5.5. Теория эволюции органического мира

1. Биологическая эволюция означает необратимое историческое развитие живой природы, определяемое изменчивостью, наследственностью и естественным отбором организмов и сопровождающееся их приспособлением к условиям существования, образованием и вымиранием видов, преобразованием биосферы. Другими словами это процесс исторического развития органического мира и исторического изменения живого. Видовой состав биосферы в процессе эволюции увеличивается.

2. Основными атрибутами эволюции являются самопроизвольность, необратимость, направленность.

3. Идеи эволюции разделяли Ж. Бюффон, Э. Жоффруа Сент-Илер, Д. Дидро, И. Кант, Э. Дарвин. Эволюционная концепция Ж. Б. Ламарка основывалась на двух принципах: развитии от простого к сложному (градации или стремлении к совершенству) и приспособлении к условиям внешней среды. Приспособление конкретизировалось в двух законах:

– изменения органов под влиянием продолжительного упражнения (или неупражнения) сообразно новым потребностям и привычкам;

– наследования приобретённых изменений новым поколением.

4. Основные идеи эволюции Ч. Дарвина: борьба за существование, наследственность и изменчивость, естественный отбор.

5. Борьбой за существование называется комплекс разнообразных отношений между организмами и окружающими их факторами живой и неживой природы. Дарвин различал три вида борьбы. Наиболее напряжённой является внутривидовая борьба, особенно обостряемая при повышении плотности популяций. Межвидовая борьба проявляется в форме конкуренции (прежде всего, борьбы за пищу, полового партнёра, жизненное пространство или иные ресурсы), а также в форме одностороннего использования одного вида другим. Третьей формой является борьба с неблагоприятными внешними условиями.

6. Наследственностью называется способность организма передавать свои свойства из поколения в поколение.

7. Адаптация – это приспособление строения и функций организмов к условиям среды обитания в процессе естественного отбора. Например, растения приспосабливаются к засушливым условиям:

– редукцией листьев;

– хорошо развитой корневой системой;

– запасами воды в сочных частях растений.

8. Сальтация – это скачок, спонтанное качественное изменение генов или иной системы.

9. Синтетическая теория эволюции (СТЭ) возникла как синтез теории Чарльза Дарвина и генетики. Структурно СТЭ состоит из теории микро- и макроэволюции.

10. Основные положения синтетической теории эволюции:

– ведущим фактором является естественный отбор;

– материалом служит мутации.

11. Микроэволюцией называются эволюционные изменения, протекающие на популяционном, внутривидовом уровне.

Особенности микроэволюции в том, что:

– она доступна для непосредственного наблюдения;

– эволюционные изменения происходят в генофондах популяций;

– эволюционные изменения происходят за сравнительно небольшой период времени.

Процесс микроэволюции имеет две формы. Первая, филетическая эволюция означает постепенные изменения, происходящие с течением времени в пределах одного вида, популяции или группы популяций. Как правило, приспособленность организмов в окружающей среде в результате этих изменений возрастает. Вторая форма, видообразование происходит в тех случаях, когда биологический вид расщепляется на два или более новых вида, именно этот процесс обеспечивает огромное разнообразие органического мира.

12. Макроэволюцией называется процесс образования новых родов, из родов – новых семейств и так далее. Это – надвидовая эволюция, в отличие от микроэволюции, протекающей внутри популяций. Особенности макроэволюции в том, что она:

– недоступна непосредственному наблюдению;

– эволюционные преобразования происходят в течение длительного исторического периода.

Доказательствами макроэволюции являются палеонтологические и эмбриологические исследования.

13. Элементарной эволюционной структурой является популяция.

14. Элементарным наследственным материалом является генофонд популяции.

15. Элементарными эволюционными факторами являются мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, естественный отбор.

16. Мутационный процесс является основным фактором эволюции в формировании резерва наследственной изменчивости среди особей популяции или вида.

17. Популяционные волны – это фактор микроэволюции, который заключается в периодических изменениях количества особей в популяции под воздействием внешних условий.

18. Изоляция – это фактор, который обязательно приводит к нарушению свободы скрещивания и генетической разобщенности группы организмов одного вида. Изолирующие механизмы делят на два типа. К первому относят предзиготические – предшествующие образованию зиготы, т. е. препятствующие спариванию особей из разных популяций. Ко второму относят постзиготические, которые действуют после образования зиготы и приводят к снижению жизнеспособности или плодовитости гибридного потомства. Предзиготические механизмы разделяют на группы:

– экологическая изоляция обеспечивается экологическими факторами, когда популяции занимают одну и ту же территорию, но различные места в ней, поэтому их особи не встречаются друг с другом;

– временная изоляция обусловлена разным временем размножения;

– этологическая или поведенческая изоляция связана с разным поведением в период размножения, что лишает самца и самку взаимной привлекательности;

– механическая изоляция достигается различиями в размерах и форме половых органов или в строении цветков.

19. Естественным отбором называется избирательное воспроизведение генотипов, которые в наилучшей степени отвечают сложившимся условиям жизни данной популяции. Три формы естественного отбора: стабилизирующий, движущий и дизруптивный.

20. Стабилизирующий отбор сохраняет результаты предшествующей эволюции, т. е. он направлен на поддержание уже сложившихся фенотипов. Эта форма отбора обычно действует там, где условия жизни остаются неизменными в течение длительного времени. Например, благодаря стабилизирующему отбору число глаз и пальцев у позвоночных остается постоянным.

21. Движущий или направленный отбор обусловливает последовательное изменение фенотипа в определённом направлении. В противоположность стабилизирующему эта форма отбора способствует изменениям организмов. Движущий отбор может проявляться относительно быстро по сравнению с другими формами отбора. Примером могут служить перечные пяденицы, меняющие окраску под действием выбросов сажи и закопчения стволов деревьев в промышленных районах Англии XIX века.

22. Дизруптивный отбор (или разрывающий) приводит к возникновению групп особей в пределах популяций, различающихся по каким-либо признакам (окраске, поведению и др.). Дизруптивный отбор способствует поддержанию двух или более фенотипов в пределах популяций и убирает промежуточные формы. Разрыв популяции происходит по определённому признаку. Такое явление получило название полиморфизма.

23. Основными типами эволюционных изменений является параллелизм, конвергенция и дивергенция. Параллелизмом называется эволюционное изменение, результатом которого является образование сходных признаков у родственных организмов. Примером может служить приобретение ласт у млекопитающих в водной среде.

24. Дивергенцией называется расхождение признаков и свойств в процессе эволюции первоначально близких групп. Это наиболее общий тип эволюционного процесса. Дивергентной эволюцией называется образование на основе одной предковой группы двух или нескольких производных групп, что приводит к дифференциации более крупных таксонов на более мелкие, например, классы разделяются на отряды, роды – на виды и т. д. Дивергенцию представляют в виде дерева с расходящимися ветвями, которое отражает ветвление путей эволюции, что почти всегда означает расширение адаптации к новым жизненным условиям.

25. Конвергенцией называется тип эволюционного изменения, в результате которого неродственные организмы получают сходные признаки. Два и более вида, не связанные родством, становятся всё более и более похожими друг на друга. Этот тип эволюционных изменений является результатом приспособления к сходным условиям внешней среды.

26. Главные направления эволюции составляют ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации. Ароморфозом называются крупные, масштабные изменения, которые ведут к общему подъёму организации, повышают интенсивность жизнедеятельности, но не являются узкими приспособлениями к резко ограниченным условиям существования. Это усложнение организации и функций организма в процессе их эволюции, которые дают им возможность расширить использование внешней среды. Ароморфозы дают значительные преимущества в борьбе за существование, делают возможным переход в новую среду обитания. Выживаемость повышается, численность организмов увеличивается, их ареал расширяется, образуются новые популяции, ускоряется формирование новых видов. Всё это составляет сущность биологического прогресса. Важнейшими ароморфозами являются фотосинтез, эукариоты, многоклеточные, скелет, живорождение у животных, теплокровность, появление цветка у растений, поддержание и регулирование газообмена в листьях.

27. Идиоадаптация представляет собой мелкие эволюционные изменения, которые повышают приспособленность организмов к определённым условиям среды обитания. В отличие от ароморфоза идиоадаптация не сопровождается изменение основных черт организации, общим подъёмом её уровня и повышением интенсивности жизнедеятельности организма. Обычно мелкие систематические группы (виды, роды, семейства) возникают путём идиоадаптации в процессе эволюции. Примерами могут служить защитная окраска животных, приспособление некоторых рыб к жизни у дна – уплощение тела, окраска под цвет грунта, развитие усиков и др., а также приспособление к полёту некоторых видов млекопитающих (летучие мыши, белки-летяги). К примерам идиоадаптации у растений относятся многообразные приспособления к перекрёстному опылению цветка насекомыми или ветром, приспособления к рассеиванию семян.

Как и ароморфоз, идиоадаптация приводит к росту численности вида, расширению его ареала, ускорению видообразования, т. е. к биологическому прогрессу.

28. Общей дегенерацией называются эволюционные изменения, которые ведут к упрощению организации, к утрате ряда систем и органов. Дегенерация часто связана с переходом к сидячему или паразитическому образу жизни. Упрощение организации обычно сопровождается возникновением различных приспособлений к специфическим условиям жизни. Общая дегенерация не исключает процветания вида и может приводит к биологическому прогрессу.

29. Филогенез – процесс исторического развития мира организмов, их видов, родов, семейств, отрядов и др.

30. Онтогенез – индивидуальное развитие организма, совокупность преобразований, претерпеваемых организмом от рождения до смерти (эмбриогенез, детство, юношество, репродуктивный период, старение).

31. Эмбриогенез – это период развития в утробе матери: оплодотворение, дробление (превращение оплодотворённой клетки в многоклеточный организм), дифференциация клеток и их объединение в структуры.

32. Последовательность эволюции основных групп животных: моллюски, рыбы, земноводные (амфибии), пресмыкающиеся (рептилии), птицы, млекопитающие.

33. Последовательность эволюции основных групп растений: голосеменные, покрытосеменные, цветковые.

34. Методы исследования эволюции:

– палеонтология (ископаемые переходные формы, палеонтологические ряды, последовательность ископаемых форм);

– биогеография (сопоставление видового состава с историей территории, островные формы, реликты);

– морфологические (установление связи между сходством строения и родством сравниваемых форм, рудиментарные органы, атавизмы);

– эмбриология (зародышевое сходство, принцип рекапитуляции);

– генетика;

– биохимия и молекулярная биология;

– моделирование;

– экологические методы.