Внаслідок рушійних сил еволюції відбувається. Людські раси, їхня генетична спорідненість

У процесі еволюції відбувається (результати еволюції):

• Зміна, ускладнення організмів.
• Виникнення нових видів(Збільшення кількості [різноманіття] видів).
• Пристосування організмівдо умов довкілля (до умов життя), наприклад:
  • стійкість шкідників до отрутохімікатів,
  • стійкість пустельних рослин до посухи,
  • пристосованість рослин до запилення комахами,
  • попереджувальне (яскраве) забарвлення у отруйних тварин,
  • мімікрія (наслідування безпечної тварини небезпечної),
  • заступне забарвлення та форма (непомітність на фоні).

Будь-яка пристосованість відносна, тобто. пристосовує організм лише до певних умов. При зміні умов пристосованість може стати марною або навіть шкідливою (темна п'ядениця на екологічно чистому березі).

Населення – одиниця еволюції

Населення – це сукупність особин одного виду, які тривалий час проживають у певній частині ареалу (елементарна структурна одиниця виду).

Усередині популяції схрещування вільнеміж популяціями схрещування обмежене .

Популяції одного виду трохи відрізняються одна від одної, тому що природний відбір пристосовує кожну популяцію до конкретних умов свого ареалу (популяція – одиниця еволюції).

Мікроеволюція та макроеволюція

Мікроеволюція- це зміни, які у популяціях під впливом рушійних сил еволюції. Зрештою, призводить до виникнення нового виду.

Макроеволюція- Це процес формування великих систематичних одиниць, надвидових таксонів - пологів, сімейств і вище.

Встановіть відповідність між особливостями біологічної системи та системою, на яку ці особливості характерні: 1) популяція, 2) вид. Запишіть цифри 1 та 2 у правильному порядку.
А) елементарна одиниця еволюції відповідно до СТЕ
Б) представники можуть ніколи не зустрічатися через ізоляцію
В) ймовірність схрещування між членами групи є максимально ймовірною
Г) розпадається на дрібніші, відокремлені групи
д) ареал поширення може захоплювати кілька континентів

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Виникнення пристосованості видів до довкілля є результатом
1) появи модифікаційних змін
2) взаємодії факторів еволюції
3) ускладнення їх організації
4) біологічного прогресу

Відповідь

Відповідь

Встановіть відповідність між характеристикою еволюції та її особливістю: 1) фактор; 2) результат
А) природний відбір
Б) пристосованість організмів до середовища
В) утворення нових видів
Г) комбінативна мінливість
Д) збереження видів у стабільних умовах
Е) боротьба існування

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Результат макроеволюції рослин – поява нових
1) видів
2) відділів
3) популяцій
4) сортів

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Елементарною еволюційною одиницею вважають
1) вигляд
2) геном
3) населення
4) генотип

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Макроеволюцією називають історичну зміну
1) біоценозів
2) популяцій
3) надвидових таксонів
4) видів

Відповідь

Встановіть відповідність між характеристикою еволюційного процесу та рівнем еволюції, на якому він відбувається: 1) мікроеволюційний; 2) макроеволюційний. Запишіть цифри 1 та 2 у правильному порядку.
а) формуються нові види
Б) формуються надвидові таксони
в) змінюється генофонд популяції
Г) прогрес досягається шляхом ідіоадаптацій
Д) прогрес досягається шляхом ароморфозів чи дегенерації

Відповідь

Прочитайте текст. Виберіть три правильні твердження. Запишіть цифри, під якими вони вказані.(1) Еволюційний процес складається з макроеволюції та мікроеволюції. (2) Мікроеволюція протікає на популяційно-видовому рівні. (3) Напрямний чинник еволюції – боротьба існування. (4) Елементарна одиниця еволюції – клас. (5) Основні форми природного відбору – рушійний, стабілізуючий, разрывающий.

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Наслідком еволюції організмів вважатимуться
1) пристосованість організмів до довкілля
2) різноманітність органічного світу
3) спадкову мінливість
4) утворення нових видів

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. До результатів еволюції належить
1) мінливість організмів
2) спадковість
3) пристосованість до умов середовища
4) природний відбір спадкових змін

Відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Ярусне розташування кореневих систем дерев у лісі – пристосування, яке сформувалося під впливом
1) обміну речовин
2) кругообіг речовин
3) рушійних сил еволюції
4) саморегуляції

Відповідь

Виберіть три положення синтетичної теорії еволюції.
1) одиниця еволюції – населення
2) одиниця еволюції - вид
3) фактори еволюції - мутаційна мінливість, дрейф генів, хвилі популяції
4) фактори еволюції – спадковість, мінливість, боротьба за існування
5) форми природного відбору – рушійний та статевий
6) форми природного відбору – рушійний, стабілізуючий, дизруптивний

Відповідь

Прочитайте текст. Виберіть три пропозиції, в яких наведено описи прикладів мімікрії в природі. Запишіть цифри, під якими вони вказані. (1) Самки птахів, що гніздяться на землі, практично зливаються з загальним тломмісцевості. (2) Також непомітні яйця та пташенята у цих видів птахів. (3) Багато неотруйні змії дуже схожі на отруйних. (4) У ряду жалючих або комах з отруйними залозами розвивається яскраве забарвлення, що відбиває будь-яке бажання їх спробувати. (5) Непривабливі для комахоїдних птахів бджоли та їх наслідувачі – мухи-журчалки. (6) У деяких метеликів візерунок на крилах нагадує очі хижака.

Відповідь

Прочитайте текст. Виберіть три пропозиції, в яких наведено описи прикладів покровительского забарвлення в природі. Запишіть цифри, під якими вони вказані. (1) Самки птахів, що гніздяться землі, практично зливаються із загальним тлом місцевості, які яйця і пташенята також непомітні. (2) Подібність до предметів навколишнього середовища також дозволяє багатьом тваринам уникнути зіткнення з хижаками. (3) У ряду жалючих або комах з отруйними залозами розвивається яскраве забарвлення, що відбиває будь-яке бажання їх спробувати. (4) У районах Крайньої Півночі серед тварин дуже поширене біле забарвлення. (5) У деяких метеликів візерунок на крилах нагадує очі хижака. (6) У деяких тварин плямисте забарвлення імітує чергування світла і тіні в навколишній природі і робить їх менш помітним у густих чагарниках.

Відповідь

Розгляньте малюнок із зображенням метелика березової п'ядениці та визначте (А) тип пристосування, (Б) форму природного відбору та (В) напрямок еволюції, які призвели до формування двох форм метеликів. Запишіть три цифри (номери термінів із запропонованого списку) у правильному порядку.
1) ідіоадаптація
2) мімікрія
3) конвергенція
4) рушійна
5) ароморфоз
6) маскування
7) стабілізуюча

Відповідь

Розгляньте малюнок із зображенням передньої кінцівки різних ссавців і визначте (А) напрям еволюції, (Б) механізм еволюційного перетворення, (В) форму природного відбору, які призвели до формування таких органів. Для кожної літери оберіть відповідний термін із запропонованого списку.
1) ароморфоз
2) стабілізуюча
3) загальна дегенерація
4) дивергенція
5) рушійна
6) ідіоадаптація
7) морфофізіологічний регрес
8) конвергенція

Відповідь

Розгляньте малюнок із зображенням морського ковзана та визначте (А) тип пристосування, (Б) форму природного відбору та (В) шлях еволюції, які призвели до формування такого пристосування у даної тварини. Для кожної літери оберіть відповідний термін із запропонованого списку.
1) розривна
2) маскування
3) ідіоадаптація
4) забарвлення, що розчленовує
5) паралелізм
6) міметизм
7) рушійна

Відповідь

Розгляньте малюнок із зображенням колібрі та мурахоїда та визначте (А) тип пристосування, (Б) форму природного відбору та (В) шлях еволюції, які призвели до формування таких пристосувань. Для кожної літери оберіть відповідний термін із запропонованого списку.
1) рушійна
2) дизруптивна
3) дегенерація
4) ідіоадаптація
5) дивергенція
6) спеціалізація
7) статевий диморфізм

Відповідь

Виберіть дві відповіді з п'яти і запишіть цифри, під якими вони вказані. Які процеси відбуваються лише на рівні популяцій?
1) онтогенез
2) дивергенція
3) ембріогенез
4) ароморфоз
5) вільне схрещування

Відповідь

Прочитайте текст. Виберіть три пропозиції, у яких дано описи популяції, як одиниці еволюції. Запишіть цифри, під якими вони вказані. (1) Вид є сукупність популяцій. (2) Основними характеристиками популяції є генетична різноманітність та зміна у часі. (3) Популяції виду відрізняються чисельністю, щільністю, вікової та статевої структурою. (4) Кожна населення займає частину ареалу виду. (5) У популяції постійно відбувається мутаційний процес, і мутація, що дає переваги, поширюється. (6) Усередині популяції здійснюється обмін генами між особинами внаслідок вільного схрещування.

Відповідь

Прочитайте текст. Виберіть три пропозиції, які чітко характеризують населення як одиницю еволюції органічного світу. Запишіть цифри, під якими вони вказані. (1) Населення являє собою сукупність особин, що вільно схрещуються, тривалий час населяють загальну територію. (2) Основними характеристиками популяції є чисельність, щільність, вікова, статева, просторова структуращо дозволяє особинам вільно схрещуватися і давати плідне потомство. (3) Населення є структурної одиницею біосфери. (4) Населення - це елементарна одиниця систематики органічного світу. (5) Личинки різних комах, що живуть у прісній водоймі, є популяцією. (6) У популяції відбувається загибель одних та виживання інших особин, тому вона довго існує у часі.

Відповідь

Виберіть три варіанти. Які з наведених прикладів ілюструють результати еволюції органічного світу?
1) заступне забарвлення білого ведмедя, білої куріпки, що мешкають на півночі
2) боротьба за виживання між соснами та ялинами в лісі
3) виведення людиною нових сортів рослин та порід тварин
4) попереджувальне (загрозливе) забарвлення сонечок
5) припинення потоку генів з популяції до популяції (ізоляція)
6) подібність форми тіла та забарвлення незахищених тварин із захищеними

Відповідь

Проаналізуйте таблицю "Пристосованість організмів". Для кожної літери оберіть відповідний термін із запропонованого списку.
1) чергування яскравих плям, смуг, частин тіла
2) зливається з основним тлом середовища
3) приховує об'єкт на тлі смуг світла та тіні
4) мімікрія
5) сучкоподібна чи листоподібна
6) жук сонечко, клоп-пожежник, жаби-древолази
7) метелик-скляна, муха-журчалка
8) паличник, богомол

Відповідь

© Д.В.Поздняков, 2009-2019

Варіант 1.

Основна заслуга Ч.Дарвіна у розвитку біології полягає у:

1)розробці методів селекції 2)виявленні рушійних сил еволюції

3) створення наукових основ систематики 4) вивченні палеонтологічних знахідок.

Внаслідок взаємодії рушійних сил еволюції відбувається:

1) коливання чисельності популяцій 2) освіта нових видів у природі

3) мутаційний процес 4) ізоляція популяцій.

Які причини боротьби за існування?

1) мінливість особин популяції

2)обмеженість ресурсів середовища проживання і інтенсивне розмноження особин

3) природні катаклізми

4) відсутність пристосувань у особин до довкілля.

Яка мінливість є матеріалом для природного відбору?

1) сезонна 2) мутаційна 3) певна 4) фенотипічна.

Корисні мутації поширюються у популяції завдяки:

1) переміщення особин 2) вільного схрещування

3) фізіологічної ізоляції 4) екологічної ізоляції.

Природний відбір – це:

1)складні відносиниміж організмами та неживою природою

2) процес збереження особин з корисними їм спадковими змінами

3) процес утворення нових видів у природі

4)процес зростання чисельності популяції.

У напрямку пристосування організмів до довкілля діє:

1) методичний відбір 2) природний відбір

3)спадкова мінливість 4) боротьба існування.

Відбір особин з ознаками, що ухиляються від середньої величини, називають:

1) рушійним 2) методичним 3) стабілізуючим 4) масовим.

Що є дрейф генів?

1)випадкова зміна частот народження їх алелей у популяції

2) переміщення особин з однієї популяції в іншу

Пристосованість рослин і тварин до довкілля – результат:

1) прагнення особин до самовдосконалення 2) діяльності людини

3) модифікаційної мінливості 4) взаємодії рушійних сил еволюції.

Пристосованість рослин до запилення комахами проявляється у:

1) утворенні великої кількості пилку 2) подовженні тичинкових ниток

3) ранньовесняному цвітінні 4) наявності в квітках нектару, яскравого віночка.

У чому проявляється пристосованість зайця - біляка до захисту взимку від хижаків?

1) наявність постійної температуритіла 2) зміна волосяного покриву

3) наявність зимової сплячки 4) здатність швидко пересуватися снігом.

До ембріологічних доказів еволюції відносять:

1) клітинна будова організмів

2) наявність подібних систем органів у хребетних

3) схожість зародків хребетних тварин

4) подібність процесів життєдіяльності у тварин.

Спорідненість безхребетних і хребетних можна довести, якщо вивчити будову:

1) хрящових риб 2) кільчастих черв'яків 3) кісткових риб 4) ланцетника.

I . Ознака відбору Вид відбору

А)зберігає особин з корисними у даних умовах 1) природний

середовища змінами.

Б) призводить до створення нових порід тварин 2) штучний

та сортів рослин.

В) сприяє створенню організмів з потрібними

людині спадковими змінами.

Г)проявляється всередині популяції та між популяціями

одного виду у природі.

Д) діє у природі мільйони років.

Е) призводить до утворення нових видів та формування

пристосованості до середовища.

Ж) проводиться людиною.

II . Ознака Критерій виду

А) тіло вкрите мантією. 1) морфологічний

Б) раковина має дві стулки. 2) екологічний

В) мешкає в прісних водоймах.

Г) кровоносна система незамкнута.

Д) харчується водними мікроорганізмами.

Е) личинка розвивається у воді.

III. Організм Напрямок еволюції

А)страус ему 1) біологічний прогрес

Б) сірий щур 2) біологічний регрес

В) будинкова миша

Синьо-зелені (ціанобактерії)

Д) орел беркут

Е)усурійський тигр

Завдання 3. Встановіть послідовність появи ароморфозів у еволюції хребетних тварин:

А)двокамерне серце риб

Б) розвиток дитинчати в матці ссавців

В)внутрішнє запліднення у плазунів

Г) легеневе дихання у земноводних

Контрольна роботаз біології. 11 клас.

«Вчення Ч.Дарвіна про рушійні сили та результати еволюції.

Синтетична теорія еволюції».

Варіант 2.

Завдання 1. Виберіть правильну відповідь:

Що є спадковість мінливість, боротьба за існування та природний відбір?

1) властивості живої природи 2) результати еволюції

3) рушійні сили еволюції 4) основні напрями еволюції.

До рушійних сил еволюції відносять:

1) різноманітність видів 2) боротьбу існування

3) видоутворення 4) пристосованість.

Яке значення боротьби за існування в еволюції?

1) збереження особин переважно з корисними змінами

2) збереження особин з будь-якими спадковими змінами

3) створення матеріалу для відбору

4)загострення взаємин між особинами.

До чого призводить посилення у природній популяції мутаційного процесу?

1) підвищення ефективності природного відбору

2) підвищення інтенсивності круговороту речовин

3) збільшення чисельності особин 4) удосконалення саморегуляції.

Яка роль рецесивних мутацій в еволюції?

1)проявляються у першому поколінні

2) є прихованим резервом спадкової мінливості

3) як правило, шкідливі для організму; 4) зачіпають гени клітин тіла, а не гамет.

Утворення нових видів у природі відбувається в результаті:

1) прагнення особин до самовдосконалення

2) збереження людиною особин з корисними йому спадковими змінами

3)0 збереження людиною особин з корисними йому спадковими змінами

4) фенотипічна.

збереження природним відбором особин з корисними їм спадковими змінами.

4) збереження природним відбором особин із різноманітними неспадковими змінами.

Як називають відбір, у якому у популяції зберігаються особини із середньою нормою показника ознаки?

1) стабілізуючим 2) рушійним 3) штучним 4) методичним.

Якими є наслідки дії стабілізуючого відбору?

1) збереження старих видів 2) зміна норми реакції

3) поява нових видів 4) збереження особин із зміненими ознаками.

Чинник еволюції, основу якого становить виникнення перешкод до вільного схрещування особин, називають:

1) модифікацією 2) природним відбором

3) ізоляцією 4) популяційними хвилями.

Які причини різноманіття видів у природі?

1)сезонні змінив екосистемі 2) пристосованість організмів до довкілля

3) спадковість мінливість та природний відбір

4) модифікаційна мінливість та штучний відбір.

Пристосованість тварин до сезонних змін у природі – це:

1)полювання акул, скатів 2)міграція перелітних птахів

3) нічна активність кажанів 4) рух стулок раковини молюска.

До якого виду пристосувань відносять яскраве забарвлення сонечок?

1)мімікрія 2)маскування

3)запобіжне забарвлення 4)попереджувальне забарвлення.

Наведіть приклад палеонтологічних доказів еволюції:

1) відбиток археоптерикса 2) видове розмаїття організмів

3) пристосованість риб до життя на різних глибинах; 4) наявність раковин у молюсків.

Органи, що втратили свою початкову функцію під час еволюції, називають:

1) атавізмами 2) рудиментами 3) гомологічними 4) аналогічними.

Завдання 2. Встановіть відповідність:

I. Твердження Докази еволюції

А)онтогенез людини, як і шимпанзе, 1) ембріологічні

починається із зиготи.

Б) крило птиці та лапа крота – гомологічні 2) порівняльно-анатомічні

В) у стаді коней можлива поява трипалих

Г) наявність зябрових щілин у зародка ссавця.

Д) всі хребетні в індивідуальному розвитку проходять

стадії бластули, гаструли, нейрули.

II. Ознака Критерій виду

А) личинка живе у воді 1) морфологічний

Б) тіло сплощене. 2) екологічний

Г) харчується тканинами господаря.

Д) має присоски.

Е)травна система має ротовий отвір.

III. Характеристика Фактор середовища

А) сталість газового складу атмосфери. 1) біотичний

Б) зміна товщини озонового екрана. 2) абіотичний

В) зміна вологості повітря.

Г)зміна чисельності консументів.

Д) зміна чисельності продуцентів.

Завдання 3. Встановіть послідовність процесів ембріонального розвитку хребетних тварин:

А) утворення бластомерів у процесі дроблення зиготи

Б)закладання зародкових органів зародка

В) злиття яйцеклітини та сперматозоїда та утворення зиготи

Г) розвиток нервової платівки

Д) формування зародкових листків

Контрольна робота з біології. 11 клас.

«Вчення Ч.Дарвіна про рушійні сили та результати еволюції.

Синтетична теорія еволюції».

Відповіді. Варіант 1.

Завдання 1.

Завдання 2.

ІІІ.

Завдання 3.

Варіант 2.

Завдання 1.

ІІІ.

Варіант №1

1. Природний відбір – це

А) складні відносини між організмами та неживою природою;

Б) процес збереження особин із корисними їм спадковими змінами;

В) процес утворення нових видів у природі;

г) процес зростання чисельності популяцій.

2. Боротьба існування грає велику роль еволюції, т. до.

А) зберігає особин переважно із корисними змінами;

Б) зберігає особин із будь-якими спадковими змінами;

В) постачає матеріал для природного відбору;

3. Внаслідок взаємодії рушійних сил еволюції відбувається

а) розмноження організмів;

Б) утворення нових видів у природі;

В) мутаційний процес;

г) ізоляція популяцій

4. Вкажіть неправильне продовження фрази: «У процесі еволюції боротьба з несприятливими умовами призводить до…»

А) підвищення опірності організму;

Б) виживання найбільш життєздатних особин;

В) вимирання виду;

Г) вдосконалення виду

5. Вкажіть неправильне продовження фрази: «Результат дії природного відбору – це…»

А) пристосованість організмів до довкілля;

Б) різноманіття органічного світу;

В) спадкова мінливість;

Г) утворення нових видів

6. Причина боротьби за існування

а) мінливість особин популяції;

Б) природні катаклізми;

Г) відсутність пристосувань у особин до довкілля

Варіант №2

1. Основи сучасної систематикизаклав

А) К. Лінней В) Ж. Кюв'є

Б) Г) Елер

2. Ч. Дарвін жив і працював у

А) ХІХ ст. в Англії В) XVII ст. в Швеції

Б) XVIII ст. у Франції Р) XVIIIв. в Німеччині

3. Ч. Дарвін вважав, що в основі різноманітності видів лежить

А) спадкова мінливість та природний відбір

Б) боротьба існування

В) здатність до необмеженого розмноження

Г) одноразовий акт творіння

А) тюленем В) синім китом

Б) акулою Г) усіма цими тваринами

5. В результаті еволюції шляхом природного відбору невизначених спадкових змін у світі з'явилися

А) кури породи Леггорн В) коні Орловської породи

Б) шимпанзе, що виступають у цирку Г) Володимирські ваговози

6. Свідченням на користь еволюції може бути наявність у борсука

А) нори В) зябрових щілин на певних стадіях розвитку

Б) вовни Г) чорно-білого забарвлення

Варіант №3

1. Аналогічними органами рослин є

А) корінь і кореневище Б) лист і чашолисток В) тичинки та маточки

А) модифікація Б) комбінації В) мутації

3. Аналогічними органами є кінцівки

А) крота та капустянки Б) крота та качки В) крота та собаки

4. Гомологічні у тварин є

А) крило птиці та метелика Б) лапи тигра та крота В) кінцівки таргана та жаби

5. Різноманітність вюркових птахів є результатом

А) дегенерації Б) ароморфозу В) дивергенції

6. Конвергенція ознак спостерігається у

А) миші та зайця Б) акули та кита В) вовка та лисиці

7. Перехідною формою між земноводними та рептиліями були

А) стегоцефали Б) динозаври В) звірозубі рептилії

8. Вперше насінням стали розмножуватися

9. Перехідною формою між рептиліями та птахами є

А) птеродактиль Б) іноземців В) археоптерикс

10. Хто виявив послідовні ряди копалин кінських?

А) Б) В) Карл Бер

11. Прикладом конвергентної еволюції є

А) акула та дельфін Б) кішка та тигр В) вовк та собак Г) ящірка та крокодил

Варіант №4

1. Теорія Дарвіна

А) відкидає біологічну доцільність пристроїв

Б) визнає абсолютну біологічну доцільність

В) визнає відносну біологічну доцільність

Г) відстоює успадкування набутих ознак

2. Прикладом міжвидової конкуренції є

А) повіліка, що росте на інших рослинах В) бульбочкові бактерії на коренях бобових

Б) суріпка на пшеничному полі Г) венерина мухолівка, що спіймала жука

3. Природний відбір діє ефективніше за умов

А) одноманітного генофонду популяції; В) різноманітного генофонду популяції.

Б) стабільного вікового складу; Г) відсутність мутації.

4. Основна праця Ч. Дарвіна називається

А) "Синтетична теорія еволюції" В) "Теорія еволюції"

Б) «Походження видів шляхом природного відбору»; Г) «Подорож на кораблі «Бігл»»

5. Перехідною формою між земноводними та плазунами були

А) кістепері риби В) подвійні риби

Б) птеродактиль; Г) стегоцефали.

6. Існування перехідних форм – це приклад доказу еволюції

Б) ембріологічних Г) острівні флора та фауна

ПІДСУМКА КОНТРОЛЬНА РОБОТА З БІОЛОГІЇ ЗА КУРС 11 КЛАСУ

Варіант 1

Частина 1. Під час виконання завдань виберіть один правильну відповідь

1. Розвиток живого організму з моменту утворення зиготи до народження вивчає наука

а) систематика б) селекція в) ембріологія г) палеонтологія

2. Особи відносять до одного виду, якщо

а) вони мають однаковий набір хромосом; б) між ними існують біотичні зв'язки.

в) вони мешкають в одному середовищі; г) у них виникають різноманітні мутації.

3. Подібність процесів життєдіяльності в особин одного виду - це критерій

а) фізіологічний; б) генетичний; в) географічний; г) морфологічний.

4. Причиною боротьби за існування є

а) мінливість особин популяції б) природні катаклізми

в) обмеженість ресурсів середовища та інтенсивне розмноження

г) відсутність пристосувань у особин до довкілля

5. Внаслідок взаємодії рушійних сил еволюції відбувається

а) коливання чисельності популяцій б) утворення нових видів у природі

в) мутаційний процес; г) ізоляція популяцій.

6. Чинник еволюції, основу якого становить виникнення перешкод до вільного схрещування особин – це

а) природний відбір б) ізоляція в) модифікація г) дрейф генів

7. Поява у давніх ссавців чотирикамерного серця, теплокровності, розвиненої кори головного мозку – приклад

а) ідіоадаптації б) ароморфозу в) біологічного прогресу г) біологічного регресу

8. Спрощення внутрішньої та зовнішньої будови організмів - це

а) ароморфоз б) ідіоадаптація в) дегенерація г) регенерація

9. В основі дивергенції лежить принцип

а) розбіжності ознаки б) сходження ознаки в) дегенерації г) адаптації

10. Чинники, що знижують життєздатність організмів, називають

а) обмежують б) екологічним; в) сезонними; г) стихійними.

11. Тип взаємовідносин, що виникає між видами зі подібними екологічними потребами

12. Причина зміни одного біоценозу іншим полягає в

а) зміна погодних умов б) зміна довкілля живими організмами

в) коливання чисельності популяцій одного виду; г) сезонні зміни в природі

13. Необхідна умовасталого розвитку біосфери –

1) створення штучних агроценозів 2) скорочення чисельності хижих тварин

3) розвиток промисловості з урахуванням екологічних закономірностей

4) знищення комах-шкідників сільськогосподарських культур

Частина 2. Під час виконання завдань виберіть три правильних відповідей

14. До палеонтологічних доказів еволюції належать

а) залишок третього століття у людини б) відбитки рослин на пластах кам'яного вугілля

в) скам'янілі залишки папороті г) народження людей з густим волосяним покривом на тілі

д) куприк у скелеті людини е) філогенетичний ряд коня

15. Риси пристосованості до нестачі вологи у тварин пустелі є

а) денний спосіб життя б) нічна активність в) відкладення жиру г) висока швидкість пересування д) щільні зовнішні покриви е) тонка шкіра, покрита слизом

16. Ознаками біологічного прогресу є

а) збільшення чисельності видів б) скорочення площ ареалу в) скорочення чисельності видів г) розширення ареалу

д) зниження рівня пристосованості організмів до умов довкілля

е) підвищення рівня пристосованості організмів до умов довкілля

17. Встановіть відповідність між процесом, що відбувається в природі, та формою боротьби за існування

Б) використання одного виду іншим

В) суперництво між особинами за самку

Г) витіснення чорного щура сірим щуром

Д) хижацтво

1) внутрішньовидова

2) міжвидова

18. Встановіть відповідність між прикладом екологічного фактора та його видом

Б) насадження лісосмуги

В) кроти у лісі

Г) урагани

Д) будівництво доріг

Е) хижі птахи

1) біотичний

2) абіотичний

3) антропогенний

19. Встановіть відповідність між особливостями обміну речовин та організмами, для яких вони характерні

Організми

А) використання енергії сонячного світла для синтезу АТФ

Б) використання енергії, що міститься в їжі, для синтезу АТФ

В) використання тільки готових органічних речовин

Г) синтез органічних речовин із неорганічних

Д) виділення кисню у процесі обміну речовин

1) автотрофи

2) гетеротрофи

20. Встановіть послідовність еволюційних процесів на Землі у хронологічному порядку

а) виникнення клітинних форм життя; б) виникнення коацерватів у воді

в) виникнення фотосинтезу; г) розвиток життя на суші; д) формування озонового екрану.

21 Дайте розгорнуту відповідь на запитання:

1. Яку роль грають птахи у біоценозі лісу? Наведіть не менше трьох характеристик

Перегляд, його критерії. Населення - структурна одиниця виду і елементарна одиниця еволюції. Мікроеволюція. Утворення нових видів. Способи видоутворення. Збереження різноманіття видів як основа стійкості біосфери

Вигляд, його критерії

Засновник сучасної систематики К. Лінней розглядав вигляд як групу подібних за морфологічними ознаками організмів, що вільно схрещуються між собою. У міру розвитку біології були отримані свідчення того, що відмінності між видами набагато глибші, і зачіпають хімічний склад і концентрацію речовин у тканинах, напрямок та швидкість хімічних реакцій, характер та інтенсивність процесів життєдіяльності, число та форму хромосом, тобто вид є найменшою групоюорганізмів, що відображає їхню близьку спорідненість. До того ж, види не існують вічно - вони виникають, розвиваються, дають початок новим видам і зникають.

Вид- це сукупність особин, подібних за будовою та особливостями процесів життєдіяльності, що мають загальне походження, вільно схрещуються між собою в природі та дають плідне потомство.

Усі особи одного виду мають однаковий каріотип і займають у природі певну географічну область - ареал.

Ознаки подібності особин одного виду називають критеріями виду. Так як жоден з критеріїв не є абсолютним, правильного визначеннявиду необхідно використовувати сукупність критеріїв.

Основними критеріями виду є морфологічний, фізіологічний, біохімічний, екологічний, географічний, етологічний (поведінковий) та генетичний.

1. Морфологічний- сукупність зовнішніх та внутрішніх ознак організмів одного виду. Незважаючи на те, що у деяких видів існують унікальні ознаки, за допомогою одних лише морфологічних рис часто дуже важко розрізнити близькі види. Так, останнім часом відкрито ряд видів-двійників, що мешкають на одній території, наприклад домова і курганчикова миші, тому використовувати виключно морфологічний критерій для визначення виду неприпустимо.
2. Фізіологічний- подібність процесів життєдіяльності в організмів, насамперед, розмноження. Він також не є універсальним, оскільки деякі види в природі схрещуються та дають плідне потомство.
3. Біохімічний- подібність хімічного складу та перебігу процесів обміну речовин. Незважаючи на те, що ці показники можуть значно варіювати у різних особин одного виду, в даний час їм приділяється велика увага, оскільки особливості будови та складу біополімерів допомагають ідентифікувати види навіть на молекулярному рівні та встановлювати ступінь їхньої спорідненості.
4. Екологічний- Відмінність видів за їх приналежністю до певних екосистем та екологічних ніш, які вони займають. Однак багато неспоріднених видів займають подібні екологічні ніші, тому даний критерій може бути використаний для виділення виду тільки в сукупності з іншими ознаками.
5. Географічний- існування популяції кожного виду у певній частині біосфери - ареалі, який відрізняється від ареалів решти видів. У зв'язку з тим, що в багатьох видів кордону ареалів збігаються, а також є ряд видів-космополітів, ареал яких охоплює величезні простори, географічний критерій також не може бути маркерним «видовим» ознакою.
6. Генетичний- сталість ознак хромосомного набору – каріотипу – та нуклеотидного складу ДНК у особин одного виду. У зв'язку з тим, що негомологічні хромосоми що неспроможні кон'югувати під час мейозу, потомство від схрещування особин різних видів із різним набором хромосом або з'являється зовсім, або плідно. Це створює репродуктивну ізоляцію виду, підтримує його цілісність та забезпечує реальність існування у природі. Це правило може порушуватися у разі схрещування близьких за походженням видів з однаковим каріотипом або виникнення різних мутацій, проте виняток лише підтверджує загальне правило, і види слід розглядати як стійкі генетичні системи. Генетичний критерій є основним у системі критеріїв виду, але також не вичерпним.

За всієї складності системи критеріїв вигляд не можна уявити як групу абсолютно ідентичних за всіма параметрами організмів, тобто клонів. Навпаки, для багатьох видів характерна значна різноманітність навіть зовнішніх ознак, як, наприклад, для одних популяцій сонечок характерне переважання в забарвленні червоного кольору, а для інших - чорного.

Населення - структурна одиниця виду та елементарна одиниця еволюції

Важко уявити, щоб у реальності особини одного виду були рівномірно розподілені по земній поверхні не більше ареалу, оскільки, наприклад, жаба озерна мешкає переважно у досить рідкісних стоячих прісних водоймах, і навряд її можна зустріти на полях і лісах. Види в природі найчастіше розпадаються на окремі групи, залежно від відповідних за сукупністю умов житла - популяції.

Населення- група особин одного виду, які займають частину його ареалу, вільно схрещуються між собою і щодо відокремлених від інших сукупностей особин того ж виду протягом більш менш тривалого часу.

Популяції можуть бути розділені не тільки просторово, вони можуть мешкати навіть на одній території, але мати відмінності в харчових уподобаннях, термінах розмноження і т.д.

Таким чином, вид - це сукупність популяцій особин, що мають ряд загальних морфологічних, фізіологічних, біохімічних ознак і типів взаємовідносин з навколишнім середовищем, що населяють певний ареал, а також здатних схрещуватися між собою з утворенням плодовитого потомства, але майже або зовсім не особин того ж виду.

Усередині видів з великими ареалами, що охоплюють території з різними умовами життя, іноді розрізняють і підвиди - великі популяціїабо групи сусідніх популяцій, що мають стійкі морфологічні відмінності від інших популяцій.

Популяції розкидані по земній поверхні не випадковим чином, вони прив'язані до її конкретних ділянок. Сукупність усіх факторів неживої природи, необхідні для проживання особин даного виду, називається місцем проживання. Однак тільки цих факторів може бути недостатньо для заняття цієї ділянки популяцією, оскільки вона має бути ще залучена до тісної взаємодії з популяціями інших видів, тобто зайняти певне місцеу спільноті живих організмів - екологічну нішу. Так, австралійський сумчастий ведмідь коала за всіх інших рівних умов не може існувати без свого основного джерела харчування - евкаліпта.

Утворюють нерозривну єдність в одних і тих же місцепроживання популяції різних видів зазвичай забезпечують більш менш замкнутий кругообіг речовин і є елементарними екологічними системами(екосистемами) - біогеоценозами.

При всій своїй вимогливості до умов навколишнього середовища популяції одного виду неоднорідні по площі, чисельності, щільності і просторовому розміщенню особин, що часто утворюють дрібніші групи (сім'ї, зграї, стада та ін), статі, віку, генофонду і т. д. тому розрізняють їх розмірну, вікову, статеву, просторову, генетичну, етологічну та інші структури, а також динаміку.

Важливими характирестиками популяції є генофонд- Сукупність генів, характерних для особин даної популяції або виду, а також частоти певних алелів та генотипів. Різні популяції того самого виду спочатку мають неоднаковий генофонд, оскільки нові території освоюють особини з випадковими, а чи не спеціально підібраними генами. Під дією внутрішніх та зовнішніх факторівгенофонд піддається ще більш суттєвим змінам: збагачується за рахунок виникнення мутацій і нового поєднання ознак і збіднюється в результаті випадання окремих алелів при загибелі або міграції певної кількості особин.

Нові ознаки та їх поєднання можуть бути корисними, нейтральними чи шкідливими, тому в популяції виживають та успішно розмножуються лише пристосовані до даних умов навколишнього середовища особини. Однак у двох різних точках земної поверхні умови навколишнього середовища ніколи не бувають повністю ідентичними, тому і напрям змін навіть у двох сусідніх популяціях може бути протилежним або вони протікатимуть з різною швидкістю. Результатом змін генофонду є розбіжність популяцій за морфологічними, фізіологічними, біохімічними та іншими ознаками. Якщо популяції у своїй ще й ізольовані друг від друга, всі вони можуть давати початок новим видам.

Так, виникнення будь-яких перешкод у схрещуванні особин різних популяцій одного виду, наприклад, внаслідок утворення гірських масивів, Зміни русел річок, відмінностей у термінах розмноження і т. д., призводить до того, що популяції поступово набувають все більше відмінностей і, зрештою, стають різними видами. Деякий час на межах цих популяцій відбувається схрещування особин і виникають гібриди, проте згодом ці контакти зникають, т. е. популяції з відкритих генетичних систем стають закритими.

Незважаючи на те, що дії факторів навколишнього середовища піддаються в першу чергу окремі особини, зміна генетичного складу у одиничного організму є незначною і проявиться в найкращому випадкутільки в його нащадків. Підвиди, види і більші таксони також не підходять на роль елементарних одиниць еволюції, оскільки вони не відрізняються морфологічною, фізіологічною, біохімічною, екологічною, географічною та генетичною єдністю, тоді як популяції як найменші структурні одиниці виду, що накопичують різноманітність випадкових змін, найгірші з яких будуть відсіяні, відповідають цій умові та є елементарними одиницями еволюції.

Мікроеволюція

Зміна генетичної структури популяцій який завжди призводить до утворення нового виду, а може лише покращувати пристосування популяції до конкретних умов середовища, проте види є вічними і незмінними - вони здатні розвиватися. Цей процес незворотної історичної зміни живого називається еволюцією. Первинно еволюційні перетворення відбуваються усередині виду лише на рівні популяцій. У тому основі лежать, передусім, мутаційний процес і природний відбір, які призводять до зміни генофонду популяцій і виду загалом, і навіть до утворення нових видів. Сукупність цих елементарних еволюційних подій називається мікроеволюцією.

Популяції характеризуються величезною генетичною різноманітністю, яка часто не проявляється фенотипно. Генетична різноманітність виникає внаслідок спонтанного мутагенезу, що відбувається безперервно. Більшість мутацій несприятливі для організму і знижують життєздатність популяції в цілому, але якщо вони рецесивні, то можуть зберігатися в гетерозиготі протягом тривалого часу. Деякі мутації, що не мають пристосувальної цінності в умовах існування, здатні придбати таку цінність у майбутньому або при освоєнні нових екологічних нішстворюючи таким чином резерв спадкової мінливості.

Значний вплив на мікроеволюційні процеси надають коливання чисельності особин у популяціях, міграції та катастрофи, а також ізоляція популяцій та видів.

Новий вид є проміжним результатом еволюції, але не її результатом, оскільки у цьому мікроеволюція не переривається - вона триває далі. Виникають нові види у разі вдалого поєднання ознак заселяють нові місцеперебування, і, своєю чергою, дають початок новим видам. Такі групи близькоспоріднених видів об'єднуються у пологи, сімейства тощо. буд. Еволюційні процеси, які у надвидових групах, називаються вже макроеволюцією. На відміну від макроеволюції,мікроеволюція протікає в більш стислі терміни, тоді як першої потрібні десятки і сотні тисяч і мільйонів років, як, наприклад, еволюція людини.

В результаті мікроеволюції формується все різноманіття видів живих організмів, які колись існували і нині живуть на Землі.

Разом з тим еволюція необоротна, і вже зниклі види ніколи не виникають знову. Види, що з'являються, закріплюють все досягнуте в процесі еволюції, проте це не гарантує того, що в майбутньому не з'являться нові види, які матимуть більш досконалі пристосування до умов навколишнього середовища.

Освіта нових видів

У широкому значенні під утворенням нових видів розуміється не тільки відщеплення від основного ствола виду нового або розпад материнського виду на кілька дочірніх, а й загальний розвиток виду як цілісної системи, що призводить до суттєвих змін його морфоструктурної організації. Однак частіше все ж видоутвореннярозглядають як процес формування нових видів за допомогою розгалуження родоводу дерева»виду.

Принципове вирішення проблеми видоутворення було запропоновано Ч. ​​Дарвін. Відповідно до його теорії розселення особин одного виду призводить до утворення популяцій, які внаслідок відмінностей умов довкілля змушені адаптуватися до них. Це, своєю чергою, тягне у себе загострення внутрішньовидової боротьби за існування, спрямованої природним добором. В даний час вважається, що боротьба за існування зовсім не є обов'язковим фактором видоутворення, навпаки, тиск відбору в низці популяцій може знижуватися. Відмінність умов існування сприяє виникненню неоднакових пристосувальних змін у популяціях виду, наслідком якого є розбіжність ознак та властивостей популяцій. дивергенція.

Однак накопичення відмінностей, навіть на генетичному рівні, зовсім мало для появи нового виду. До того часу, поки що по будь-яким ознаками популяції як контактують, а й здатні до схрещування із заснуванням плідного потомства, вони ставляться одного виду. Лише неможливість перетікання генів з однієї групи особин в іншу, навіть у разі руйнування перешкод, що розділяють їх, тобто схрещування, означає завершення найскладнішого еволюційного процесу формування нового виду.

Видоутворення є продовженням мікроеволюційних процесів. Існує думка, що видоутворення може бути зведено до мікроеволюції, воно представляє якісний етап еволюції та здійснюється завдяки іншим механізмам.

Способи видоутворення

Виділяють два основні способи видоутворення: алопатричне та симпатричне.

Алопатричне, або географічне видоутворенняє наслідком просторового поділу популяцій фізичними перешкодами (гірські хребти, моря та річки) внаслідок їх виникнення чи розселення в нові місця проживання (географічна ізоляція). Оскільки в даному випадкугенофонд популяції, що відокремилася, істотно відрізняється від материнської, та й умови в місці її проживання не збігатимуться з вихідними, згодом це призведе до дивергенції та формування нового виду. Яскравим прикладом географічного видоутворення є виявлене Ч. Дарвіном під час подорожі кораблем «Бігль» різноманітність видів в'юрків на Галапагоських островах поблизу узбережжя Еквадору. Очевидно, окремі особини єдиного мешкаючого на американському континенті в'юрка якимось чином потрапили на острови, і, внаслідок відмінності умов (насамперед доступності їжі) та географічної ізоляції, вони поступово еволюціонували, утворивши групу родинних видів.

В основі симпатричного, або біологічного видоутвореннялежить якась із форм репродуктивної ізоляції, при цьому нові види виникають усередині ареалу вихідного вигляду. Обов'язковою умовою симпатричного видоутворення є швидка ізоляція форм, що утворилися. Це швидший процес, ніж алопатричне видоутворення, а нові форми схожі на вихідні предкові.

Симпатричне видоутворення може бути спричинене швидкими змінамихромосомного набору (поліплоїдизація) або хромосомних перебудов. Іноді нові види виникають внаслідок гібридизації двох вихідних видів, як, наприклад, у домашньої сливи, що є гібридом терену та аличі. У деяких випадках симпатричне видоутворення пов'язане з поділом екологічних ніш у популяцій одного виду в межах єдиного ареалу або сезонної ізоляції - розбіжності термінів репродукції у рослин (різні види сосни в Каліфорнії припадають пилом у лютому та квітні) і термінів розмноження у тварин.

З усього різноманіття видів, що виникають, лише небагато, найбільш пристосовані, можуть існувати тривалий час і дати початок новим видам. Причини загибелі більшості видів досі невідомі, швидше за все, це зумовлено різкими змінами клімату, геологічними процесами та витісненням їх більш пристосованими організмами. В даний час однією з причин загибелі значної кількості видів є людина, яка винищує найбільших тварин і найкрасивіші рослини, і якщо в XVII столітті цей процес тільки почався винищуванням останнього туру, то в XXI столітті щогодини зникає понад 10 видів.

Збереження різноманіття видів як основа стійкості біосфери

Незважаючи на те, що на планеті, за різними оцінками, мешкає 5-10 млн ще не описаних видів організмів, про існування більшості з них ми ніколи не дізнаємося, оскільки щогодини з Землі зникає близько 50 видів. Зникнення живих організмів у час зовсім необов'язково пов'язані з їх фізичним винищенням, найчастіше це зумовлено руйнацією результаті людської діяльності їх природних місць проживання. Загибель окремого виду навряд чи здатна призвести до фатальних наслідків для біосфери, проте вже давно встановлено, що вимирання одного виду рослин спричиняє загибель 10–12 видів тварин, а це вже становить загрозу як для існування окремих біогеоценозів, так і для глобальної екосистемив цілому.

Накопичені за попередні десятиліття сумні факти змусили Міжнародний союз охорони природи та природних ресурсів(МСОП) розпочати у 1949 році збір інформації про рідкісні та перебувають під загрозою зникнення види рослин та тварин. 1966 року МСОП видав першу «Червону книгу фактів».

Червона книга- це офіційний документ, що містить регулярно оновлювані дані про стан і поширення рідкісних видів рослин, тварин і грибів, що знаходяться під загрозою зникнення.

У цьому документі прийнята п'ятиступінчаста шкала статусу виду, що охороняється, причому до першого ступеня охорони відносять види, порятунок яких неможливо без здійснення спеціальних заходів, а до п'ятої - відновлені види, стан яких завдяки вжитим заходам не викликає побоювань, але вони ще не підлягають промисловому використанню. Розробка такої шкали дозволяє спрямувати першочергові зусилля в галузі охорони саме на рідкісні види, такі як амурські тигри.

Крім міжнародного варіанта Червоної книги, існують також національні та регіональні варіанти. У СРСР Червона книга була заснована в 1974 році, а в Російській Федерації порядок її ведення регламентується Федеральними законами «Про охорону навколишнього середовища», «Про тваринний світ» та Постановою Уряду РФ «Про Червону книгу Російської Федерації». Сьогодні до Червоної книги РФ занесено 610 видів рослин, 247 видів тварин, 42 види лишайників і 24 види грибів. Населення деяких із них, що свого часу опинилися під загрозою зникнення (бобр європейський, зубр), вже досить успішно відновлено.

Під охорону в Росії взяті такі види тварин: російська вихухоль, тарбаган (монгольський сурок), білий ведмідь, кавказька європейська норка, калан, манул, амурський тигр, леопард, сніжний барс, сівуч, морж, тюлені, дельфіни, кити, кити кулан, рожевий пелікан, фламінго звичайний, лелека чорна, лебідь малий, орел степовий, беркут, журавель чорний, стерх, дрохва, пугач, чайка біла, черепаха середземноморська, полоз японський, гюрза, жаба очеретяна, міногакасп лосось озерний, жук-олень, джміль незвичайний, аполлон звичайний, рак-богомол, перлина звичайна та ін.

До рослин Червоної книги РФ відносяться 7 видів пролісків, деякі види полину, женьшень справжній, 7 видів дзвіночків, дуб зубчастий, проліск пролісковоподібний, 11 видів касатиків, рябчик російський, тюльпан Шренка, лотос горіховий, черевик венеринистий первоцвіт Юлії, простріл (сон-трава) лучний, беладона беладонна, сосна піцундська, тис ягідний, щитовник китайський, полушник озерний, сфагнум м'який, філофора кучерява, хара ниткоподібна та ін.

Рідкісні гриби представлені трюфелем літнім, або російським чорним трюфелем, лакованим трутовиком та ін.

Охорона рідкісних видів у більшості випадків пов'язана із забороною їх знищення, збереженням їх самих у штучно створеному середовищі проживання (зоопарках), охороні їх місцепроживання та створенням низькотемпературних генетичних банків.

Найбільш ефективним заходом охорони рідкісних видів є збереження їх місцепроживання, яке досягається організацією мережі особливо заповідних територій, що охороняються, мають, відповідно до Федерального закону «Про особливо охоронювані природні території» (1995), міжнародне, федеральне, регіональне або місцеве значення. До них належать державні природні заповідники, національні парки, природні парки, державні природні заказники, пам'ятки природи, дендрологічні парки, ботанічні сади та ін.

Державний природний заповідник- це повністю вилучений з господарського використання природний комплекс, що особливо охороняється (земля, водні об'єкти, надра, рослинний і тваринний світ), що має природоохоронне, наукове, еколого-просвітницьке значення як зразок природного середовища, типові або рідкісні ландшафти, місця збереження генетичного фонду рослинного та тваринного світу.

Заповідники, що входять до міжнародної системи біосферних резерватів, що здійснюють глобальний екологічний моніторинг, мають статус державних природних біосферних заповідників . Заповідник є природоохоронною, науково-дослідною та еколого-просвітницькою установою, що має на меті збереження та вивчення природного перебігу природних процесів та явищ, генетичного фонду рослинного та тваринного світу, окремих видів та угруповань рослин та тварин, типових та унікальних екологічних систем.

В даний час в Росії налічується близько 100 державних природних заповідників, 19 з яких носять статус біосферного, в т. ч. Байкальський, Баргузинський, Кавказький, Кедрова падь, Кроноцький, Пріоксько-Терасний та ін.

На відміну від заповідників, території (акваторії) національних парківвключають природні комплекси та об'єкти, що мають особливу екологічну, історичну та естетичну цінності, і призначені для використання в природоохоронних, просвітницьких, наукових і культурних цілях і для регульованого туризму. Такий статус мають 39 осіб, що особливо охороняються. природних територій, у т. ч. Забайкальський та Сочинський національні парки, а також національні парки «Куршська коса», «Російська Північ», «Шушенський бір» та ін.

Природні паркиє природоохоронними рекреаційними установами, що у віданні суб'єктів Російської Федерації, території (акваторії) яких містять у собі природні комплекси та об'єкти, мають значну екологічну і естетичну цінності, і призначені використання у природоохоронних, просвітницьких і рекреаційних цілях.

Державними природними заказниками є території (акваторії), що мають особливе значеннядля збереження або відновлення природних комплексів або їх компонентів та підтримки екологічного балансу.

Розвиток еволюційних ідей. Значення еволюційної теорії Ч. Дарвіна. Взаємозв'язок рушійних сил еволюції. Форми природного відбору, види боротьби за існування. Синтетична теорія еволюції. Елементарні чинники еволюції Дослідження С. С. Четверікова. Роль еволюційної теорії у формуванні сучасної природничо картини світу

Розвиток еволюційних ідей

Усі теорії походження та розвитку органічного світу можуть бути зведені до трьох основних напрямків: креаціонізму, трансформізму та еволюціонізму. Креаціонізм- це концепція сталості видів, що розглядає різноманітність органічного світу як результат його творіння Богом. Даний напрямоксформувалося внаслідок встановлення панування християнської церкви в Європі, що спиралася на біблійні тексти. Видатними представниками креаціонізму були К. Лінней та Ж. Кюв'є.

«Князь ботаніків» К. Лінней, який відкрив і описав сотні нових видів рослин, і створив першу струнку їхню систему, проте, доводив, що загальна кількість видів організмів незмінно з часу створення Землі, тобто вони не тільки не з'являються знову, але та не зникають. Тільки до кінця життя він дійшов висновку, що справою Божих рук є пологи, тоді як види можуть розвиватися внаслідок пристосування до місцевих умов.

Вкладом видатного французького зоолога Ж. Кюв'є (1769-1832) в біологію було спиралося на численні дані палеонтології, порівняльної анатомії та фізіології. вчення про кореляції- взаємозв'язки елементів організму. Завдяки цьому стало можливим реконструювати окремими частинами зовнішній виглядтварини. Однак у процесі палеонтологічних досліджень Ж. Кюв'є було звернути увагу як у явне достаток копалин форм, і на різкі зміни груп тварин протягом геологічної історії. Ці дані послужили відправною точкою для формулювання теорії катастроф, згідно з якою всі або майже всі організми на Землі неодноразово гинули в результаті періодичних стихійних лих, а потім планета знову заселялася краєвидами, що пережили катастрофу. Послідовники Ж. Кюв'є налічували до 27 таких катастроф історія Землі. Міркування ж про еволюцію представлялися Ж. Кюв'є відірваними від дійсності.

Суперечності у вихідних положеннях креаціонізму, які ставали дедалі очевиднішими в міру накопичення наукових фактів, послужили відправною точкою для формування іншої системи поглядів. трансформізму, Що визнає реальне існування видів та їх історичний розвиток Представники даної течії - Ж. Бюффон, І. Ґете, Е. Дарвін та Е. Жоффруа Сент-Ілер, будучи не в змозі розкрити справжні причини еволюції, зводили їх до пристосування до умов навколишнього середовища та успадкування набутих ознак. Коріння трансформізму можна знайти у роботах ще давньогрецьких та середньовічних філософів, які визнавали історичні зміни органічного світу. Так, Аристотель висловив ідею про єдність природи та поступовість переходу від тіл неживої природи до рослин, а від них – до тварин – «драбини природи». Основною причиною змін живих організмів він вважав їхнє внутрішнє прагнення до досконалості.

Французький дослідник природи Ж. Бюффон (1707–1788), головною працею життя якого була 36-томна «Природна історія», всупереч уявленням креаціоністів, розсунув рамки історії Землі до 80–90 тис. років. При цьому він констатував єдність рослинного та тваринного світу, а також можливість зміни споріднених організмів під впливом факторів навколишнього середовища внаслідок одомашнення та гібридизації.

Англійський лікар, філософ і поет Е. Дарвін (1731–1802), дід Ч. Дарвіна, вважав, що історія органічного світу налічує мільйони років, а різноманітність тваринного світу є результатом змішування кількох «природних» груп, впливу довкілля, вправи та невправи органів та інших факторів.

Єдність плану будови груп тварин вважав одним із головних доказів розвитку живого світу Е. Жоффруа Сент-Ілер (1772-1844). Проте, на відміну своїх попередників, він схилявся до того що, що зміна видів зумовлено впливом чинників середовища не так на дорослі особини, але в зародки.

Незважаючи на те, що в дискусії, що розгорілася в 1831 році між Ж. Кюв'є і Е. Жоффруа Сент-Ілером у вигляді серії доповідей в Академії наук, явна перевага залишилася на боці першого, саме трансформізм став предтечею еволюціонізму. Еволюціонізм(Теорія еволюції, еволюційне вчення) - це система поглядів, що визнає розвиток природи за певними законами. Він є теоретичною вершиною біології, яка дозволяє пояснювати багатоманітність і складність живих систем, які ми спостерігаємо. Однак у зв'язку з тим, що еволюційне вчення описує важкодоступні для спостереження явища, воно стикається зі значними труднощами. Іноді теорію еволюції називають «дарвінізмом» і ототожнюють із вченням Ч. Дарвіна, що є в корені невірним, оскільки, хоча теорія Ч. Дарвіна і внесла неоціненний внесок у розвиток не тільки еволюційного вчення, Але й біології загалом (і навіть багатьох інших наук), основи еволюційної теорії було закладено іншими вченими, вона продовжує розвиватися і по сьогодні, а «дарвінізм» у багатьох аспектах має лише історичне значення.

Творцем першої еволюційної теорії - ламаркізму - був французький дослідник природи Ж. Б. Ламарк (1744-1829). Рухаючою силоюеволюції він вважав внутрішнє прагнення організмів до досконалості ( закон градації), однак пристосування до умов довкілля змушує їх до відхилення від цієї магістральної лінії. При цьому органи, що інтенсивно використовуються твариною в процесі життєдіяльності, розвиваються, а непотрібні їй, навпаки, послаблюються і навіть можуть зникати ( закон вправи та невправи органів). Отримані в процесі життя ознаки закріплюються і передаються нащадкам. Так, наявність перетинок між пальцями ніг у водоплавних птахів він пояснював спробами їхніх предків пересуватися у водному середовищі, а довга шия жирафів, за Ламарком, є наслідком того, що їхні предки намагалися діставати листя з верхівок дерев.

Недоліками ламаркізму були теоретичність багатьох побудов, а також припущення втручання Творця в еволюцію. У процесі розвитку біології з'ясувалося, що індивідуальні зміни, які набувають організми в процесі життя, здебільшогоукладаються у межі фенотипической мінливості, які передача практично неможлива. Наприклад, німецький зоолог і теоретик еволюційного вчення А. Вейсман (1834–1914) протягом багатьох поколінь відрізав мишам хвости і завжди отримував у потомстві лише хвостатих гризунів. Теорія Ж. Б. Ламарка була прийнята сучасниками, але межі століть лягла основою так званого неоламаркізму.

Значення еволюційної теорії Ч. Дарвіна

Передумовами до створення найвідомішої еволюційної теорії Ч. Дарвіна, чи дарвінізму, стали публікація у 1778 року праці англійського економіста Т. Мальтуса «Трактат народонаселення», роботи геолога Ч. Лайеля, формулювання клітинної теорії, успіхи селекції у Англії та власні спостереження Ч. Дарвіна (1809-1882), зроблені в роки навчання в Кембриджі, в експедиції як натураліст на кораблі «Бігль» і після її завершення.

Так, Т. Мальтус стверджував, що населення Землі збільшується в геометричній прогресії, що суттєво перевищує можливості планети щодо забезпечення його продовольством та веде до загибелі частини потомства. Паралелі, проведені Ч. Дарвін і його співавтором А. Уоллесом (1823-1913), вказували на те, що і в природі особини розмножуються з дуже великою швидкістю, проте чисельність популяцій залишається відносно постійною. Дослідження англійського геолога Ч. Лайеля дозволили встановити, що поверхня Землі далеко не завжди була такою, як нині, а її зміни були викликані впливом води, вітру, вулканічними виверженнями та діяльністю живих організмів. Самого ж Ч. Дарвіна ще в студентські рокивразив крайній ступінь мінливості жуків, а під час подорожі - подібність флори і фауни континентальної Південної Америки і Галапагоських островів, що лежать поблизу неї, і в той же час значне розмаїття видів, наприклад в'юрків і черепах. Крім того, в експедиції він міг спостерігати скелети гігантських вимерлих ссавців, подібних до сучасних броненосців і лінивців, що значно похитнуло його віру в створення видів.

Основні положення теорії еволюції були висловлені Ч. Дарвіном в 1859 на засіданні Лондонського Королівського товариства, а згодом розвинені в книгах «Походження видів шляхом природного відбору, або збереження сприятливих порід у боротьбі за життя» (1859), «Зміна домашніх тварин і культурних »(1868), «Походження людини та статевий добір» (1871), «Вираження емоцій у людини та тварин» (1872) та ін.

Сутність розробленої Ч. Дарвіним концепції еволюціїможна звести до ряду положень, що випливають один з одного, що мають відповідні докази:

1. Особи, що становлять будь-яку популяцію, виробляють набагато більше нащадків, ніж це необхідно для підтримки чисельності популяції.
2. У зв'язку з тим, що життєві ресурси для будь-якого виду живих організмів обмежені, між ними неминуче виникає боротьба за існування. Ч. Дарвін розрізняв внутрішньовидову та міжвидову боротьбу, а також боротьбу з факторами довкілля. При цьому він вказував і на те, що йдеться не лише про боротьбу конкретної особини за існування, а й за залишення потомства.
3. Наслідком боротьби за існування є природний відбір- переважне виживання та розмноження організмів, що випадково виявилися найбільш пристосованими до цих умов існування. Природний відбір багато в чому аналогічний штучному, який людина використовує з давніх-давен для виведення нових сортів рослин і порід домашніх тварин. Відбираючи особин, які мають якусь бажану ознаку, людина зберігає ці ознаки шляхом штучного розведення за допомогою вибіркового розмноження чи запилення. Особливою формою природного відбору є статевий відбір за ознаками, які зазвичай не мають прямого пристосувального значення (довгі пір'я, величезні роги тощо), проте сприяють досягненню успіху в розмноженні, оскільки роблять особину більш привабливою для протилежної статі або більш грізною для суперників тієї ж статі.
4. Матеріалом для еволюції є відмінності організмів, що виникають внаслідок їх мінливості. Ч. Дарвін розрізняв невизначену та певну мінливості. Певна(групова) мінливість проявляється в усіх особин виду однаково під впливом певного чинника і зникає в нащадків, коли дія цього чинника припиняється. Невизначена(Індивідуальна) мінливість - це зміни, які виникають у кожної окремої особини, незалежно від коливань значень факторів навколишнього середовища, і передаються нащадкам. Така мінливість немає пристосувального (адаптивного) характеру. Згодом з'ясувалося, що певна мінливість є неспадковою, а невизначена – спадковою.
5. Природний відбір зрештою призводить до розбіжності ознак окремих ізольованих різновидів - дивергенції, і, зрештою - до утворення нових видів.

Теорія еволюції Ч. Дарвіна як постулювала процес виникнення та розвитку видів, а й розкрила сам механізм еволюції, який ґрунтується на принципі природного добору. Дарвінізм також заперечував запрограмованість еволюції та постулював її безперервний характер.

Разом з тим еволюційна теорія Ч. Дарвіна не могла відповісти на цілу низку питань, наприклад, про природу генетичного матеріалу та його властивості, сутність спадкової та неспадкової мінливості, їх еволюційну роль. Це призвело до кризи дарвінізму та виникнення нових теорій: неоламаркізму, сальтаціонізму, концепції номогенезу та ін. Неоламаркізмґрунтується на положенні теорії Ж. Б. Ламарка про успадкування набутих ознак. Сальтаціонізм- це система поглядів на процес еволюції як стрибкоподібні зміни, що призводять до швидкої появи нових видів, пологів та більших систематичних груп. Концепція номогенезупостулює запрограмованість напряму еволюції та розвиток різних ознак на основі внутрішніх законів. Лише синтез дарвінізму і генетики в 20-30-ті роки ХХ століття зміг подолати протиріччя, які неминуче виникали при поясненні низки фактів.

Взаємозв'язок рушійних сил еволюції

Еволюція може бути пов'язані з дією будь-якого одного чинника, оскільки мутації власними силами є випадковими і неспрямованими змінами, і що неспроможні забезпечувати пристосування особин до чинників середовища, тоді як природний відбір вже сортує ці зміни. Так само і сам добір може бути єдиним чинником еволюції, оскільки відбору потрібен відповідний матеріал, що поставляється мутаціями.

Проте можна відзначити, що мутаційний процес і потік генів створюють мінливість, тоді як природний відбір та дрейф генів сортують цю мінливість. Це означає, що фактори, що створюють мінливість, запускають процес мікроеволюції, а мінливість, що сортують, продовжують її, приводячи до встановлення нових частот варіантів. Таким чином, еволюційну зміну в межах популяції можна розглядати як результат дії протилежних сил, що створюють та сортують генотипічну мінливість.

Прикладом взаємодії між мутаційним процесом та відбором є гемофілія у людини. Гемофілія - ​​це захворювання, обумовлене зниженою згортанням крові. Раніше воно призводило до смерті у дорепродуктивному періоді, оскільки будь-яке пошкодження м'яких тканин потенційно могло призвести до великої крововтрати. Це захворювання обумовлено рецесивною мутацією зчепленого зі статтю гена Н (Xh). Жінки хворіють на гемофілію вкрай рідко, частіше бувають гетерозиготними носіями, проте їхні сини можуть успадкувати це захворювання. Теоретично протягом кількох поколінь такі чоловіки помирають до статевої зрілості і поступово даний аллель повинен зникнути з популяції, проте частота цього захворювання не знижується через повторні мутації в даному локусі, як це сталося у королеви Вікторії, яка передала захворювання трьом поколінням королівських будинків Європи. Постійна частота захворювання свідчить про рівновагу між мутаційним процесом і тиском відбору.

Форми природного відбору, види боротьби за існування

Природним відборомназивають вибіркове переживання та залишення потомства найбільш пристосованими особинами і загибель найменш пристосованих.

Сутність природного відбору теоретично еволюції полягає у диференційованому (невипадковому) збереженні у популяції певних генотипів і вибірковому їх участі у передачі генів наступного покоління. При цьому він впливає не на окрему ознаку (або ген), а на весь фенотип, що формується внаслідок взаємодії генотипу з факторами довкілля. Природний відбір у різних умовах середовища матиме неоднаковий характер. В даний час розрізняють кілька форм природного відбору: стабілізуючий, рушійний та розривний.

Стабілізуючий відбірспрямований на закріплення вузької норми реакції, яка виявилася найбільш сприятливою за умов існування. Він характерний для тих випадків, коли фенотипічні ознаки є оптимальними для умов середовища, що незмінюються. Яскравим прикладом дії стабілізуючого відбору є збереження щодо постійної температури тіла теплокровних тварин. Ця форма відбору була детально досліджена видатним вітчизняним зоологом І. І. Шмальгаузеном.

Рухомий відбірвиникає у відповідь зміни умов середовища, у результаті зберігаються мутації, що відхиляються від середнього значення ознаки, тоді як панувала раніше форма піддається знищенню, оскільки недостатньо відповідає новим умовам існування. Наприклад, в Англії внаслідок забруднення повітря промисловими викидамишироко поширилися досі небачені в багатьох місцях метелики березові п'ядениці з темним забарвленням крил, які були гірше помітні для птахів на тлі закопчених стовбурів беріз. Рухаючий відбір не сприяє повному знищенню форми, проти якої він діє, оскільки внаслідок заходів, вжитих урядом та природоохоронними організаціями, ситуація із забрудненням атмосфери різко покращилася, і спостерігається повернення забарвлення крил метеликів до вихідного варіанту.

Розривний, або дизруптивний відбір сприяє збереженню крайніх варіантів ознаки і видаляє проміжні, як, наприклад, в результаті застосування отрутохімікатів з'являються стійкі до нього групи комах. За своїм механізмом дизруптивний відбір є протилежністю до стабілізуючого відбору. Завдяки цій формі відбору популяції виникають кілька різко розмежованих фенотипів. Це явище називається поліморфізмом. Виникнення репродуктивної ізоляції між різко вираженими формами може призводити до видоутворення.

Іноді також окремо розглядають дестабілізуючий відбір, який зберігає мутації, що призводять до широкого розмаїття будь-якої ознаки, наприклад, забарвлення та будови раковин деяких молюсків, що живуть у різнорідних мікроумовах скелястої смуги прибою моря. Ця форма відбору була відкрита Д. К. Бєляєвим щодо одомашнення тварин.

У природі жодна з форм природного відбору не існує в чистому вигляді, а навпаки, є різноманітні їх комбінації, і в міру зміни умов середовища на перший план виходить одна, то інша з них. Так, після завершення змін у середовищі рушійний відбір змінюється стабілізуючим, який оптимізує групу особин у нових умовах існування.

Природний відбір відбувається різних рівнях, у зв'язку з чим розрізняють також індивідуальний, груповий і статевий добір. Індивідуальнийвідбір усуває менш пристосовані особини від участі у розмноженні, тоді як груповий спрямований збереження ознаки, корисного не окремої особини, а групі загалом. Під тиском груповогоВідбору можуть повністю вимирати цілі популяції, види і великі групи організмів без залишення потомства. На відміну від індивідуального відбору, груповий скорочує різноманітність форм у природі.

Підлоговий відбірздійснюється всередині однієї статі. Він сприяє виробленню ознак, які забезпечують успіх у залишенні найбільшого потомства. Завдяки цій формі природного відбору розвинувся статевий диморфізм, що виражається у величині та забарвленні хвоста у павича, рогів у оленів тощо.

Природний відбір є результатом боротьби за існуванняна основі спадкової мінливості. Під боротьбою існування розуміють всю сукупність взаємозв'язків між особинами свого та інших видів, і навіть з абіотичними чинниками довкілля. Ці відносини визначають успіх чи невдачу певної особини у виживанні та залишенні потомства. Причиною боротьби існування є поява надлишкового числа особин стосовно доступним ресурсам. Крім конкуренції, у ці взаємини слід включати і взаємодопомогу, яка підвищує шанси особин на виживання.

Взаємодія з факторами довкіллятакож може призводити до загибелі переважної більшості особин, наприклад у комах, лише незначна частина яких переживає зиму.

Синтетична теорія еволюції

Успіхи генетики на початку ХХ століття, наприклад, відкриття мутацій, наводили на думку про те, що спадкові зміниФенотипи організмів відбуваються раптово, а не формуються тривалий час, як це постулювала еволюційна теорія Ч. Дарвіна. Однак подальші дослідження в галузі популяційної генетики призвели до формулювання у 20–50-ті роки ХХ століття нової системи еволюційних поглядів. синтетичної теорії еволюції. Значний внесок у її створення зробили вчені різних країн: радянські вчені С.С. .Хакслі, палеонтолог Д. Сімпсон і зоолог Е. Майр.

Основні положення синтетичної теорії еволюції:

1. Елементарним матеріалом еволюції є спадкова мінливість (мутаційна та комбінативна) у особин популяції.
2. Елементарною одиницею еволюції є населення, у якій відбуваються всі еволюційні зміни.
3. Елементарне еволюційне явище – зміна генетичної структури популяції.
4. Елементарні чинники еволюції – дрейф генів, хвилі життя, потік генів – мають ненаправлений, випадковий характер.
5. Єдиним спрямованим чинником еволюції є природний відбір, що має творчий характер. Природний відбір буває стабілізуючим, рушійним та розривним (дизруптивним).
6. Еволюція має дивергентний характер, тобто один таксон може дати початок декільком новим таксонам, тоді як кожен вид має лише одного предка (вид, населення).
7. Еволюція має поступовий та тривалий характер. Видоутворення як етап еволюційного процесу є послідовною зміною однієї популяції низкою інших тимчасових популяцій.
8. Розрізняють два види еволюційного процесу: мікроеволюція та макроеволюція. Макроеволюція не має своїх особливих механізмів і здійснюється лише завдяки мікроеволюційним механізмам.
9. Будь-яка систематична групаможе або процвітати (біологічний прогрес) або вимирати (біологічний регрес). Біологічний прогрес досягається завдяки змінам у будові організмів: ароморфозам, ідіоадаптаціям або загальній дегенерації.
10. Основними закономірностями еволюції є її незворотний характер, прогресивне ускладнення форм життя та розвиток пристосованості видів до довкілля. Разом про те еволюція немає кінцевої мети, т. е. процес це ненаправленный.

Незважаючи на те, що еволюційна теорія за минулі десятиліття збагатилася даними суміжних наук - генетики, селекції та ін., все ж таки вона не враховує цілого ряду аспектів, наприклад спрямованої зміни спадкового матеріалу, тому в майбутньому можливе створення новітньої концепції еволюції, яка замінить синтетичну теорію .

Елементарні фактори еволюції

Відповідно до синтетичної теорії еволюції елементарне еволюційне явище полягає у зміні генетичного складу популяції, а події та процеси, що призводять до зміни генофондів, називаються елементарними факторами еволюції. До них відносяться мутаційний процес, хвилі популяції, дрейф генів, ізоляція і природний відбір. Зважаючи на винятковість значення природного відбору в еволюції він буде розглянутий окремо.

Мутаційний процес,який так само безперервний, як і сама еволюція, підтримує генетичну неоднорідність популяції за рахунок виникнення нових і нових варіантів генів. Мутації, що виникають під впливом зовнішніх та внутрішніх факторів, відносять до генних, хромосомних та геномних.

Генні мутаціївиникають з частотою 10 -4 -10 -7 на одну гамету, однак, зважаючи на те, що в людини і більшості вищих організмів загальне числогенів може досягати кількох десятків тисяч, неможливо собі уявити, щоб два організми були абсолютно ідентичними. Більшість мутацій, що виникають, є рецесивними, тим більше що домінантні мутації відразу ж піддаються природному відбору. Рецесивні мутації і створюють цей резерв спадкової мінливості, проте перш ніж проявитися у фенотипі, вони повинні закріпитися у багатьох особин у гетерозиготному стані завдяки вільному схрещуванню в популяції.

Хромосомні мутації,пов'язані з втратою або перенесенням частини хромосоми (цілої хромосоми) на іншу, також досить часті у різних організмів, наприклад, різниця між деякими видами щурів полягає в єдиній парі хромосом, що ускладнює їх схрещування.

Геномні мутації, пов'язані з поліплоїдизації, також ведуть до репродуктивної ізоляції нової популяції через порушення в мітозі першого поділу зиготи. Проте у рослин вони досить поширені і такі рослини можуть рости в Арктиці і на альпійських луках через їх більшу стійкість до факторів навколишнього середовища.

Комбінативна мінливість, яка забезпечує виникнення нових варіантів об'єднання генів у генотипі, і, відповідно, підвищує ймовірність появи нових фенотипів, також робить свій внесок в еволюційні процеси, оскільки тільки у людини кількість варіантів комбінацій хромосом становить 2 23 , тобто поява організму, аналогічного вже існуючому практично неможливо.

хвилі популяції.До протилежного результату (збіднення генного складу) приводять найчастіше коливання чисельності організмів у природних популяціях, яка в деяких видів (комахи, риби та ін.) може змінюватися в десятки та сотні разів. популяційні хвилі, або «хвилі життя». Збільшення чи зменшення чисельності особин у популяціях може бути як періодичним, так і неперіодичним. Перші є сезонними або багаторічними, як, наприклад, міграції у перелітних птахів, або розмноження у дафній, у яких навесні та влітку є лише жіночі особини, а до осені з'являються чоловічі, необхідні для статевого розмноження. Неперіодичні коливання чисельності обумовлені найчастіше різким збільшенням кількості їжі у сприятливий рік, порушенням умов проживання, розмноженням шкідників чи хижаків.

Оскільки відновлення чисельності популяції відбувається за рахунок невеликої кількості особин, що мають не весь набір алелів, нова та вихідна популяції матимуть неоднакову генетичну структуру. Зміна частоти генів у популяції під дією випадкових факторів називається дрейфом генів, або генетико-автоматичними процесами. Він має місце також при освоєнні нових територій, адже на них потрапляє дуже обмежена кількість особин цього виду, які можуть дати початок новій популяції. Тому тут особливого значення набувають генотипи цих особин ( ефект засновника). В результаті дрейфу генів найчастіше вищеплюються нові гомозиготні форми (за мутантними алелями), які можуть виявитися пристосувально цінними, і будуть надалі підхоплені природним відбором.

Так, у індіанського населення американського континенту та лапландців дуже висока частка осіб з I(0) групою крові, тоді як III та IV групи вкрай рідкісні. Ймовірно, у першому випадку засновниками популяції були особи, які мали аллеля I B , або він був втрачений у процесі відбору.

До певного моменту між сусідніми популяціями відбувається обмін алелями внаслідок схрещування між особинами різних популяцій. потік генів, що зменшує розбіжність між окремими популяціями, проте із виникненням ізоляції він припиняється. По суті, потік генів являє собою мутаційний процес, що запізнюється.

Ізоляція.Будь-які зміни генетичної структури популяції мають бути закріплені, що відбувається завдяки ізоляції- виникненню будь-яких бар'єрів (географічних, екологічних, поведінкових, репродуктивних та інших.), які утруднюють і унеможливлюють схрещування особин різних популяцій. Хоча сама собою ізоляція не створює нових форм, вона, тим щонайменше, зберігає генетичні різницю між популяціями, які піддаються дії природного добору. Розрізняють дві форми ізоляції: географічну та біологічну.

Географічна ізоляціявиникає в результаті поділу ареалу фізичними бар'єрами (водними перешкодами для наземних організмів, ділянками суші для видів-гідробіонтів, чергуванням піднятих ділянок та рівнин); цьому сприяє малорухливий або прикріплений (у рослин) спосіб життя. Іноді географічна ізоляція може бути викликана розширенням ареалу якогось виду з подальшим вимиранням його популяцій на проміжних територіях.

Біологічна ізоляціяє наслідком певних розбіжностей організмів у межах одного виду, які якимось чином запобігають вільному схрещуванню. Існує кілька різновидів біологічної ізоляції: екологічна, сезонна, етологічна, морфологічна та генетична. Екологічна ізоляціядосягається завдяки поділу екологічних ніш (наприклад, перевага певних місцеперебування або характеру їжі, як у клеста-яловика і клеста-сосновика). Сезонна(Тимчасова) ізоляція спостерігається у разі розмноження особин одного виду в різні терміни (різні стада оселедця). Этологическая ізоляція залежить від особливостей поведінки (особливості ритуалу залицяння, забарвлення, «спів» самок і самців із різних популяцій). При морфологічної ізоляціїперешкодою до схрещування є розбіжність у структурі органів розмноження або навіть розмірах тіла (пекінес і дог). Генетична ізоляціямає найбільший вплив і проявляється в несумісності статевих клітин (загибель зиготи після запліднення), стерильності або зниженій життєздатності гібридів. Причинами цього є особливості числа та форми хромосом, внаслідок чого стає неможливим повноцінний поділ клітин (мітоз та мейоз).

Порушуючи вільне схрещування між популяціями, ізоляція цим закріплює у яких ті відмінності, які виникли на генотипному рівні внаслідок мутацій і коливань чисельності. При цьому кожна з популяцій піддається дії природного відбору окремо від іншої, і це зрештою призводить до дивергенції.

Творча роль природного відбору в еволюції

Природний відбір виконує функцію своєрідного "сита", що сортує генотипи за рівнем пристосованості. Однак ще Ч. Дарвін підкреслював, що відбір не тільки і не стільки спрямований на збереження виключно найкращих, але на видалення найгірших, тобто дозволяє зберегти багатоваріантність. Цим функція природного відбору не обмежується, оскільки він забезпечує розмноження пристосованих генотипів, і, таким чином, визначає напрямок еволюції, послідовно складаючи випадкові та численні відхилення. Природний відбір немає певної мети: з урахуванням однієї й тієї ж матеріалу (спадкової мінливості) у різних умовах може бути отримані неоднакові результати.

У зв'язку з цим аналізований фактор еволюції не можна порівнювати з роботою скульптора, що обтесує мармурову брилу, швидше він діє як далекий предок людини, що виготовляє знаряддя праці з кам'яного уламка, не уявляючи кінцевого результату, який залежить не тільки від природи каменю та його форми, але і від сили, напряму удару тощо. буд. Однак у разі невдачі відбір, як і людиноподібна істота, відбраковує «неправильну» форму.

Платою за відбір є виникнення генетичного вантажутобто накопичення в популяції мутацій, які з часом можуть стати переважаючими внаслідок раптової загибелі більшої частини особин або міграції їх невеликої кількості.

Під тиском природного відбору формується як різноманітність видів, а й підвищується їх рівень організації, зокрема відбувається їх ускладнення чи спеціалізація. Однак, на відміну від штучного відбору, здійснюваного людиною лише з господарсько цінні ознаки, найчастіше на шкоду пристосувальним властивостям, природний відбір неспроможна цьому, оскільки жодне пристосування у природі неспроможна компенсувати шкоду від зниження життєздатності популяції.

Дослідження С. С. Четверікова

Один з важливих кроківдо примирення дарвінізму і генетики було зроблено московським зоологом З. З. Четвериковим (1880–1959). Ґрунтуючись на результатах дослідження генетичного складу природних популяцій плодової мушки дрозофіли, довів, що вони несуть безліч рецесивних мутацій у гетерозиготній формі, що не порушують фенотипної одноманітності. Більшість цих мутацій є несприятливими для організму і створюють так званий генетичний вантаж, що знижує пристосованість популяції загалом до довкілля. Деякі мутації, які мають пристосувального значення на даний момент розвитку виду, можуть набути певну цінність згодом, і цим резервом спадкової мінливості.Поширення таких мутацій серед особин популяції внаслідок послідовних вільних схрещувань може призвести зрештою до їх переходу в гомозиготний стан та прояву у фенотипі. Якщо цей стан ознаки - фен- є пристосувальним, то через кілька поколінь воно повністю витіснить із популяції менш відповідний цим умовам домінантний фен разом із носіями. Таким чином, внаслідок подібних еволюційних змінзберігається лише рецесивна мутантна алель, та її домінантна алель зникає.

Спробуймо довести це на конкретному прикладі. При дослідженні будь-якої конкретної популяції можна виявити, що не тільки її фенотипова, а й генотипна структури можуть залишатися незмінними протягом тривалого часу, що зумовлене вільним схрещуванням, або панміксієюдиплоїдних організмів.

Дане явище описується законом Харді - Вайнберга, згідно з яким в ідеальній популяції необмежено великих розмірів без мутацій, міграцій, популяційних хвиль, дрейфу генів, природного відбору та за умови вільного схрещування частоти алелів та генотипів диплоїдних організмів не будуть змінюватися протягом ряду поколінь.

Наприклад, у популяції певна ознака кодується двома алелями одного і того ж гена - домінантною ( А) та рецесивної ( а). Частота домінантної алелі позначається при цьому як р, а рецесивною - q. Сума частот даних алелей становить 1: p + q= 1. Отже, якщо нам відома частота домінантної алелі, можна визначити і частоту рецесивної алелі: q = 1 – p. Фактично частоти алелей дорівнюють ймовірностям утворення відповідних гамет. Тоді після формування зигот частоти генотипів вже в першому поколінні складуть:

(pA + qa) 2 = p 2 AA + 2pqAa + q 2 aa = 1,

де p 2 AA- Частота домінантних гомозигот;

2pqAa- Частота гетерозигот;

q 2 aa- Частота рецесивних гомозигот.

Неважко розрахувати, що й у наступних поколіннях частоти генотипів залишаться колишніми, підтримуючи генетичну різноманітність популяції. Але у природі ідеальні популяції відсутні, і у них мутантні алелі як можуть зберігатися, а й поширюватися, і навіть заміщати раніше найпоширеніші алелі.

С. С. Четвериков чітко усвідомлював, що природний відбір не просто усуває окремі менш вдалі ознаки, і, що кодують їх алелі, але і діє на весь комплекс генів, що впливають на прояв певного гена у фенотипі, або генотипічне середовище. Як генотипове середовище в даний час розглядається весь генотип як сукупність генів, яка здатна посилювати або послаблювати прояв конкретних алелів.

Не менш важливі у розвитку еволюційного вчення та дослідження С. С. Четверикова в галузі динаміки популяцій, зокрема «хвиль життя», або популяційних хвиль. Ще будучи студентом, в 1905 році він опублікував статтю про можливість спалахів масового розмноження комах і настільки ж швидке зниження їх чисельності.

Роль еволюційної теорії у формуванні сучасної природничо картини світу

Значення еволюційної теорії у розвитку біології та інших природничих наук важко переоцінити, оскільки вона вперше пояснила умови, причини, механізми та результати історичного розвитку життя на нашій планеті, тобто дала матеріалістичне пояснення розвитку органічного світу. Крім того, теорія природного відбору стала першою науковою теорією біологічної еволюції, тому що при її створенні Ч. Дарвін спирався не на умоглядні побудови, а виходив зі своїх спостережень і спирався на реальні властивості живих організмів. Водночас вона збагатила біологічний інструментарій історичним методом.

Формулювання еволюційної теорії як викликало бурхливу наукову дискусію, а й дала поштовх розвитку таких наук, як загальна біологія, генетика, селекція, антропологія та цілий ряд інших. У зв'язку з цим не можна не погодитися із твердженням, що теорія еволюції увінчала собою черговий етап розвитку біології та стала відправною точкою для її прогресу у ХХ столітті.

Докази еволюції живої природи. Результати еволюції: пристосованість організмів до довкілля, різноманіття видів

Докази еволюції живої природи

У різних областяхбіології ще до Ч. Дарвіна і після публікації його теорії еволюції було отримано низку свідчень, що підкріплюють її. Ці свідчення називають доказами еволюції. Найчастіше наводять палеонтологічні, біогеографічні, порівняльно-ембріологічні, порівняльно-анатомічні та порівняльно-біохімічні докази еволюції, хоча не можна скидати з рахунків дані систематики, а також селекції рослин і тварин.

Палеонтологічні доказиґрунтуються на вивченні копалин залишків організмів. До них відносяться не тільки організми, що добре збереглися, вмерзли в лід або ув'язнені в бурштин, а й «мумії», виявлені в кислих торф'яних болотах, а також збереглися в осадових породахзалишки організмів та скам'янілості. Наявність у древніх породах простіших організмів, ніж у пізніших шарах, і те, що види, що зустрічаються одному рівні, зникають іншою, вважають однією з значних доказів еволюції і пояснюють виникненням і вимиранням видів відповідні епохи внаслідок зміни умов довкілля.

Незважаючи на те, що викопних залишків виявлено поки що трохи і в палеонтологічному літописі відсутні багато фрагментів внаслідок низької ймовірності збереження органічних залишків, все ж таки знайдені форми організмів, у яких є ознаки як еволюційно більш давніх, так і молодших груп організмів. Такі форми організмів називають перехідними формами. Яскравими представниками перехідних форм, що ілюструють перехід від риб до наземних хребетних, є кістепері риби та стегоцефали, а між рептиліями та птахами певне місце посідає археоптерикс.

Ряди копалин форм, послідовно пов'язаних між собою у процесі еволюції як загальними, а й приватними рисами будови, називаються філогенетичними рядами. Вони можуть бути представлені викопними залишками з різних континентів, і претендувати на більшу або меншу повноту, проте їх вивчення неможливе без порівняння з формами, що живуть нині, щоб продемонструвати поступальність еволюційного процесу. Класичним прикладом філогенетичного ряду є еволюція предків коня, досліджена фундатором еволюційної палеонтології В. О. Ковалевським.

Біогеографічні докази. Біогеографіяяк наука вивчає закономірності поширення та розподілу по поверхні нашої планети видів, пологів та інших груп живих організмів, а також їх угруповань.

Відсутність у будь-якій частині земної поверхні видів організмів, які пристосовані до такого середовища проживання і добре приживаються при штучному завезенні, як кролики в Австралії, а також наявність близьких форм організмів у віддалених на значних відстанях один від одного частинах суші свідчать, перш за все, про те, що образ Землі не завжди був таким, і геологічні перетворення, зокрема, дрейф континентів, утворення гір, піднесення та опускання рівня Світового океану впливають на еволюцію організмів. Наприклад, у тропічних областях Південної Америки, в Південній Африціі Австралії мешкають чотири подібні види подвійних риб, ареали ж відносяться до одного загону верблюдів і лам розташовуються в Північній Африці, більшу частину Азії та в Південній Америці. Палеонтологічні дослідження показали, що верблюди і лами походять від загального предка, який колись мешкав у Північній Америці, а потім поширився в Азію через існуючий раніше перешийок на місці Берингова протока, а також через Панамський перешийок до Південної Америки. Згодом усі представники даного сімейства у проміжних областях вимерли, а крайових у процесі еволюції сформувалися нові види. Більш раннє відділення Австралії від інших масивів суші дозволило сформуватися там особливої ​​флорі і фауні, у якій збереглися такі форми ссавців, як однопрохідні - качконіс і ехідна.

З погляду біогеографії можна пояснити і різноманітність дарвінових в'юрків на Галапагоських островах, що віддалені від узбережжя Південної Америки на 1200 км і мають вулканічне походження. Очевидно, колись на них залетіли або були занесені представники єдиного в Еквадорі виду в'юрків, а потім у міру розмноження частина особин розселялася по інших островах. На центральних великих островах боротьба за існування (їжу, місця гніздування і т. д.) була найбільш гострою, тому і сформувалися види, що незначно відрізняються один від одного за зовнішніми ознаками, що споживають різну їжу (насіння, плоди, нектар, комах і т. д. .).

Впливали на поширення різних груп організмів та зміни кліматичних умов на Землі, що сприяли процвітанню одних груп та вимиранню інших. Окремі види або групи організмів, що збереглися від поширених раніше флор і фаун, називають реліктами. До них відносяться гінкго, секвоя, тюльпанне дерево, кістепера риба латимерія та ін У більш широкому сенсі види рослин і тварин, що мешкають на обмежених ділянках території або акваторії, називаються ендемічні, або ендеміками. Наприклад, ендеміками є всі представники аборигенної флори та фауни Австралії, а у флорі та фауні озера Байкал таких до 75 %.

Порівняльно-анатомічні докази.Вивчення анатомії родинних груп тварин та рослин дає переконливі свідчення подібності будови їх органів. Незважаючи на те, що екологічні фактори, безумовно, накладають свій відбиток на будову органів, у покритонасінних рослин при всій їх разючій різноманітності квітки мають чашолистки, пелюстки, тичинки та маточки, а у наземних хребетних тварин кінцівка побудована за планом пятипалой. Органи, що мають подібну будову, що займають те саме положення в організмі і розвиваються з тих самих зачатків у родинних організмів, але виконують різні функції, називаються гомологічними. Так, слухові кісточки (молоточок, ковадло і стремечко) гомологічні зябровим дугам риб, отруйні залози змій - слинним залозам інших хребетних, молочні залози ссавців - потовим, ласти тюленів і китоподібних - крилам птахів, кінцівкам лоша.

Нефункціонують тривалий час органи, найімовірніше, у процесі еволюції перетворюються на рудиментарні (рудименти)- недорозвинені у порівнянні з предковими формами структури, що втратили основне значення. До них відносять малу гомілкову кістку у птахів, очі у кротів і сліпих, волосяний покрив, куприк і червоподібний відросток (апендикс) у людини та ін.

У окремих особин, тим щонайменше, можуть виявлятися ознаки, відсутні в даного виду, але у віддалених предків - атавізми, наприклад, трипалість у сучасних коней, розвиток додаткових пар молочних залоз, хвоста та волосяного покриву на всьому тілі людини.

Якщо гомологічні органи є свідченням на користь спорідненості організмів та дивергенції у процесі еволюції, то аналогічні органи- подібні в організмів різних груп структури, що виконують однакові функції, навпаки, відносяться до прикладів конвергенції(Конвергенція називається в цілому незалежний розвиток подібних ознак у різних груп організмів, що існують в однакових умовах) і підтверджують той факт, що навколишнє середовище накладає значний відбиток на організм. Аналогами є крила комах та птахів, очі хребетних та головоногих (кальмарів, восьминогів), членисті кінцівки членистоногих та наземних хребетних.

Порівняльно-ембріологічні докази.Вивчаючи ембріональний розвиток у представників різних груп хребетних, К. Бер виявив їх разючу структурну єдність, особливо на ранніх стадіях розвитку. закон зародкової подібності). Пізніше Е. Геккель сформулював біогенетичний закон, згідно з яким онтогенез є коротким повторенням філогенезу, тобто стадії, які організм проходить у процесі свого індивідуального розвитку, повторюють історичний розвиток тієї групи, до якої він належить.

Так, зародок хребетного на перших стадіях розвитку набуває рис будівлі, характерні для риб, а потім земноводних і, зрештою, тієї групи, до якої він належить. Це перетворення пояснюється тим, що кожен із вищезгаданих класів має спільних предків із сучасними рептиліями, птахами та ссавцями.

Однак біогенетичний закон має цілу низку обмежень, і тому російський вчений А. Н. Северцов істотно обмежив сферу його застосування повторенням в онтогенезі виключно особливостей зародкових стадій розвитку предкових форм.

Порівняльно-біохімічні докази.Розробка точніших методів біохімічного аналізунадала вченим-еволюціоністам нову групуданих на користь історичного розвитку органічного світу, оскільки наявність однакових речовин у всіх організмів вказує на можливу біохімічну гомологію, подібну до такої на рівні органів і тканин. Порівняльно-біохімічні дослідження первинної структури таких поширених білків, як цитохром зі гемоглобін, а також нуклеїнових кислот, особливо рРНК, показали, що багато з них мають практично однакову будову і виконують ті ж функції у представників різних видів, при цьому чим ближче спорідненість, тим більша схожість виявляється в будові досліджуваних речовин.

Таким чином, теорія еволюції підтверджується значною кількістю даних з різних джерел, що вкотре свідчить про її достовірність, але вона ще буде змінюватися і уточнюватися, оскільки багато аспектів життя організмів залишаються поза увагою дослідників.

Результати еволюції: пристосованість організмів до довкілля, різноманіття видів

Крім загальних ознак, властивих представникам тієї чи іншої царства, види живих організмів характеризуються разючою різноманітністю особливостей зовнішньої та внутрішньої будови, життєдіяльності і навіть поведінки, що з'явилися і відібрані в процесі еволюції і забезпечують пристосування до умов проживання. Однак не слід вважати, що оскільки у птахів і комах є крила, то це пов'язано з безпосереднім дією повітряного середовища, адже і безкрилих комах і птахів достатньо. Вищезгадані пристрої були відібрані в процесі природного відбору з усього спектра мутацій.

Епіфітні рослини, що мешкають не на ґрунті, а на деревах, пристосувалися до поглинання атмосферної вологи за допомогою коренів без кореневих волосків, але зі спеціальною гігроскопічною тканиною. веламеном. Деякі бромелії можуть вбирати водяні пари у вологій атмосфері тропіків за допомогою волосків на листі.

У комахоїдних рослин (росянки, венериної мухоловки), що мешкають на ґрунтах, де азот недоступний з тих чи інших причин, виробився механізм залучення та поглинання дрібних тварин, найчастіше комах, що є для них джерелом шуканого елемента.

Для захисту від поїдання травоїдними тваринами у багатьох рослин, що ведуть прикріплений спосіб життя, сформувалися пасивні засоби захисту, такі як колючки (глоду), шипи (троянда), пекучі волоски (кропива), накопичення кристалів щавлевокислого кальцію (щавель), біологічно активних речовин. тканинах (кава, глід) та ін У деяких з них навіть насіння в незрілих плодах оточене кам'янистими клітинами, що не дають шкідникам дістатися до них, і лише до осені відбувається процес роздресування, що дозволяє насінню потрапити в ґрунт і прорости (груша).

Середовище надає формує вплив і тварин. Так, багато риб та водні ссавці мають обтічну форму тіла, яка полегшує їм пересування в її товщі. Однак не варто вважати, що вода безпосередньо впливає на форму тіла, просто в процесі еволюції найбільш пристосованими до неї виявилися саме ті тварини, які мали дану ознаку.

Тіло китів і дельфінів не вкрите при цьому волосяним покривом, тоді як у спорідненої їм групи ластоногих є тією чи іншою мірою редукований шерстий покрив, оскільки, на відміну від перших, вони часто проводять на суші, де без вовни їх шкіра відразу б зледеніла .

Тіло більшості риб покрито лускою, яка на нижній стороні світліше забарвлена, ніж на верхній, внаслідок чого зверху ці тварини малопомітні для природних ворогів на тлі дна, а знизу - на тлі неба. Забарвлення, що забезпечує непомітність тварин їх ворогів чи жертв, називається заступницької. Вона поширена у природі. Яскравим прикладом такого забарвлення є забарвлення нижньої сторони крил метелика калими, який, сівши на гілочку і склавши крила разом, виявляється схожим на сухий листочок. Інші комахи, наприклад, паличники, маскуються під гілочки рослин.

Плямисте або смугасте забарвлення також має пристосовне значення, оскільки на тлі ґрунту таких птахів, як перепела або гаги, не видно навіть на близькій відстані. Непомітні і плямисті яйця птахів, що гніздяться землі.

Забарвлення тварин не завжди настільки ж постійне, як у зебри, наприклад, камбала і хамелеон здатні змінювати її залежно від характеру місця, де вони знаходяться. Зозулі ж, підкладаючи свої яйця в гнізда різних птахів, можуть варіювати забарвлення їхньої шкаралупи таким чином, щоб «господарі» гнізда не помітили відмінностей між ним та власними яйцями.

Забарвлення тварин далеко не завжди може робити їх непомітними - багато хто з них просто впадає в око, що має попереджати про небезпеку. Більшість таких комах і плазунів в тій чи іншій мірі отруйні, як, наприклад, сонечко або оса, тому хижак, кілька разів зазнавши неприємних відчуттів після вживання в їжу подібного об'єкта, уникає його. Проте, попереджувальне забарвленняне є універсальною, оскільки деякі птахи пристосувалися харчуватися ними (осоїд).

Збільшення шансів на виживання у особин із запобіжним забарвленням сприяло її появі у представників інших видів без належних для того підстав. Це явище зветься мімікрії. Так, неотруйні гусениці деяких видів метеликів наслідують отруйним, а сонечка- один із видів тарганів. Однак птахи досить швидко можуть навчитися відрізняти отруйні організми від неотруйних і споживати останніх, уникаючи особин, які послужили взірцем для наслідування.

У деяких випадках може спостерігатися і зворотне явище - хижі тварини наслідують за забарвленням нешкідливим, що дозволяє їм наближатися до жертви близька відстань, а потім нападати (шаблезуба морська собачка).

Захист багатьом видам забезпечує і пристосувальне поведінка, що з запасом їжі на зиму, турботою про потомство, завмирання дома чи навпаки, прийняття загрозливої ​​пози. Так, річкові бобри заготовляють на зиму кілька кубометрів гілок, частин стволів та іншої рослинної їжі, затоплюючи її у воді біля хаток.

Турбота про потомство властива в основному ссавцям і птахам, однак і у представників інших хордових класів вона також зустрічається. Наприклад, відома агресивна поведінка самців колюшки, які відганяють всіх ворогів від гнізда, в якому знаходиться ікра. Самці шпорцевих жаб намотують на лапки ікру і носять її до вилуплювання з неї пуголовків.

Навіть деякі комахи здатні забезпечувати своєму потомству більш сприятливе місце існування. Наприклад, бджоли вигодовують своїх личинок, а молоді бджоли спочатку «працюють» лише у вулику. Мурахи переносять своїх лялечок вгору і вниз у мурашнику, залежно від температури та вологості, а при загрозі повені взагалі забирають їх із собою. Жукіскарабеї заготовляють для своїх личинок спеціальні кульки з відходів життєдіяльності тварин.

Багато комах при загрозі нападу застигають на місці і набувають вигляду сухих паличок, гілочок і листочків. А гадюки, навпаки, піднімаються і роздмухують свій каптур, тоді як гримуча змія видає спеціальний звук брязкальцем, розташованим на кінці хвоста.

Поведінкові адаптації доповнюються і фізіологічними, пов'язаними з особливостями довкілля. Так, людина здатна перебувати під водою без аквалангу всього кілька хвилин, після чого вона може знепритомніти і загинути через нестачу кисню, а кити не спливають протягом досить тривалого часу. Об'єм легень у них не дуже великий, проте існують інші фізіологічні пристосування, наприклад, у м'язах висока концентрація дихального пігменту - міоглобіну, який ніби запасає кисень і віддає його під час занурення. Крім того, кити мають особливу освіту - «чудову мережу», яка дозволяє використовувати кисень навіть венозної крові.

Тварини жарких місць проживання, наприклад пустелі, постійно наражаються на ризик перегріву та втрати надмірної кількості вологи. Тому лисичка-фенек має надзвичайно великі вушні раковини, що дозволяють випромінювати тепло. Земноводні пустельні регіони, щоб уникнути втрати вологи через шкіру змушені перейти до нічного способу життя, коли вологість підвищується і з'являється роса.

Птахи, які освоїли повітряне середовище проживання, крім анатомо-морфологічних пристосувань до польоту, мають важливі фізіологічні особливості. Наприклад, через те, що пересування в повітрі вимагає надзвичайно великих витрат енергії, для цієї групи хребетних характерна висока інтенсивність обміну речовин, а продукти метаболізму, що виділяються, виводяться відразу ж, що сприяє зниженню питомої щільності тіла.

Пристосування до довкілля, незважаючи на всі їх досконалість, відносні. Так, деякі види молоча виробляють отруйні для більшості тварин алкалоїди, проте гусениці одного з видів метеликів – данаїди – не тільки харчуються тканинами молоча, а й накопичують ці алкалоїди, стаючи неїстівними для птахів.

Крім того, адаптації є доцільними тільки в конкретному середовищі і непотрібні в іншому середовищі. Наприклад, рідкісний і великий хижак уссурійський тигр, як і всі кішки, має м'які подушечки на лапах і гострі кігті, що втягуються, гострі зуби, відмінний зір навіть у темряві, гострий слух і сильні м'язи, що дозволяє йому виявити жертву, непомітно підкрастися до неї напасти із засідки. Однак його смугасте забарвлення маскує його лише навесні, влітку та восени, тоді як на снігу він стає добре помітним і тигр може розраховувати лише на блискавичний напад.

Суцвіття інжиру, що дають цінні супліддя, мають настільки специфічну будову, що запилюються тільки осами бластофагами, і тому введені в культуру вони тривалий час не плодоносили. Тільки виведення партенокарпічних сортів інжиру (що утворюють плоди без запліднення) змогло врятувати ситуацію.

Незважаючи на те, що описані приклади видоутворення протягом зовсім коротких проміжків часу, як у випадку з брязкальцем на кавказьких луках, який через регулярний скошування спочатку розділився на дві популяції - раноцвіті і плодоносні та пізноквітучі, насправді мікроеволюція, швидше за все, вимагає набагато більших термінів - багатьох століть, адже людство, різні групи якого тисячоліттями були відірвані одна від одної, проте так і не розділилося на різні види. Однак, оскільки еволюція має в своєму розпорядженні практично необмежений час, за сотні мільйонів і мільярди років на Землі мешкало вже кілька мільярдів видів, більша частина яких вимерла, а дійшли до нас є якісними етапами цього незатухающего процесу.

Згідно з сучасними даними на Землі налічується понад 2 млн. видів живих організмів, більша частина з яких (приблизно 1,5 млн. видів) відноситься до царства тварин, близько 400 тис. - до царства рослин, понад 100 тис. - до царства грибів, а інші - До бактерій. Така разюча різноманітність є результатом дивергенції (розбіжності) видів за різними морфологічними, фізіолого-біохімічними, екологічними, генетичними та репродуктивними ознаками. Наприклад, один з найбільших пологіврослин, що відноситься до сімейства орхідних, - дендробіум - включає понад 1 400 видів, а рід жуків-калоїдів - понад 1 600 видів.

Класифікація організмів є завданням систематики, яка вже 2 тис. років намагається побудувати непросто струнку ієрархію, а «природну» систему, що відбиває ступінь кревності організмів. Однак усі спроби зробити це поки що не увінчалися успіхом, так як у ряді випадків у процесі еволюції спостерігалася не тільки дивергенція ознак, а й конвергенція (сходження), внаслідок чого у дуже віддалених груп органи набули рис подібності, як, наприклад, очей головоногих і очей ссавців.

Макроеволюція. Напрями та шляхи еволюції (А. Н. Северцов, І. І. Шмальгаузен). Біологічний прогрес та регрес, ароморфоз, ідіоадаптація, дегенерація. Причини біологічного прогресу та регресу. Гіпотези виникнення життя Землі. Основні ароморфози в еволюції рослин та тварин. Ускладнення живих організмів у процесі еволюції

Макроеволюція

Освіта виду ознаменовує собою новий виток еволюційного процесу, оскільки особини цього виду, будучи більш пристосованими до умов середовища, ніж особини материнського виду, поступово розселяються на нові території, і вже в його популяціях відіграють свою творчу роль мутагенез, хвилі популяції, ізоляція і природний відбір . Згодом ці популяції дають початок новим видам, які внаслідок генетичної ізоляції мають набагато більше ознак подібності між собою, ніж з видами того роду, від якого відбрунькувався родоначальник, і, таким чином, виникає новий рід, потім - нове сімейство, загін (порядок) , клас і т. д. Сукупність еволюційних процесів, що призводять до виникнення надвидових таксонів (родів, родин, загонів, класів тощо), називається макроеволюцією. Макроеволюційні процеси хіба що узагальнюють мікроеволюційні зміни, які відбуваються протягом багато часу, виявляючи у своїй основні тенденції, напрями і закономірності еволюції органічного світу, які піддаються спостереженню нижчому рівні. Досі жодних специфічних механізмів макроеволюції не виявлено, тому вважається, що вона здійснюється лише за допомогою мікроеволюційних процесів, проте ця позиція постійно піддається цілком обґрунтованій критиці.

Виникнення складної ієрархічної системи органічного світу значною мірою є наслідком неоднакової швидкості еволюціонування різних груп організмів. Так, вже згадуваний гінкго дволопатевий як би «законсервувався» на тисячі років, тоді як досить близькі до нього сосни суттєво змінилися за цей час.

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

Аналізуючи історію органічного світу, можна побачити, що у певні проміжки часу панували окремі групи організмів, які потім хилилися до занепаду чи зникали зовсім. Таким чином, можна розрізнити три магістральні напрями еволюції: біологічний прогрес, біологічний регрес та біологічна стабілізація. Значний внесок у розробку вчення про напрями та шляхи еволюції зробили російські еволюціоністи А. Н. Северцов та І. І. Шмальгаузен.

Біологічний прогреспов'язані з біологічним процвітанням групи загалом і характеризує її еволюційний успіх. Він відображає закономірний розвиток живої природи від простого до складного, від нижчого ступеня організації до вищої. По А. Н. Северцову, критеріями біологічного прогресу є збільшення чисельності особин цієї групи, розширення її ареалу, і навіть поява та розвитку її складі груп нижчого рангу(Перетворення виду в рід, роду в сімейство і т. д.). В даний час біологічний прогрес спостерігається у покритонасінних рослин, комах, кісткових риб і ссавців.

За А. Н. Северцову, біологічний прогрес може досягатися внаслідок певних морфофізіологічних перетворень організмів, при цьому він виділив три основні шляхи досягнення: арогенез, алогенез та катагенез.

Арогенез, або морфофізіологічний прогрес, пов'язаний із значним розширенням ареалу цієї групи організмів внаслідок набуття великих змін будови – ароморфозів.

Ароморфозназивають еволюційне перетвореннябудови та функцій організму, що підвищує його рівень організації та відкриває нові можливості для пристосування до різноманітних умов існування.

Прикладами ароморфозів є виникнення еукаріотичної клітини, багатоклітинності, поява серця у риб та поділ його повною перегородкою у птахів та ссавців, формування квітки у покритонасінних тощо.

Аллогенез, На відміну від арогенезу, не супроводжується розширенням ареалу, проте всередині старого виникає значна різноманітність форм, що мають приватні пристосування до середовища проживання - ідіоадаптації.

Ідіоадаптація- це дрібне морфофізіологічне пристосування до спеціальним умовамсередовища, корисне у боротьбі існування, але з змінює рівня організації. Ці зміни ілюструють заступницьке забарвлення у тварин, розмаїтість ротових апаратів у комах, колючки рослин та ін. і т.п.

Хоч як це парадоксально, а й спрощення організації може призвести до біологічного прогресу. Цей шлях називається катагенез.

Дегенерація- це спрощення організмів у процесі еволюції, що супроводжується втратою певних функцій чи органів.

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

Антиподом біологічного прогресу є біологічний регрес- еволюційний занепад цієї групи внаслідок неможливості пристосуватися до змін довкілля. Він проявляється у зниженні чисельності популяцій, звуженні ареалів, зменшенні кількості груп нижчого рангу у складі вищого таксону. Групі організмів, що перебувають у стані біологічного регресу, загрожує вимирання. В історії органічного світу можна побачити багато прикладів такого явища, і нині регрес характерний для деяких папоротей, амфібій та рептилій. З появою людини біологічний регрес часто зумовлений його господарською діяльністю.

Напрями та шляхи еволюції органічного світу не є взаємовиключними, тобто поява ароморфозу не означає, що ідіоадаптація чи дегенерація відбутися вже не може. Навпаки, згідно з розробленим А. Н. Северцовим та І. І. Шмальгаузеном правил зміни фаз, різні напрямкиеволюційного процесу та шляхи досягнення біологічного прогресу закономірно змінюють один одного. У ході еволюції ці шляхи поєднуються: досить рідкісні ароморфози переводять групу організмів на якісно новий рівень організації, а надалі історичний розвиток йде шляхом ідіоадаптації або дегенерації, що забезпечують пристосування до конкретних умов довкілля.

Причини біологічного прогресу та регресу

У процесі еволюції планку природного відбору долають і, відповідно, прогресують ті групи організмів, у яких спадкова мінливість створює достатня кількістькомбінацій, які можуть забезпечити виживання групи загалом.

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

Гіпотези виникнення життя Землі

З усього спектра гіпотез утворення Землі найбільше фактів свідчить на користь теорії «Великого вибуху». З огляду на те, що це наукове припущення ґрунтується в основному на теоретичних розрахунках, підтвердити його експериментально покликаний великий адронний колайдер, споруджений у Європейський центрядерних досліджень поблизу м. Женева (Швейцарія). Відповідно до теорії «Великого вибуху», Земля утворилася понад 4,5 млрд років тому разом із Сонцем та іншими планетами Сонячної системи внаслідок конденсації газопилової хмари. Зниження температури планети і міграція хімічних елементів на ній сприяли її розшарування на ядро, мантію і кору, а геологічні процеси (рух тектонічних плит, вулканічна діяльність і т. д.), що відбувалися потім, стали причиною формування атмосфери і гідросфери.

Життя існує на Землі також дуже давно, про що свідчать викопні залишки різноманітних організмів у гірських породах, проте фізичні теорії не можуть дати відповіді на питання про час та причини її виникнення. Існують дві протилежні точки зору на виникнення життя на Землі: теорії абіогенезу та біогенезу. Теорії абіогенезустверджують можливість походження живого із неживого. До них відносять креаціонізм, гіпотезу самозародження та теорію біохімічної еволюції А. І. Опаріна.

Фундаментальним становищем креаціонізмубуло створення світу якимось надприродним істотою (Творцем), що знайшло свій відбиток у міфах народів світу та релігійних культах, проте вік планети життя на ній набагато перевищує зазначені у цих джерелах терміни, та й невідповідностей у яких предостаточно.

Засновником теорії самозародженняжиттям вважається давньогрецький вчений Аристотель, який стверджував, що можлива багаторазова поява нових істот, наприклад, дощових черв'яків з калюж, а черв'яків і мух - з гнилого м'яса. Однак ці думки були спростовані в XVII-XIX століттях сміливими дослідами Ф. Реді та Л. Пастера.

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

Інший італійський дослідник - Ладзаро Спалланцані - в 1765 видозмінив досліди Ф. Реді, прокип'ятив протягом декількох годин м'ясні і овочеві відвари і запечатавши їх. Через кілька днів він також не виявив там жодних ознак життя і зробив висновок, що живе може виникнути тільки від живого.

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

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

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

Деякі з цих речовин поступово утворювали у воді стійкі комплекси. коацервати, або коацерватні краплі, що нагадують краплі жиру в бульйоні. В ці коацервати надходили різноманітні речовини з навколишнього розчину, які зазнавали хімічних перетворень, що відбуваються у краплях. Як і органічні речовини, коацервати власними силами були живими істотами, а були черговим щаблем у тому виникненні.

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

Однак, окрім розмноження, для живих систем характерна залежність від надходження енергії ззовні. Ця проблема спочатку вирішувалася з допомогою безкисневого розщеплення органічних речовин із довкілля (кисню у атмосфері на той час був), тобто.

гетеротрофне харчування. Деякі з органічних речовин, що поглинаються, виявилися здатними акумулювати енергію сонячного світла, як, наприклад, хлорофіл, що дало можливість ряду організмів перейти до автотрофного харчування. Виділення кисню в атмосферу в процесі фотосинтезу призвело до появи більш ефективного дихання кисню, виникнення озонового шару і, зрештою, виходу організмів на сушу.

Таким чином, результатом хімічної еволюції стала поява протобіонтів- первинних живих організмів, яких у результаті біологічної еволюції походять всі існуючі нині види.

Теорія біохімічної еволюції у наш час є найбільш підтвердженою, проте уявлення про конкретні механізми виникнення життя змінилося. Наприклад, з'ясувалося, що утворення органічних речовин починається ще у космосі, а органічні речовини грають важливу рольнавіть у освіті планет, забезпечуючи злипання дрібних частин. Також формування органічних речовин відбувається і в надрах планети: за одного виверження вулкан викидає до 15 т органіки. Існують і інші гіпотези щодо механізмів концентрування органічних речовин: заморожування розчину, абсорбції (зв'язування) на поверхні певних мінеральних сполук, дії природних каталізаторів тощо. планети, негайно були б окислені вільним киснем атмосфери чи використані гетротрофними організмами. Це розумів ще 1871 року Ч. Дарвін.

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

Гіпотеза пансперміїстверджує, що зародки життя були занесені Землю з космосу деякими прибульцями чи божественним провидінням. На користь цієї гіпотези свідчать два факти: необхідність всього живого досить рідкісного на планеті, але часто зустрічається в метеоритах молібдену, а також знахідка організмів, схожих на бактерії, на метеоритах з Марса. Проте як життя виникла інших планетах, залишається нез'ясованим.

Основні ароморфози в еволюції рослин та тварин

Рослинні та тваринні організми, що представляють різні гілкиеволюції органічного світу, у процесі історичного розвитку незалежно набували певних рис будови, які будуть охарактеризовані далі.

У рослин найважливішими з них є перехід від гаплоїдності до диплоїдності, незалежність від води в процесі запліднення, перехід від зовнішнього запліднення до внутрішнього та виникнення подвійного запліднення, розчленування тіла на органи, розвиток провідної системи, ускладнення та удосконалення тканин, а також спеціалізація запилення за допомогою комах та поширення насіння та плодів.

Перехід від гаплоїдності до диплоїдності зробив рослини стійкішими до дії факторів довкілля внаслідок зниження ризику рецесивних мутацій. Очевидно, це перетворення торкнулося предків судинних рослин, до яких не входять мохоподібні, що характеризуються переважанням у життєвому циклі гаметофіту.

Головні ароморфози в еволюції тварин пов'язані з виникненням багатоклітинності та все більшим розчленуванням всіх систем органів, виникненням міцного скелета, розвитком центральної нервової системи, а також суспільної поведінки в різних групах високоорганізованих тварин, що дало поштовх і до прогресу людини.

Ускладнення живих організмів у процесі еволюції

Історію органічного світу на Землі вивчають за залишками, відбитками та іншими слідами життєдіяльності живих організмів. Вона є предметом науки палеонтології. Виходячи з того, що залишки різних організмів розташовані в різних пластах гірських порід, було створено геохронологічну шкалу, згідно з якою історію Землі розділили на певні проміжки часу: еони, ери, періоди та століття.

ЕономНазивають великий проміжок часу в геологічній історії, що поєднує кілька ер. В даний час виділяють тільки два еони: криптозою (приховане життя) і фанерозою ( явне життя). Ера- це проміжок часу в геологічній історії, що є підрозділом еона, що поєднує, у свою чергу, періоди. У криптозої виділяють дві ери (архей і протерозою), тоді як у фанерозої - три (палеозою, мезозою та кайнозою).

Важливу роль у створенні геохронологічної шкализіграли керівні копалини- залишки організмів, які були численні у певні проміжки часу та добре збереглися.

Розвиток життя у криптозої.Архей і протерозою становлять більшу частину історії життя (період 4,6 млрд. років - 0,6 млрд. років тому), проте відомостей про життя в той період недостатньо. Перші залишки органічних речовин біогенного походження мають вік близько 3,8 млрд. років, а прокаріотичні організми існували вже 3,5 млрд. років тому. Перші прокаріоти входили до складу специфічних екосистем - ціанобактеріальних матів, завдяки діяльності яких утворилися специфічні осадові породи строматоліти (кам'яні килими).

Зрозуміти життя давніх прокаріотичних екосистем допомогло відкриття їхніх сучасних аналогів – строматолітів у затоці Шарк-Бей в Австралії та специфічних плівок на поверхні ґрунту у затоці Сиваш в Україні. На поверхні ціанобактеріальних матів розташовані фотосинтезуючі ціанобактерії, а під їх шаром – надзвичайно різноманітні бактерії інших груп та археї. Мінеральні речовини, що осідають на поверхню мату та утворюються за рахунок його життєдіяльності, відкладаються пластами (приблизно 0,3 мм на рік). Такі примітивні екосистеми можуть існувати лише в непридатних для життя інших організмів місцях, і дійсно, обидва вищезгадані місцеперебування характеризуються надзвичайно високою солоністю.

Численні дані свідчать про те, що спочатку Земля мала атмосферу відновлюваного характеру, до складу якої входили: вуглекислий газ, водяна пара, оксид сірки, а також чадний газ, водень, сірководень, аміак, метан і т. п. Перші організми Землі були анаеробами , проте завдяки фотосинтезу ціанобактерій у середу виділявся вільний кисень, який спочатку швидко зв'язувався з відновниками, що перебувають у середовищі, і лише після зв'язування всіх відновників середовище почало набувати окисні властивості. Про такий перехід свідчать відкладення окислених форм заліза – гематиту та магнетиту.

Близько 2 млрд. років тому в результаті геофізичних процесів практично все незв'язане в осадових породах залізо перемістилося до ядра планети, а кисень почав накопичуватися в атмосфері через відсутність цього елемента - відбулася «киснева революція». Вона стала переломним етапом історія Землі, який спричинив у себе як зміну складу атмосфери й освіту озонового екрану у атмосфері - головною передумови для заселення суші, а й складу порід, що формуються лежить на поверхні Землі.

У протерозої сталася й інша важлива подія – виникнення еукаріотів. В останні роки вдалося зібрати переконливі докази теорії ендосимбіогенетичного походження еукаріотичної клітини – шляхом симбіозу кількох прокаріотичних клітин. Ймовірно, «головним» предком еукаріотів стали археї, які перейшли до поглинання харчових частинок шляхом фагоцитозу. Спадковий апарат перемістився вглиб клітини, зберігши, проте, зв'язок з мембраною завдяки переходу зовнішньої мембрани ядерної оболонки, що виникла, в мембрани ендоплазматичної мережі.

Геохронологічна історія Землі Еон Ера Період Початок, млн років тому Тривалість, млн років Розвиток життяФанерозою Кайнозою Антропоген 1,5 1,5 Чотири льодовиковий період, що змінювалися потопами, призвели до формування холодостійкої флори та фауни (мамонти, вівцебики, північні олені, лемінги). Обмін тваринами та рослинами між материками внаслідок виникнення сухопутних мостів. Домінування плацентарних ссавців. Вимирання багатьох великих ссавців. Становлення людини як біологічного виду та її розселення. Одомашнення тварин та окультурення рослин. Зникнення багатьох видів живих організмів внаслідок господарської діяльності Неоген 25 23,5 Поширення злакових. Формування всіх сучасних загонів ссавців. Виникнення людиноподібних мавп Палеоген 65 40 Домінування квіткових рослин, ссавців та птахів. Виникнення копитних, хижих, ластоногих, приматів та ін. Виникнення сумчастих та плацентарних ссавців. Панування голонасінних Тріас 225 30 Перші ссавці та птахи. Рептилії численні. Поширення трав'янистих спорових Палеозою Перм 280 55 Виникнення сучасних комах. Розвиток рептилій. Вимирання низки груп безхребетних. Поширення хвойних карбонів 345 65 Перші рептилії. Виникнення крилатих комах. Переважають папороті та хвощі Девон 395 50 Численні риби. Перші амфібії. Виникнення основних груп спорових, перших голонасінних та грибів Силур 430 35 Великі водорості. Перші наземні рослини та тварини (павуки). Звичайні щелепнороті риби та ракоскорпіони Ордовик 500 70 Великі корали та трилобіти. Розквіт зелених, бурих та червоних водоростей. Виникнення перших хордових Кембрій 570 70 Численні скам'янілості риб. Звичайні морські їжаки та трилобіти. Виникнення багатоклітинних водоростей Криптозою Протерозою 2600 2000 Виникнення еукаріотів. Поширені переважно одноклітинні зелені водорості. Виникнення багатоклітинності. Спалах різноманітності багатоклітинних тварин (виникнення всіх типів безхребетних) Архей 3500 1500 Перші сліди життя на Землі - бактерії та ціанобактерії. Виникнення фотосинтезу

Поглинені клітиною бактерії могли не перетравлюватися, а залишатися живими та продовжувати своє функціонування. Вважають, що мітохондрії ведуть своє походження від пурпурових бактерій, які втратили здатність до фотосинтезу і перейшли до окислення органічних речовин. Симбіоз з іншими фотосинтезуючими клітинами призвів до виникнення пластид у рослинних клітин. Ймовірно, джгутики еукаріотичних клітин виникли внаслідок симбіозу з бактеріями, які, подібно до сучасних спірохетів, були здатні до рухів, що звиваються. Спочатку спадковий апарат еукаріотичних клітин був влаштований приблизно так само, як у прокаріотів, і лише пізніше, внаслідок необхідності керування великою і складною клітиною, утворилися хромосоми. Геноми внутрішньоклітинних симбіонтів (мітохондрій, пластид та джгутиків) загалом зберегли прокаріотичну організацію, але більшість їх функцій перейшла до ядерного генома.

Еукаріотичні клітини виникали неодноразово та незалежно одна від одної. Наприклад, червоні водорості виникли внаслідок симбіогенезу з ціанобактеріями, а зелені водорості – з бактеріями-прохлорофітами.

Інші одномембранні органели та ядро ​​еукаріотичної клітини, згідно з ендомембранною теорією, виникли з вп'ячування мембрани прокаріотичної клітини.

Точний час появи еукаріотів невідомий, оскільки вже у відкладеннях віком близько 3 млрд років присутні відбитки клітин, які мають схожі розміри. Точно еукаріоти зафіксовані в породах віком близько 1,5–2 млрд. років, але тільки після кисневої революції (близько 1 млрд. років тому) склалися умови, сприятливі для них.

Наприкінці протерозойської ери (щонайменше 1,5 млрд років тому) вже існували і багатоклітинні еукаріотичні організми. Багатоклітинність, як і еукаріотичні клітини, неодноразово виникала у різних груп організмів.

Існують різні погляди на походження багатоклітинних тварин. За одними даними їх родоначальниками були багатоядерні, подібні до інфузорій, клітини, які потім розпалися на окремі одноядерні клітини.

Інші гіпотези пов'язують походження багатоклітинних тварин із диференціюванням клітин колоніальних одноклітинних. Розбіжності між ними стосуються виникнення шарів клітин у початкової багатоклітинної тварини. Згідно з гіпотезою гастреї Е. Геккеля, це відбувається шляхом вп'ячування однієї зі стінок одношарового багатоклітинного організму, як у кишковопорожнинних. На противагу їй І. І. Мечников сформулював гіпотезу фагоцителі, вважаючи предками багатоклітинних одношарові кулясті колонії на кшталт вольвоксу, які поглинали харчові частки шляхом фагоцитозу. Клітина, що захопила частинку, втрачала джгутик і переходила вглиб організму, де й здійснювала травлення, а по закінченні процесу поверталася на поверхню. Згодом стався поділ клітин на два шари з певними функціями- Зовнішній забезпечував рух, а внутрішній - фагоцитоз. Такий організм І. І. Мечников назвав фагоцителою.

Протягом тривалого часу багатоклітинні еукаріоти програвали в конкурентній боротьбі прокаріотичним організмам, проте в кінці протерозою (800-600 млн років тому) внаслідок різкої зміни умов на Землі - зниження рівня морів, зростання концентрації кисню, зменшення концентрації карбонатів у морській воді, регулярний цикл похолодання – багатоклітинні еукаріоти отримали переваги над прокаріотами. Якщо досі зустрічалися лише окремі багатоклітинні рослини і, можливо, гриби, то з цього моменту в історії Землі відомі і тварини. З фаун, що виникли в кінці протерозою, краще за інших вивчені едіакарська і вендська. Тварин вендського періоду прийнято включати до складу особливої ​​групи організмів або відносити до таких типів, як кишковопорожнинні, плоскі черв'яки, членистоногі та ін. Проте в жодній з цих груп немає скелетів, що може свідчити про відсутність хижаків.

Розвиток життя палеозойської ері.Палеозойська ера, що тривала понад 300 млн років, ділиться на шість періодів: кембрійський, ордовицький, силурійський, девонський, кам'яновугільний (карбон) та пермський.

У кембрійському періодісуша складалася з декількох материків, розташованих переважно в Південній півкулі. Найчисленнішими фотосинтезуючими організмами в цей період були ціанобактерії та червоні водорості. У товщі води жили форамініфери та радіолярії. У кембрії з'являється величезна кількість скелетних тварин організмів, про що свідчать численні викопні залишки. Ці організми належали приблизно до 100 типів багатоклітинних тварин, як сучасних (губки, кишковопорожнинні, черв'яки, членистоногі, молюски), так і зниклими, наприклад: величезний хижак аномалокаріс і колоніальні граптоліти, які плавали в товщі води або були прикріплені до дна. Суша протягом кембрію залишалася майже незаселеною, проте процес ґрунтоутворення вже розпочали бактерії, гриби та, можливо, лишайники, а наприкінці періоду на сушу вийшли малощетинкові черв'яки та багатоніжки.

У ордовицькому періодірівень вод Світового океану піднявся, що призвело до затоплення материкових низовин. Основними продуцентами в цей період були зелені, бурі та червоні водорості. На відміну від кембрію, в якому рифи будували губки, в ордовику їх змінюють коралові поліпи. Розквіт переживали чероногі та головоногі молюски, а також трилобіти (нині вимерли родичі павукоподібних). У цьому періоді вперше зафіксовано і хордові, зокрема безщелепні. Наприкінці ордовика відбулося грандіозне вимирання, яке знищило близько 35% сімейств та понад 50% пологів морських тварин.

Силурійський періодхарактеризується посиленням гороутворення, що призвело до осушення материкових платформ. Провідну роль у фауні безхребетних силурів грали головоногі молюски, голкошкірі та гігантські ракоскорпіони, тоді як серед хребетних зберігається велика різноманітність безщелепних і з'являються риби. Наприкінці періоду на сушу вийшли перші судинні рослини - рініофіти та плауноподібні, які розпочали колонізацію мілководдя та припливно-відливної зони узбережжя. На сушу вийшли перші представники класу павукоподібних.

У девонському періодівнаслідок підняття суші утворилися великі мілководдя, які пересихали і навіть промерзали, оскільки клімат ставав ще континентальнішим, ніж у силурі. У морях переважають корали та голкошкірі, тоді як головоногі молюски представлені спірально закрученими амонітами. Серед хребетних девону розквіту досягли риби, причому на зміну панцирним прийшли і хрящові, і кісткові, а також двокишкові і кістепері. Наприкінці періоду з'являються перші амфібії, які спочатку жили у воді.

У середньому девоні на суші з'явилися перші ліси з папоротей, плаунів та хвощів, які були заселені хробаками та численними членистоногими (багатоніжками, павуками, скорпіонами, безкрилими комахами). Наприкінці девону з'явилися перші голонасінні. Освоєння суші рослинами призвело до зменшення вивітрювання та посилення ґрунтоутворення. Закріплення ґрунтів призвело до виникнення русел річок.

У кам'яновугільному періодіСуша була представлена ​​двома материками, розділеними океаном, а клімат став помітно теплішим і вологішим. Наприкінці періоду відбулося невелике підняття суші, а клімат змінився континентальнішим. У морях панували форамініфери, корали, голкошкірі, хрящові та кісткові риби, а прісні водойми населяли двостулкові молюски, ракоподібні та різноманітні земноводні. У середині карбону виникли дрібні комахоїдні рептилії, а серед комах з'явилися крилаті (таргани, бабки).

Для тропіків були характерні заболочені ліси, в яких домінували гігантські хвощі, плауни та папороті, відмерлі залишки яких утворили згодом поклади кам'яного вугілля. У середині періоду в помірній зоні, завдяки їхній незалежності від води в процесі запліднення та наявності насіння, почалося поширення голонасінних.

Пермський періодвідрізнявся злиттям всіх материків у єдиний суперконтинент Пангею, відступом морів і посиленням континентальності клімату настільки, що у внутрішніх районах Пангеї утворилися пустелі. До кінця періоду на суші майже зникли деревоподібні папороті, хвощі та плауни, а панівне становище зайняли посухостійкі голонасінні. Незважаючи на те, що великі амфібії ще продовжували існувати, виникли різні групи рептилій, у тому числі великих рослиноїдних та хижих. Наприкінці пермі сталося найбільше вимирання історія життя, оскільки зникли багато групи коралів, трилобіти, більшість головоногих, риб (насамперед хрящових і кистеперых), і навіть амфібій. Морська фауна втратила у своїй 40–50 % сімейств і близько 70 % пологів.

Розвиток життя у мезозої.Мезозойська ера тривала близько 165 млн. років і характеризувалася підняттям суші, інтенсивним гороутворенням та зниженням вологості клімату. Вона ділиться на три періоди: тріасовий, юрський та крейдяний.

На початку тріасового періоду клімат був посушливим, проте пізніше внаслідок підвищення рівня морів він став більш вологим. Серед рослин переважали голонасінні, папороті та хвощі, проте дерев'яні форми спорових практично повністю вимерли. Високого розвитку досягли деякі корали, амоніти, нові групи форамініфер, двостулкових молюсків та голкошкірих, тоді як різноманітність хрящових риб зменшилася, змінилися й групи кісткових риб. Рептилії, що панували на суші, почали освоювати і водне середовище, як іхтіозаври і плезіозаври. З плазунів тріасу до нашого часу дожили крокодили, гаттерії та черепахи. Наприкінці тріасу з'явилися динозаври, ссавці та птахи.

У юрському періодісуперконтинент Пангея розколовся на кілька менших. Більшість юри була дуже вологою, а до його кінця клімат став більш посушливим. Домінуючою групою рослин були голонасінні, у тому числі з того часу збереглися секвойи. У морях процвітали молюски (амоніти та белемніти, двостулкові та черевоногі), губки, морські їжаки, хрящові та кісткові риби. Великі амфібії практично повністю вимерли в юрському періоді, проте з'явилися сучасні групи земноводних (хвостаті та безхвості) та лускатих (ящірок та змій), зросла різноманітність ссавців. До кінця періоду виникли і можливі предки перших птахів – археоптерикси. Однак у всіх екосистемах домінували плазуни – іхтіозаври та плезіозаври, динозаври та літаючі ящіри – птерозаври.

Крейдяний періодотримав назву у зв'язку з утворенням крейди в осадових породах того часу. На всій землі, крім приполярних областей, був стійкий теплий і вологий клімат. У цьому періоді виникли і набули широкого поширення покритонасінних, що витісняли голонасінних, що спричинило різке збільшення різноманітності комах. У морях, крім молюсків, костистих риб, плезіозаврів, знову з'явилася величезна кількість форамініфер, мушлі яких і утворили поклади крейди, а на суші переважали динозаври. Краще пристосовані до повітряного середовища птахи почали поступово витісняти ящерів, що літають.

Наприкінці періоду відбулося глобальне вимирання, внаслідок якого зникли амоніти, белемніти, динозаври, птерозаври та морські ящери, давні групи птахів, а також деякі голонасінні. З Землі загалом зникло близько 16 % сімейств і 50 % пологів тварин. Кризу наприкінці крейди пов'язують із падінням великого метеоритав Мексиканську затоку, проте вона, швидше за все, не була єдиною причиною глобальних змін. У ході подальшого похолодання вижили лише невеликі рептилії та теплокровні ссавці.

Розвиток життя в кайнозої.Кайнозойська ера почалася близько 66 млн. років тому і триває до теперішнього часу. Вона характеризується пануванням комах, птахів, ссавців та покритонасінних рослин. Кайнозою ділять на три періоди. палеоген, неоген та антропоген - останній з яких є найкоротшим в історії Землі.

У ранньому та середньому палеогені клімат залишався теплим та вологим, до кінця періоду стало прохолодніше та суші. Домінуючою групою рослин стали покритонасінні, проте, якщо на початку періоду переважали вічнозелені ліси, то в кінці з'явилося багато листопадних, а в посушливих зонах утворилися степи.

Серед риб панівне становище зайняли костисті риби, а кількість видів хрящових, незважаючи на їхню помітну роль у солоних водоймах, незначна. На суші з рептилій збереглися тільки лускаті, крокодили та черепахи, тоді як ссавці зайняли більшу частину їхніх екологічних ніш. У середині періоду з'явилися основні загони ссавців, у тому числі комахоїдні, хижі, ластоногі, китоподібні, копитні та примати. Ізоляція материків зробила фауну і флору географічно різноманітнішими: Південна Америка та Австралія стали центрами розвитку сумчастих, інші материки - плацентарних ссавців.

Неогеновий період.Земна поверхня в неогені набула сучасного вигляду. Клімат став більш прохолодним та сухим. У неогені вже сформувалися всі загони сучасних ссавців, а африканських саванах виникло сімейство Гомінід і рід Людина. До кінця періоду у приполярних областях континентів поширилися хвойні ліси, з'явилися тундри, а степи. помірного поясузайняли злаки.

Четвертичний період(антропоген) характеризується періодичними змінами заледенінь та потеплінь. Під час зледеніння високі широти покривалися льодовиками, різко знижувався рівень океану, звужувалися тропічний і субтропічний пояси. На прилеглих до льодовиків територіях встановлювався холодний і сухий клімат, який сприяв формуванню холодостійких груп тварин - мамонтів, гігантських оленів, печерних левів та ін. Зниження рівня Світового океану і т. д. Міграції тварин, з одного боку, призвели до взаємозбагачення флор і фаун, а з іншого, до витіснення реліктів прибульцями, наприклад, сумчастих і копитних у Південній Америці. Ці процеси, однак, не торкнулися Австралії, що залишилася ізольованою.

Загалом періодичні зміни клімату призвели до формування надзвичайно великої видової різноманітності, характерної для нинішнього етапу еволюції біосфери, а також вплинули на еволюцію людини. Упродовж антропогену кілька видів роду Людина розселилися з Африки до Євразії. Близько 200 тисяч років тому в Африці виник вигляд Людина розумна, яка після тривалого періоду існування в Африці близько 70 тисяч років тому вийшла в Євразію і близько 35-40 тис. років тому - в Америку. Після періоду співіснування з близькими родичами він витіснив їх і розселився по всій території земної кулі. Близько 10 тис. років тому господарська діяльність людини в помірно теплих областях земної кулі почала впливати як на зовнішній вигляд планети (розорювання земель, випалювання лісів, перевипас пасовищ, опустелювання тощо), так і на тваринний і рослинний світ внаслідок скорочення ареалів їх проживання та винищення, і вступив у дію антропогенний фактор.

Походження людини. Людина як вид, його місце у системі органічного світу. Гіпотези походження людини. Рушійні сили та етапи еволюції людини. Людські раси, їхня генетична спорідненість. Біосоціальна природа людини Соціальне та природне середовище, адаптації до нього людини

Походження людини

Ще 100 років тому переважна більшість людей на планеті навіть і думки не допускала про те, що людина може походити від таких «малоповажних» тварин, як мавпи. У дискусії з одним із захисників дарвінівської теорії еволюції, професором Томасом Гекслі його затятий противник єпископ оксфордський Семюель Вілберфорс, що спирався на релігійні догми, навіть звернувся до нього з питанням, чи вважає він себе пов'язаним з мавпами предками через дідуся чи бабусю.

Проте думки про еволюційне походження висловлювали ще античні філософи, а великий шведський систематик К. Лінней у XVIII столітті за сукупністю ознак дав людині видову назву Homo sapiens L.(людина розумна) і віднесла її разом з мавпами до одного загону - Примати. Ж. Б. Ламарк підтримав К. Ліннея і вважав, що людина навіть мала спільних предків із сучасними мавпами, однак у якийсь момент своєї історії він спустився з дерева, що й стало однією з причин становлення людини як виду.

Ч. Дарвін також не оминув увагою дане питання і в 70-ті роки XIX століття опублікував праці «Походження людини та статевий відбір» та «Про вираження емоцій у тварин і людини», в яких навів не менш переконливі докази спільності походження людини та мавп, чим німецький дослідник Еге. Геккель («Природна історія творіння», 1868; «Антропогенез, або Історія походження людини», 1874), що склав навіть родовід царства тварин. Однак ці дослідження стосувалися лише біологічної сторони становлення людини як виду, тоді як соціальні аспектирозкрив класик історичного матеріалізму – німецький філософ Ф. Енгельс.

В даний час походження та розвиток людини як біологічного виду, а також різноманітність популяцій сучасної людини та закономірності їх взаємодії вивчає наука Антропологія.

Людина як вид, її місце у системі органічного світу

Людина розумна ( Homo sapiens) як біологічний виглядвідноситься до царства тварин, підцарства багатоклітинних. Наявність у процесі ембріонального розвитку хорди, зябрових щілин у глотці, нервової трубки та двосторонньої симетрії дозволяє віднести його до типу хордових, тоді як розвиток хребта, наявність двох пар кінцівок та розташування серця на черевній стороні тіла свідчить про його спорідненість з іншими представниками підтипу хребетних.

Вирощування дитинчат молоком, яке виділяють молочні залози, теплокровність, чотирикамерне серце, наявність волосся на поверхні тіла, семи хребців у шийному відділі хребта, напередодні рота, альвеолярних зубів та зміна молочних зубів на постійні є ознаками класу ссавців, а внутрішньоутробний розвиток з організмом матері через плаценту - плацентарні підкласи.

Більш приватні ознаки, такі як хапальні кінцівки з протипоставленим великим пальцем і нігтями на пальцях, розвиток ключиць, спрямовані вперед очі, збільшення розмірів черепа і головного мозку, а також наявність всіх груп зубів (різців, іклів та корінних) не залишають сумніву в тому, що його місце – у загоні приматів.

Значний розвиток головного мозку та мімічної мускулатури, а також особливості будови зубів дозволяють віднести людину до підряду вищих приматів або мавп.

Відсутність хвоста, наявність вигинів хребта, розвиток великих півкуль переднього мозку, покритих корою з численними борознами та звивинами, присутність верхньої губи та зрідженість волосяного покриву дають підстави розміщувати його серед представників сімейства вищих вузьконосих, або людиноподібних мавп.

Однак навіть від найбільш високоорганізованих мавп людини відрізняють різке збільшення обсягу головного мозку, прямоходіння, широкий таз, підборіддя, що виступає, членороздільна мова і наявність в каріотипі 46 хромосом і визначають його приналежність до роду Людина.

Використання верхніх кінцівок для трудової діяльності, виготовлення знарядь праці, абстрактне мислення, колективна діяльність та розвиток на основі більше соціальних, ніж біологічних законів, є видовими ознаками Людини розумної.

Всі сучасні люди належать до одного виду - Людина розумна ( Homo sapiens), та підвиду H. sapiens sapiens. Цей вид є сукупністю популяцій, що дають при схрещуванні плідне потомство. Незважаючи на досить значну різноманітність морфофізіологічних ознак, вони не є свідченнями вищого чи нижчого ступеня організації певних груп людей – всі вони знаходяться на одному рівні розвитку.

В наш час зібрано вже достатню кількість наукових фактів на користь становлення людини як виду в процесі еволюції. антропогенезу. Конкретний хід антропогенезу ще до кінця не з'ясований, але завдяки новим палеонтологічним знахідкам та сучасним методам дослідження можна сподіватися, що чітка картина з'явиться вже незабаром.

Гіпотези походження людини

Якщо не брати до уваги не відносяться до галузі біології гіпотези божественного творіння людини та її проникнення з інших планет, то більш-менш заможні гіпотези походження людини зводять його до спільних предків із сучасними приматами.

Так, гіпотеза походження людини від давньотропічного примату довгоп'ята, або тарзіальна гіпотеза, Сформульована англійським біологом Ф. Вудом Джонсом в 1929 році, спирається на подібність пропорцій тіл людини і довгоп'ята, особливості волосяного покриву, укороченість лицьового відділу черепа останнього і т. д. Однак відмінності в будові і життєдіяльності цих організмів настільки великі загального визнання.

З людиноподібними мавпами в людини навіть дуже багато рис подібності. Так, крім згадуваних вище анатомо-морфологічних особливостей, слід акцентувати увагу на їх постембріональному розвитку. Наприклад, волосяний покрив у маленьких шимпанзе набагато рідкіший, відношення об'єму головного мозку до об'єму тіла набагато більше, а можливості пересування на задніх кінцівках дещо ширші, ніж у дорослих особин. Навіть статеве дозрівання у вищих приматів настає набагато пізніше, ніж у представників інших загонів ссавців, які мають подібні розміри тіла.

У ході цитогенетичних досліджень було виявлено, що одна з хромосом людини утворилася в результаті злиття хромосом двох різних пар, присутніх у каріотипі людиноподібних мавп, і це пояснює різницю серед них хромосом (у людини 2n = 46, а у великих людиноподібних мавп 2n = 48 ), а також є ще одним свідченням спорідненості цих організмів.

Дуже велика схожість людини і людиноподібних мавп і за молекулярно-біохімічними даними, оскільки у людини і шимпанзе однакові білки груп крові АВ0 і резус, багато ферментів, а амінокислотні послідовності ланцюгів гемоглобіну мають всього 1,6% відмінностей, тоді як з іншими мавпами це розходження трохи більше. Та й на генетичному рівні відмінності у послідовностях нуклеотидів у ДНК між цими двома організмами становлять менше 1%. Якщо враховувати середню швидкістьеволюції таких білків у родинних груп організмів можна визначити, що предки людини відокремилися від інших груп приматів близько 6-8 млн років тому.

Поведінка мавп багато в чому нагадує поведінку людини, оскільки вони живуть групами, у яких чітко розподілені соціальні ролі. Спільний захист, взаємодопомога та полювання - не єдина мета створення групи, оскільки всередині неї мавпи відчувають прихильність один до одного, всіляко висловлюють її, емоційно реагують на різноманітні подразники. З іншого боку, у групах відбувається обмін досвідом між особинами.

Таким чином, схожість людини з іншими приматами, особливо вищими вузьконосими мавпами, виявляється на різних рівнях біологічної організації, а відмінності людини як виду значною мірою визначаються особливостями цієї групи ссавців.

До групи гіпотез, які не піддають сумніву походження людини від спільних предків із сучасними людиноподібними мавпами, належать гіпотези поліцентризму та моноцентризму.

Вихідним становищем гіпотези поліцентризмує виникнення і паралельна еволюція сучасного виду людини одночасно в кількох районах земної кулі від різних форм древньої чи навіть найдавнішої людини, але це суперечить основним положенням синтетичної теорії еволюції.

Гіпотези єдиного походження сучасної людини, навпаки, постулюють виникнення людини в одному місці, проте розходяться в тому, де це сталося. Так, гіпотеза позатропічного походження людинибазується на тому, що лише суворі кліматичні умови високих широт Євразії могли сприяти олюднюванню мавп. На її користь свідчило відкриття на території Якутії стоянок часів найдавнішого палеоліту - дирингської культури, але згодом було встановлено, що вік цих знахідок становить не 1,8-3,2 млн. років, а 260-370 тис. років. Таким чином, ця гіпотеза також недостатньо підтверджена.

Найбільше доказів нині зібрано саме на користь гіпотези африканського походження людини, Але і вона не позбавлена ​​недоліків, які покликана врахувати комплексна гіпотеза широкого моноцентризму, що поєднує аргументи гіпотез поліцентризму та моноцентризму

Рухові сили та етапи в еволюції людини

На відміну з інших представників тваринного світу, людина у процесі своєї еволюції піддавався дії як біологічних чинників еволюції, а й соціальних, що й сприяло виникненню виду якісно нових істот з біосоціальними властивостями. Соціальні чинники зумовили прорив у принципово нове адаптивне середовище, яка давала великі переваги виживання популяцій людини і різко прискорювала темпи його еволюції.

Біологічними факторами еволюції, що грають певну роль в антропогенезі і до цього дня, є спадкова мінливість, а також потік генів, які постачають первинний матеріал для природного відбору. Водночас ізоляція, популяційні хвилі та дрейф генів майже повністю втратили своє значення внаслідок науково-технічного прогресу. Це дає підстави деяким ученим вважати, що у майбутньому навіть мінімальні різницю між представниками різних расзникнуть внаслідок їхнього змішання.

Оскільки зміна умов довкілля змусило предків людини спуститися з дерев на відкритий простір, і перейти до пересування на двох кінцівках, вивільнені верхні кінцівки були використані ними для перенесення їжі та дітей, а також виготовлення та використання знарядь праці. Однак виготовити таку зброю можна лише за умови наявності чіткого уявлення про кінцевому результаті- Образу предмета, тому розвивалося і абстрактне мислення. Добре відомо, що складні рухи та процес мислення є необхідними для розвитку певних зон кори головного мозку, що й відбулося у процесі еволюції. Однак успадкувати такі знання та вміння неможливо, їх можна лише передати від однієї особини до іншої протягом життя останньої, наслідком чого стало створення особливої ​​форми спілкування – членоподілової мови.

Таким чином, до соціальних факторів еволюції слід віднести трудову діяльність людини, абстрактне мислення та членоподілову мову. Не слід відкидати і прояви альтруїзму первісної людини, яка дбала про дітей, жінок та осіб похилого віку.

Трудова діяльність людини не тільки вплинула на зовнішній вигляд її самої, а й дозволила спочатку частково полегшити умови існування завдяки використанню вогню, виготовлення одягу, спорудженню житла, а надалі і активно змінювати їх за допомогою зведення лісів, розорювання земель тощо. час безконтрольна господарська діяльність поставила людство перед загрозою глобальної катастрофив результаті ерозії ґрунтів, висихання прісноводних водойм, руйнування озонового екрану, що, своєю чергою, може посилити тиск біологічних факторів еволюції.

Дріопітек, Який жив близько 24 млн років тому, найімовірніше, був спільним предком людини і людиноподібних мавп. Незважаючи на те, що деревами він лазив і бігав на всіх чотирьох кінцівках, він міг пересуватися і на двох ногах, а в руках переносити їжу. Повний поділ вищих мавп і лінії, що веде до людини, стався близько 5-8 млн. років тому.

Австралопитек. Від дріопитеків, мабуть, походить рід ардіпітек, Який сформувався понад 4 млн років тому в саванах Африки в результаті похолодання та відступу лісів, що змусило цих мавп перейти до пересування на задніх кінцівках. Ця невелика тварина, мабуть, дала початок досить численному роду австралопітеків(«Південна мавпа»).

Австралопітеки з'явилися близько 4 млн років тому і жили в африканських саванах і сухих лісах, де повною мірою позначилися переваги двоногого переміщення. Від австралопітеків пішли дві гілки - великі рослиноїдні з потужними щелепами. парантропиі більш дрібні та менш спеціалізовані люди. Протягом певного часу ці два роди розвивалися паралельно, що, зокрема, виявлялося у збільшенні обсягу мозку, та ускладненні використовуваних знарядь. Особливостями нашого роду є виготовлення кам'яних знарядь (парантропи використовували лише кістку) та відносно великий мозок.

Перші представники роду Людина з'явилися близько 2,4 млн. років тому. Вони належали до вигляду людина вміла (Homo habilis)були невисокими істотами (близько 1,5 м) з об'ємом мозку приблизно 670 см 3 . Вони використовували грубі галькові гармати. Очевидно, у представників цього виду була добре розвинена міміка і була зародкова мова. Людина вміла зійшла з історичної сцени близько 1,5 млн років тому, давши початок наступному виду. людині випрямленої.

Людина випрямлена (H. erectus) як біологічний вид сформувався в Африці близько 1,6 млн. років тому і проіснував протягом 1,5 млн. років, швидко розселившись на величезних територіях в Азії та Європі. Представник цього виду з острова Ява був свого часу описаний як пітекантроп(«Мавполюдина»), виявлений у Китаї отримав назву синантропа, тоді як їх європейським «колегою» є гейдельберзька людина.

Всі ці форми також називають архантропами(найдавнішими людьми). Людина випрямлена відрізнялася низьким чолом, великими надбрівними дугами і скошеним назад підборіддям, об'єм його мозку становив 900-1200 см 3 . Тулуб і кінцівки людини випрямленого нагадували такі в сучасної людини. Поза всяким сумнівом, представники цього роду користувалися вогнем і виготовляли гострі рубила. Як показали недавні знахідки, цей вид навіть освоїв мореплавання, бо його нащадки знайшли на віддалених островах.

Палеоантропія.Близько 200 тис років тому від гейдельберзької людини стався неандертальська людина (H. neandertalensis), якого відносять до палеоантропам(стародавнім людям), які жили в Європі та Західній Азії в межах 200–28 тис. років тому, у тому числі в епохи заледенінь. Це були міцні, фізично досить сильні та витривалі люди з більшим об'ємом мозку (навіть більшим, ніж у сучасної людини). Вони мали чітку мову, виготовляли складні знаряддя та одяг, ховали своїх померлих, і, можливо, мали навіть деякі зачатки мистецтва. Неандертальці були предками людини розумного, ця група розвивалася паралельно. Їхнє вимирання пов'язане зі зникненням мамонтової фауни після останнього заледеніння, а можливо, є також результатом конкурентного витіснення з боку нашого виду.

Найбільш стародавня знахідкапредставника людину розумну (Homo sapiens)має вік 195 тисяч років і походить з Африки. Швидше за все, предками сучасної людини є не неандертальці, а якась форма архантропів, наприклад, гейдельберзька людина.

Неоантропія.Близько 60 тис. років тому в результаті невідомих подійнаш вид мало не вимер, тому всі наступні люди є нащадками невеликої групи, яка налічувала лише кілька десятків особин. Переборовши цю кризу, наш вид почав розселятися Африкою та Євразією. Від інших видів він відрізняється більш стрункою статурою, вищою швидкістю розмноження, агресивністю і, звичайно, найскладнішою і гнучкою поведінкою. Людей сучасного типу, які населяли Європу 40 тис. років тому, називають кроманьйонцямиі відносять до неоантропам(сучасним людям). Вони біологічно не відрізнялися від сучасних людей: зріст 170-180 см, об'єм мозку близько 1600 см3. У кроманьйонців з'явилися мистецтво та релігія, вони одомашнили багато видів диких тварин та окультурили багато видів рослин. Від кроманьйонців походять сучасні люди.

Людські раси, їхня генетична спорідненість

При розселенні людства по планеті між різними групамилюдей виникали певні розбіжності, що стосуються кольору шкіри, рис обличчя, характеру волосся, а також частоти деяких біохімічних особливостей. Сукупність таких спадкових ознак характеризує групу особин одного виду, відмінності між якими менш істотними, ніж підвиди - расу.

Вивчення та класифікація рас ускладнені відсутністю чітких кордонів між ними. Все сучасне людство належить до одного виду, всередині якого виділяють три великі раси: австрало-негроїдну (чорну), європеоїдну (білу) та монголоїдну (жовту). Кожна з них поділяється на малі раси. Відмінності між расами зводяться до особливостей кольору шкіри, волосся, форми носа, губ тощо.

Австрало-негроїдна, або екваторіальна расахарактеризується темним кольоромшкіри, хвилястим або кучерявим волоссям, широким і мало виступаючим носом, поперечним розташуванням ніздрів, товстими губами і рядом черепних ознак. Європоїдна, або євразійська расахарактеризується світлою або смаглявою шкірою, прямим або хвилястим м'яким волоссям, хорошим розвитком волосяного покриву на обличчі чоловіків (борода і вуса), вузьким носом, що виступає, тонкими губамита поруч черепних ознак. Монголоїдна(Азіатсько-американська) расахарактеризується смаглявою або світлою шкірою, часто жорстким волоссям, середньою шириною носа і губ, сплощеністю обличчя, сильним виступанням вилиць, порівняно великими розмірами обличчя, помітним розвитком «третього століття».

Ці три раси різняться і розселення. До епохи європейської колонізації австрало-негроїдна раса була поширена в Старому Світі на південь від тропіка Раку; європеоїдна раса - у Європі, Північній Африці, Передній Азії та Північній Індії; монголоїдна раса - у Південно-Східній, Північній, Центральній та Східній Азії, Індонезії, Північній та Південній Америці.

Проте, різницю між расами стосуються лише другорядних ознак, мають пристосувальне значення. Так, шкіра негроїдів отримує опік при десятикратно більшій дозі ультрафіолетового опромінення, ніж шкіра європеоїдів, проте європеоїди менше страждають від рахіту у високих широтах, де може відчуватися нестача необхідного для утворення вітаміну D ультрафіолету.

Раніше деякі люди прагнули довести досконалість однієї з рас, щоб отримати моральну перевагу над іншими. В даний час зрозуміло, що расові особливості відображають лише різні історичні шляхи груп людей, але ніяк не пов'язані з перевагою чи біологічною відсталістю тієї чи іншої групи. Людські раси менш чітко окреслені, ніж підвиди та раси інших тварин, і ніяк не можуть бути порівняні, наприклад, з породами свійських тварин (які є результатом цілеспрямованого відбору). Як показують медико-біологічні дослідження, наслідки міжрасового шлюбу залежать від індивідуальних особливостей чоловіка та жінки, а не від їхньої расової приналежності. Тому будь-які заборони на міжрасові шлюби чи певні забобони є ненауковими та антигуманними.

Більш конкретними, ніж раси, групами людей є народності- історично сформовані мовні, територіальні, економічні та культурні спільноти людей. Населення певної держави утворює її народ. При взаємодії багатьох народностей у складі якогось народу може виникнути нація. Зараз Землі немає «чистих» рас, а кожен досить великий народ представлений людьми, які належать до різних рас.

Біосоціальна природа людини

Безсумнівно, людина як біологічний вид має зазнавати тиску факторів еволюції, таких як мутагенез, популяційні хвилі та ізоляція. Однак у міру становлення людського суспільства одні з них слабшають, а інші, навпаки, посилюються, оскільки на планеті, захопленій процесами глобалізації, майже не залишилося ізольованих популяцій людини, в яких здійснюються близькі споріднені схрещування, а чисельність самих популяцій не схильна до різких коливань. Відповідно, і рушійний чинник еволюції - природний відбір - завдяки успіхам медицини не відіграє вже тієї ролі у популяціях людини, яка властива йому у популяціях інших організмів.

На жаль, ослаблення тиску відбору веде до зростання частоти спадкових захворювань у популяціях. Наприклад, в індустріально розвинених країнах до 5% населення страждають на колірну сліпоту (дальтонізм), тоді як у менш розвинених державах цей показник становить до 2%. Негативні наслідки даного явищаможуть бути подолані завдяки профілактичним заходам та прогресу в таких галузях науки, як генна терапія.

Однак це не означає, що еволюція людини завершилася, оскільки природний відбір продовжує діяти, усуваючи, наприклад, гамети та особин із несприятливими комбінаціями генів ще на проембріональному та ембріональному періодах онтогенезу, а також за стійкістю до збудників різних захворювань. З іншого боку, матеріал для природного відбору постачає як мутаційний процес, а й накопичення знань, здатність до навчання, сприйняття культури та інших ознак, які можуть передаватися від людини до людини. На відміну від генетичної інформації, Накопичений у процесі індивідуального розвитку досвід передається як від батьків нащадкам, так і у зворотному напрямку. А конкуренція виникає вже між спільнотами, що різняться у культурному відношенні. Ця форма еволюції, властива виключно людині, отримала назву культурної, або соціальної еволюції

Тим не менш, культурна еволюція не виключає біологічної, оскільки вона стала можливою тільки внаслідок формування людського мозку, а сама біологія людини в даний час визначається культурною еволюцією, тому що відсутність суспільства та різноманітності рухів у мозку не формуються певні зони.

Таким чином, людина має біосоціальну природу, яка накладає відбиток на прояви біологічних, у тому числі генетичних закономірностей, яким підпорядковується його індивідуальний та еволюційний розвиток.

Соціальне та природне середовище, адаптації до нього людини

Під соціальним середовищемрозуміють, перш за все, навколишні людини суспільні матеріальні та духовні умови її існування та діяльності. Крім економічної системи, суспільних відносин, суспільної свідомості та культури, до неї включають і безпосереднє оточення людини - сім'ю, робітник та учень колективи, а також інші групи. Середовище, з одного боку, надає вирішальний вплив на формування та розвиток особистості, а з іншого, і сама змінюється під впливом людини, що тягне за собою нові зміни людей і т.д.

Пристосування індивідів або їх груп до соціального середовища для реалізації власних потреб, інтересів, життєвих цілей і включає адаптацію до умов і характеру навчання, праці, міжособистісних відносин, екологічного та культурного середовища, умов проведення дозвілля і побуту, а також їх активну зміну для задоволення своїх потреб. Велику роль цьому грає і зміна себе, своїх мотивів, цінностей, потреб, поведінки тощо.

Інформаційні навантаження та емоційні переживання у суспільстві найчастіше є основною причиною стресу, подолати який можливо за допомогою чіткої самоорганізації, фізичної підготовкита аутотренінгу. У деяких особливо тяжких випадках потрібне звернення до лікаря-психотерапевта. Спроба знайти забуття цих проблем у переїданні, курінні, вживанні алкоголю та інших шкідливих звичках не призводить до бажаного результату, а лише посилює стан організму.

Не менший вплив робить на людину і навколишнє природне середовище, незважаючи на те, що людина вже близько 10 тис. років намагається сформувати для себе комфортне штучне середовище. Так, підйом на значну висоту через зниження концентрації кисню в повітрі призводить до зростання кількості еритроцитів у крові, посилення дихання та серцебиття, а тривале перебування на відкритому сонці сприяє посиленню пігментації шкіри – засмагу. Однак перелічені зміни укладаються в норму реакції та не успадковуються. Тим не менш, у народів, які тривалий час проживають в подібних умовах, можуть бути деякі пристосування. Так, у північних народів носові пазухи мають набагато більший обсяг для зігрівання повітря, а розмір частин тіла, що виступають, зменшується для зниження втрати тепла. Африканці відрізняються темнішим кольором шкіри і кучерявим волоссям, оскільки пігмент меланін захищає органи тіла від проникнення згубних ультрафіолетових променів, а шапка волосся має термоізоляційні властивості. Світлі очі європейців є пристосуванням до більш гострого сприйняття зорової інформації у сутінках та в тумані, а монголоїдний розріз очей – це результат природного відбору на дію вітрів та запорошених бур.

Для цих змін потрібні століття і тисячоліття, проте життя в цивілізованому суспільстві тягне за собою деякі зміни. Так, зменшення фізичних навантажень призводить до полегшення скелета та зниження його міцності, зменшення м'язової маси. Низька рухливість, надлишок висококалорійної їжі, стреси спричиняють зростання кількості людей з надмірною вагою, а повноцінне білкове харчування та продовження світлового дня за допомогою штучного освітлення сприяють акселерації – прискоренню росту та статевого дозрівання, збільшенню розмірів тіла.