32.Закономерности биологической эволюции

Наиболее существенные закономерности биологической эволюции имеют общепланетарное значение и могут быть представлены следующими положениями.

1. В ходе геологического времени происходит увеличение массы живого вещества. Жизнь, зародившаяся в морской среде и определившая эволюцию гидросферы, существенно расширила пространство своего обитания, проникнув в глубины океанов, а затем выйдя на поверхность континентов. Развитие жизни на суше привело к возникновению летающих форм живых организмов охвативших атмосферу планеты.

2. Необратимость эволюции выступает наиболее ясно. Она вытекает из сущности эволюционного процесса в целом, распространяясь на все системы Мира — космические тела и всю Вселенную. По отношению к палеонтологической летописи закон необратимости эволюции может быть выражен следующим образом – организм не может вернуться хотя бы частично к предшествующему состоянию, которое было осуществлено в ряду его предков.

3. Ускорение биологической эволюции. В настоящее время на основе радиологического измерения геологического времени можно привести сравнение длительности трех последних геологических эр: Кайнозойская эра 60 млн. лет; Мезозойская эра 170 млн. лет; Палеозойская эра 340 млн. лет. При сравнении отчетливо выделяется закономерное сокращение геологических эр по направлению к современной эпохе, что, естественно, отражает ускорение темпов эволюции, поскольку между началом и концом каждой эры наступали кардинальные изменения в составе фауны и флоры.

4. Увеличение разнообразия (диверсификации) организмов. Количество видов организмов все время возрастало и достигло современного значения, которое оценивается разными авторами от 5 до 10 млн. видов. Разнообразие (диверсификация) морской и континентальной жизни экспоненциально возрастало от начала кембрия до наших дней. В то же самое время разнообразие прерывалось массовыми вымираниями, наиболее крупные из которых происходили в раннем кембрии, позднем ордовике, позднем девоне, поздней перми, раннем триасе и в конце мелового периода.

Так разнообразие всех организмов возрастает во время венда и раннего кембрия, до глобального разнообразия 280 семейств, затем снижается до 120 семейств в позднем кембрии и возрастает до появления 450 семейств в ордовике. В палеозое происходит образование от 450 до 600 семейств и снижается до 490 в начале триаса. Впоследствии наблюдается возрастание довольно близкое к 1260 семействам к концу мелового периода и 2130 семейств в плейстоцене и голоцене.

5. Вымирание сопутствовало всему развитию жизни на Земле. С одной стороны происходило постепенное вымирание старых форм и появление новых в ходе эволюции. Но с другой стороны отмечаются периоды массовых вымираний. Наиболее интенсивным вымирание было в видах и родах, слабее в семействах, значительно реже в отрядах и более высоких таксонах. В большинстве случаев значительное вымирание охватывало только часть таксонов класса, в остальных же случаях оно было незначительным или не происходило вовсе (мшанки, головоногие).

В фанерозое отмечаются следующие максимальные проявления вымирания организмов: в позднем кембрии, позднем девоне, поздней перми, позднем триасе и позднем мелу.

Наиболее драматическим событием в фанерозойской истории было массовое вымирание организмов на границе мела и палеогена. Из 63 семейств класса рептилий, 39 не дожили до кайнозоя. При объяснении этого явления допускались разные причины, в том числе и космические. В частности предполагалось падение крупного астероида и это определило массовую гибель динозавров. Однако вымирание в это время носило относительно длительный характер и не было одноактным эпизодом. В большинстве случаев вымирание не было внезапным, а растянулось от верхнего мела по палеоцен включительно. И только с эоцена биосфера стала типично кайнозойской. По всей вероятности действовал ряд факторов, определяющих вымирание.

6. Проявление консервативности в эволюции организмов. В составе современной флоры и фауны наблюдается некоторое число видов и родов, которые имеют весьма древнее происхождение. Некоторые позднепалеозойские и мезозойские формы растений просуществовали без изменений десятки миллионов лет. Из растений к живым ископаемым относятся папоротниковые пальмы, гинкговое дерево, мамонтове дерево или секвойя.

Многие роды лесных растений также существовали чрезвычайно долго, особенно в палеозое; например, Sigillaria, Lepidodendron, Calamites – не меньше 100-130 млн. лет. Столько же – мезозойские папоротники и хвойные. Род Jinkgo насчитывает более 150 млн. лет.

В качестве классического примера персистентности животных приводят обычно род брахиопод Lingula, появившийся в ордовике и просуществовавший почти весь фанерозой без видимых изменений. Из головоногих моллюсков живым ископаемым является наутилус.

Среди позвоночных животных мы также встречаем некоторые персистентные формы. Например, кистеперая рыба латимерия (Latimeria), выловленная в 1938 г. в водах Индийского океана. Ее предки известны с девона.

В последнее время были выделены цианобактериальные сообщества, которые оказались морфологически весьма похожими на ныне существующие микроорганизмы, обитающие в экстремальных условиях. Микробные сообщества, которые могут быть прямыми потомками своих древних предков (живущих свыше 2300 млн. лет тому назад), встречаются сейчас в местах активных вулканических проявлений в гидротермальных растворах, литоральных частях моря, пересыхающих водоемах с высокой соленостью и щелочностью.

Можно полагать, что биосфера Земли имеет как бы «двухъярусное» строение, состоящее из бактериального прокариотического основания и эукариотической надстройки. Основание крайне консервативно и устойчиво, а надстройка является неустойчивой и меняется относительно быстро в разрезе геологического времени.

7. Процесс цефализации в мире животных выразился в развитии центральной нервной системы, что привело к возникновению головного мозга. Цефализация была одним из важнейших факторов эволюции некоторых групп животных. Зачатки ее обнаруживаются еще в венде. Цефализация с выраженным прогрессом высшей нервной системы в конечном итоге вызвала появление гоминид и вершины их эволюции — человека.

На первой ступени, свыше 500 млн. лет тому назад, у животных организмов появились специализированные нервные клетки, передающие раздражения и регулирующие процессы движения и питания.

Вторая ступень цефализации заключалась в перестройке нервных клеток в нейроны. Наиболее рано начала совершенствоваться нервная система у головоногих моллюсков, затем у насекомых. Значительного развития цефализация достигла у рептилий. Наиболее высокая ступень цефализации проявилась у теплокровных животных — птиц и млекопитающих. Нервные клетки у млекопитающих приобрели специальную оболочку, что ускорило прохождение нервных импульсов. Однако самым важным событием в их эволюции было увеличение объема головного мозга.

Наиболее быстро эволюция головного мозга протекала у приматов, среди которых выделилось семейство гоминид. В пределах этого семейства в течение 2-х миллионов лет мозг увеличивался со скоростью 50 см за 100000 лет и за это время достиг 1200 см³ у Homo erectus яванского человека.