Конспект урока: Направления и пути эволюции

Направления эволюции

По примерным подсчётам жизнь на Земле возникла более 3,5 млрд лет назад. Первыми организмами, появившимися на нашей планете, были одноклеточными. С тех пор развитие живой природы прошло много этапов. Это длительный и сложный процесс, который продолжается и в настоящем времени. Его часто представляют в виде филогенетического древа, где указывают наиболее крупномасштабные изменения в живой природе (рис. 1). Снизу вверх показано появление крупных таксономических единиц. Мы видим, что идёт усложнение организации жизни, увеличивается разнообразие форм.

Рис. 1. Эволюционное древо

Стоит понимать, что морфологический прогресс в усложнении строения тела не всегда является ключевым фактором выживаемости видов, поэтому мы будем говорить о биологическом прогрессе. Биологический регресс — противоположное понятие. Сравним два понятия.

Пути достижения биологического прогресса

В настоящее время в состоянии прогресса находятся:

• Покрытосеменные растения;
• Насекомые;
• Плацентарные млекопитающие;
• Птицы;
• Костные рыбы;
• Брюхоногие моллюски.

Рис. 2. Латимерия

Регресс часто связан с узкой специализацией видов, что может способствовать отставанию от темпов изменения среды. В настоящее время антропогенные факторы усиливают процесс вымирания ряда видов. Нужно подчеркнуть, что регресс не происходит моментально. Это состояние, в котором находится какой-либо вид, а значит, не является фатальным. Ведь всегда может начаться обратный процесс.

В состоянии регресса краснокнижные виды (рис. 2) растений, животных и грибов, а также:

• Древовидные хвощи и плауны;
• Наутилус;
• Гинко билоба;
• Сумчатые млекопитающие;
• Кистепёрые рыбы;
• Амфибии;
• Игуана.

Рис. 3. А. Н. Северцов

Процветания могут достичь просто устроенные организмы. Так, и биологическому регрессу могут подвергаться сложноустроенные формы жизни.

 

Идея о возможных путях достижения биологического прогресса была разработана российским учёным-эволюционистом А. Н. Северцовым (рис. 3) в 1925 г. 

Выделяют три пути биологического прогресса:

1. Ароморфоз.
2. Идиоадаптация.
3. Общая дегенерация.

Ароморфоз

В процессе развития появляются новые жизненные формы, резко отличающиеся от предыдущих поколений, достигших более высокого уровня развития. Такое прогрессивное эволюционное изменение строения, приводящее к общему повышению уровня организации организмов, называется ароморфоз. Ароморфоз настолько крупное биологическое событие, что в конечном итоге образуются новые таксономические группы: классы, отряды, типы.

Крупные ароморфозы эволюции животных:

• двусторонняя симметрия, трехслойность → Тип Плоские черви;
• задний отдел кишечника → Тип Круглые черви;
• органы движения и дыхания, кровеносная система → Тип Кольчатые черви;
• наружный скелет, поперечнополосатая мускулатура, членистые конечности → Тип Членистоногие;
• появление осевого скелета → Тип Хордовые;
• появление пятипалой конечности → Класс Земноводные;
• полное разделение кругов кровообращения → Класс Птицы и Класс Млекопитающие.

Крупные ароморфозы растений:

• фотосинтез;
• тело разделено на органы, размножение спорами → Отделы: Папоротники, Хвощи, Плауны;
• появление проводящей системы;
• формирование семени → Отдел Голосеменные;
• появление цветка → Отдел Покрытосеменные.

Существование аналогичных структур позволяет говорить о возможности конвергентной эволюции.

Идиоадаптация

Путь эволюции, при котором возникают частные приспособления у организмов, повышающие выживаемость в конкретных условиях среды, называется идиоадаптация. Характерная особенность идиоадаптации — биологическая организация организма не изменяется. Преобразования не переводят живой организм на более высокий эволюционный уровень. Главный результат идиоадаптации — приспособление группы организмов к определённым природным условиям. Механизм действует на уровне популяций и видов.

Идиоадаптация играет важную роль в прогрессивном развитии организмов, открывая новые экологические ниши, исключая конкуренцию между близкородственными видами. В итоге увеличивается многообразие жизненных форм внутри одного вида или рода.

Пример 2

 

Особенности формы клюва птиц в связи различными условиями обитания привели к появлению 18 тыс. видов птиц (рис. 4). 

Рис. 4. Различные формы клюва

Рис. 5. Различные конечности

Пример 3

 

Особенности в строении конечностей некоторых млекопитающих говорят о наилучшем способе адаптации к различным средам жизни. На рисунке 5 изображены: конечность роющего типа у крота (почвенная среда жизни), копыта у лошади (наземно-воздушная среда), ласты у тюленя (водная среда).

 

Пример 4

 

Появление цветка является ароморфозом в истории развития живых существ. А наличие большого количества разнообразных соцветий и форм цветка — пример идиоадаптации. У одуванчика и розы разные по форме цветки, но они принадлежат к одному отряду Цветковых растений.

Общая дегенерация

Рис. 6. Ленточный червь

Общая дегенерация — это морфологический регресс или упрощение организации, ведущий к утрате ряда систем и органов. Причины опять же в условиях обитания:

• переход к паразитическому образу жизни;
• малоподвижный образ жизни.

У паразитических ленточных червей отсутствует пищеварительная система, так как червь питается за счёт хозяина. Но при этом у них существуют идиоадаптации — приспособления к паразитизму: присоски для прикрепления в теле хозяина, тело состоит из члеников, хорошо развита половая система, сложный жизненный цикл со сменой хозяев (рис. 6).

Рис. 7. Асцидия

Личинка асцидии имеет хорду, но когда она превращается во взрослое животное, то хорда пропадает. Это связано с малоподвижным образом жизни.

 

Дегенерация помогает видам процветать, но всё же это тупиковый путь. Чем сильнее специализированы организмы, тем тяжелее им выжить в резко меняющихся условиях среды.

Совокупность путей эволюции

В природе все процессы эволюции идут непрерывно и одновременно, сочетаясь между собой и сменяя друг друга.

Рис. 8. Три пути эволюции

Взаимоотношение трёх путей эволюции изображено в схеме (рис. 8). Новые высокоорганизованные группы возникают путём ароморфозов, а далее эволюция идёт по пути идиоадаптаций или регенераций.