Увеличение продолжительности существования семейств и родов

Палеонтологические доказательства эволюции

Главными палеонтологическими доказательствами эволюции считаются:

1) ископаемые остатки существ и растений, а также их отпечатки;

2) переходные формы;

3) филогенетические ряды.

Если с окаменевшими остатками и отпечатками (а также с редкими находками целых организмов, например, мамонтов, вмерзших в лед) все достаточно понятно, то переходные формы и филогенетические ряды следует рассмотреть подробнее.

Переходные формы

Переходными формами называют такие группы организмов, которые имеют одновременно признаки более древнего и более современного вида.

1. Псилофиты (риниофиты) — промежуточная форма между водорослями и папоротникообразными.

2. Семенные папоротники — между голосеменными и папоротниками.

3. Ихтиостега — между пресноводными земноводными и кистеперыми рыбами.

4. Сеймурия — между земноводными и рептилиями.

5. Группа зверозубых ящеров — переходная форма от рептилий к млекопитающим (найдена в районе бассейна Северной Двины). Эти ящеры имеют значительное сходство с млекопитающими в строении черепа, позвоночника, конечностей, их зубы делятся на клыки, резцы и коренные.

6. Археоптерикс — совмещает признаки птиц и рептилий. Его нередко до сих пор называют переходной формой, и даже в тестах ЕГЭ требуется выбирать именно археоптерикса.

7. Однако, по мнению многих специалистов, переходной формой между рептилиями и птицами является протоавис. Он имел киль и поэтому летал. Для него характерны полые кости.

Признаки птиц у археоптерикса:

1) задние конечности с цевкой;

2) наличие перьев;

Признаки пресмыкающихся у археоптерикса:

1) длинный ряд хвостовых позвонков;

2) брюшные ребра;

3) наличие зубов;

4) грудная кость без киля, слабо развитые грудные мышцы и мышцы крыльев.

Филогенетические ряды

Филогенетическими рядами называются ряды видов, последовательно сменяющихся от одного к другому в процессе эволюции. Например, «отец» эволюционной палеонтологии В.О. Ковалевский в своих научных трудах первым воссоздал филогенетический ряд лошади.

1. Из-за быстрого бега на длинные расстояния в высоком темпе у лошадей удлинялись конечности, уменьшалось число пальцев на них, постепенно формировалось роговое копыто.

2. Значительно увеличивались размеры животных (изначально предки лошадей предположительно были не больше лисы).

3. Указанные изменения были связаны с тем, что лошади поменяли ареал обитания — из тропических лесов, где жили их самые древние предки, лошади переместились в степи и вынуждены были пробегать длинные дистанции в поисках пищи.

4. Кроме перечисленных признаков для лошадей в процессе эволюции были характерны постепенный переход к стадному образу жизни, череп стал более крупным, челюсти массивными. Произошли изменения в строении зубов (выросли их размеры и поверхность). Увеличилась длина кишечника.

Вопрос в ЕГЭ по биологии, относящиеся к данной теме. Что представляет собой ряд предков современной лошади? Укажите не менее трех изменений в конечности лошади, произошедших в ходе эволюции.

1. Последовательный ряд предков — филогенетический ряд лошади.

2. В процессе эволюции у лошадей постепенно уменьшалось количество пальцев.

3. Удлинились конечности лошади, сформировалось роговое копыто.

На сегодняшний день выделяют три основных эмбриологических доказательства эволюции: закон зародышевого сходства, биогенетический закон, развитие всех организмов из одной клетки — зиготы. В ЕГЭ по биологии был вопрос, где надо было пояснить эти три доказательства.

Источник

Эмбриологические, палеонтологические и сравнительно-анатомические доказательства эволюции

Еще в первой половине XIXв. был получен ряд данных, говорящих о единстве всего органического мира. К ним относятся обнаружение клеточного строения растений, животных и человека. Выдающийся французский зоолог Ж.Кювье установил единые планы строения в каждом типе животных.

Сравнительно-анатомические доказательства эволюции

Все позвоночные животные имеют двустороннюю симметрию, полость тела, позвоночник, череп, две пары конечностей. Сердце у всех позвоночных животных расположено на брюшной стороне, а нервная система — на спинной, она состоит из головного и спинного мозга. Единство плана строения в каждом типе свидетельствует о единстве его происхождения.

Двусторонняя симметрия

Гомологичные органы

После выхода в свет работ Дарвина сравнительная анатомия получила толчок к развитию и в свою очередь внесла значительный вклад в развитие дарвинизма.

Большую роль сыграло установление гомологичности органов. Гомо­логичные органы могут выполнять различные функции и в связи с этим несколько разниться в строении, но построены по одному плану и развиваются из одних и тех же зародышевых зачатков.

Таковы передние конечности всех позвоночных: нога кролика, крыло летучей мыши, ласт тюленя, рука человека. Скелет каждого из этих органов имеет плечо, предплечье, состоящее из двух костей, кости запястья, пястья и фаланги пальцев. То же относится и к задним конечностям. Было обнаружено, что млечные железы гомологичны потовым, челюсти ракообразных — их конечностям, волосы млекопитающих — перьям птиц и чешуе рептилий, зубы млекопитающих — чешуе акул, части цветка (пестик, тычинки, лепестки) — листьям и т.д.

Примеры гомологичных органов

Примеры гомологичных органов

В отличие от гомологичных, аналогичные органы могут быть сходны по строению, так как выполняют однородные функции, но не имеют общего плана строения общего происхождения. Примерами их могут быть крыло насекомого и крыло птицы, жабры ракообразных и жабры рыбы. У растений аналогичными являются колючки кактуса (видоизмененные листья) и шипы розы (выросты кожицы). Для установления родственных связей между организмами они роли не играют.

Пример аналогичных органов

Пример аналогичных органов

Атавизмы и рудименты

Для доказательства эволюции имеют значение атавистические органы, которые были присущи далеким предкам и в норме не встречающиеся у современных организмов. Естественно, что такие признаки говорят о фи­логенетическом родстве. Примерами атавизма служат появление боковых пальцев у лошади, полосатость у домашних свиней; шейная фистула (образование, гомологичное жаберным щелям у низших хордовых), хвостовой придаток, обильная волосатость всего тела у человека.

Рудиментарными называются органы, утратившие свою функцию, но сохраняющиеся у взрослых животных. Обычно они остаются в зачаточном состоянии. Рудиментарными являются остатки тазовых костей у безногой ящерицы желтопузика и у китообразных. Они служат доказательством происхождения этих животных от предков, имевших развитые конечности. У человека рудиментарными органами являются:

  • Копчик — остаток хвостовых позвонков;
  • зачаточные ушные мышцы свидетельствующие о том, что предки человека обладали подвижной ушной раковиной.

На корневищах папоротника, пырея, ландыша можно обнаружить чешуйки — рудименты листьев.

Сравнительно-анатомические исследования современных прогрессивных и примитивных форм позволяют обнаружить переходные формы. Морское животное баланоглосс сочетает в себе признаки животных типа иглокожих и типа хордовых. Ланцетник имеет ряд признаков, сближающих его с одной стороны с иглокожими и полухордовыми (баланоглосс), а с другой стороны с позвоночными, с которыми он относится к одному типу хордовых.

Баланоглосс

Баланоглосс

Среди современных млекопитающих существуют однопроходные (имеющие клоаку и при размножении откладывающие яйца, как пресмы­кающиеся), сумчатые и плацентарные. Сравнение их указывает, что мле­копитающие находятся в родстве с пресмыкающимися и что эволюция мле­копитающих шла от животных, откладывающих яйца, к живородящим формам с еще недоразвитой плацентой и, наконец, к животным, рождающим уже хорошо сформированных детенышей.

Эмбриологические доказательства эволюции

Еще до выхода в свет основного труда Дарвина академик Российской Академии наук К.М.Бэр установил, что эмбрионы различных животных имеют большее сходство между собой, чем взрослые формы. В этой закономерности Дарвин видел важное доказательство эволюции. Он считал, что в зародышевом развитии должны повторяться признаки предков.

В последарвиновский период связь онтогенеза с филогенезом была подтверждена многочисленными исследованиями. Русские ученые А.О.Ковалевский и И.И.Мечников установили, что у всех многоклеточных (беспозвоночных, начиная с червей и позвоночных) закладывается три зародышевых листка, из которых далее формируются все органы. Это подтверждает единство происхождения всего животного мира.

Сравнение развития зародышей всех классов позвоночных показывает большое сходство их на ранних стадиях развития, оно касается как внешнего, так и внутреннего строения (хорды, органов кровеносной и выделительной систем). По мере развития сходство уменьшается, начинают вырисовываться признаки класса, затем отряда, рода и вида. Этим подтверждается родство всех хордовых.

На основании эмбриологических исследований, проведенных над объектами из различных типов животных, Ф.Мюллер и Э.Геккель (независимо друг от друга) сформировали биогенетический закон.

Сжатая формулировка биогенетического закона гласит: онтогенез есть краткое повторение филогенеза.

Дальнейшие эмбриологические исследования показали, что биогенетический закон справедлив только в общих чертах. Фактически нет ни одной стадии развития, в которой бы зародыш полностью повторял строение какого-либо из своих предков. Зародыш птицы или млекопитающего никогда целиком не повторяет строение рыбы, но в определенной стадии развития у него образуются жаберные щели и жаберные артерии. В онтогенезе повторяется строение не взрослых форм предков, а эмбрионов. У зародышей млекопитающих образуется не жаберный аппарат взрослых рыб, а лишь закладка жаберного аппарата зародышей рыб.

Установлено, что в зародышевом развитии образуются не только органы, связанные с повторением признаков, но и временные органы, обеспечивающие существование зародышей в тех условиях, в которых они проходят развитие.

Академик А.Н.Северцов уточнил и дополнил положения биогенетического закона. Он доказал, что в процессе онтогенеза происходит выпадение отдельных этапов исторического развития, повторение зародышевых стадий предков, а не взрослых форм, возникновение изменений, мутаций, каких не было у предков. Новые наследственные признаки, изменяющие строение взрослого организма и направление эволюции, появляются в разные периоды эмбрионального развития. Чем позже в процессе зародышевого развития возникли новые признаки, тем полнее проявляется биогенетический закон.

Палеонтологические доказательства эволюции

Дарвин считал, что именно палеонтология, изучающая ископаемые остатки прежних обитателей Земли, должна дать наиболее веские доказательства в пользу эволюции. Дарвин остро ощущал отсутствие сведений о переходных формах, ископаемых организмах, сочетающих в себе признаки древних и более молодых групп, относящихся к разным классам и типам.

Доказательства эволюции на примере лошади

Первые наиболее веские палеонтологические доказательства эволюции были получены В.О.Ковалевским (1842—1883). Ему удалось выяснить последовательные этапы происхождения непарнокопытных, к которым относится лошадь. Древнейший предок лошади, найденный в отложениях третичного периода, был высотой около 30см, имел по четыре пальца на передних и по три — на задних конечностях. Он передвигался, опираясь на все фаланги пальцев, что было приспособлением к обитанию в болотистой местности. Пищей ему служили плоды и семена.

Доказательство эволюции на примере лошади

Доказательство эволюции на примере лошади

Далее, в связи с изменением климата, лесов становилось все меньше и на следующем этапе эволюции предки лошади оказались в открытой местности типа степей. Это привело к выживанию способных к быстрому бегу (для спасения от хищников), что достигалось удлинением конечностей и уменьшением поверхности опоры, т.е. уменьшением числа пальцев, соприкасающихся с почвой.

Одновременно отбор шел на приспособление к питанию степными травами. Появились складчатые зубы с большой жевательной поверхностью, необходимой для перетирания жесткой растительной пищи. Последовательно все большие размеры приобретал средний палец, боковые пальцы все уменьшались. В результате ископаемая лошадь, как и современная, имела уже на каждой ноге лишь по одному пальцу, на кончик которого она опиралась. Высота увеличилась до 150 см. Все строение тела хорошо приспособилось для обитания в открытой степной местности.

Другие переходные формы

После исследований В.О.Ковалевского удалось установить филогенетические ряды многих других животных: хоботных, хищных, моллюсков.

В настоящее время геологическая история Земли изучена довольно подробно. Известно, что в самых древних пластах обнаруживаются остатки различных типов беспозвоночных и лишь в более поздних появляются остатки позвоночных. Установлено, что чем моложе пласты, тем остатки растений и животных ближе к современным.

Археоптерикс

Археоптерикс

Обнаружены и переходные формы. Важной находкой был археоптерикс — первоптица, сохраняющая ряд признаков пресмыкающихся. Признаки птицы:

  • общий вид;
  • наличие перьев;
  • сходство задних конечностей с цевкой.
  • Наличие хвостовых позвонков;
  • зубов;
  • брюшных ребер.

Найдена переходная форма между пресмыкающимися и млекопитающими — зверозубые ящеры (териодонты), которых сближает с млекопитающими строение черепа, позвоночного столба, конечностей. Если у пресмыкающихся все зубы однотипны, то у териодонтов намечается дифференцировка зубов на резцы, клыки, коренные, что дало повод назвать этих ископаемых ящеров зверозубыми.

В ископаемом состоянии обнаружены семенные папоротники, совмещающие частично признаки папоротников, частично голосеменных. Это служит доказательством происхождения семенных растений от папоротникообразных.

Источник



Доказательства эволюции

В своих работах советский ученый Северцов А.Н. выделил понятия биологического прогресса и регресса.

  • Численность вида увеличивается
  • Ареал расширяется
  • Смертность особей уменьшается
  • Рождаемость увеличивается
  • Происходит процветание вида

    Ароморфоз (греч. airomorphosis — поднимаю форму)

Ароморфоз представляет собой прогрессивное эволюционное преобразование, повышающее уровень организации организмов. В результате ароморфоза становится возможным освоение новых, ранее недоступных для жизни, территорий. К примеру, теплокровность птиц позволила им заселить места с холодным климатом.

Пример ароморфоза - теплокровность у птиц

Идиоадаптация подразумевает незначительные, частные изменения в строении и функциях организма, которые помогают приспособиться к условиям среды обитания. Идиоадаптации существенно не повышают уровень организации.

Пример идиоадаптации - ротовые аппараты насекомых

Общей дегенерацией называют упрощение организации, которое заключается в утрате отдельных органов и систем органов. У многих этот пункт вызывает внутреннее противоречие: как общая дегенерация может относиться к биологическому прогрессу?

На самом деле, если орган или система органов не нужна организму в его условиях обитания — то зачем она? Эта система может исчезнуть и освободить место для других, более полезных в данных условиях, органов.

У многих паразитов отсутствуют различные органы, к примеру, у ленточных червей нет пищеварительной системы. А зачем она им, когда пища в кишке, где они обитают, уже переварена и расщеплена организмом хозяина?

Пример общей дегенерации - отсутствие пищеварительной системы у ленточных червей

Биологический регресс характеризуется признаками, противоположными биологическому прогрессу:

  • Численность вида уменьшается
  • Ареал сужается
  • Смертность особей возрастает
  • Рождаемость уменьшается
  • Происходит вымирание вида

Главная причина биологического регресса в том, что скорость эволюции вида отстает от скорости изменения внешней среды, эволюции других видов: это несоответствие снижает приспособленность организмов. Часто деятельность человека молниеносно меняет окружающую среду: далеко не все виды могут приспособиться к этому, происходит вымирание.

Биологический регресс

Сравнительно-анатомические доказательства эволюции

    Гомологичные органы (гомология, от греч. homo(s) — равный, одинаковый)

Такие органы развиваются из одних и тех же зародышевых листков, имеют общий план строения, но выполняют разные функции. Это связано с тем, что животные освоили разные среды обитания, из-за чего происходит дивергенция (лат. divergo — отклоняюсь) — расхождение признаков у первоначально близких животных в ходе эволюции.

Гомологичны между собой скелеты конечностей различных классов позвоночных: рука — ласт — крыло птицы, колючки кактуса — усики гороха — листья растений.

Гомологичные органы

Аналогичные органы развиваются из разных зародышевых листков, имеют различное строение, но выполняют схожие функции. Такое сходство возникает в результате приспособления к одним и тем же условиям среды, из-за чего происходит конвергенция (лат. convergo — сближаю) — схождение признаков у неблизкородственных видов в ходе эволюции.

Аналогичными органами являются крыло птицы — крыло бабочки, глаз человека — глаз кальмара, усики винограда — усики гороха, жабры рака — жабры рыбы.

Аналогичные органы

В строении нынешних животных можно найти признаки древних предковых форм, которые также свидетельствуют об эволюции. Сейчас мы обсудим рудименты и атавизмы.

Рудименты (лат. rudimentum — зачаток) — органы, которые в ходе эволюции утратили свое функциональное значение. Они сохраняются в течение всей жизни и в норме обнаруживаются у человека и животных.

У человека к рудиментарным органам относятся: зубы мудрости, копчик, ушные мышцы, аппендикс (червеобразный отросток), третье веко (эпикантус).

Рудименты

Атавизмы (лат. atavus — отдалённый предок) — случаи проявления у отдельных особей признаков дальних предков. Атавизмы сугубо индивидуальны и не являются нормой. Они также являются доказательством эволюции.

У человека атавизмами могут являться хвост, волосатое тело, добавочные молочные железы, незаращение межпредсердной перегородки.

Атавизмы

Переходные формы

Переходные формы свидетельствуют о филогенетической преемственности, соединяя в своем строении черты высших и низших классов. Они — наглядное, живое доказательство эволюции.

Такими формами являются, к примеру, утконос и ехидна из класса млекопитающих. При многих признаках млекопитающих, они откладывают яйца, тем самым подтверждают родство млекопитающих с пресмыкающимися.

Утконос

Эмбриологические доказательства

Эмбриология (греч. embryon — зародыш) — раздел биологии, изучающий строение эмбрионов. Только вдумайтесь: на этапе эмбриона, через который мы с вами успешно прошли, у нас можно было найти закладку жаберных дуг, которые существуют непродолжительное время, после чего исчезают.

А у рыб, например, жаберные дуги не исчезают — из них развиваются жабры.

Жаберные дуги зародыша

Немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель во второй половине XIX века сформулировали биогенетический закон, гласящий, что онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза (исторического развития вида).

Биогенетический закон Мюллера-Геккеля объясняет повторение этапов (на стадии зародыша), которые были свойственны нашим далеким предкам. Таким образом, мы проходим их этапы, но, не останавливаясь на них, двигаемся дальше к более совершенным этапам.

У головастиков лягушек развивается плавник, есть жабры — это наглядное повторение признаков, которые характерны для их предков — рыб.

Биогенетический закон Геккеля-Мюллера

Карл Бэр сформулировал закон зародышевого сходства, который гласит, что на ранних стадиях развития зародыши позвоночных животных настолько похожи друг на друга, что практически неразличимы между собой. Это также указывает и подтверждает единство происхождения животного мира.

Закон зародышевого сходства Карла Бэра

Палеонтологические доказательства эволюции

Палеонтология (греч. palaios – древний) изучает ископаемые останки вымерших животных, их сходства и различия с ныне живущими видами. Сопоставляя друг с другом ископаемые останки разных геологических эпох, можно увидеть как происходила эволюция различных видов животных и растений.

В результате таких исследований иногда удается открыть переходные формы, а иногда — целые филогенетические ряды, то есть совокупность последовательно сменяющих друг друга форм одного вида. Так, к примеру, был открыт филогенетический ряд лошади.

Филогенетический ряд лошади

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Доказательства исторического развития животного мира палеонтологические

Учение об эволюции вызывает множество споров. Одни считают, что мир создал Бог. Другие спорят с ними, говоря, что Дарвин был прав. Они приводят многочисленные доказательства эволюции палеонтологические, которые наиболее убедительно подтверждают его теорию.

Останки животных и растений, как правило, разлагаются, а затем исчезают бесследно. Однако иногда минеральные вещества замещают биологические ткани, в результате чего образуются окаменелости. Ученые обычно обнаруживают окаменевшие раковины или кости, то есть скелеты, твердые части организмов. Иногда они находят следы жизнедеятельности животных или отпечатки их следов. Еще реже можно обнаружить животных целиком. Их находят во льдах вечной мерзлоты, а также в янтаре (смоле древних растений) или в асфальте (естественной смоле).

Наука палеонтология

Палеонтология – это наука, которая изучает ископаемые останки. Осадочные породы обычно залегают слоями, из-за чего глубокие слои содержат информацию о прошлом нашей планеты (принцип суперпозиции). Ученые способны определить относительный возраст тех или иных окаменелостей, то есть понять, какие организмы обитали на нашей планете раньше, а какие позже. Это позволяет делать выводы о направлениях эволюции.

Палеонтологическая летопись

Если взглянуть на палеонтологическую летопись, мы увидим, что жизнь на планете значительно менялась, порой до полной неузнаваемости. Первые простейшие одноклеточные (прокариоты), не обладавшие клеточным ядром, возникли на Земле примерно 3,5 млрд лет назад. Около 1,75 млрд лет назад появились одноклеточные эукариоты. Спустя миллиард лет, примерно 635 млн лет назад, появились многоклеточные животные, первыми из которых стали губки. По прошествии еще нескольких десятков млн лет были обнаружены первые моллюски и черви. Спустя 15 млн лет после этого появились примитивные позвоночные, напоминающие современных миног. Около 410 млн лет назад возникли челюстноротые рыбы, а насекомые – примерно 400 млн лет назад.

В течение следующих 100 млн лет в основном папоротники покрывали сушу, которая была населена земноводными и насекомыми. С 230 по 65 млн лет назад динозавры господствовали на нашей планете, а наиболее распространенными растениями в то время были саговники, а также иные группы голосеменных. Чем ближе к нашему времени, тем больше сходства наблюдается между ископаемыми фауны и флоры с современными. Эта картина подтверждает эволюционную теорию. Других научных объяснений она не имеет.

Существуют различные доказательства эволюции палеонтологические. Одно из них — увеличение продожительности существования семейств и родов.

Увеличение продолжительности существования семейств и родов

Согласно имеющимся данным, более 99 % всех видов живых организмов, обитавших когда-либо на планете, — это вымершие виды, которые не дожили до нашего времени. Ученые описали около 250 тыс. ископаемых видов, из которых каждый встречается исключительно в одном или нескольких соседних слоях. Судя по данным, полученным палеонтологами, каждый из них существовал около 2-3 млн лет, но некоторые значительно дольше или значительно меньше.

Количество ископаемых родов, описанных учеными, составляет около 60 тысяч, а семейств – 7 тысяч. Каждое семейство и каждый род, в свою очередь, имеет строго определенное распространение. Ученые выяснили, что роды обитают десятки миллионов лет. Что касается семейств, продолжительность их существования оценивается десятками или даже сотнями миллионов лет.

Анализ палеонтологических данных показывает, что в последние 550 млн лет продолжительность существования семейств и родов неуклонно росла. Этот факт может прекрасно объяснить эволюционное учение: постепенно в биосфере накапливаются самые «выносливые», устойчивые группы организмов. Они реже вымирают, поскольку лучше переносят изменения окружающей среды.

Существуют и другие доказательства эволюции (палеонтологические). Проследив распространение организмов, ученые получили очень интересные данные.

Распространение организмов

Распространение отдельных групп живых организмов, как и всех их вместе взятых, также подтверждает эволюцию. Только учение Ч. Дарвина может объяснить их расселение по планете. К примеру, почти в любой группе ископаемых обнаруживаются «эвлолюционные ряды». Так называются постепенные изменения, наблюдаемые в строении организмов, которые постепенно сменяют друг друга. Эти изменения нередко выглядят направленными, в некоторых случаях можно говорить о более-менее случайных колебаниях.

Наличие промежуточных форм

Многочисленные доказательства эволюции палеонтологические включают в себя существование промежуточных (переходных) форм организмов. Такие организмы сочетают признаки различных видов или родов, семейств и т. д. Говоря о переходных формах, как правило, подразумевают ископаемые виды. Однако это не означает, что промежуточные виды обязательно должны вымирать. Теория эволюции на основе построения филогенетического дерева предсказывает, какие из переходных форм реально существовали (следовательно, могут быть обнаружены), а какие – нет.

В настоящее время сбылись многие такие предсказания. К примеру, зная строение птиц и пресмыкающихся, ученые могут определить особенности промежуточной формы между ними. Существует возможность обнаружить останки животных, похожих на рептилий, но имеющих крылья; или подобных птицам, но с длинными хвостами или зубами. При этом можно предсказать, что переходные формы между млекопитающими и птицами не будут обнаружены. Например, никогда не существовали млекопитающие, имевшие перья; или же подобные птицам организмы, имеющие кости среднего уха (это характерно для млекопитающих).

Обнаружение археоптерикса

К палеонтологическим доказательствам эволюции относят множество интересных находок. Первый скелет представителя вида Археоптерикс был обнаружен уже в скором времени после опубликования труда Ч. Дарвина «Происхождение видов». В этом труде содержатся теоретические доказательства эволюции животных и растений. Археоптерикс является формой, промежуточной между рептилиями и птицами. Оперение у него было развито, что типично для птиц. Однако по строению скелета это животное практически не отличалось от динозавров. Археоптерикс имел длинный костяной хвост, зубы, на его передних конечностях имелись когти. Что касается особенностей скелета, свойственных птицам, у него их было не много (вилочка, на ребрах – крючковидные отростки). Позднее ученые нашли и другие формы, промежуточные между рептилиями и птицами.

Обнаружение первого скелета человека

К палеонтологическим доказательствам эволюции относят и обнаружение в 1856 году первого скелета человека. Это событие произошло за 3 года до издания «Происхождения видов». Ученые к моменту выхода книги не знали иных ископаемых видов, которые могли бы подтвердить, что шимпанзе и человек произошли от общего предка. С тех пор палеонтологи обнаружили большое количество скелетов организмов, являющихся переходными формами между шимпанзе и человеком. Это важные палеонтологические доказательства эволюции. Примеры некоторых из них будут приведены ниже.

Источник

Палеонтологические доказательства эволюции

Палеонтология ― наука об ископаемых животных и растениях. Развитие хордовых осуществлялось поэтапно. Вначале возникли низшие хордовые, затем последовательно во времени возникли рыбы, амфибии, рептилии. Рептилии, в свою очередь, дали начало млекопитающим и птицам. На заре своего эволюционного развития млекопитающие были представлены небольшим числом видов, в то время процветали рептилии. Позднее резко увеличилось число видов млекопитающих и птиц, а большинство видов рептилий исчезло. Таким образом, палеонтологические данные указывают на смену форм животных.

В отдельных случаях палеонтология указывает на причины эволюционных преобразований. В этом отношении интересна эволюция лошадей. Современные лошади произошли от мелких всеядных предков, живших 60-70 млн. лет назад в лесах и имевших пятипалую конечность. Изменение климата на Земле, повлекшее за собой сокращение площадей лесов и увеличение размеров степей, привело к тому, что предки современных лошадей начали осваивать новую среду обитания ― степи. Необходимость защиты от хищников и передвижений на большие расстояния в поисках хороших пастбищ привела к преобразованию конечностей ― уменьшению числа фаланг вплоть до одной. Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма: увеличение размеров тела, изменение формы черепа и усложнение строения зубов, возникновение свойственного травоядным млекопитающим пищеварительного тракта и многое другое.

В результате изменения внешних условий под влиянием естественного отбора произошло постепенное превращение мелких пятипалых всеядных животных в крупных травоядных.

Богатейший палеонтологический материал ― одно из наиболее убедительных доказательств эволюционного процесса, длящегося на нашей планете уже более 3 млрд. лет.

Рис. 56. Исторический ряд изменений в строении передней конечности лошади

Биогеографическое доказательство эволюции

Ярким свидетельством произошедших и происходящих эволюционных изменений является распространение животных и растений по поверхности нашей планеты. Еще в эпоху великих географических открытий путешественников и натуралистов поражало разнообразие животных в дальних странах, особенности их распространения. Однако лишь Уоллесу удалось привести все сведения в систему и выделить шесть биогеографических областей:

Рис. 57. Карта биогеографических зон

Сравнение животного и растительного мира разных зон дает богатейший научный материал для доказательства эволюционного процесса. Фауна и флора Палеоарктической (Евроазиатской) и Неоарктической (Североамериканской) областей, например, имеют много общего. Это объясняется тем, что в прошлом между названными областями существовал сухопутный мост ― Берингов перешеек. Неоарктическая и Неотропическая области, напротив, имеют мало общих черт, хотя в настоящее время соединены Панамским перешейком. Это объясняется изолированностью Южной Америки в течение нескольких десятков миллионов лет. После возникновения Панамского моста лишь немногим южноамериканским видам удалось проникнуть на север (дикобраз, броненосец, опоссум). Североамериканские виды преуспели в освоении южноамериканской области несколько больше. Ламы, олени, лисы, выдры, медведи проникли в Южную Америку, но не оказали существенного влияния на ее уникальный видовой состав.

Интересен и своеобразен животный мир Австралийской области. Известно, Австралия обособилась от Южной Азии еще до возникновения высших млекопитающих.

Таким образом, распределение видов животных и растений по поверхности планеты и их группировка в биогеографические зоны отражает процесс исторического развития Земли и эволюции живого.

Островные фауна и флора

Для понимания эволюционного процесса интерес представляют фауна и флора островов. Состав их фауны и флоры полностью зависит от происхождения островов. Острова могут быть материкового происхождения, т.е. представлять собой результат обособления части материка или океанического происхождения (вулканические или коралловые).

Материковые острова характеризуются фауной и флорой, близкой по составу к материковой. Однако, чем древнее остров и чем более значительна водная преграда, тем больше обнаруживается отличий. Британские острова отделились от Европы совсем недавно и имеют фауну и флору, идентичную европейской. На давно обособившихся островах процесс расхождения видов значительно заметнее. На Мадагаскаре, например, нет типичных для Африки крупных копытных: быков, антилоп, носорогов, зебр. Нет и крупных хищников (львов, леопардов, гиен), высших обезьян (павианов, мартышек). Однако много низших приматов ― лемуров, которые нигде больше не встречаются.

Совершенно иная картина обнаруживается при рассмотрении фаун океанических островов. Их видовой состав очень беден. На большинстве таких островов отсутствуют наземные млекопитающие и амфибии, неспособные преодолеть значительные водные преграды. Вся фауна океанических островов ― результат случайного занесения на них некоторых видов, обычно птиц, рептилий, насекомых. Представители таких видов, попавшие на океанические острова, получают широкие возможности для размножения. Например, на Галапагосских островах из 108 видов птиц 82 эндемичны (т.е. нигде больше не встречаются) и все 8 видов рептилий характерны только для этих островов. На Гавайских островах обнаружено большое разнообразие улиток, их 300 эндемичных видов принадлежат одному роду.

Огромное количество разнообразных биогеографических факторов указывают на то, что особенности распределения живых существ на планете тесно связаны с преобразованием земной коры и с эволюционными изменениями видов.

Молекулярные доказательства эволюции

В настоящее время практически завершена полная расшифровка генома (совокупности всех генов) человека и геномов ряда животных, растений и микроорганизмов. Известна полная последовательность нуклеотидов в ДНК у огромного числа видов живых организмов. Сравнение этих последовательностей дает новый ключ к построению родословной жизни на Земле.

Многие мутации представляют собой замены одних нуклеотидов на другие. Мутации возникают, как правило, во время репликации ДНК. Отсюда следует, что, чем больше поколений появилось на свет со времени дивергенции двух видов от общего предка, тем больше случайных замен нуклеотидов должно было накопиться в геномах этих дочерних видов. Общий предок человека и мыши существовал более 80 миллионов лет назад. Когда мы сравниваем нуклеотидные последовательности генов (например, гена бета-глобина), мы видим, что различий между генами человека и шимпанзе гораздо меньше, чем между генами человека и мыши.

Количественная оценка этих различий позволяет построить генеалогическое древо, показывающее родство различных таксонов (видов, отрядов, семейств, классов), и определить относительное время их дивергенции. В основном это древо совпадает с теми, что были построены на основе морфологических, эмбриологических и палеонтологических данных. Однако в некоторых случаях обнаруживаются поразительные вещи. Оказалось, что киты и парнокопытные гораздо более близкие родственники, чем парнокопытные и непарнокопытные. Африканский златокрот филогенетически ближе к слону, чем к нашим кротам. Современные методы молекулярной генетики позволяют анализировать гены не только ныне живущих организмов, но и давно вымерших видов, используя следы ДНК в ископаемых останках. Это помогает проследить пути эволюции жизни на Земле.

Синтетическая теория эволюции (СТЭ) — современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма. СТЭ также опирается на палеонтологию, систематику, молекулярную биологию и другие.

В 1930-40-е годы быстро произошел широкий синтез генетики и дарвинизма. Генетические идеи проникли в систематику, палеонтологию, эмбриологию, биогеографию. Термин «современный» или «эволюционный синтез» происходит из названия книги Дж. Хаксли «Evolution: The Modern synthesis» (1942). Выражение «синтетическая теория эволюции» в точном приложении к данной теории впервые было использовано Дж. Симпсоном в 1949 году.

Авторы синтетической теории расходились во мнениях по ряду фундаментальных проблем и работали в разных областях биологии, но они были практически единодушны в трактовке следующих основных положений:

· элементарной единицей эволюции считается локальная популяция;

· материалом для эволюции являются мутационная и рекомбинационная изменчивость;

· естественный отбор рассматривается как главная причина развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов;

· дрейф генов и принцип основателя выступают причинами формирования нейтральных признаков;

· вид есть система популяций, репродуктивно изолированных от популяций других видов, и каждый вид экологически обособлен;

· видообразование заключается в возникновении генетических изолирующих механизмов и осуществляется преимущественно в условиях географической изоляции.

Таким образом, синтетическую теорию эволюции можно охарактеризовать как теорию органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически.

Активность американских создателей СТЭ была столь высока, что они быстро создали международное общество по изучению эволюции, которое в 1946 стало учредителем журнала «Evolution». Журнал «American Naturalist» вновь вернулся к публикации работ по эволюционной тематике, делая акцент на синтезе генетики, экспериментальной и полевой биологии. В результате многочисленных и самых разнообразных исследований основные положения СТЭ прошли не только успешную проверку, но и видоизменялись, дополнялись новыми идеями.

В 1942 немецко-американский орнитолог и зоогеограф Э. Майр издал книгу «Систематика и происхождение видов», в которой была последовательно развита концепция политипического вида и генетико-географическая модель видообразования. Майр предложил принцип основателя, который в окончательной форме был им сформулирован в 1954. Если дрейф генов, как правило, дает причинное объяснение формированию нейтральных признаков во временном измерении, то принцип основателя в пространственном.

После публикации трудов Добржанского и Майра систематики получили генетическое объяснение тому, во что они уже давно верили: подвиды и близкородственные виды различаются по адаптивно-нейтральным признакам.

Ни один из трудов по СТЭ не может сравниться с упомянутой книгой английского экспериментального биолога и натуралиста Дж. Хаксли «Evolution: The Modern synthesis» (1942 год). Труд Хаксли по объему анализируемого материала и широте проблематики превосходит даже книгу самого Дарвина. Хаксли на протяжении многих лет держал в уме все направления в развитии эволюционной мысли, внимательно следил за развитием родственных наук и имел личный опыт генетика-экспериментатора. Видный историк биологии Провин так оценил труд Хаксли: «Эволюция. Современный синтез» была наиболее всесторонней по теме и документам, чем другие работы на эту тему. Книги Холдейна и Добржанского были написаны главным образом для генетиков, Майра для систематиков и Симпсона для палеонтологов. Книга Хаксли стала доминантной силой в эволюционном синтезе".

По объёму книга Хаксли не имела себе равных (645 страниц). Но самое интересное состоит в том, что все основные идеи, изложенные в книге, были очень ясно выписаны Хаксли на 20 страницах ещё в 1936, когда он послал адрес Британской ассоциации содействия науки под названием «Natural selection and evolutionary progress». В этом аспекте ни одна из публикаций по эволюционной теории, вышедшая в 1930-40-х годах, не может сравниться со статьей Хаксли. Хорошо чувствуя дух времени, Хаксли писал: «В настоящее время биология находится в фазе синтеза. До этого времени новые дисциплины работали в изоляции. Сейчас проявилась тенденция к унификации, которая является более плодотворной, чем старые односторонние взгляды на эволюцию» (1936). Ещё в трудах 1920-х годов Хаксли показал, что наследование приобретенных признаков невозможно; естественный отбор действует как фактор эволюции и как фактор стабилизации популяций и видов (эволюционный стазис); естественный отбор действует на малые и крупные мутации; географическая изоляция — важнейшее условие видообразования. Кажущаяся цель в эволюции объясняется мутациями и естественным отбором.

Практическая работа 11

Цель работы

Обучаемый должен знать историю становления эволюционных идей о развитии органического мира Земли.

Обучаемый должен уметь использовать доказательства эволюции и положения современной синтетической теории в обосновании исторического развития органического мира на Земли.

На изучение темы отводится 6 часов. Из них 2 часа – лекции, 2 часа практические занятия и 2 часа – на самоподготовку.

— Пехов А.П. Биология с основами экологии. — СПб.: Издательство «Лань», 2000. — 672 с.

— Биология. В2 кн./ Под ред. В.Н.Ярыгина.- М.: Высш. Шк., 2001.

Темы рефератов

1. Карл Линней и его школа.

2. Ж.Б. Ламарк – автор первой целостной концепции эволюции.

Вопросы для самоконтроля

1. Ранние этапы развития эволюционных представлений.

2. Теория эволюции Ж.Б. Ламарка.

3. Теория эволюции Ч. Дарвина.

4. Современная синтетическая теория эволюции.

Тема 12

УЧЕНИЕ О МИКРОЭВОЛЮЦИИ И ВИДООБРАЗОВАНИИ

В центре представлений Ч. Дарвина об эволюции органического мира стоит вид. Вид объединяет организмы, сходные по морфологическим признакам. Это позволяет отличить одну группу организмов от другой. Такое понимание вида помогло классифицировать огромное разнообразие описанных форм организмов и сыграло положительную роль в развитии биологии. Накопление к концу XVII в. сведений о многообразии форм животных и растений привело к представлению о видах как о вполне реальных группах особей. Основополагающая работа о видах была проведена К. Линнеем, который заложил основы систематики.

До Ч. Дарвина большинство биологов считали, что виды неизменны с момента создания их Творцом. Эта "неизменность" являлась решающим аргументом всех антиэволюционных учений.

По мере углубления и расширения исследований различных видов ученые перестали ограничиваться редкими музейными экспонатами, а использовали более обширный ареал. Было установлено, что вид включает организмы, характеризующиеся высокой степенью изменчивости различных признаков. В результате этого некоторые ранее самостоятельные виды были объединены в один общий вид. Некоторые ученые даже усомнились в реальности существования вида. Они высказывали мнение, что в действительности видов как реальных биологических единиц в природе не существует, и что границы между видами ученые устанавливают более или менее произвольно. Но все дальнейшие исследования доказали, что виды реально существуют, они являются важнейшей ступенью организации живой природы.

Реальность вида в первую очередь доказывается системой критериев, которые позволяют достаточно четко отличить один вид от другого.

Источник

Adblock
detector