Теория эволюции

    Наличие спектра изменчивости у организмов, их неоднородность и борьба за существование приводят к выживанию наиболее приспособленных и уничтожению менее приспособленных особей. Вывод: в природе идет естественный отбор, который способствует накоплению полезных признаков, передаче и закреплению их в потомстве. Идея естественного отбора возникла у Дарвина в результате наблюдений за искусственным отбором и селекцией животных. По Дарвину, результатом естественного отбора в природе явились: 1) возникновение приспособлений; 2) изменяемость, эволюция организмов; 3) образование новых видов. Видообразование идет на основе дивергенции признаков.

    Дивергенция — расхождение признаков в пределах вида, возникающее под действием естественного отбора. Наибольшие преимущество к выживанию имеют особи с крайними признаками, тогда как особи со средними, сходными признаками гибнут в борьбе за существование. Организмы с уклоняющимися признакам могут стать родоначальниками новых подвидов и видов. Причиной дивергенции признаков являются наличие неопределенной изменчивости, внутривидовая конкуренция и разнонаправленный характер действия естественного отбора.

    Теория  видообразования Дарвина называется монофилетической — происхождение видов от общего родоначальника, исходного вида. Ч. Дарвин доказал историческое развитие живой природы, объяснил пути видообразования, обосновал формирование приспособлений и их относительный характер, определил причины и движущие силы эволюции.

    Доказательства  эволюции

    Биологическая эволюция — исторический процесс развития органического мира сопровождается изменениями организмов,  вымиранием одних и появлением других. Современная наука располагает многими фактами, свидетельствующими об эволюционных процессах.

    Эмбриологические  доказательства эволюции

    В первой половине XIX в. получает развитие теория «зародышевого сходства». Русский  ученый Карл Бэр (1792—1876) установил, что на ранних стадиях развития эмбрионов обнаруживается большое сходство между различными видами в пределах типа.

    Работы  Ф. Мюллера и Э. Геккеля позволили  им сформулировать биогенетический закон: «онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза». Позднее трактовка биогенетического закона была развита и утоточнена А. Н. Северцовым: «в онтогенезе повторяются эмбриональные стадии предков». Наибольшее сходство имеют зародыши на ранних стадиях развития. Общие признаки типа формируются в ходе эмбриогенеза раньше, чем специальные. Так все эмбрионы позвоночных на 1 стадии имеют жаберные щели и двухкамерное сердце. На средних стадиях появляются особенности, характерные для каждого класса, и лишь на более поздних формируются особенности вида.

    Сравнительно-анатомические  и морфологическиe доказательства эволюции

    Доказательством единства происхождения служит клеточное  строение организмов, единый план строения органов и их эволюционные изменения.

    Гомологичные  органы имеют сходный план строения и общность происхождения, выполняют как одинаковые, так и различные функции. Гомологичные органы позволяют доказать историческое родство различных видов. Первичное морфологическое сходство заменяется, в разной степени, различиями, приобретенными в ходе дивергенции. Типичным примером гомологичных органов являются конечности позвоночных, имеющие общий план строения независимо от выполняемых функций.

    Некоторые органы растений морфологически развиваются  из листовых зачатков и являются видоизмененными  листьями (усики, колючки, тычинки).

    Аналогичные органы — вторичное, не унаследованное от общих предков, морфологическое сходство у организмов различных систематических групп. Аналогичные органы сходны по выполняемым функциям и развиваются в процессе конвергенции. Они свидетельствуют об однотипных приспособлениях, возникающих в ходе эволюции в одинаковых условиях среды в результате естественного отбора. Например, аналогичные органы животных — крылья бабочки и птицы. Это приспособление к полету у бабочек развилось из хитинового покрова, а у птиц — из внутреннего скелета передних конечностей и перьевого покрова. Филогенетически эти органы формировались по-разному, но выполняют одинаковую функцию — служат для полета животного. Иногда аналогичные органы приобретают поразительное сходство, как, например, глаза головоногих моллюсков и наземных позвоночных. Они имеют одинаковый общий план строения, похожие структурные элементы, хотя и развиваются из разных зачатков в онтогенезе и никак не связаны между собой. Сходство объясняется лишь физической природой света.

    Примером  аналогичных органов являются колючки  растений, которые защищают их от поедания животными. Колючки могут развиваться из листьев (барбарис), прилистников (белая акация), побега (боярышник), коры (ежевика). Они сходны лишь внешне и по выполняемым функциям.

    Рудиментарные органы — сравнительно упрощенные или недоразвитые структуры, утратившие свое первоначальное назначение. Они закладываются в период эмбрионального развития, но полностью не развиваются. Иногда рудименты берут на себя иные функции по сравнению с гомологичными органами других организмов. Так, рудимент аппендикс человека выполняет функцию лимфотворения, в отличие от гомологичного органа — слепой кишки травоядных. Рудименты тазового пояса кита и конечностей питона подтверждают факт происхождения китов от наземных четвероногих, а питонов — от предков с развитыми конечностями.

    Атавизм — явление возврата к предковым формам, наблюдающееся у отдельных особей. Например, зеброидная окраска жеребят, много- сосковость у человека.

    Биогеографические доказательства эволюции

    Изучение  флоры и фауны различных материков позволяет восстановить общий ход эволюционного процесса и выделить несколько зоогеографических зон, имеющих сходных наземных животных.

    1. Голарктическая область, которая  объединяет Палеарктическую (Евразия) и Неоарктическую (Северная Америка) области.

    2. Неотропическая область (Южная Америка).

    3. Эфиопская область (Африка

    4. Индо-Малайская область (Индокитай,  Малайзия, Филиппины).

    5. Австралийская область. В каждой из перечисленных областей наблюдается большое сходство животного и растительного мира. Одна область от других отличается определенными эндемичными группами.

    Эндемики — виды, роды, семейства растений или животных, распространение которых ограничено небольшой географической областью, т. е. это специфическая для данной области флора или фауна. Развитие эндемии чаще всего связано с географической изоляцией. Например, наиболее раннее отделение Австралии от южного материка Гондваны (более 120 млн лет) привело к самостоятельному развитию ряда животных. Не испытывая давления со стороны хищников, которые отсутствуют в Австралии, здесь сохранились однопроходные млекопитающие - первозвери: утконос и ехидна; сумчатые: кенгуру, коала.

    Флора и фауна Палеарктической и  Неоарктической областей, наоборот, сходны между собой. Например, близкородственными являются американские и европейские клены, ясени, сосны, ели. Из животных такие млекопитающие, как лоси, куницы, норки, белые медведи, обитают в Северной Америке и в Евразии. Американскому бизону соответствует родственный вид — европейский зубр. Подобное родство свидетельствует о длительном единстве двух материков.

    Палеонтологические доказательства эволюции

    Палеонтология изучает ископаемые организмы и позволяет установить исторический процесс и причины изменения органического мира. На основе палеонтологических находок составлена история развития органического мира.

    Ископаемые  переходные формы — формы организмов, сочетающие признаки более древних и молодых групп. Они помогают восстановить филогенез отдельных групп. Представители: археоптерикс — переходная форма между рептилиями и птицами; иностранцевия — переходная форма между рептилиями и млекопитающими; псилофиты — переходная форма между водорослями и наземными растениями.

    Палеонтологические  ряды составляются из ископаемых форм и отражают ход филогенеза (исторического развития) вида. Такие ряды существуют для лошадей, слонов, носорогов. Первый палеонтологический ряд лошадей был составлен В. О. Ковалевским (1842—1883).

    Реликты — виды растений или животных, сохранившиеся от древних исчезнувших организмов. Для них характерны признаки вымерших групп прошлых эпох. Изучение реликтовых форм позволяет восстановить облик исчезнувших организмов, предположить условия их обитания и образ жизни. Гаттерия — представитель древних примитивных пресмыкающихся. Такие пресмыкающиеся обитали в юре и меловом периоде. Кистеперая рыба латимерия известна с раннего девона. Эти животные дали начало наземным позвоночным. Гинкго являются наиболее примитивной формой голосеменных. Листья крупные, вееровидные, растения листопадные.

    Борьба  за существование

    Термин «борьба за существование» введен Ч. Дарвином и подразумевает взаимоотношения организмов с абиотическими и биотическими факторами среды. Она возникает в результате ограниченности природных ресурсов, с одной стороны, и существующей тенденцией организмов к неограниченному размножению, с другой.

    Борьба  за существование является предпосылкой естественного отбора, который определяется как процесс избирательного выживания и размножения организмов. Выживание одних особей происходит за счет гибели других. Борьба за существование регулирует численность популяции особей и поддерживает ее на определенном уровне.

    Выделяют  несколько форм борьбы за существование.

    Внутривидовая борьба, или состязание, возникает между особями одного вида в популяции или между популяциями. Представители одного вида имеют сходные жизненные потребности, поэтому между ними возникает конкуренция за территорию, пищевые ресурсы, самку. Эта форма борьбы самая напряженная. Она приводит к выживанию наиболее приспособленных, а следовательно, сохранению их генотипа в популяции. Наиболее жестко она идет среди растений одного вида, населяющих одну территорию. Более сильные особи затеняют слабые, их корни глубже проникают в почву, лучше используют влагу и питательные вещества. Среди животных может наблюдаться истребление молодняка при избыточной численности, борьба за главенство в стае.

    Однако  существует и взаимопомощь, которая  благоприятствует выживанию отдельных  особей, например у пингвинов. Но в этом случае отмечается пассивная конкуренция и острее становятся другие формы борьбы.

    Межвидовая  борьба идет между особями разных видов. Например, один вид использует другой в качестве источника пищи (хищник — жертва, паразит — хозяин). Острая конкуренция идет между видами, занимающими одну экологическую нишу. Это может иногда приводить к вытеснению одного вида другим с данной территории. Например, конкуренция разных хищников в одном лесу, угнетение сорными растениями культурных, борьба за пищу между двумя видами крыс — серой и черной.

    Борьба  с неблагоприятными условиями среды — давление, которое испытывает организм со стороны неживой природы (засуха, высокая или низкая температура, наводнение и т. д.). В создавшихся условиях выживают более приспособленные особи, а также те, которые лучше и быстрее адаптируются к изменяющимся условиям. Спячка, анабиоз, листопад, смена окраски и густоты шерсти, образование колючек вместо листьев — все эти приспособления направлены на выживание особи и вида в целом. Борьба с абиотическими факторами обостряет межвидовую и внутривидовую борьбу.

    Естественный отбор — движущая сила эволюции

    Сопоставив  способность всех организмов к неограниченному  размножению и разнонаправленной  наследственной изменчивости, Дарвин пришел к выводу, что выживают и  оставляют потомство особи, имеющие  наиболее полезные для того или иного  вида свойства, т.е. происходит естественный отбор.

    Естественный  отбор — это процесс избирательного воспроизведения организмов, происходящий в природе, в результате которого в популяции возрастает доля особей с полезными для вида признаками и свойствами в конкретных условиях среды. Материалом для отбора служат индивидуальные наследственные изменения (мутации и комбинации, возникающие в популяциях). Они могут быть полезными, вредными и безразличными для вида. Полезными для вида  будет всякое изменение, повышающее возможность выживания и оставление более многочисленного потомства. Вредные изменения снижают плодовитость и выживаемость особей. Отбор всегда имеет направленный характер: он сохраняет те изменения, которые наиболее соответствуют условиям окружающей среды, повышают плодовитость особей.

    Творческая  роль естественного отбора заключается  в том, что в процессе эволюции он сохраняет и накапливает из разнонаправленных мутаций наиболее соответствующие условиям среды  и полезные для вида. Естественный отбор является главной движущей силой эволюции органического мира.