Доказательства макроэволюции группа доказательств примеры. Особенность фауны и флоры островов свидетельствуют в пользу эволюции

Согласно синтетической теории эволюции, протекающий в природе эволюционный процесс разделяется на два этапа: микроэволюцию и макроэволюцию.

Макроэволюция включает процессы, приводящие к появлению систематических единиц крупнее вида. Изучая макроэволюцию, современное естествознание накопило ряд научных фактов, доказывающих эволюцию органического мира. Доказательством эволюции может считаться любой научный факт, который доказывает хотя бы одно из следующих положений.

1. Единство происхождения жизни (наличие общих признаков у всех живых организмов).
2. Родственные связи между современными и вымершими организмами или между организмами в крупной систематической группе (наличие общих признаков у современных и вымерших организмов или у всех организмов в систематической группе).
3. Действие движущих сил эволюции (факты, подтверждающие действие естественного отбора).

Доказательства эволюции, добытые и накопленные в рамках определенной науки, составляют одну группу доказательств и называются по названию данной науки. Рассмотрим палеонтологические, эмбриологические, сравнительно-анатомические и молекулярно-генетические примеры доказательств эволюции.

Палеонтологические доказательства эволюции

Палеонтология — наука об ископаемых остатках вымерших организмов. Основателем эволюционной палеонтологии считается русский ученый В. О. Ковалевский . К доказательствам эволюции можно отнести ископаемые переходные формы и филогенетические ряды современных видов.

Ископаемые переходные формы — это вымершие организмы, сочетающие в себе признаки более древних и эволюционно более молодых групп. Они позволяют выявить родственные связи, доказывающие историческое развитие жизни. Такие формы установлены как среди животных, так и среди растений. Переходной формой от кистеперых рыб к древним земноводным — стегоцефалам — является ихтиостега . Эволюционную связь между пресмыкающимися и птицами позволяет установить первоптица (археоптерикс) . Связующим звеном между пресмыкающимися и млекопитающими является звероящер из группы терапсид. Среди растений переходной формой от водорослей к высшим споровым являются псилофиты (первые наземные растения). Происхождение голосеменных от папоротниковидных доказывают семенные папоротники , а покрытосеменных от голосеменных — саговниковые .

Филогенетические (от греч. phylon — род, племя, genesis — происхождение) ряды — последовательности ископаемых форм, отражающие историческое развитие современных видов (филогенез ). В настоящее время такие ряды известны не только для позвоночных, но и для некоторых групп беспозвоночных животных. Русский палеонтолог В. О. Ковалевский восстановил филогенетический ряд современной лошади.

Эмбриологические доказательства эволюции

Эмбриология — наука, изучающая зародышевое развитие организмов. В рамках данной науки были сформулированы закон зародышевого сходства (К. Бэр) и биогенетический закон (Э. Геккель, Ф. Мюллер), доказывающие эволюцию.

Сравнивая зародышевые стадии представителей разных классов позвоночных животных, натуралист К. Бэр в начале XIX в. сформулировал закон зародышевого сходства: чем более ранние стадии индивидуального развития исследуются, тем больше сходства обнаруживается между разными организмами . Этот закон доказывает родственные связи между организмами в крупной систематической группе.

Во второй половине XIX в. ученые Э. Геккель и Ф. Мюллер установили наличие связи между индивидуальным развитием особей (онтогенезом) и историческим развитием видов (филогенезом). Они сформулировали биогенетический закон: онтогенез есть краткое повторение филогенеза .

Позже биогенетический закон был дополнен А. Н. Северцовым и И. И. Шмальгаузеном. Они показали, что в онтогенезе повторяются не взрослые формы предков, а их зародышевые стадии, причем некоторые из них могут выпадать. Например, у человека зародыш имеет жаберные щели, сходные с таковыми у зародыша рыбы, а не у взрослой особи.

Биогенетический закон доказывает наличие родственных связей между современными организмами и их предками.

Сравнительно-анатомические доказательства эволюции

Сравнительная анатомия изучает строение организмов разных систематических групп в сравнительном плане. К доказательствам эволюции, установленным данной наукой, относятся: гомологичные и аналогичные органы, рудименты, атавизмы.

Гомологичные органы формируются из одинаковых эмбриональных зачатков (на одной генетической основе) и занимают на теле организмов одинаковое положение. Например, передние конечности у разных позвоночных животных могут существенно отличаться в зависимости от выполняемой функции, но все они имеют сходное строение.

Пары гомологичных органов у животных составляют: плавательный пузырь рыб и легкие наземных позвоночных; ядовитые железы змей и слюнные железы других организмов; зубы млекопитающих и чешуя акул; жало пчелы и яйцеклад других насекомых.

Гомологичными органами у растений являются: колючки кактуса и барбариса, усики гороха, ловчие кувшины насекомоядных растений, почечные чешуи, пленчатые редуцированные листья хвоща. Все эти органы являются листьями по происхождению, но выполняют разные функции.

Гомологичные органы позволяют установить родственные связи между организмами и доказывают действие разнонаправленного естественного отбора.

Аналогичные органы формируются из разных эмбриональных зачатков (на разной генетической основе) и занимают на теле и внутри тела организмов неодинаковое положение. Например, разные по происхождению колючки у растений. У животных к аналогичным органам относятся: жабры головастиков, рыб, морских кольчатых червей, личинок стрекоз; бивни моржа и слона; крылья птицы и бабочки; конечности крота и медведки.

Аналогичные органы не позволяют установить родственные связи между организмами, но доказывают действие однонаправленного естественного отбора.

Рудименты (от лат. rudimentum — зачаток) — недоразвитые органы современных организмов, которые были хорошо развиты у их предков. Они постепенно утратили свое значение и сейчас находятся на стадии исчезновения. Рудименты сохраняются в течение всей жизни у всех особей данного вида. Примерами рудиментов являются: недоразвитые глаза у пещерных видов животных и кротов, зачатки крыльев у птицы киви, редуцированные зубы у муравьедов, зачатки задних конечностей у китов и дельфинов, задняя пара крыльев у мух (жужжальца), зачатки тазовых костей у змей. У человека к рудиментам относятся: аппендикс, мышцы ушной раковины, третье веко, копчик.

Рудименты подтверждают наличие родственных связей между современными и вымершими организмами. Они также доказывают действие естественного отбора, удаляющего ненужный признак.

Атавизмы (от лат. atavus — предок) — признаки отдаленных предков, появляющиеся у некоторых современных организмов как отклонение от нормы. Они были утрачены в процессе эволюции. Возникновение атавизмов доказывает, что в генотипах современных организмов сохранились гены предков, отвечающие за эти признаки. Но действие этих генов заблокировано. В случаях, когда блокирование снимается, проявляется признак предков. В отличие от рудиментов атавизмы присутствуют только у отдельных особей. К атавизмам относятся: выраженный волосяной покров на всем теле, развитый хвост и дополнительные пары молочных желез у человека, трехпалые конечности у лошади. Атавизмы доказывают родственные связи между современными и вымершими организмами.

Молекулярно-генетические доказательства эволюции

Молекулярная биология — наука, изучающая процессы жизнедеятельности организмов на молекулярном уровне. Генетика изучает закономерности наследственности и изменчивости организмов. В рамках этих наук было доказано, что у всех организмов наследственная информация хранится в ДНК, состоящей из четырех типов нуклеотидов. Эта информация зашифрована с помощью универсального триплетного кода. Как вы уже знаете, ДНК входит в состав хромосом, количество которых является видовой характеристикой. Расшифровка наследственной информации у всех организмов происходит в процессе транскрипции и трансляции с участием иРНК и тРНК. Все эти факты доказывают единство происхождения жизни и, следовательно, являются доказательствами эволюции.

Доказательства эволюции накоплены в области разных наук. Палеонтология установила наличие ископаемых переходных форм и филогенетические ряды современных видов. В эмбриологии были открыты закон зародышевого сходства и биогенетический закон. К сравнительно-анатомическим доказательствам эволюции относятся: гомологичные и аналогичные органы, рудименты и атавизмы. В рамках молекулярной биологии и генетики получены доказательства единства происхождения жизни.

Макроэволюция. Процесс образования из видов новых родов, из родов - новых семейств и т. п. называют макроэволюцией. Она происходит в исторически грандиозные промежутки времени и недоступна непосредственному изучению.
Макроэволюция - надвидовая эволюция, в отличие от микроэволюции, происходящей внутри вида, внутри его популяций. Однако принципиальных отличий между этими процессами нет, так как в основе макроэволюционных процессов лежат микроэволюционные. В макроэволюции действуют те же процессы - борьба за существование, естественный отбор и связанное с ними вымирание. Макроэволюция носит дивергентный характер, так же как и микроэволюция.

Макроэволюция.

Процесс образования из видов новых родов, из родов - новых семейств и т. п. называют макроэволюцией . Она происходит в исторически грандиозные промежутки времени и недоступна непосредственному изучению.

Макроэволюция - надвидовая эволюция , в отличие от микроэволюции, происходящей внутри вида, внутри его популяций. Однако принципиальных отличий между этими процессами нет, так как в основе макроэволюционных процессов лежат микроэволюционные. В макроэволюции действуют те же процессы - борьба за существование, естественный отбор и связанное с ними вымирание. Макроэволюция носит дивергентный характер, так же как и микроэволюция.

Сравнительно-анатомические

Рудименты - органы, которые были хорошо развиты у древних эволюционных предков, а сейчас они недоразвиты, но полностью еще не исчезли, потому что эволюция идет очень медленно. Например, кита - кости таза. У человека:
волосы на теле,
третье веко,
копчик,
мышца, двигающая ушную раковину,
аппендикс и слепая кишка,
зубы мудрости.

Атавизмы - органы, которые должны находиться в рудиментарном состоянии, но из-за нарушения развития достигли крупного размера. У человека - волосатое лицо, мягкий хвост, способность двигать ушной раковиной, многососковость. Отличия атавизмов от рудиментов: атавизмы - это уродства, а рудименты есть у всех.

Гомологичные органы - внешне отличаются, потому что приспособлены к разным условиям, но имеют сходное внутреннее строение, поскольку возникли из одного исходного органа в процессе дивергенции. (Дивергенция - процесс расхождения признаков.) Пример: крылья летучей мыши, рука человека, ласта кита.

Аналогичные органы - внешне похожи, потому что приспособлены к одним и тем же условиям, но имеют разное строение, потому что возникли из разных органов в процессе конвергенции. Пример: глаз человека и осьминога, крыло бабочки и птицы.

Конвергенция - процесс схождения признаков у организмов, попавших в одинаковые условия. Примеры:
водные животные разных классов (акулы, ихтиозавры, дельфины) имеют сходную форму тела;
быстро бегающие позвоночные имеют мало пальцев (лошадь, страус).

Эмбриологические доказательства.

В эмбриональном (зародышевом) развитии организмы имеют признаки своих эволюционных предков. Например,

• все организмы начинают развитие с одноклеточной стадии (зиготы);
• двуслойный зародыш (гаструла) соответствует кишечнополостным;
• близкородственные организмы имеют сходные стадии зародышевого развития (сходную последовательность закладки органов);
• зародыш человека покрыт шерстью, имеет хвост - это говорит о происхождении человека от животных.

Существует общий план строения позвоночных, что свидетельствует о единстве их происхождения. Убедительные доказательства степени родства между организмами представляет эмбриология, изучающая зародышевое развитие организмов. Еще Ч. Дарвин отметил наличие взаимосвязей между индивидуальным развитием организмов (онтогенезом) и их эволюционным развитием (филогенезом). Эти связи были подробно изучены последующими исследователями.

Подавляющее большинство организмов развиваются из оплодотворенного яйца. Проследим последовательные стадии развития зародышей рыбы, ящерицы, кролика, человека. Удивительное сходство зародышей касается формы тела, наличия хвоста, зачатков конечностей, жаберных карманов по бокам глотки. Во многом сходна на этих стадиях внутренняя организация зародышей. У всех сначала имеется хорда, а затем позвоночник из хрящевых позвонков, кровеносная система с одним кругом кровообращения (как у рыб, вспомните курс зоологии), одинаковое строение почек и др.

По мере развития сходство между зародышами ослабевает и начинают все более четко проявляться черты тех классов, к которым они принадлежат. У ящерицы, кролика и человека зарастают жаберные карманы; у зародыша человека особенно сильно развивается головной отдел, включающий мозг, формируются пятипалые конечности, а у зародыша рыбы - плавники и т. п. По ходу эмбрионального развития последовательно происходит расхождение признаков зародышей, приобретающих черты, характеризующие класс, отряд, род и, наконец, вид, к которому они принадлежат.

Изложенные факты говорят о происхождении всех хордовых от одного ствола, который в ходе эволюции распался на множество ветвей.

Биогенетический закон. Основываясь на приведенных выше, а также множестве других факторов, во второй половине XIX в. немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель установили закон соотношения онтогенеза, который получил название биогенетического закона. Согласно этому закону каждая особь в индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историю развития своего вида (филогенез), или, короче, онтогенез есть краткое повторение филогенеза.

Приведем несколько примеров. У всех без исключения позвоночных животных в онтогенезе закладывается хорда - признак, который был свойствен их отдаленным предкам. У головастиков бесхвостых земноводных (лягушки, жабы) развивается хвост. Это - повторение признаков их хвостатых предков. Личинки многих насекомых имеют червеобразную форму (гусеницы бабочек, личинки мух и т. д.). В этом следует усматривать повторение черт строения их червеобразных предков.

Биогенетический закон приложим и к растениям. Из споры мха развивается сначала ветвящаяся нить, похожая на нитчатую водоросль. Это говорит о родстве наземных растений с водорослями.

Биогенетический закон, выражающий глубокую связь между онтогенезом и филогенезом, имел большое значение для выяснения родственных связей между организмами.

Палеонтологические доказательства.

Палеонтология изучает ископаемые остатки вымерших организмов и выявляет их сходство и различие с современными организмами.

По ископаемым остаткам палеонтологи восстанавливают внешний вид и строение вымерших организмов, узнают о растительном и животном мире прошлого.

Сопоставление ископаемых остатков из земных пластов разных геологических эпох убедительно свидетельствует об изменении органического мира во времени. В самых древних пластах заключены остатки типов беспозвоночных, а в более поздних пластах - остатки типа хордовых. Позже на Земле появились позвоночные. В более молодых геологических пластах содержатся остатки животных и растений, относящихся к видам, похожим на современные.

Данные палеонтологии дают большой материал о преемственных связях между различными систематическими группами. В одних случаях удалось установить переходные формы, в других - филогенетические ряды, т. е. ряды видов, последовательно сменяющих один другой.

1) Ископаемые остатки и отпечатки (окаменелости) древних организмов показывают, как шло их историческое развитие (эволюция).

2) Филогенетические ряды - это ряды видов, последовательно сменявших друг друга в процессе эволюции.

3) Переходные формы (доказывают происхождение организмов):
кистеперая рыба латимерия - земноводных от рыб;
стегоцефал - пресмыкающихся от земноводных;
археоптерикс - птиц от пресмыкающихся .

Ископаемые переходные формы . На берегах Северной Двины была найдена группа зверозубых рептилий. Они совмещают признаки пресмыкающихся и млекопитающих. Такие организмы относят к переходным формам. Зверозубые рептилии имеют сходство с млекопитающими в строении черепа, позвоночника и конечностей, а также в делении зубов на клыки, резцы и коренные.

Большой интерес с эволюционной точки зрения представляет находка археоптерикса. Это животное величиной с голубя имело признаки птицы, но сохраняло еще черты пресмыкающихся. Признаки птиц: сходство задних конечностей с цевкой, наличие перьев и общий вид. Признаки пресмыкающихся: длинный ряд хвостовых позвонков, брюшные ребра и наличие зубов. Археоптерикс не мог быть хорошим летуном, так как у него слабо развиты грудная кость (без киля), мышцы крыльев и грудные. Позвоночник и ребра не являлись жесткой костной системой, устойчивой при полете, как у современных птиц.

Археоптерикс и его отпечаток на камне (слева)

Филогенетические ряды. Палеонтологам удалось восстановить филогенетические ряды некоторых копытных, хищных, моллюсков и др. Примером может служить эволюция лошади . Наиболее древний ее предок ростом с лисицу, с четырехпалыми передними конечностями, трехпалыми задними и бугорчатыми зубами травоядного типа. Жил в местностях с теплым и влажным климатом, грели трав и кустарников, передвигался скачками.

Эволюция лошади

К концу неогена растительность стала более сухой и грубой; в открытых степных пространствах спасение от врагов можно было найти в быстром беге. других средств защиты у этих животных не было.

Борьба за существование и естественный отбор проходили в направлении удлинения ног и сокращения поверхности опоры - уменьшения количества пальцев, достигающих почвы, упрочнения позвоночника, что способствовало быстрому бегу. Изменение характера пищи повлияло на образование складчатых зубов. В результате произошла мощная перестройка организма этих животных.

Несмотря на огромную неполноту, палеонтологическая летопись, дополняемая данными сравнительной анатомии и эмбриологии, позволяет ясно представить общую картину развития жизни на Земле. По мере перехода от более древних земных слоев к новым наблюдается постепенное повышение организации животных и растений, постепенное приближение фаун и флор к современным.

Биогеографические

• Флора и фауна (ФФ) вулканических островов очень бедна, потому что животным и растениям тяжело попасть с материка на новый остров; содержит много эндемиков (видов, обитающими только здесь).
• ФФ островов, отколовшихся от материка, очень похожа на ФФ материка; чем раньше произошло отделение - тем больше отличия.

Биохимические

Все живые организмы на Земле состоят в основном из белков; наследственная информация закодирована в нуклеиновых кислотах, одинаково происходят процессы репликации, транскрипции, трансляции, гликолиза и т.п. Всё это свидетельствует о единстве органического мира.

1 Доказательства единства происхождения органического мира

2 Эмбриологические доказательства эволюции

3 Морфологические доказательства эволюции

4 Палеонтологические доказательства эволюции

5 Биогеографические доказательства эволюции

1. Макроэволюция - это эволюция на уровнях выше видового (об­разование новых родов, семейств и т.д.), осуществляется путем микроэволюции. Макроэволюция происходит в сроки, которые исчисляются десятками - сотнями тысяч и даже миллионами лет, и по этой причине недоступна для непосредственного изучения. Однако, согласно современной синтетической теории эволюции, у макроэволюции не существует закономерностей, отличных от закономерностей микроэволюции. Макроэволюция, как и микро­эволюция, также осуществляется на основе принципа дивергент­ное.

Несмотря на невозможность непосредственного исследования макроэволюционных процессов, наука располагает множеством фактов, что эти процессы реальны и существуют в природе.

2. Данные эмбриологии. Эмбриология - наука о зародышевом раз­витии. Исследования, проведенные эмбриологами, показали общ­ность происхождения всех многоклеточных животных, поскольку все они развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. Все яйцеклетки в своем развитии последовательно проходят опреде­ленные стадии (бластулы и гаструлы). Например, все позвоночные животные в процессе эмбрионального (зародышевого) развития проходят стадию закладки жаберных щелей, хотя во взрослом со­стоянии у наземных позвоночных они отсутствуют. У бескрылых птиц (например, киви) закладываются крылья, у усатых китов на определенных стадиях раннего онтогенеза - зубы, но в дальней­шем они не развиваются.

Самые ранние стадии развития зародышей позвоночных удиви­тельно схожи между собой. В дальнейшем это сходство постепенно утрачивается, все ярче начинают проявляться сначала признаки класса, затем отряда, семейства, рода и, наконец, вида позвоноч­ного животного (рис. 3.21). Таким образом, в процессе индивиду­ального развития (онтогенеза) каждый вид повторяет свое исто­рическое развитие (филогенез). Выявленная закономерность была сформулирована немецкими биологами Ф. Мюллером (1821 -1897) и Э.Геккелем (1834-1919) как биогенетический закон, сущность которого заключается в том, что онтогенез есть краткое повторе­ние филогенеза. Естественно, что онтогенез не повторяет абсо­лютно все этапы филогенеза (некоторые стадии в онтогенезе не отражены). По строению эмбрионов современных форм можно судить о строении эмбрионов (а не взрослых) предков.

Генетические и цитологические данные. Осуществление генети­ческого кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот происходит по единому для всего живого на Земле механизму. Кле­точное строение характерно для подавляющего большинства орга­низмов. Принципы деления клеток одинаковы у всех эукариот. Это неоспоримо свидетельствует о едином плане строения и общности происхождения всех организмов. Вероятность того, что принципи­ально сходная ультраструктура клеток и тончайшие механизмы их функционирования возникли случайно, практически отсутствует и даже теоретически является фантастичной.

3. Данные сравнительной анатомии и внешней морфологии. Не только палеонтологические данные свидетельствуют о наличии переходных форм. В настоящее время также существуют формы, занимаю­щие как бы «промежуточное» положение между категориями вы­сокого систематического ранга. Например, яйцекладущие млеко­питающие (утконосы, ехидны) по особенностям своей организа­ции являются промежуточным звеном между рептилиями и мле­копитающими.

В строении передних конечностей наземных позвоночных (ам­фибии, рептилии, птицы и млекопитающие), несмотря на то что все они выполняют самые различные функции, обращает на себя внимание определенное сходство, обусловленное общностью их происхождения. Явление соответствия органов у организмов раз­ных видов, обусловленное их филогенетическим родством, назы­вают гомологией. А такие органы называют гомологичными органами (рис. 3.16). Наличие гомологичных органов у организмов тех или иных групп позволяет проследить степень их родства, определить их филогенетические связи. Но далеко не всякое внешнее сходство в строении органов свидетельствует о родстве организмов. Крыло птицы и крыло бабочки, несмотря на сходство выполняемых функ­ций, а также на некоторое внешнее сходство, по-разному устрое­ны и являются результатом схождения признаков (конвергенции), а не общности происхождения. Такие органы называют аналогич­ными органами. А явление морфологического сходства органов у организмов различных систематических групп, обусловленное сход­ством выполняемых ими функций, носит название аналогии. При­меров конвергенции в мире животных много (рис. 3.17-3.19). Колючки некоторых видов растений - аналогичные органы, по­скольку их происхождение различно: например колючки боярыш­ника - видоизмененные побеги, колючки кактуса, барбариса - видоизмененные листья.

Доказательствами эволюции являются также рудименты и ата­визмы. В организме встречаются недоразвитые органы или их час- ти, не функционирующие у взрослых форм. Это рудименты, или рудиментарные органы (рис. 3.20). По наличию рудиментов можно судить об общности происхождения. Рудименты таза и задних ко­нечностей удавов свидетельствуют о давнем отделении змей от ящериц, а рудименты таза кита -- о происхождении от наземных предков, рудименты глаз у слепых пещерных рыб - о том, что эти формы когда-то жили в условиях нормальной освещенности и т.д. Рудименты человека - хвостовые позвонки, ушные мышцы, ап­пендикс и др. В отличие от рудиментов, которые характерны для всех особей рассматриваемого вида, атавизмы встречаются, как исключение, только у отдельных особей. Атавизмы - это призна­ки, существовавшие у далеких предков и проявившиеся у отдель­ных особей вида. К атавистическим структурам следует отнести по­явление трехпалости у современных лошадей, развитие хвоста и волосяного покрова на всем теле у человека и т.д. По атавизмам можно судить, как был устроен тот или иной орган у предковой формы.

4. Палеонтологические данные. Палеонтология как наука оформи­лась благодаря исследованиям Ж. Кювье (позвоночные), Ж.Б.Ла-марка (беспозвоночные) и А.Броньяра (растения). Термин «пале­онтология» был предложен французский зоологом Анри Бленви-лем (1777 - 1850) в 1822 г. С помощью палеонтологических мето­дов изучаются ранние этапы развития жизни на Земле, выясняют­ся магистральные пути развития органического мира. Результаты палеонтологических исследований используются для доказатель­ства эволюции животного и растительного мира. Палеонтологи­ческие данные и сравнение вымерших форм с современными фор­мами убедительно свидетельствуют о том, что животные и расте­ния постоянно изменялись во времени. Палеонтологам удалось до­казать, что одни виды путем длительной эволюции происходят от других исходных форм, и показать это как филогенетические ряды (ряды видов, последовательно сменяющих друг друга в процессе исторического развития).

Филогенетические ряды. По целому ряду групп животных (неко­торые копытные, слоны, хищные, моллюски и пр.) палеонтоло­гам удалось воссоздать непрерывные ряды форм (от древнейших до современных), отражающие эволюцию рассматриваемых кате­горий. Отечественный зоолог В.О.Ковалевский (1842-1883) раз­работал филогенетический ряд лошадей (рис. 3.13, 3.14): фенако­дус (пятипалая конечность) - эогиппус (четырехпалая конеч­ность) - миогиппус (трехпалая конечность) - парагиппус (трех­палая конечность) - плиогиппус (однопалая конечность) - со­временная лошадь (однопалая конечность). Число пальцев на ко­нечностях уменьшалось в связи с переходом к быстрому и дли­тельному бегу. Одновременно с редукцией числа пальцев увели- чивались абсолютные размеры животных (от размера лисицы до современной лошади), осуществился переход от всеядности к ис­ключительной травоядности, изменилось строение зубной систе­мы и др. На все это ушло до 60 - 70 млн лет. Филогенетические ряды могут рассматриваться как прямые доказательства эволюции. Переходные формы. Наличие филогенетических рядов не могло служить объяснением для происхождения групп высокого систе­матического ранга. Противники эволюции жизни на Земле счита­ли возникновение таких групп результатами соответствующих «ак- тов творения». С этой точки зрения особый интерес представляют ископаемые переходные формы, сочетающие в себе одновременно как признаки древних, так и более эволюционно молодых групп, относящихся к таксономическим (систематическим) категориям высокого ранга.

В качестве переходных групп могут быть рассмотрены семен­ные папоротники (переходная форма между папоротникообраз­ными и голосеменными), ихтиостеги (переходная форма между пресноводными кистеперыми рыбами и земноводными), которых шведский палеонтолог Ярвик образно назвал «четвероногими ры­бами» (рис. 3.15).

5. Биогеографические данные. Биогеография изучает закономерно­сти распространения и распределения растений и животных на земном шаре. Своеобразие флоры и фауны Австралии, Новой Зе­ландии, Южной Америки, Мадагаскара и океанических островов, сходство фауны Северо-Восточной Азии и Северной Америки, Ев­ропы и Британских островов, различие фауны Северной и Южной Америки, Африки, Мадагаскара и т.д. - все это свидетельствует о длительной эволюции растительного и животного мира планеты. Причины сходства и различия флоры и фауны различных геогра­фических регионов - результат не только исторического развития растительного и животного мира, но и прежде всего тех геологи­ческих процессов (дрейф материков, образование островов, появ­ление и исчезновение «сухопутных мостов» между материками, островами и материками и т.д.), которые происходили в это вре­мя! А. Уоллес, основываясь на имеющейся в его распоряжении ин-формациио расщюстранении животных, выделил 6 биогеографи­ческих областей: Палеарктику, Неоарктику, Эфиопскую, Индо-малайскую, Неотропическую, Австралийскую (рис. 3.22).

Сравнение растительного и животного мира различных геогра­фических областей позволяет разобраться в их отдаленном про­шлом, предоставляет богатый материал, доказывающий эволю­цию живых организмов. Сходство фауны и флоры Северной Аме­рики и северо-востока Евразии объясняется наличием в недале­ком прошлом узкого перешейка («сухопутного моста») между ма­териками. Такой же мост существовал между Европой и Британ­скими островами. С другой стороны, длительная (десятки милли­онов лет) изоляция Южной Америки (Неотропическая область) от Северной (Неоарктическая область) привела, несмотря на су­ществование в настоящее время Панамского перешейка, к значи­тельным различиям флоры и фауны континентов. Взаимопроник­новение видов животных (опоссумы, броненосцы, дикобразы при­шли из неотропической области в Северную Америку; олени, мед- веди, лисы и др. проникли в Неотропики с севера) не изменило характерного (своеобразного) облика фауны Южной и Северной Америки. Еще большим своеобразием отличается животный мир Австралии, которую по праву называют царством сумчатых! Авст­ралия обособилась от Южной Азии более 100 млн лет назад, когда еще не было плацентарных млекопитающих. Разнообразие сумча­тых - результат эволюции в условиях длительной географической изоляции.

Особый интерес с точки зрения изучения эволюции представ­ляют острова. Материковые острова (например, Британские ост­рова) имеют фауну и флору, близкую к материковой. Но длитель­ная изоляция острова ведет к ослаблению материковых связей и повышает своеобразие его фауны. Уникальность природы Мада­гаскара, ее отличие от природы Африканского континента сложи­лась в результате длительной географической изоляции острова, отделившегося от материка еще в мезозое. Поэтому на Мадагаска­ре нет слонов, жирафов, бегемотов, львов, гиен, леопардов, стра­усов, зебр, антилоп и прочих представителей фауны Эфиопской области. Высоким процентом эндемичных форм (форм, которые больше нигде не встречаются) характеризуются океанические ос­трова. В целом их видовой состав беден (ущербность фауны и фло­ры). Например, на таких островах отсутствуют наземные млекопи­тающие, амфибии, т.е. целые группы видов, не способные пре­одолевать значительные водные пространства. Для фауны и флоры океанических островов большое значение имеет явление случай­ного заноса животных (птицы, насекомые, рептилии, последние могут преодолевать водные преграды на стволах деревьев) и семян растений. На островах процесс эволюции в условиях их длитель­ной географической изоляции, в отсутствие генетических связей с материнскими популяциями, формируется эндемичная флора и фауна. Так, на Галапагосских островах эндемизм среди птиц до­стигает почти 80 % (82 вида из 108). А знаменитые галапагосские, или дарвиновы, вьюрки (14 видов) стали первым примером влия­ния изоляции на видообразование|_Ч. Дарвин обратил пристальное внимание на строение клювов у различных видов вьюрков и, про­ведя исследования, пришел к заключению, что формы клювов сформировались в зависимости от состава поедаемых кормов и спо­собов их добывания. (Исследования ученых последующих поколе­ний (Д.Лэк, Э. Майр) показали, что все дарвиновы вьюрки про­изошли от одного общего материкового предка и случилось все это в результате процесса адаптивной радиации, т. е. в результате расхождения (дивергенции) форм от исходной предковой в ходе приспособительной эволюцииЛЭффект адаптивной радиации так­же наглядно демонстрируется на гавайских цветочницах - энде­мичной группе птиц, обитающей на Гавайских островах. Известно около 40 видов этих птиц, включая вымершие формы.

Лекция. Макроэволюция. Главные направления эволюции .

1. Ароморфоз

2. Идиоадаптация.

3. Общая дегенерация

4. Прогресс и регресс эволюции

1.Под аромор­фозом , или морфофизиологическим прогрессом, понимается дос­тижение биологического прогресса путем повышения общего уров­ня организации живых организмов. Примерами главнейших аро-морфозов служат: переход к многоклеточное™; эволюционные пре­образования основных систем органов у позвоночных (кровенос­ной, нервной, дыхательной и других систем); приобретение выс­шими позвоночными механизмов физической и химической тер­морегуляции. Однако не всегда корректно противопоставлять вы­сокую организацию низкой (об этом писал еще Ч.Дарвин): напри­мер, пойкилотермные организмы (те же насекомые, моллюски) и без повышения соответствующей организации находятся на вер­шине биологического прогресса. То же можно сказать и об одно­клеточных организмах. Ароморфоз в мире растений - это переход от спор к размножению семенами, переход от голосеменных к по­крытосеменным.

2.Идиоадаптации представляют собой частные приспособления видов, не связанные с изменениями уровня их биологической орга­низации и позволяющие им приспособиться к конкретным усло­виям среды. Например, в пределах класса млекопитающих без вся­кого изменения уровня организации сформировались различные по образу жизни группы животных: воздушные (рукокрылые), вод­ные (китообразные), роющие (кроты, цокоры, слепыши и др.), лазающие (обезьяны, ленивцы и др.), бегающие (копытные и др.) и т.д. (рис. 3.24, 3.25). Для всех этих групп млекопитающих харак­терны гомойотермность (относительная независимость температу­ры тела от окружающей среды), живорождение, выкармливание детенышей молоком, т.е. черты, общие для всего класса. Примеры покровительственной окраски и формы, отмечающиеся у самых раз­личных животных, также должны быть отнесены к частным при­способлениям, или идиоадаптациям. К идиоадаптациям относятся конкретные приспособления к условиям существования у дарвиновых вьюрков.

У растений примерами идиоадаптаций являются многообраз­ные приспособления цветка к опылению ветром, насекомыми, птицами, приспособления к распространению плодов и семян (с помощью ветра, воды, животных).

Асцидии, ведущие во взрослом состоянии сидячий образ жиз­ни, утратили хорду, органы передвижения; их органы чувств и нервная система в ходе метаморфоза дегенерировали. И лишь по личиночной стадии, имеющей хорду, удалось установить принад­лежность асцидий к типу хордовых.

Для пещерных обитателей (пещерные рыбы, хвостатые земно­водные - протеи) характерны редукция или даже полная утрата органов зрения, снижение или отсутствие пигментации.

Генетической основой упрощения уровня, организации счита­ют мутации. Так, известны мутации, вызывающие рудиментарность органов (например, недоразвитие крыльев у насекомых) или снижающие степень пигментации покровов (например, возник­новение альбинизма у млекопитающих). При благоприятных усло­виях такие мутации могут прогрессивно распространяться в попу­ляциях.

Соотношение путей эволюции. Из всех рассмотренных путей до­стижения биологического прогресса наиболее редки ароморфозы, поднимающие ту или иную систематическую группу на качествен­но новый, более высокий уровень развития. Ароморфозы опреде­ляют переломные пункты, новые этапы развития жизни на Земле, открывают для групп, подвергшихся соответствующим морфо-физиологическим преобразованиям, новые возможности в освое­нии внешней среды. Иногда это совершенно новая среда (напри­мер, выход позвоночных на сушу). В дальнейшем эволюция группы идет по пути идиоадаптаций.

4. Прогресс и регресс в эволюции. Органический мир Земли разви­вался от простого к сложному, от низших форм к высшим, что является прогрессивным развитием. Но это не единственное из возможных направлений эволюции. Крупный отечественный био­лог-эволюционист А. Н.Северцов (1866-1936) разработал теорию морфофизиологического и биологического прогресса и регресса (рис. 3.23).

Биологический прогресс - это победа вида (или иной системати­ческой единицы) в борьбе за существование. Основные признаки биологического прогресса - стабильное увеличение численности и расширение занимаемого ареала. Расширение ареала вида при­водит, как правило, к образованию новых популяций. По опреде­лению, примерами биологического прогресса служат представи­тели типов простейших, моллюсков, членистоногих (различные виды и даже целые отряды насекомых - двукрылые, жесткокры­лые и др.), хордовых (отдельные группы рыб, птиц - например, воробьинообразные, млекопитающих - например, грызуны и др.). Ошибочно полагать, что в состоянии биологического прогресса находятся только классы птиц и млекопитающих. Следует помнить, что далеко не все группы птиц и млекопитающих иллюстрируют собой биологический прогресс. Он достигается различными путя­ми, которые не всегда связаны лишь с повышенным уровнем орга­низации систематических групп.

Биологический регресс характеризуется альтернативными призна­ками: снижением численности, сокращением ареала, снижением внутривидовой дифференциации (например, снижением популя-

ционного разнообразия). В конечном счете биологический регресс может привести к вымиранию вида. В типе хордовых приме­рами естественного биологического регрес­са служат: двоякодышащие и кистеперые рыбы (кл. Костные рыбы); гаттерия, кро­кодилы, слоновые черепахи (кл. Рептилии); киви, некоторые виды журавлей (напри­мер, американский журавль), аистов (кл. Птицы); яйцекладущие, неполнозубые, хо­ботные (кл. Млекопитающие). Основной причиной биологического регресса явля­ется отставание в эволюции группы от ско­рости изменений окружающей среды.

Ускоренная трансформация окружаю­щей природной среды вследствие антро-Алексей Николаевич погенного фактора, прямое преследование Северцов и истребление переводят целый ряд видов и групп животных в состояние биологического регресса и даже ставят некоторые из них на грань вымирания: хищные птицы (ка­лифорнийский и андский кондоры, филиппинский орел и др.), большинство видов журавлей (стерх, черный журавль и др.), аф­риканские страусы, казуары, эму, нанду, гавайские цветочницы, попугаи (72 вида), китоглав (отр. Листообразные), крупные кито­образные (синий кит, финвал и др.), слоны, носороги, львы, тиг­ры, гепарды, снежный барс, некоторые виды медведей, челове­кообразные обезьяны и многие другие.

Макроэволюция, ее доказательства

1. Какие факты могут свидетельствовать о связи между вымершими и современными растениями и животными? 2. Какие виды древних растений и животных вам известны?

Процесс образования из видов новых родов, из родов - новых семейств и так далее называют макроэволюцией. Макроэволюция - надвидовая эволюция, в отличие от микроэволюции, происходящей внутри вида, внутри его популяций . Однако принципиальных различий между этими процессами нет, так как в основе макроэволюционных процессов лежат микроэволюционные, В макроэволюции действуют те же факторы - борьба за существование, естественный отбор и связанное с ним вымирание. Макроэволюция, так же как микроэволюция, носит дивергентный характер.

Макроэволюция происходит в исторически грандиозные промежутки времени, поэтому она недоступна непосредственному изучению. Несмотря на это, наука располагает множеством доказательств, свидетельствующий о реальности макроэволюционных процессов.

Палеонтологические доказательства макроэволюции. Вам уже известно, что палеонтология изучает ископаемые остатки вымерших организмов и устанавливает их сходство и различия с современными организмами.

Палеонтологические данные позволяют узнать о растительном и животном мире прошлого, реконструировать внешний толик вымерших организмов, обнаружить связь между древнейшими и современными представителями флоры и фауны.

Убедительные доказательства изменений органического мира во времени дает сопоставление ископаемых остатков из земных пластов разных геологических эпох. Оно позволяет установить последовательность возникновения и развития разных групп организмов . Так, например, в самых древних пластах находят остатки представителей типов беспозвоночных животных, а в более поздних пластах - уже и остатки хордовых. В еще более молодых геологических пластах содержатся остатки животных и растений, относящихся к видам, похожим на современные.

Данные палеонтологии дают большой материал о преемственных связях между различными систематическими группами. В одних случаях удалось установить переходные формы между древнейшими и современными группами организмов, в других - реконструировать филогенетические ряды, т. е. ряды видов, последовательно сменяющих один другой.

Ископаемые переходные формы.

На берегах Северной Двины быта найдена группа зверозубых рептилий (рис. 84). Они совмещали признаки млекопитающих и пресмыкающихся . Зверозубые рептилии имеют сходство с млекопитающими в строении черепа, позвоночника и конечностей, а также в делении зубов на клыки, резцы и коренные.

Большой интерес с эволюционной точки зрения представляет находка археоптерикса (рис. 85). Это животное величиной с голубя имело признаки птицы, но сохраняло еще черты пресмыкающихся. Признаки птиц: задние конечности с цевкой, наличие перьев, общий вид. Признаки пресмыкающихся: длинный ряд хвостовых позвонков, брюшные ребра и наличие зубов. Археоптерикс не мог быть хорошим летуном, так как у него слабо развиты грудная кость (без киля), грудные мышцы и мышцы крыльев. Позвоночник и ребра не являлись жесткой костной системой, устойчивой при полете, как у современных птиц. Археоптерикса можно считать переходной формой между пресмыкающимися и птицами. Переходные формы сочетают в себе одновременно признаки как древних, так и более эволюционно молодых групп. Еще одним примером служат ихтиостеги - переходная форма между пресноводными кистеперыми рыбами и земноводными (рис. 86).

Филогенетические ряды.

По целому ряду групп животных и растений палеонтологам удалось воссоздать непрерывные ряды форм от древнейших до современных, отражающие их эволюционные изменения. Отечественный зоолог В. О. Ковалевский (1842-1883) воссоздал филогенетический ряд лошадей. На рисунке 87, передающем последовательные изменения этих животных, видно, как по мере перехода к быстрому и длительному бегу уменьшалось число пальцев на конечностях и одновременно увеличивались размеры животного. Эти изменения явились следствием изменений образа жизни лошади, перешедшей на питание исключительно растительностью, в поисках которой было необходимо перемещаться на большие расстояния. Считается, что на все эти эволюционные преобразования ушло 60-70 млн лет.

Эмбриологические доказательства макроэволюции.

Убедительные доказательства степени родства между организмами представляет эмбриология, изучающая зародышевое развитие организмов. Еще Ч. Дарвин отметил наличие взаимосвязей между индивидуальным развитием организма (онтогенезом) и их эволюционным развитием (филогенезом). Эти связи были подробно изучены последующими исследователями.

Подавляющее большинство организмов развиваются из оплодотворенного яйца. Проследим последовательные стадии развития зародышей рыбы, ящерицы, кролика, человека. Удивительное сходство касается формы тела, наличия хвоста, зачатков конечностей, жаберных карманов по бокам глотки (см. рис. 71). Во многом сходна на этих ранних стадиях и внутренняя организация зародышей. У всех сначала имеется хорда, затем позвоночник из хрящевых позвонков, кровеносная система с одним кругом кровообращения (как у рыб), одинаковое строение почек и др.

По мере развития сходство между зародышами ослабевает, все более четко проявляются черты тех классов, к которым они принадлежат. У ящерицы, кролика и человека зарастают жаберные карманы; у зародыша человека особенно сильно развивается головной отдел, включающий мозг, формируются пятипалые конечности, а у зародышей рыбы - плавники. По мере эмбрионального развития последовательно происходит расхождение признаков зародышей, приобретающих черты, характеризующие класс, отряд, род и, наконец, вид, к которому они принадлежат.

Изложенные факты говорят о происхождении всех хордовых от одого “ствола”, который в ходе эволюции распался на множество “ ветвей “

Другие доказательства.

Из курсов биологии 7-8 классов вы знаете об общем плане строения позвоночных. Для подавляющего числа организмов характерно клеточное строение. Принципы деления клеток одинаковы у всех эукариот. Осуществление генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот также происходит по единому для всего живого на Земле механизму. Все эти факты неоспоримо свидетельствуют о едином плане строения и общности происхождения всех организмов.