеон и лазающая агама, относящиеся к разным подотрядам, внешне очень похожи. Сходство различных систематических групп обусловлено жизнью в сходной среде обитания. У организмов, обитающих в воздухе, имеются крылья. Крылья птицы и летучей мыши - измененные передние конечности, а крылья бабочки - выросты тела. Явление конвергенции широко распространено в животном мире.
3. Параллелизм (греч. parallelos - "рядом идущий") - эволюционное развитие генетически близких групп, заключающееся в независимом приобретении ими сходных черт строения на основании особенностей, унаследованных от общих предков. Параллелизм широко распространен среди различных групп организмов в процессе их исторического развития (филогенеза).
Например, приспособление к водному образу жизни в эволюции ластоногих развивалось в трех направлениях. У китообразных и ластоногих (моржи, ушастые и настоящие тюлени) в результате перехода к водному образу жизни, независимо друг от друга, появилось приспособление к воде - ласты. Преобразование передних крыльев у многих групп крылатых насекомых в надкрылья, развитие у кистеперых рыб признаков земноводных, возникновение признаков млекопитающих у зверозубых ящериц и т. д. Сходство в параллелизме указывает на единство происхождения организмов и наличие сходных условий существования.
Эволюция - необратимый процесс. У каждого организма, приспособленного к новым условиям, измененный орган исчезает. Вернувшись в прежнюю среду обитания, исчезнувший орган не восстанавливается. Еще Ч. Дарвин писал о необратимости эволюции: "Если даже среда обитания полностью повторяется, то вид никогда не может вернуться к прежнему состоянию". Например, дельфины, киты никогда не становились рыбами. При переходе наземных животных в водную среду конвергентно изменяются конечности - при этом конвергенция участвует лишь в изменении внешнего строения органов.
Во внутреннем строении плавников дельфина, кита сохранены признаки пятипалой конечности млекопитающих. Так как мутация приводит к обновлению генофонда популяции, она никогда не повторяет генофонд прошлого поколения. Так, если на каком-то этапе от примитивных земноводных возникли пресмыкающиеся, то пресмыкающиеся не могут вновь дать начало земноводным.
На стебле вечнозеленого кустарника - иглицы имеются блестящие толстые листья. На самом деле это видоизмененные ветви. Настоящие чешуевидные листья располагаются в центральной части этих видоизмененных стеблей. Ранней весной из пазухи чешуек появляются цветы, из которых в дальнейшем развиваются плоды.
Листья у иглицы исчезли еще в древности, в процессе приспособления к засухе. Затем при переходе опять в водную среду вместо листьев у них появились ветви, похожие на листья.
Неоднородность эволюции. В течение нескольких сотен миллионов лет на Земле существуют в неизменном виде саблехвост, кистеперые рыбы, гаттерия. Их называют "живыми ископаемыми". Однако некоторые растения и животные изменяются быстро. Например, на Филиппинах и в Австралии за 800 тыс. лет появилось несколько новых родов грызунов. Приблизительно за 20 млн. лет на Байкале возникло 240 видов раков, принадлежащих к 34 новым родам. Темпы эволюции не определяются астрономическим временем. Возникновение нового вида определяется необходимым числом поколений и приспособленностью.
Темпы эволюции снижаются и замедляются в одинаковых устойчивых условиях среды (глубоководные океаны, пещерные воды). На островах, где мало хищников, естественный отбор идет очень медленно. Наоборот, где проходит интенсивный отбор, эволюция также протекает быстрее. Например, в 30-х годах XX в. против вредителей использовали ядовитый препарат (ДДТ). Через несколько лет появились устойчивые к препарату формы, которые быстро распространились на Земле. Широкое применение антибиотиков - пенициллина, стрептомицина, грамицидина - в 40-50-х годах XX в. привело к появлению устойчивых форм микроорганизмов.
Дивергенция. Конвергенция. Параллелизм. Необратимый процесс. "Живые ископаемые".
1.Эволюционные формы групп живых организмов: дивергенция, конвергенция, параллелизм.
2.Эволюция - необратимый процесс, т. е. исчезнувший вид или орган никогда не может вернуться к прежнему состоянию.
3.Темпы эволюции меняются.
1.Объясните на примере процесс дивергенции.
2.Опишите конвергенцию, разберите ее на примере.
1.Объясните необратимость эволюции на примерах растений.
2.В чем причина исчезновения некоторых форм, приобретенных во время дивергенции?
1.Докажите на примере неоднородность эволюции.
2.Разберите с помощью схемы или таблицы дивергенцию, конвергенцию, параллелизм.
Основные закономерности эволюции
Эволюция протекает неравномерно , т. е. с разной скоростью в различные периоды истории Земли, но имеет тенденцию к ускорению.
Например, первые живые существа появились около 3,8 млрд лет назад, многоклеточные — 1,3 млрд лет назад, млекопитающие и птицы — 200 млн лет назад, приматы — 60 — 65 млн лет назад, род Человек — около 4 млн лет назад, Человек разумный — около 80 тыс. лет назад.
Эволюция различных групп происходит с разной скоростью. Принято оценивать скорость видообразования в числе поколений. Так, быстрое образование новых видов, связанное с крупными хромосомными перестройками, занимает до нескольких десятков тысяч поколений. Медленное накопление адаптаций даёт новый вид через несколько сотен тысяч поколений.
Эволюция не всегда идёт от простого к сложному
, существует и направление, которое сопровождается упрощением строения. Примером такого пути может служить общая дегенерация.
Малая подвижность и пассивный тип питания двустворчатых моллюсков привели к исчезновению головы.
Эволюция является необратимым процессом (правило необратимости эволюции), следовательно, организмы не могут вернуться к прежнему состоянию.
Вернувшиеся в воду ихтиозавры не стали рыбами, а сохранили черты строения рептилий.
У некоторых организмов, в том числе у человека, в онтогенезе, в результате нарушения развития возможно появление отдельных признаков, которые существовали у предков, но были утрачены в процессе эволюции. Эти признаки носят название атавизмы .
Атавизм (лат. атавус — отдалённый предок) — появление у организмов признаков, отсутствовавших у их ближайших предков, но существовавших у очень далёких предков. Примером атавизма может служить развитие хвостовидного придатка у человека; появление у лошади двух дополнительных пальцев по бокам развитого третьего пальца.
В процессе развития особи до некоторой степени повторяются черты организации предков, но нарушения нормального развития могут привести к тому, что у взрослого организма сохранятся на всю жизнь признаки предков, появляющиеся у зародыша и обычно исчезающие в ходе дальнейшего развития.
Примером такого атавизма может служить появление у человека шейной фистулы, напоминающей жаберную щель предков млекопитающих — рыб и амфибий. Сюда же относятся полимастия у человека (образование большего, чем в норме, числа пар грудных желёз), трёхпалость лошадей и т. д.
К атавизмам относится также возникновение признаков отдалённых предков при регенерации органов. В этом случае последние воссоздаются с признаками, характерными для более древних форм. Например, при регенерации хвоста у ящериц кольца его чешуй иногда образуются в более примитивной форме.
Правило прогрессивной специализации - это явление, в результате котороголюбая группа живых организмов, эволюционирующая по пути приспособления к конкретным условиям, и в дальнейшем будет продвигаться по пути углубления специализации.
Генетические основы этого правила заключены в том, что в процессе естественного отбора в условиях данной адаптивной зоны из популяции отсеиваются те гены, которые ей не соответствуют.
Примером служит адаптация гиббонов, приспособленных к древесному образу жизни. У них отсутствует хватательный хвост, имеющийся у прочих древесных обезьян, поэтому они передвигаются, прыгая с ветки на ветку при помощи удлиннёных передних конечностей. Большой палец у них значительно редуцирован и рука практически неспособна к манипуляциям мелкими предметами. При передвижении по земле руки гиббонов уже не участвуют в локомоции.
Примером прогрессивной специализации служат морфологические преобразования конечностей в эволюционной ветви лошадей.
При переходе к жизни на открытых пространствах с плотной почвой у предков лошади постепенно уменьшалось количество пальцев, пока не остался один. Эта черта строения не позволяет современным лошадям населять другие биотопы.
Принцип интеграции
— объединение отдельных структур в целостный организм. Интеграция — это целесообразное объединение и координация действий разных частей целостной живой системы. Она проявляется в объединении органов в функционально единые системы, обеспечивающие одну из сторон жизнедеятельности организма.
Четырёхкамерное сердце млекопитающих является примером интегрированной структуры: каждый его отдел выполняет определённую функцию, не имеющую смысла в отрыве от функций других отделов.
Принцип дифференциации представляет собой разделение однородной структуры на обособленные части, приобретающие специфическое строение. Таким образом, усложнение структуры всегда связано с усложнением функций и специализацией отдельных частей.
Примером филогенетической дифференциации может являться эволюция кровеносной системы в типе хордовых.
Рудименты
(лат. рудиментум
— зачаток, первооснова), или рудиментарные органы
— сравнительно упрощённые, недоразвитые структуры, утратившие своё основное значение в организме в процессе филогенеза.
Рудименты закладываются во время зародышевого развития, но полностью не развиваются.
Примерами рудиментов служат: малая берцовая кость у птиц, глаза у некоторых пещерных и роющих животных, остатки волосяного покрова и тазовых костей у ряда китообразных.
У человека к рудиментам относятся хвостовые позвонки, волосяной покров туловища, ушные мышцы, аппендикс. В отличие от атавизмов рудименты встречаются у всех особей вида.
Таким образом, биологическая эволюция (лат. evolutio - "развертывание") - это процесс постоянного и направленного естественным отбором изменения форм организмов на Земле, обеспечивающий их приспособленность к условиям окружающей среды. Достигается такая приспособленность путем отбора из множества случайных изменений таких, которые облегчают выживание организмов в конкретных условиях среды.
Закономерности эволюции
| Названия закономерностей | Смысловое значение закономерностей | Причины и объяснения закономерностей |
| Необратимый характер (Л. Долло 1893 г.) |
Возвращение к первоначальному состоянию невозможно |
Эволюционирует популяция, отбираются целые генные комплексы |
| Прогрессивное усложнение форм жизни | Общая направленность эволюции | Дивергенция и вымирание многих ветвей при сохранении одной, дающей начало новой группе |
| Эволюция - незапрограммированный процесс | Отсутствует целенаправленность | Направление, скорость и ход развития природы задаются и осуществляются естественным отбором |
| Неравномерность эволюции | Различны темпы эволюции разных групп организмов | Стабилизирующий отбор сохраняет «живых ископаемых», движущий - формирует новые адаптации у популяций и видов |
| Ускорение темпов эволюции | Каждая следующая эпоха в развитии Земли короче предыдущей | От прокариот до первых многоклеточных - 2,5 млрд лет. Первые наземные организмы - 400 млн. лет. Развитие млекопитающих и птиц - за 100 млн. лет. Развитие человека разумного - 60 тыс. лет. |
Синтетическая теория эволюции. В разработку синтетической теории эволюции внесли вклад многие учёные. Термин «синтетическая эволюция» произошёл от названия книги английского эволюциониста Дж. Хаксли «Эволюция: современный синтез», вышедшей в 1942 году.
Основные положения синтетической теории эволюции- Материалом для эволюции служат наследственные изменения — мутации (как правило, генные) и их комбинации.
- Основным движущим фактором эволюции является естественный отбор.
- Единицей эволюции является популяция.
- Эволюция носит в большинстве случаев дивергентный характер, т. е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксонов.
- Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.
- Вид состоит из подвидов и популяций.
- Вид существует как целостное образование.
- Макроэволюция идёт путем микроэволюции. Для эволюции групп видов живых организмов характерны те же предпосылки и движущие силы, что и для микроэволюции.
- Любой таксон обычно имеет монофилетическое происхождение.
- Эволюция имеет ненаправленный характер, т. е. не идёт в направлении какой-либо конечной цели.
Эволюция - это исторический процесс развития живой природы, который зависит от взаимодействия многих внешних и внутренних факторов при ведущей роли отбора.
Цели урока:
- Сформировать у учащихся знания о типах эволюционных изменений.
- Рассмотреть на конкретных примерах пути эволюции органического мира и соотношение между ними.
- Ознакомить с главными направлениями эволюции органического мира – биологическим прогрессом и биологическим регрессом.
- Показать роль русских ученых в развитии эволюционного учения.
- Сформировать навыки определения ароморфозов и идиоадаптаций в растительном и животном мире.
Оборудование: учебное пособие по биологии «Гомологичные и аналогичные органы растений и животных», презентация к уроку.
ХОД УРОКА
I. Актуализация опорных знаний
– Что такое биологическая эволюция? (Б.
эволюция это необратимое развитие органического
мира).
– Какой эволюционный процесс называется
микроэволюцией? (Процесс образования новых
видов).
– Что такое макроэволюция? (Процесс
образования более крупных систематических
единиц – родов, семейств и т.д.).
II. Новый материал
1. Типы эволюционных изменений (лекция, беседа).
(По ходу просмотра слайдов ученики записывают определения в тетрадь).
К основным типам эволюционных изменений относятся параллелизм, конвергенция и дивергенция (Приложение 1 , слайд 2).
Параллелизм – независимое приобретение
сходных признаков родственными организмами,
обитающих в одинаковых условиях и ведущих
сходный образ жизни.
Например, строение тела млекопитающих,
населяющих дождевые леса Африки и Южной Америки,
имеет общее сходство (Приложение
1
, слайд 3).
Конвергенция
– возникновение
сходных черт строения у неродственных
организмов, обитающих в одинаковых условиях и
ведущих сходный образ жизни.
Например, крупным водным хищникам дали начало
четыре группы животных: моллюски,
пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие.
Какие общие черты строения можно выделить у этих
животных, принадлежащих к различным
систематическим группам (Приложение
1
, слайд 4)? (Плавники, обтекаемая форма
тела).
Конвергентная эволюция затрагивает лишь внешнее
строение организмов, которое связано с условиями
среды обитания. Крыло птицы и бабочки являются
приспособлением для полета, но происхождение и
строение этих органов различно. Органы разные по
происхождению, но выполняющие сходные функции
называются аналогичными (Приложение
1
, слайд 5)
Дивергенция – расхождение признаков в приделах популяции, вида, возникающее под действием естественного отбора, приводящее к возникновению новых видов, отрядов, классов и т.д.
В результате дивергентной эволюции класс
млекопитающих распался на многочисленные
отряды, представители которых отличаются по
строению, образу жизни, характеру
физиологических и поведенческих адаптаций (Приложение 1
, слайд 6).
– Что явилось причиной образования
многочисленных групп млекопитающих? (Адаптация
к различным условиям окружающей среды)
Видоизмененные конечности кита, птицы, летучей
мыши, крота, крысы – результат дивергентной
эволюции. Эти органы имеют одинаковый общий план
строения, но выполняют различные функции. Такие
органы называются гомологичными (Приложение
1
, слайд 7).
2. Пути и направления эволюции органического мира
В разработку проблемы эволюции значительный вклад внесли крупные российские ученые А.Н. Северцев и И.И. Шмальгаузен. Они установили, что главными путями эволюции являются ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация (Приложение 1 , слайд 8).
Вклад российских ученых в развитие эволюционного учения (краткие сообщения учащихся)
А.Н. Северцев – известный зоолог и
крупнейший теоретик эволюционного учения.
Создатель отечественной школы эволюционных
морфологов. Организовал и возглавил Лабораторию
эволюционной морфологии и экологии животных.
Создатель общепринятой теории происхождения
пятипалой конечности и парных плавников у
животных. Автор теории филэмбриогенеза, согласно
которой новые признаки могут появляться на любой
стадии онтогенеза, и морфобиологической теории
путей эволюции, в которой установил четыре
основных направления биологического прогресса:
ароморфоз, идиоадаптацию, ценогенез, общую
дегенерацию.
И.И.Шмальгаузен окончил Киевский университет в
1907 г. Ученик А.Н.Северцева. В Московском
университете заведовал организованной им
кафедрой дарвинизма. Двенадцать лет руководил
Институтом эволюционной морфологии АН СССР. Его
многочисленные труды посвящены сравнительной
анатомии и эмбриологии, эволюционной морфологии,
происхождению наземных позвоночных, путям и
закономерностям эволюции, биокибернетике. Его
исследования механизмов эволюционного процесса
и индивидуального развития как авторегулируемых
систем предвосхитили ряд положений кибернетики,
с позиций которой он в 1950-60гг. изложил
эволюционную теорию. Его научное наследие
оказало и продолжает оказывать большое влияние
на развитие биологической науки.
(БЭНП, «Кирилл и Мелодий», 2003)
Ароморфоз
– приспособительные
изменения общего значения, повышающие уровень
организации и жизнеспособность особей,
популяций, видов.
Первым наземным позвоночным животным дала
начало группа кистеперых рыб, благодаря
изменению в строении скелета парных плавников. В
результате сформировались пятипалые конечности,
способные поддерживать тело над землей (Приложение 1
, слайд 9).
Примером ароморфоза у растений является
появление цветка (видоизмененного побега) у
покрытосеменных растений.
Идиоадаптация – частные приспособительные
изменения, полезные в данной среде обитания,
возникающие без изменения общего уровня
организации.
Примером идиоадаптации у животных может служить
разнообразие клювов гавайских цветочниц,
питающихся нектаром различных покрытосеменных
растений.
Приспособление к распространению семян ветром
является примером одной из идеоадаптаций у
растений (Приложение 1
,
слайд 10)
Соотношение путей эволюции
Ондатра – североамериканский вид-интродуцент,
ареал распространения которого постоянно
расширяется. В результате он начинает вытеснять
местные виды со сходными экологическими
потребностями, например, выхухоль и водяную
полевку.
Биологический регресс (Приложение
1
, слайд 14) характеризуется:
- Уменьшением численности особей.
- Сужением численности ареала.
- Уменьшением числа видов, популяций.
Причиной биологического регресса может быть
изменение условий окружающей среды, к которому
вид не смог приспособиться или конкуренция со
стороны других видов. Так было с многочисленной
господствующей на Земле группой рептилий, на
смену которым, благодаря теплокровности,
пришли птицы и млекопитающие.
В настоящее время, изменяя окружающую среду,
непродуманно перемещая виды в новые условия
существования, человек волей или неволей
становится причиной биологического прогресса
или регресса.Приложение 1
,
слайд 21)
V. Домашнее задание: §63, тетрадь.
Были использованы:
1. Учебное электронное издание «Экология»,
Московский Государственный институт
электроники и математики, 2004.
2. 1С: Школа, Экология, 10-11 кл., под редакцией А.К.
Аклебинина, В.И. Сивоглазова
3. Лабораторная практика. Биология 6-11 кл.
Республиканский мультимедиацентр, 2004.
4. БЭНП, биология 6-11 кл., Министерство образования
РФ, ГУРЦ ЭМТО «Кирилл и Мифодий», 2003.
5. Д.К. Беляев, А.О. Рувинский,
Общая биология
для 10-11кл., Москва, «Просвещение», 1991.
6. А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник
,
Общая биология, 10-11кл. ДРОФА, Москва, 2005.
7. Уроки общей биологии: Пособие для учителя/ В.М.
Корсунская, Г.Н. Мироненко, З.А. Мокеева, Н.М.
Верзилин – М: Просвещение, 1986.
Среди исследователей существуют не которые расхождения в представлениях о конкретных молекулярных механизмах, лежащих в основе мутаций, имеющих значение для эволюции, о степени воздействия на эволюцию отдельных организмов таких факторов, как естественный отбор, изоляция, генетическая рекомбинация, гибридизация и величена размножающейся популяции. Однако по некоторым основным моментам удалось достигнуть согласия. Совершенно ясно, что первичным материалом для эволюции служат изменения в генах и хромосомах, что для зарождения нового вида необходима та или иная изоляция и что естественный отбор обеспечивает сохранение некоторых, но не всех возникающих мутаций. Кроме того, существует пять основных закономерностей эволюции, признаваемых почти всеми учеными:
Эволюция происходит с разной скоростью в разные периоды. В настоящее время она протекает быстро, что выражается в появлении многих новых форм и вымирании многих старых.
Эволюция организмов различных типов происходит с разной скоростью. На одном полюсе находятся плеченогие: некоторые виды их совершенно не изменились по крайней мере за последние 500 млн. Лет – раковины ископаемых плеченогих, найденные в древних породах, совершенно идентичны раковинам современных видов. Другой полюс занимает человек: за последние несколько сот тысяч лет появилось и вымерло несколько видов гоминид. Вообще эволюция протекает быстро при первом появлении нового вида, а затем, по мере стабилизации группы, постепенно замедляется.
Новые виды образуются не из самых высокоразвитых и специализированных форм, а, напротив, из относительно простых, неспециализированных форм. Так, например, млекопитающие произошли не от крупных специализированных динозавров, а от группы сравнительно мелких неспециализированных рептилий.
Эволюция затрагивает популяции, а не отдельные особи и происходит в результате процессов мутирования, дифференциального воспроизведения, естественного отбора и дрейфа генов.
Взаимодействие среды и объекта можно представить в следующем виде
Рисунок 1.
Здесь стрелка А показывает воздействие среды на изучаемый объект, а стрелка Б выражает действие объекта на внешнюю среду. Пользуясь удобной терминологией теории связи, назовем А каналом, по которому среда воздействует на изучаемую систему. Тогда по каналу Б реализуется воздействие системы (объекта) на среду.
А вот пример из биологии. Живой организм всегда функционирует в какой-то определенной среде. Ею могут быть лес, пустыня, вода, колба и т. д. По каналу А в организм поступают продукты питания и все внешние раздражители, а по каналу Б организм воздействует на среду, изменяет свое положение в этой среде и т. д.
Подобное представление не является досужим умствованием и имеет глубокий смысл. Оно устанавливает строгие взаимоотношения между предметами в мире и, по сути дела, выделяет и определяет интересующие нас существенные причины связи. Более того, так как всякой системе присущи индивидуальные свойства, которые и характеризуют связь между ее входом А и выходом Б, то, наблюдая А и Б, можно познать этот объект.