Методи криичного мислення в быологыъ

Проте вчений не зумів правильно розв'язати  питання про рушійні сили еволюції, дати пояснення градаціям, заперечував природне вимирання виду. Таким чином, теорія Ламарка не змогла послідовно матеріалістично пояснити багатьох важливих проблем еволюційного розвитку.

2. Дарвінізм та сучасне уявлення про еволюцію

Англійський вчений Чарльз Дарвін (1809-1882) — один із найвидатніших біологів світу. Його еволюційна гіпотеза, відома під назвою «дарвінізм», тривалий час була основою теоретичної біології і привела до грандіозних змін не лише в галузі вивчення життя, але й значно вплинула на інші природничі науки та філософське осмислення проблеми людини і довкілля.

Основні положення свого вчення Дарвін виклав в 1859 році у книзі «Походження видів шляхом природного добору, або збереження сприятливих порід у боротьбі за життя», яка стала другою найпопулярнішою книгою після Біблії [7].

Передумови  виникнення вчення:

1. Географічні відкриття. У першій воловині XIX ст. Англія стала найбільшою колоніальною країною, яка захоплювала все нові і нові материки, острови. Англійські військові і торговельні кораблі вирушали до всіх континентів, відкривали і пізнавали нові держави, території.
2. Суспільно-політична ситуація в Англії також сприяла розвиткові еволюційних поглядів. В цей період вона була найбільш розвиненою капіталістичною країною: розвивалась промисловість, росли міста, зростав попит на продукти сільського господарства.
3. Успіхи природничих наук.

а)Успіхи цитології та порівняльної ембріології. Створення клітинної теорії Т.Шванном та М. Шлейденом, згідно з якою в основі мікроскопічної будови всіх організмів лежить клітина, сприяло розвиткові ідеї про спільність походження живих істот. Відкриття зародкових листків та дослідження основних етапів ембріогенезу у хребетних тварин (К.Бер, Х.Пандер) дало можливість говорити про єдність походження цих організмів.

б)Успіхи палеонтології. Французький вчений Ж.Кюв'є, вивчаючи ви 
копні рештки організмів, встановив послідовну зміну певних рослин і тварин 
у минулому Землі. Він був одним із засновників порівняльної анатомії тварин. 
Кюв'є підтверджував подібність і можливу спорідненість організмів, походження їх від одного кореня.

в)Становлення біогеографії. Біогеографія - наука про закономірності 
розповсюдження на земній кулі різних видів організмів та їхніх угруповань. 
Вона виникла завдяки численним експедиціям та відкриттям у різних куточках Землі (вчені О.Гумбольдт, П. Паллас), які вивчали тваринний та рослин 
ний світ. Ці експедиції показали, що між флорою і фауною різних континентів, 
островів тощо, тим більші відмінності, чим надійніше вони ізольовані один від одного, оскільки в умовах ізоляції види пристосовуються до умов довкілля незалежно від видів інших місцевостей.

г) Становлення біохімії. Дослідження органічної хімії показали, що органічні речовини можуть виникати з неорганічних, і що до складу живих істот входять ті самі хімічні елементи (С, О, Н, N. 8, Р, Ре), з яких сформовані тіла неживої природи, тобто так було доведено хімічну єдність живої і неживої природи.

Таким чином, у першій половині XIX ст. вже був зібраний величезний матеріал із різних сфер природознавства, який суперечив метафізичному світогляду і свідчив на користь еволюції. Необхідні були ідея, теорія, узагальнення, які змогли б пояснити накопичені факти, дати їм правильне тлумачення. Це зробив Ч. Дарвін [9].

Основні положення еволюційної гіпотези Ч. Дарвіна. Еволюція, за Дарвіном, полягає у безперервних пристосувальних змінах видів. Він вважав, що всі сучасні види є нащадками вимерлих предкових форм. Основними факторами або рушійними силами еволюції є: природний добір у процесі боротьби за існування на основі спадкової мінливості У результаті відбувається пристосування (адаптація організмів до умов середовища).

Мінливість — загальна властивість організмів, процес виникнення відмінностей у нащадків порівняно з предками, що зумовлює різноманітність особин у межах сорту, породи, виду. Дарвін розрізняв дві форми мінливості: визначену (групову) і невизначену (індивідуальну). У сучасному розумінні визначена мінливість відповідає модифікаційній (неспадковій), а невизначена - генотиповій (спадковій). Неспадкова мінливість проявляється у всіх особин виду однаково під дією певного чинника і зникає у нащадків, коли дія цього чинника припиняється. Наприклад, коні, перевезені на невеликі острови чи в гори, через кілька поколінь дрібнішають. Коли ж тварин почали утримувати на низьких рівнинах, то через кілька поколінь вони знову досягнуть розмірів своїх предків. Капуста за умов нестачі вологи не формує головку; у жителів високогір'я внаслідок меншого вмісту кисню в атмосфері підвищується кількість еритроцитів у крові. Нестача певного вітаміну спричиняє у всіх людей однакові захворювання (авітамінози) тощо.

Оскільки  невизначена (спадкова) мінливість сама по собі не має пристосувального характеру, то існує певний природний механізм, який забезпечує пристосування організмів до умов довкілля. Цей механізм Дарвін вбачав у боротьбі за існування та природному доборі [9].

Боротьба за існування - це вся сукупність взаємозв'язків між особинами та різними факторами довкілля. За Дарвіном, є такі форми боротьби за існування:

1. Внутрішньовидова - між особинами одного виду за їжу, місце розмноження, територію тощо. Найбільш антагоністична, жорстока боротьба.
2. Міжвидова - проявляється у стосунках між особинами різних видів. Наприклад, хижаки різних видів обмежують чисельність жертв теж різних видів. Рослини різних видів «змагаються» за площу зростання.
3. Боротьба з чинниками неживої природи, за Ч.Дарвіном, також призводить до загибелі більшої частини особин. Наприклад, сильні вітри здувають безліч крилатих комах із узбережжя на морську поверхню, де вони гинуть.

Причиною  боротьби є протилежність між  здатністю організмів до безмежного розмноження та обмеженістю життєвих ресурсів, внаслідок чого виживає частина особин, які мають найкращу пристосованість.

Природній добір є наслідком боротьби за існування, який проявляється у переважаючому виживанні і розмноженні найпристосованіших до умов існування організмів певного виду. Матеріалом для природного добору є зміни,

 

 

спричинені  спадковою мінливістю. Результатом дії природного добору є формування пристосувань організмів до конкретних умов зовнішнього середовища. Природний добір призводить до збільшення різноманітності форм організмів, ускладнення організації в ході еволюції, видоутворення [8].

Отже, вчення Ч. Дарвіна не потребує залучення нематеріальних факторів для пояснення еволюції і доводить, що рушійні сили розвитку природи містяться в ній самі. Живій природі властиві саморух і саморозвиток. У цьому полягає світоглядне значення вчення Ч. Дарвіна.

Сучасна синтетична гіпотеза еволюції.

Сучасна синтетична гіпотеза еволюції виникла в 10-50-х  роках XX ст. Вона поєднує (синтезує) результати досліджень і розвитку дарвінізму, генетики, екології, ембріології, цитології, біохімії та інших біологічних наук.

Основні положення  сучасної синтетичної гіпотези:

1. Основним джерелом для еволюції та спадкової мінливості є мутації.
2. Усі еволюційні перетворення відбуваються в популяціях - найменших елементарних одиницях еволюції, а не в особинах, як це вважалось раніше.
3. Елементарними факторами еволюції є: хвилі чисельності (життя), ізоляція, дрейф генів.
4. Рушійною силою еволюції є природний добір, який діє на сукупність фенотипів популяції. Він ґрунтується на збереженні і нагромадженні випадкових і дрібних мутацій у популяції.
5. Природний добір буває стабілізуючим, рушійним та розриваючим (ди-зруптивним).
6. Еволюція має поступовий і тривалий характер. Видоутворення, як етап еволюції, є послідовною зміною однієї тимчасової популяції, низкою наступних тимчасових популяцій.
7. Будь-яка систематична трупа організмів може або процвітати (біологічний прогрес), або вимирати (біологічний регрес).
8. Макроеволюція, або еволюція на рівні вище виду (рід, ряд, клас), іде лише шляхом мікроеволюції. Згідно з сучасною синтетичною гіпотезою еволюції не існує закономірностей макроеволюції, які б відрізнялися від мікро-еволюційних [10].

 

3. Мікроеволюція. Вид, його критерії. Популяція – елементарна одиниця еволюції. Елементарні фактори еволюції

Вид - це нижча таксономічна категорія. Дарвін не дає точного визначення виду і вважав, що ця категорія умовна, тимчасова, історична. Кожний вид виник із іншого виду і існує, доки не зміняться умови. Змінені умови можуть викликати або вимирання виду, або він зміниться і дасть початок новим видам. Відомо кілька визначень виду. Пропонуємо одне з них [16].

 Вид - сукупність популяцій особин морфологічно подібних, здатних схрещуватись між собою і давати плодюче потомство, які населяють певний ареал, мають однакові вимоги та пристосування до умов навколишнього середовища і не схрещуються з особинами інших видів.

Внаслідок існування  в природі дуже близьких видів-близнюків, видову приналежність певної групи особин встановлюють за різними критеріями виду, тобто за характерними ознаками і властивостями.

1. Морфологічний критерій - це подібність особин за будовою. Ві включає в себе всі структури - від хромосом до особливостей будови органі та їх систем. Морфологічні ознаки, унікальні для певного виду, мають назв діагностичних. Наприклад, діагностичними ознаками видів-близнюків є відміна в складі хромосом (каріотипів).
2. Фізіологічний критерій - подібність й відмінність в процесах життєдіяльності організмів одного чи інших видів. До них належать здатність до парування та народжування плідного потомства, або нездатність до парування між собою особин протилежної статі різних видів, або, якщо запліднення можливе, - зародок не розвивається чи гібридні нащадки безплідні.
3. Біохімічний критерій - особливості будови та складу хімічних молекул і перебігу біохімічних реакцій. Особини, що належать до одного виду, мають велику подібність хімічного складу їх організму. Наприклад, білковий вуглеводний, ліпідний, солевий склад їх клітин.
4. Географічний критерій - полягає в тому, що популяції одного виду займають певну частину біосфери (ареал), яка відрізняється від ареалів близьких видів.

5. Екологічний критерій - кожен вид має свою екологічну нішу в біогеоценозі. Екологічні ніша - місце виду у природі, яке включає не лише положення його в просторі, а й функціональну роль у біогеоценозі та ставлення до абіотичних факторів середовища існування. Е.К. характеризує ступінь біологічної спеціалізації (адаптації) даного організму (популяції), зокрема його місце в ланцюгах живлення. Екологічна ніша - це результат взаємодії популяції певного виду та екологічних факторів в екосистемах. Поняття екологічної ніші охоплює всі попередні критерії виду. Наприклад, деякі види-близнюки квіткових рослин, які зростають в одній екосистемі, чітко відрізняються термінами цвітіння тощо [1].

 

 

 

Популяція - елементарна одиниця еволюції.

Особини одного виду, як правило, розташовуються нерівномірно на зайнятій ними території. Таким чином, вид у природі підрозділяється на ряд порівняно ізольованих груп особин-популяцій.

Популяція - група особин, що належать до одного виду і займають чітко обмежену географічну територію.

Синтетична  гіпотеза розглядає популяцію, як елементарну  одиницю еволюції, бо в ній відбуваються усі елементарні еволюційні процеси. На думку авторів синтетичної гіпотези, у популяціях діють, крім спадкової мінливості (мутації), добору та боротьби за існування, ще елементарні фактори еволюції. До них належать хвилі життя, дрейф генів та ізоляція.

Хвилі життя - це коливання чисельності популяції. Найважливішим чинником, що регулює чисельність популяції, є наявність їжі. Тому, маючи потенційну можливість необмеженого збільшення, вони звичайно включають стільки особин, скільки може прохарчуватися на зайнятій ними території.

Хвилі життя ще залежать від циклу розвитку виду, змін інтесивностей екологічний факторів.

Дрейф генів — це випадкова, неспрямована зміна частот зустрічально-стей певних алелей у генофондах популяцій. Одна з причин дрейфу - хвилі життя, бо при зниженні чисельності популяцій зменшується резерв спадкової інформації і зростає імовірність переходу рецесивних алелей у монозиготний стан, а це призводить часто до загибелі особин, тобто до втрати рідкісних генів, або до зміни генофонду популяції.

Ізоляція - це неможливість схрещування між особинами одного виду через різні чинники. Розрізняють географічну, екологічну, сезонну, етологічну (поведінкову), генетичну ізоляції. Різні форми ізоляції діють незалежно одна від одної і можуть бути в різних комбінаціях представлені в популяціях одного і того ж виду. Ізоляція веде до дивергенції, тобто розходження ознак всередині виду.

Мікроеволюція - сукупність еволюційних перетворень, які відбуваються в популяціях одного виду, що ведуть до внутрішньовидової дивергенції та видоутворення.

Масштаб часу мікроеволюції - сотні, частіше - тисячі років. Мікро-еволюційний процес розпочинається з екологічно незворотних перетворень популяцій і закінчується їх репродуктивною ізоляцією. Результатом мікроеволюції є видоутворення, тобто процес виникнення одного або кількох нових видів з тих, які існували раніше.

Розрізняють кілька типів видоутворення:

• міжвидова гібридизація - два види дають початок новому;
• внутрішньовидове - нові види виникають з одного вихідного;
• географічне - відбувається у результаті просторової відокремленості популяцій (морем, гірським хребтом, річкою, пустелею);
• екологічне - відбувається в результаті появи різних форм екологічної ізоляції (водний режим, світло, повітряні течії);
• адаптивна радіація -— еволюція, в результаті якої з однієї предкової форми створюється безліч різноманітних форм, що займають різні місця перебування. Адаптивна радіація спостерігається у тих випадках, коли група організмів потрапляє у нові місця перебування, де у неї є шанси вижити. Внаслідок конкурентної боротьби за їжу, життєвий простір кожна група прагне розповсюджуватись і займати якомога більше доступних екологічних ніш [10].