Доказательства эволюции конспект егэ

Пути эволюции

В своих работах советский ученый Северцов А.Н. выделил понятия биологического прогресса и регресса.

Биологический прогресс подразумевает победу вида в борьбе за существование. Биологический прогресс характеризуется следующими признаками:

• Численность вида увеличивается
• Ареал расширяется
• Смертность особей уменьшается
• Рождаемость увеличивается
• Происходит процветание вида

Основными направлениями биологического прогресса являются:

• Ароморфоз (греч. airomorphosis — поднимаю форму)

Ароморфоз представляет собой прогрессивное эволюционное преобразование, повышающее уровень организации организмов.
В результате ароморфоза становится возможным освоение новых, ранее недоступных для жизни, территорий. К примеру,
теплокровность птиц позволила им заселить места с холодным климатом.



• Идиоадаптация (греч. ídios — свой, своеобразный, особый)

Идиоадаптация подразумевает незначительные, частные изменения в строении и функциях организма, которые помогают
приспособиться к условиям среды обитания. Идиоадаптации существенно не повышают уровень организации.



• Общая дегенерация (лат. degenero — вырождаться, перерождаться)

Общей дегенерацией называют упрощение организации, которое заключается в утрате отдельных органов и систем органов.
У многих этот пункт вызывает внутреннее противоречие: как общая дегенерация может относиться к биологическому прогрессу?

На самом деле, если орган или система органов не нужна организму в его условиях обитания — то зачем она? Эта система
может исчезнуть и освободить место для других, более полезных в данных условиях, органов.

У многих паразитов отсутствуют различные органы, к примеру, у ленточных червей нет пищеварительной системы. А зачем она
им, когда пища в кишке, где они обитают, уже переварена и расщеплена организмом хозяина?

Биологический регресс характеризуется признаками, противоположными биологическому прогрессу:

• Численность вида уменьшается
• Ареал сужается
• Смертность особей возрастает
• Рождаемость уменьшается
• Происходит вымирание вида

Главная причина биологического регресса в том, что скорость эволюции вида отстает от скорости изменения внешней среды, эволюции других видов: это несоответствие снижает приспособленность организмов. Часто деятельность человека молниеносно
меняет окружающую среду: далеко не все виды могут приспособиться к этому, происходит вымирание.

Сравнительно-анатомические доказательства эволюции

Изучение строения органов и их эволюционных изменений у различных групп организмов является основой выявления сравнительно-анатомических доказательств эволюции. Яркими примерами анатомических доказательств эволюции являются гомологичные
и аналогичные органы.

• Гомологичные органы (гомология, от греч. homo(s) — равный, одинаковый)

Такие органы развиваются из одних и тех же зародышевых листков, имеют общий план строения, но выполняют разные функции.
Это связано с тем,
что животные освоили разные среды обитания, из-за чего происходит дивергенция (лат. divergo — отклоняюсь) —
расхождение признаков у первоначально близких животных в ходе эволюции.

Гомологичны между собой скелеты конечностей различных классов позвоночных: рука — ласт — крыло птицы, колючки кактуса
— усики гороха — листья растений.



• Аналогичные органы (греч. análogos — соответственный)

Аналогичные органы развиваются из разных зародышевых листков, имеют различное строение, но выполняют схожие
функции. Такое сходство возникает в результате приспособления к одним и тем же условиям среды, из-за чего
происходит конвергенция (лат. convergo — сближаю) — схождение признаков у неблизкородственных видов в ходе эволюции.

Аналогичными органами являются крыло птицы — крыло бабочки, глаз человека — глаз кальмара, усики винограда — усики
гороха, жабры рака — жабры рыбы.

В строении нынешних животных можно найти признаки древних предковых форм, которые также свидетельствуют об эволюции. Сейчас
мы обсудим рудименты и атавизмы.

Рудименты (лат. rudimentum — зачаток) — органы, которые в ходе эволюции утратили свое функциональное значение. Они
сохраняются в течение всей жизни и в норме обнаруживаются у человека и животных.

У человека к рудиментарным органам относятся: зубы мудрости, копчик, ушные мышцы, аппендикс (червеобразный отросток),
третье веко.

Атавизмы (лат. atavus — отдалённый предок) — случаи проявления у отдельных особей признаков дальних предков. Атавизмы
сугубо индивидуальны и не являются нормой. Они также являются доказательством эволюции.

У человека атавизмами могут являться хвост, волосатое тело, добавочные молочные железы, незаращение межпредсердной перегородки.

Переходные формы

Переходные формы свидетельствуют о филогенетической преемственности, соединяя в своем строении черты высших и низших классов. Они —
наглядное, живое доказательство эволюции.

Такими формами являются, к примеру, утконос и ехидна из класса млекопитающих. При многих признаках млекопитающих, они откладывают яйца, тем самым подтверждают родство
млекопитающих с пресмыкающимися.

Эмбриологические доказательства

Эмбриология (греч. embryon — зародыш) — раздел биологии, изучающий строение эмбрионов. Только вдумайтесь: на этапе эмбриона,
через который мы с вами успешно прошли, у нас можно было найти закладку жаберных дуг, которые существуют непродолжительное время,
после чего исчезают.

А у рыб, например, жаберные дуги не исчезают — из них развиваются жабры.

Немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель во второй половине XIX века сформулировали биогенетический закон, гласящий, что
онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза (исторического развития вида).

Биогенетический закон Мюллера-Геккеля объясняет повторение этапов (на стадии зародыша), которые были свойственны нашим далеким
предкам. Таким образом, мы проходим их этапы, но, не останавливаясь на них, двигаемся дальше к более совершенным этапам.

У головастиков лягушек развивается плавник, есть жабры — это наглядное повторение признаков, которые характерны для их предков — рыб.

Карл Бэр сформулировал закон зародышевого сходства, который гласит, что на ранних стадиях развития зародыши позвоночных животных
настолько похожи друг на друга, что практически неразличимы между собой. Это также указывает и подтверждает единство происхождения
животного мира.

Палеонтологические доказательства эволюции

Палеонтология (греч. palaios – древний) изучает ископаемые останки вымерших животных, их сходства и различия с ныне живущими
видами. Сопоставляя друг с другом ископаемые останки разных геологических эпох, можно увидеть как происходила эволюция различных
видов животных и растений.

В результате таких исследований иногда удается открыть переходные формы, а иногда — целые филогенетические ряды, то есть совокупность
последовательно сменяющих друг друга форм одного вида. Так, к примеру, был открыт филогенетический ряд лошади.

Доказательства эволюции

Раздел ЕГЭ: 6.3. Доказательства эволюции живой природы. Результаты эволюции: приспособленность организмов к среде обитания, многообразие видов

---

---

Биологическая эволюция — естественный процесс развития живой природы, который сопровождается изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.

ГРУППЫ ДОКАЗАТЕЛЬСТВ ЭВОЛЮЦИОННОГО ПРОЦЕССА

1. Палеонтологические доказательства

• Ископаемые остатки и отпечатки древних организмов показывают, как шла их эволюция.
• Филогенетические ряды: ряды видов последовательно сменяют друг друга в процессе эволюции.
• Переходные формы: латимерия — происхождение земноводных от рыб; стегоцефал — рептилий от амфибий.

2. Эмбриологические доказательства

Эмбриологические — зародыши всех позвоночных животных на ранних стадиях очень похожи друг на друга.

• Сходство зародышей позвоночных животных:
  ► форма тела; наличие хорды, хвоста;
  ► зачатки конечностей;
  ► жаберные карманы;
  ► один круг кровообращения.
• Расхождение признаков зародышей:
  ► по мере развития черты сходства между зародышами разных видов ослабевают;
  ► сначала появляются признаки рода, а затем вида

Закон зародышевого сходства (К. М. Бэр): на ранних стадиях зародыши всех позвоночных сходны между собой, более развитые формы проходят этапы развития примитивных. Только на более поздних фазах появляются признаки класса, затем отряда, семейства, рода, вида и особи. В эмбриональном развитии организмы имеют признаки своих эволюционных предков: все организмы начинают развитие с зиготы; двухслойный зародыш (гаструла); сходные стадии зародышевого развития (сходная последовательность закладки органов).

Биогенетический закон Геккеля — Мюллера: каждая особь в индивидуальном развитии (онтогенез) кратко и сжато повторяет историю развития своего вида (филогенез). Этот закон устанавливает соотношение между онтогенезом (процесс индивидуального развития организма) и филогенезом. Филогенез — историческое развитие органического мира, его типов, классов, отрядов, семейств, родов и видов. Филогенетический ряд — ряд ископаемых форм, последовательно связанных между собой в процессе эволюции как общими, так и частными чертами строения.

3. Молекулярно-генетические и биохимические доказательства

Живые организмы обладают клеточным строением, общими принципами генетического кодирования наследственной информации и т. д.

4. Сравнительно-анатомические доказательства

Гомологичные органы — органы разных организмов, имеющие сходное строение и развитие из одинаковых эмбриональных зачатков, но выполняющие различные функции (передняя конечность позвоночных: лапа, крыло, ласт, рука).

Рудименты — органы, утратившие свою функцию, но сохраняющиеся в зачаточном состоянии (зубы мудрости, копчик).

Аналогичные органы — внешне подобные органы или их части, происходящие из различных исходных зачатков и имеющие неодинаковое внутреннее строение (крыло птиц и насекомых).

Атавизмы — развитие признака, присущего далёкому предку и в норме не встречающегося у современных форм (у человека появление хвоста, многососковость).

5. Биогеографические доказательства

Основываются на сравнении флоры и фауны разных континентов планеты и свидетельствуют о том, что виды возникали в определённых местах, а затем заселяли более широкую область.

АДАПТАЦИЯ

Адаптация — приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции. Адаптации делятся на организменные (присущи каждому организму данного вида и позволяют ему выживать в определённых условиях среды) и видовые (направлены на существование вида как целостной системы). К организменным адаптациям относят:

Морфологические — средства пассивной защиты организмов, наличие которых определяет сохранение жизни особи в борьбе за существование,

Биохимические — все биохимические процессы.

Поведенческие — всё многообразие форм поведения, направленного на выживание организмов, к Физиологические — устойчивость физиологических параметров. При изменении условий среды эти адаптации становятся бесполезными.

---

Это конспект для 10-11 классов по теме «Доказательства эволюции». Выберите дальнейшее действие:

• Вернуться к Списку конспектов по Биологии.
• Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по биологии

Конспект по теме «Доказательства эволюции»

План конспекта

1.Доказательства единства происхождения органического мира.

2. Эмбриологические доказательства эволюции.

3. Сравнительно-анатомические (морфологические) доказательства эволюции.

4. Палеонтологические доказательства эволюции

5. Биогеографические доказательства эволюции.

6. Задания для самоконтроля

1. Доказательства единства происхождения органического мира.

Доказательства единства органического мира многооб­разны. Их можно объединить в несколько групп. Первой мы рассмотрим группу доказательств единства происхож­дения органического мира на Земле:

1) растения, животные, грибы и бактерии имеют об­щий элементарный состав;

2) единство живого на молекулярном уровне, выража­ющееся прежде всего в наличии у всех живых су­ществ белков и нуклеиновых кислот;

3) сходство способа функционирования биологических молекул (генетическое кодирование, транскрипция, трансляция, репликация ДНК, гликолиз и др.);

4) наличие гемоглобина и близких к нему пигментов в крови очень многих животных или обнаружение мо­чевой кислоты у огромного числа организмов;

5) всеобщность клеточного строения и сходства строе­ния клеток организмов разных царств органическо­го мира;

6) единство функционирования клеток, проявляющееся в процессах митоза, мейоза, оплодотворения, воз­будимости и др.

Крайне мало вероятно, чтобы такое удивительное сход­ство в строении и функционировании живых организмов было следствием случайного совпадения. Оно является результатом их общего происхождения и указывает на единый «корень» жизни на нашей планете.

2. Эмбриологические доказательства эволюции

Эмбриология (от греч. эмбрион — зародыш и логос — учение) — в узком смысле наука о зародышевом разви­тии, в широком смысле — наука об индивидуальном развитии организмов (об онтогенезе). Эмбриология жи­вотных и человека изучает предзародышевое развитие (оогенез и сперматогенез), оплодотворение, зародышевое развитие, личиночный и постэмбриональный периоды ин­дивидуального развития.

Эмбриология в зависимости от задач делится на: об­щую, сравнительную, экспериментальную, популяционную и экологическую.

Нас в большей степени интересует сравнительная эмб­риология, занимающаяся изучением и сравнением осо­бенностей развития эмбриональных признаков у предста­вителей различных таксонов.

Фундамент эволюционной сравнительной эмбриологии был заложен

А.О. Ковалевским и И. И. Мечниковым.

Данные сравнительной эмбриологии убедительно сви­детельствуют о родстве ныне живущих организмов, по­зволяют решить спорные вопросы при построении эво­люционных систем.

К данным эмбриологии, являющимися доказательства­ми эволюции, относят:

• Закон зародышевого сходства Карла Бэра, который гла­сит:

«Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа». У всех хордовых на ранних стадиях развития закладывается хорда, возни­кает нервная трубка, в переднем отделе глот­ки образуются жабры и т. д. Сходство заро­дышей свидетельствует об общности проис­хождения данных организмов. По мере развития зародышей черты их различия вы­ступают все более яв­ственно. К. Бэр пер­вым обнаружил, что в ходе эмбрионального развития сначала появ­ляются общие призна­ки типа, затем после­довательно класса, от­ряда и, наконец, вида.

Расхождение признаков зародышей в процессе разви­тия называют эмбриональной дивергенцией, и она объяс­няется историей данного вида.

• Биогенетический закон Геккеля—Мюллера, указывающий на связь индивидуального (онтогенеза) и историческо­го (филогенеза) развития. Этот закон был сформулиро­ван в 1864—1866 гг. немецкими учеными Ф. Мюллером и Э. Геккелем.

В своем развитии многоклеточные орга­низмы проходят одноклеточную стадию (стадию зиго­ты), что может рассматриваться как повторение филоге­нетической стадии первобытной амебы. У всех позво­ночных закладывается хорда, которая далее замещается позвоночником, а у их предков хорда оставалась всю жизнь. В ходе эмбрионального развития птиц и млеко­питающих появляются жаберные щели в глотке. Этот факт можно объяснить происхождением этих наземных животных от рыбообразных предков. Эти и другие факты и привели Геккеля и Мюллера к формулировке биогенетического закона. Он гласит:

«Онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза, каждый орга­низм в индивидуальном развитии повторяет стадии развития предков».

Образно говоря, всякое животное во время своего развития взбирается по собственному родословному древу. Однако онтогенез не так уж точ­но повторяет филогенез. Поэтому повторение стадий исторического развития вида в зародышевом развитии происходит в сжатой форме, с выпадением ряда этапов. Кроме того, эмбрионы имеют сходство не с взрослыми формами предков, а с их зародышами.

Современные представления о биогенетическом законе.

Многие ученые в своих трудах развивали биогенети­ческий закон. Особенно велик вклад в развитие этого за­кона Алексея Николаевича Северцова (1866—1936). Северцов доказал, что не только развитие особи зависит от истории вида, но и развитие вида определяется теми на­следственными признаками, которые возникают в онтоге­незе еще в зародышевой и личиночной стадиях.

Согласно учению А. Н. Северцова эти изменения де­лятся на три категории:

1) Анаболия (надставка) — меняются лишь конечные стадии развития. Встречаются наиболее часто. На­пример, так растет перо птицы: путем преобразова­ния почти сформированного зачатка роговой чешуи рептилий.

2) Девиация (отклонение) — в онтогенезе происходит перестройка зачатков органов на средних стадиях развития. Встречаются реже. Например, путем деви­ации возникли сложные коренные зубы у млекопи­тающих.

3) Архаллаксис — редкая перестройка пути индивиду­ального развития с самого начала. Например, у предков змей было 30—35 позвонков, а у зароды­шей змей их закладывается до 500 и более.

Если изменения в зародышевом развитии оказываются благоприятными, то они сохраняются отбором (то же са­мое происходит и с мутациями, возникающими в постэм­бриональном периоде онтогенеза).

Таким образом, отбору подвергаются целые онтогенезы и только такие, которые выживают на всех стадиях развития, оставляя жизнеспособное потомство. Поэтому филогенез рассматривается теперь не как смена последо­вательного ряда взрослых форм, а как исторический ряд отобранных естественным отбором онтогенезов. Онтоге­нез повторяется в каждом новом поколении, поэтому:

«Филогенез — ряд последовательных онтогенезов, про­шедших испытание отбором». Это и есть современная ин­терпретация биогенетического закона.

3.Сравнительно-анатомические (морфологические) доказательства эволюции.

Сравнительная морфология — биологическая дисципли­на, изучающая закономерности строения и развития ор­ганов и их систем путем сопоставления организмов раз­ных систематических групп. У истоков сравнительной морфологии как науки стояли Ж. Кювье, Ж. Сент-Иллер и другие ученые.

К доказательствам эволюции этой груп­пы относятся:

1) наличие в современной флоре и фауне переходных форм, являющихся родоначальниками нескольких систематичес­ких групп и сочетающих в себе признаки этих групп организмов (зеле­ная эвглена, сидячая асцидия, латимерия, утко­нос, ехидна, ланцетник и др.). Переходные формы свидетельствуют о пре­емственности в эволю­ции и о том, что низшие дали начало высшим;

Латимерия

2) наличие в пределах класса, гомологич­ных органов

Гомологичные органы — органы, сходные друг с другом по общему плану строения, положению в теле и происхождению в процессе онтогенеза, выполняющие разную функцию. Гомологичные органы – результат дивергенции ( расхождение признаков)

Гомология связана с наличием у разных видов одинако­во действующих наследственных факторов (так называе­мых гомологичных генов), доставшихся от общего пред­ка. Например, скелет конечностей всех четвероногих вы­водится из основной пятипалой схемы, хотя сами конечности могут выполнять различные функции.

3)Наличие аналогичных органов

Аналогичные органы — это образования с одинаковыми функциями, но с различ­ным планом строения, онтогенезом и происхождением. Аналогичные органы – результат конвергенции (схождение признаков).

Например, копательные конечности у крота и медведки, почки млекопитающих и мальпигиевы сосуды насекомых и др.;

4) наличие рудиментов (от лат. rudimentum — за­чаток, первооснова) — сравнительно упрощен­ных, недоразвитых, по сравнению с гомологич­ными структурами пред­ков, органов, утративших свое основное значение в организме в ходе эволю­ционного развития. Рудименты закладываются во время зародышевого развития организма, но полностью не раз­виваются. Они встречаются у всех особей данного вида. Например, малая берцовая кость у птиц, тазовый пояс у кита, глаза у роющих жи­вотных, аппендикс и «зубы мудрости» у человека и др.

5) наличие атавизмов (от лат. atavus — предок), признаков, появляющихся у отдельных особей дан­ного вида, которые суще­ствовали у отдаленных предков, но были утраче­ны в процессе эволюции. Например, изредка появ­ляющиеся у китов задние конечности, хвостатость и многососковость у человека и др. Атавизмы являются проявлением эволюционной памяти о предках. Причины их появления заключаются в том, что гены, от­ветственные за данный признак, сохраняются в эволюции данного вида, но их действие при нормальном развитии блокируется генами-репрессорами. Через много поколений в онтогенезе отдельных особей по отдельным причинам блокировка снимается и признак проявляется вновь.

Таким образом, данные сравнительной морфологии убедительно свидетельствуют об изменяемости органичес­кого мира.

4. Палеонтологические доказательства эволюции

Палеонтология (от греч. палео — древний; онтос — су­щество; логос — учение) — наука о животных и растениях прошлых геологических эпох, изучаемых по ископаемым остаткам и следам жизнедеятельности. Основатели пале­онтологии: Ж. Кювье, Ж.-Б. Ламарк, А. Броньяр. Термин «палеонтология» был предложен в 1822 г. А. Бленвилем. Основы современной эволюционной палеонтологии за­ложил В. О. Ковалевский.

Палеонтология решает следующие задачи:

• выявление ранних этапов эволюции жизни;

• выявление обособления стволов органического мира;

• выявление основных этапов развития органическо­го мира;

• выявление событий на рубежах основных подразде­лений истории Земли.

Методы палеонтологии:

• палеонтологический, заключающийся в расчленении осадочных толщ, определении их относительного возраста и установлении сходства между слоями разных регионов по сохранившимся в них ископа­емым остаткам;

• радиоактивный, основанный на изучении природ­ного распада радиоактивных элементов, содержа­щихся в горных породах; позволяет вычислить аб­солютный возраст горных пород и останков иско­паемых организмов.

Палеонтология предоставляет следующие данные в пользу эволюции:

• Сведения об изменении органического мира во времени, об уровне организации живой природы в разные геологические эпохи.

Геологическая летопись подразделяется на до­кембрий или криптозой (время скрытой жизни) и фанеро­зой (время явной жизни). По крупным этапам в развитии органического мира Земли фанерозой подразделяется на эры, а эры на периоды. Цифры говорят о продолжитель­ности эр и периодов.

• Сведения о филогенетических (эволюционных) рядах, которые не только являются прекрасной иллюстрацией эволюции, но и позволяют узнать причину эволюции отдельных групп организмов. В этом плане интересны исследования В. О. Ковалевского истории развития ло­шадей. Современные однопалые животные произошли 60—70 млн. лет назад от мелких пятипалых всеядных предков размером с собаку. В ходе приспособления к жизни в степной равнинной местности с твердым грун­том пятипалая конечность превратилась в однопалую, утратив боковые пальцы. Этот пример предельного раз­вития признака В. О. Ковалевский назвал «принципом кульминирования». Одновременно с изменением стро­ения конечностей у предков современных лошадей уве­личивались размеры тела, изменялась форма черепа, усложнялось строение зубов, шло возникновение

пи­щеварительного тракта, свойственного травоядным. Филогенетические ряды убедительно показывают, что эволюция в целом носит приспособительный характер.

• Сведения об ископаемых переходных формах (определе­ние переходных форм было дано выше), которые не дожили до наших дней и присутствуют только в виде ископаемых останков. Примерами ископаемых переход­ных форм являются: древние кистеперые рыбы, семен­ные папоротники, псилофиты, зверозубый ящер, археопте­рикс и др. Существование пе­реходных форм между раз­личными типами и классами показывает, что постепенный характер исторического раз­вития свойственен не только низшим систематическим категориям (видам, родам, семействам), но и высшим категориям и что они также являются закономерным ре­зультатом эволюционного развития.

Таким образом, несмотря на неполноту, палеонтоло­гическая летопись предоставляет убедительные доказатель­ства эволюции.

Рыбы кистепёрые рыбы земноводные

Споровые папоротники семенные папоротники голосеменные

Земноводные стегоцефалы пресмыкающиеся

Одноклеточные вольвокс многоклеточные

Одноклеточные растения эвглена зелёная одноклеточные животные

5. Биогеографические доказательства эволюции.

Биогеография (от греч. био — жизнь, гео —земля, графо-пишу) — наука о закономерностях распрост­ранения по земному шару сообществ живых организ­мов и их компонентов — видов, родов и других таксо­нов. В состав биогеографии входят зоогеография и бота­ническая география. Основные разделы биогеографии стали оформляться в конце XVIII и в 1-й половине XIX веков, благодаря многочисленным экспедициям. У истоков биогеографии стояли А. Гумбольдт, А. Р. Уол­лес, Ф. Склетер, П. С. Паллас, И. Г. Борщов и др.

Со­временная биогеография включает в себя следующие разделы: ареалогическая, региональная, экологическая и историческая биогеография.

К данным биогеографии, являющимися доказательства­ми эволюции, относятся следующие:

• Особенности распространения животных и растений по разным континентам, как яркое свидетельство эволю­ционного процесса. А. Р. Уоллес, один из выдающихся предшественников Ч. Дарвина, привел все сведения о распространении животных и растений в систему и выделил шесть зоогеог­рафических областей:

1) палеоарктическую (Европа, Се­верная Африка, Се­верная и Средняя Азия, Япония);

2) не­оарктическую (Се­верная Америка);

3) эфиопскую (Афри­ка к югу от Сахары);

4) индомалайскую (Южная Азия, Малайский архипелаг);

5) неотропическую (Южная и Центральная Америка);

6) австралийскую (Австралия, Новая Гвинея, Новая Зеландия, Новая Каледония).

Сте­пень сходства и различия флор и фаун между разными биогеографическими областями неодинакова. Так, палеоарктическая и неоарктическая области, несмотря на отсутствие между ними сухопутной связи, обнаружи­вают значительное сходство флор и фаун. Животный и растительный мир неоарктической и неотропической областей, хотя между ними и имеется сухопутный Панамский перешеек, сильно отличаются друг от дру­га. Это можно объяснить тем, что некогда Евразия и Северная Америка входили в состав единого континента Евразии и их органичес­кий мир развивался совместно. Сухопутная связь меж­ду Северной и Южной Америкой, напротив, возникла относительно недавно, и их флоры и фауны долгое вре­мя развивались обособленно. Особняком стоит органический мир Австралии, которая обособилась от Южной Азии более 100 млн. лет назад, и лишь в лед­никовый период сюда через Зондский архипелаг пере­брались немногие плацентарные — мыши и собаки. Таким образом, чем теснее связь континентов, тем бо­лее родственные формы там обитают, чем древнее изо­ляция частей света друг от друга, тем больше различия между их населением.

• Особенности фауны и флоры островов также свидетель­ствуют в пользу эволюции. Органический мир матери­ковых островов близок к материковому, если отделение острова произошло недавно (Сахалин, Британия). Чем древнее остров и чем значительнее водная преграда, тем больше отличий в органическом мире этого острова и близлежащего материка (Мадагаскар). Органический мир вулканических и коралловых островов беден и является результатом случайного занесения некоторых видов, спо­собных перемещаться по воздуху.

6. Задания для самоконтроля

Из перечисленных биологических объектов, записанных в левой колонке, подобрать соответствия к признакам, приведённым в правой колонке:

1. рука шимпанзе а) гомологи руки человека

2. передние ноги кошки б) аналоги руки шимпанзе

3. хобот слона в) гомологи губы и носа кошки

4. аппендикс г) гомологи лёгких кошки

5. крыло птицы д) аналоги лёгких кошки

6. крыло летучей мыши е) гомологи волос кошки

7. хвостатость у человека ж) аналоги волос кошки

8. крыло летучей мыши з) гомологи панциря речного рака

9. «пятак свиньи» и) рудиментарные органы

10. зубы мудрости у человека к) атавизмы

11. тазовый пояс у кита

12. ласт пингвина

13. клешня рака

14. клешня скорпиона

15. остаток третьего века

16. многососковость у человека

17. лёгкие лягушки

18. лёгкие голубя

19. жабры рака

20. жабры беззубки

21. малая берцовая кость у птиц

22. глаза у роющих животных

23. чешуйки на коже ящерицы

24. панцирь черепахи

25. перья на теле птицы

26.чешуйки на ногах курицы

27. мышцы, двигающие ушную раковину у человека

28. копчиковая кость у человека

29. иголки на теле ежа

30. волоски на теле бабочки

31. щупальца осьминога

32. волосы на теле тарантула

33. миндалины у человека

34. обильный волосяной покров у человека

35. иголки ехидны

36. мужские соски

37. ласт кита

38. передние ноги лошади

39. щупальца гидры

40. верхняя губа и нос лошади

Доказательства эволюции живой природы. Результаты эволюции: приспособленность
организмов к среде обитания, многообразие видов

Доказательства эволюции живой природы

В разных областях биологии еще до Ч. Дарвина и после публикации его теории эволюции был получен целый ряд свидетельств, подкрепляющих ее. Эти свидетельства называют доказательствами эволюции. Наиболее часто приводят палеонтологические, биогеографические, сравнительно- эмбриологические, сравнительно-анатомические и сравнительно-биохимические доказательства эволюции, хотя нельзя сбрасывать со счетов и данные систематики, а также селекции растений и животных.

Палеонтологические доказательства основываются на изучении ископаемых остатков организмов. К ним относятся не только хорошо сохранившиеся организмы, вмерзшие в лед или заключенные в янтарь, но и «мумии», обнаруженные в кислых торфяных болотах, а также сохранившиеся в осадочных породах остатки организмов и окаменелости. Наличие в древних породах более простых организмов, чем в позднейших слоях, и то, что виды, встречающиеся на одном уровне, исчезают на другом, считают одним из наиболее значимых доказательств эволюции и объясняют возникновением и вымиранием видов в соответствующие эпохи вследствие изменения условий окружающей среды.

Несмотря на то, что ископаемых остатков обнаружено пока немного и в палеонтологической летописи отсутствуют многие фрагменты вследствие низкой вероятности сохранения органических остатков, все же найдены формы организмов, у которых имеются признаки как эволюционно более древних, так и более молодых групп организмов. Такие формы организмов называют переходными формами. Яркими представителями переходных форм, иллюстрирующими переход от рыб к наземным позвоночным, являются кистеперые рыбы и стегоцефалы, а между рептилиями и птицами определенное место занимает археоптерикс.

Ряды ископаемых форм, последовательно связанных между собой в процессе эволюции не только общими, но и частными чертами строения, называются филогенетическими рядами. Они могут быть представлены ископаемыми остатками с разных континентов, и претендовать на большую или меньшую полноту, однако их изучение невозможно без сравнения с живущими ныне формами, чтобы продемонстрировать поступательность эволюционного процесса. Классическим примером филогенетического ряда является эволюция предков лошади, исследованная основателем эволюционной палеонтологии В. О. Ковалевским.

Биогеографические доказательства. Биогеография как наука изучает закономерности распространения и распределения по поверхности нашей планеты видов, родов и других групп живых организмов, а также их сообществ.

Отсутствие в какой-либо части земной поверхности видов организмов, которые приспособлены к такой среде обитания и хорошо приживаются при искусственном завозе, как кролики в Австралии, а также наличие близких форм организмов в отстоящих на значительных расстояниях друг от друга частях суши свидетельствуют, прежде всего, о том, что облик Земли не всегда был таким, и геологические преобразования, в частности, дрейф континентов, образование гор, подъем и опускание уровня Мирового океана влияют на эволюцию организмов. Например, в тропических областях Южной Америки, в Южной Африке и Австралии обитают четыре сходных вида двоякодышащих рыб, ареалы же относящихся к одному отряду верблюдов и лам располагаются в Северной Африке, большей части Азии и в Южной Америке. Палеонтологические исследования показали, что верблюды и ламы происходят от общего предка, обитавшего некогда в Северной Америке, а затем распространившегося в Азию через существовавший ранее перешеек на месте Берингова пролива, а также через Панамский перешеек в Южную Америку. Впоследствии все представители данного семейства в промежуточных областях вымерли, а в краевых в процессе эволюции сформировались новые виды. Более раннее отделение Австралии от остальных массивов суши позволило сформироваться там совершенно особой флоре и фауне, в которой сохранились такие формы млекопитающих, как однопроходные — утконос и ехидна.

С точки зрения биогеографии можно объяснить и разнообразие дарвиновых вьюрков на Галапагосских островах, отстоящих от побережья Южной Америки на 1200 км и имеющих вулканическое происхождение. По-видимому, некогда на них залетели или были занесены представители единственного в Эквадоре вида вьюрков, а затем, по мере размножения, часть особей расселялась по остальным островам. На центральных крупных островах борьба за существование (пищу, места гнездования и т. д.) была наиболее острой, поэтому и сформировались незначительно отличающиеся друг от друга по внешним признакам виды, потребляющие различную пищу (семена, плоды, нектар, насекомых и т. д.).

Влияли на распространение различных групп организмов и изменения климатических условий на Земле, способствовавшие процветанию одних групп и вымиранию других. Отдельные виды или группы организмов, сохранившиеся от широко распространенных ранее флор и фаун, называют реликтами. К ним относятся гинкго, секвойя, тюльпанное дерево, кистеперая рыба латимерия и др. В более широком смысле виды растений и животных, обитающие на ограниченных участках территории или акватории, называются эндемичными, или эндемиками. Например, эндемиками являются все представители аборигенной флоры и фауны Австралии, а во флоре и фауне озера Байкал таковых до 75 %.

Сравнительно-анатомические доказательства. Изучение анатомии родственных групп животных и растений дает убедительные свидетельства сходства строения их органов. Несмотря на то, что экологические факторы, безусловно, накладывают свой отпечаток на строение органов, у покрытосеменных растений при всем их поразительном разнообразии цветки имеют чашелистики, лепестки, тычинки и пестики, а у наземных позвоночных животных конечность построена по плану пятипалой. Органы, имеющие сходное строение, занимающие одно и то же положение в организме и развивающиеся из одних и тех же зачатков у родственных организмов, но выполняющие разные функции, называются гомологичными. Так, слуховые косточки (молоточек, наковальня и стремечко) гомологичны жаберным дугам рыб, ядовитые железы змей — слюнным железам других позвоночных, молочные железы млекопитающих — потовым, ласты тюленей и китообразных — крыльям птиц, конечностям лошадей и кротов.

Нефункционирующие длительное время органы, вероятнее всего, в процессе эволюции превращаются в рудиментарные (рудименты) — недоразвитые по сравнению с предковыми формами структуры, которые потеряли основное значение. К ним относят малую берцовую кость у птиц, глаза у кротов и слепышей, волосяной покров, копчик и червеобразный отросток (аппендикс) у человека и др.

У отдельных особей, тем не менее, могут проявляться признаки, отсутствующие у данного вида, но имевшиеся у отдаленных предков — атавизмы, например, трехпалость у современных лошадей, развитие дополнительных пар молочных желез, хвоста и волосяного покрова на всем теле человека.

Если гомологичные органы являются свидетельством в пользу родства организмов и дивергенции в процессе эволюции, то аналогичные органы — сходные у организмов различных групп структуры, выполняющие одинаковые функции, наоборот, относятся к примерам конвергенции (конвергенцией называется в целом независимое развитие сходных признаков у разных групп организмов, существующих в одинаковых условиях) и подтверждают тот факт, что окружающая среда накладывает значительный отпечаток на организм. Аналогами являются крылья насекомых и птиц, глаза позвоночных и головоногих (кальмаров, осьминогов), членистые конечности членистоногих и наземных позвоночных.

Сравнительно-эмбриологические доказательства. Изучая эмбриональное развитие у представителей разных групп позвоночных, К. Бэр обнаружил их поразительное структурное единство, особенно на ранних стадиях развития (закон зародышевого сходства). Позднее Э. Геккель сформулировал биогенетический закон, согласно которому онтогенез является кратким повторением филогенеза, т. е. стадии, которые организм проходит в процессе своего индивидуального развития, повторяют историческое развитие той группы, к которой он принадлежит.

Так, зародыш позвоночного на первых стадиях развития приобретает черты строения, характерные для рыб, а затем земноводных и, в конце концов, той группы, к которой он относится. Это превращение объясняется тем, что каждый из вышеперечисленных классов имеет общих предков с современными рептилиями, птицами и млекопитающими.

Однако биогенетический закон обладает целым рядом ограничений, и поэтому русский ученый А. Н. Северцов существенно ограничил область его применения повторением в онтогенезе исключительно особенностей зародышевых стадий развития предковых форм.

Сравнительно-биохимические доказательства. Разработка более точных методов биохимического анализа предоставила ученым-эволюционистам новую группу данных в пользу исторического развития органического мира, поскольку наличие одинаковых веществ у всех организмов указывает на возможную биохимическую гомологию, подобной таковой на уровне органов и тканей. Сравнительно-биохимические исследования первичной структуры таких широко распространенных белков, как цитохром с и гемоглобин, а также нуклеиновых кислот, особенно рРНК, показали, что многие из них имеют практически одинаковое строение и выполняют те же функции у представителей различных видов, при этом, чем ближе родство, тем большее сходство обнаруживается в строении исследуемых веществ.

Таким образом, теория эволюции подтверждается значительным количеством данных из различных источников, что лишний раз свидетельствует о ее достоверности, но она еще будет изменяться и уточняться, поскольку многие аспекты жизни организмов остаются вне поля зрения исследователей.

Результаты эволюции: приспособленность организмов к среде обитания, многообразие видов

Помимо общих признаков, свойственных представителям того или иного царства, виды живых организмов характеризуются поразительным разнообразием особенностей внешнего и внутреннего строения, жизнедеятельности и даже поведения, появившихся и отобранных в процессе эволюции и обеспечивающих приспособление к условиям обитания. Однако не следует считать, что поскольку у птиц и насекомых есть крылья, то это связано с непосредственным действием воздушной среды, ведь и бескрылых насекомых и птиц предостаточно. Вышеупомянутые приспособления были отобраны в процессе естественного отбора из всего спектра имеющихся мутаций.

Эпифитные растения, обитающие не на почве, а на деревьях, приспособились к поглощению атмосферной влаги при помощи корней без корневых волосков, но со специальной гигроскопичной тканью — веламеном. Некоторые бромелии могут впитывать водяные пары во влажной атмосфере тропиков с помощью волосков на листьях.

У насекомоядных растений (росянки, венериной мухоловки), обитающих на почвах, где азот недоступен по тем или иным причинам, выработался механизм привлечения и поглощения мелких животных, чаще всего насекомых, являющихся для них источником искомого элемента.

Для защиты от поедания травоядными животными у многих растений, ведущих прикрепленный способ жизни, сформировались пассивные средства защиты, такие как колючки (боярышник), шипы (роза), жгучие волоски (крапива), накопление кристаллов щавелевокислого кальция (щавель), биологически активных веществ в тканях (кофе, боярышник) и др. У некоторых из них даже семена в незрелых плодах окружены каменистыми клетками, не дающими вредителям добраться до них, и лишь к осени происходит процесс раздревеснения, что позволяет семенам попасть в почву и прорасти (груша).

Среда оказывает формирующее влияние и на животных. Так, многие рыбы и водные млекопитающие имеют обтекаемую форму тела, которая облегчает им передвижение в ее толще. Однако не стоит считать, что вода непосредственно влияет на форму тела, просто в процессе эволюции наиболее приспособленными к ней оказались именно те животные, которые обладали данным признаком.

Тело китов и дельфинов не покрыто при этом волосяным покровом, тогда как у родственной им группы ластоногих имеется в той или иной мере редуцированный шерстный покров, поскольку, в отличие от первых, они часть времени проводят на суше, где без шерсти их кожа тотчас бы обледенела.

Тело большинства рыб покрыто чешуей, которая на нижней стороне более светло окрашена, нежели на верхней, вследствие чего сверху эти животные малозаметны для естественных врагов на фоне дна, а снизу — на фоне неба. Окраска, обеспечивающая незаметность животных для их врагов или жертв, называется покровительственной. Она широко распространена в природе. Ярким примером такой окраски является окраска нижней стороны крыльев бабочки каллимы, которая, сев на веточку и сложив крылья вместе, оказывается похожей на сухой листочек. Другие насекомые, например палочники, маскируются под веточки растений.

Пятнистая или полосатая окраска также имеет приспособительное значение, поскольку на фоне почвы таких птиц, как перепела или гаги, не видно даже на близком расстоянии. Незаметны и пятнистые яйца птиц, гнездящихся на земле.

Окраска животных не всегда настолько же постоянна, как у зебры, например, камбала и хамелеон способны менять ее в зависимости от характера того места, где они находятся. Кукушки же, подкладывая свои яйца в гнезда различных птиц, могут варьировать окраску их скорлупы таким образом, чтобы «хозяева» гнезда не заметили различий между ним и собственными яйцами.

Окраска животных далеко не всегда может делать их незаметными — многие из них просто бросаются в глаза, что должно предупреждать об опасности. Большинство таких насекомых и пресмыкающихся в той или иной степени ядовиты, как, например, божья коровка или оса, поэтому хищник, несколько раз испытав неприятные ощущения после употребления в пищу подобного объекта, избегает его. Тем не менее, предупреждающая окраска не является универсальной, поскольку некоторые птицы приспособились питаться ими (осоед).

Увеличение шансов на выживание у особей с предупреждающей окраской способствовало ее появлению у представителей других видов без должных для того оснований. Это явление носит название мимикрии. Так, неядовитые гусеницы некоторых видов бабочек подражают ядовитым, а божьим коровкам — один из видов тараканов. Однако птицы довольно быстро могут научиться отличать ядовитые организмы от неядовитых и потреблять последних, избегая особей, послуживших образцом для подражания.

В некоторых случаях может наблюдаться и обратное явление — хищные животные подражают по окраске безобидным, что позволяет им приближаться к жертве на близкое расстояние, а затем нападать (саблезубая морская собачка).

Защиту многим видам обеспечивает и приспособительное поведение, которое связано с запасанием пищи на зиму, заботой о потомстве, замирание на месте или наоборот, принятие угрожающей позы. Так, речные бобры заготавливают на зиму несколько кубометров веток, частей стволов и другой растительной пищи, затапливая ее в воде возле «хаток».

Забота о потомстве присуща в основном млекопитающим и птицам, однако и у представителей других классов хордовых она также встречается. Например, известно агрессивное поведение самцов колюшки, отгоняющих всех врагов от гнезда, в котором находится икра. Самцы шпорцевых лягушек наматывают на лапки икру и носят ее до вылупливания из нее головастиков.

Даже некоторые насекомые способны обеспечивать своему потомству более благоприятную среду обитания. Например, пчелы выкармливают своих личинок, а молодые пчелы первое время «работают» только в улье. Муравьи переносят своих куколок вверх и вниз в муравейнике, в зависимости от температуры и влажности, а при угрозе наводнения вообще уносят их с собой. Жукискарабеи заготавливают для своих личинок специальные шарики из отходов жизнедеятельности животных.

Многие насекомые при угрозе нападения застывают на месте и принимают вид сухих палочек, веточек и листочков. А гадюки, наоборот, поднимаются и раздувают свой капюшон, тогда как гремучая змея издает специальный звук погремушкой, расположенной на конце хвоста.

Поведенческие адаптации дополняются и физиологическими, связанными с особенностями среды обитания. Так, человек способен находиться под водой без акваланга всего несколько минут, после чего он может потерять сознание и погибнуть из-за недостатка кислорода, а киты не всплывают на протяжении достаточно длительного времени. Объем легких у них не слишком велик, однако существуют другие физиологические приспособления, например, в мышцах высока концентрация дыхательного пигмента — миоглобина, который как бы запасает кислород и отдает его во время погружения. Кроме того, у китов есть особое образование — «чудесная сеть», которая позволяет использовать кислород даже венозной крови.

Животные жарких мест обитания, например пустыни, постоянно подвергаются риску перегрева и потери избыточного количества влаги. Поэтому лисичка-фенек имеет чрезвычайно большие ушные раковины, позволяющие излучать тепло. Земноводные пустынных регионов во избежание потери влаги через кожу вынуждены перейти к ночному образу жизни, когда влажность повышается и появляется роса.

Птицы, освоившие воздушную среду обитания, помимо анатомо-морфологических приспособлений к полету, имеют и важные физиологические особенности. Например, из-за того, что передвижение в воздухе требует чрезвычайно больших затрат энергии, для этой группы позвоночных характерна высокая интенсивность обмена веществ, а выделяемые продукты метаболизма выводятся тотчас же, что способствует снижению удельной плотности тела.

Приспособления к среде обитания, несмотря на все их совершенство, относительны. Так, некоторые виды молочая вырабатывают ядовитые для большинства животных алкалоиды, однако гусеницы одного из видов бабочек — данаиды — не только питаются тканями молочая, но и накапливают эти алкалоиды, становясь несъедобными для птиц.

Кроме того, адаптации являются целесообразными только в конкретной среде обитания и бесполезны в другой среде. Например, редкий и крупный хищник уссурийский тигр, как и все кошки, имеет мягкие подушечки на лапах и втягивающиеся острые когти, острые зубы, отличное зрение даже в темноте, острый слух и сильные мышцы, что позволяет ему обнаружить жертву, незаметно подкрасться к ней и напасть из засады. Однако его полосатая окраска маскирует его только весной, летом и осенью, тогда как на снегу он становится хорошо заметным и тигр может рассчитывать только на молниеносное нападение.

Соцветия инжира, дающие ценные соплодия, имеют настолько специфическое строение, что опыляются только осами бластофагами, и поэтому, введенные в культуру, они длительное время не плодоносили. Только выведение партенокарпических сортов инжира (образующих плоды без оплодотворения) смогло спасти ситуацию.

Несмотря на то, что описаны примеры видообразования в течение совсем коротких промежутков времени, как в случае с погремком на кавказских лугах, который из-за регулярного скашивания сначала разделился на две популяции — раноцветущие и плодоносящие и поздноцветущие, на самом деле микроэволюция, скорее всего, требует гораздо больших сроков — многих столетий, ведь человечество, разные группы которого тысячелетиями были оторваны друг от друга, тем не менее, так и не разделилось на разные виды. Однако, поскольку эволюция располагает практически неограниченным временем, за сотни миллионов и миллиарды лет на Земле обитало уже несколько миллиардов видов, большая часть которых вымерла, а дошедшие до нас являются качественными этапами этого незатухающего процесса.

Согласно современным данным на Земле насчитывается свыше 2 млн видов живых организмов, большая часть из которых (приблизительно 1,5 млн видов) относится к царству животных, около 400 тыс. — к царству растений, свыше 100 тыс. — к царству грибов, а остальные — к бактериям. Такое поразительное разнообразие является результатом дивергенции (расхождения) видов по различным морфологическим, физиолого-биохимическим, экологическим, генетическим и репродуктивным признакам. Например, один из наибольших родов растений, относящийся к семейству Орхидные, — дендробиум — включает свыше 1 400 видов, а род жуков-калоедов — свыше 1 600 видов.

Классификация организмов является задачей систематики, которая в течение уже 2 тыс. лет пытается построить не просто стройную иерархию, а «естественную» систему, отражающую степень родства организмов. Однако все попытки сделать это пока еще не увенчались успехом, так как в ряде случаев в процессе эволюции наблюдалась не только дивергенция признаков, но и конвергенция (схождение), в результате чего у весьма отдаленных групп органы приобрели черты сходства, как, например, глаз головоногих и глаз млекопитающих.

Доказательства эволюции

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

Доказательства существования эволюционного процесса учёные получили из достоверных данных эмбриологии, морфологии, сравнительной анатомии, систематики, палеонтологии, биогеографии, молекулярной биологии.

Все доказательства эволюции можно сгруппировать по направлениям:

1. Эмбриологические доказательства эволюции.

2. Морфологические доказательства эволюции (сравнительно-анатомические или сравнительно-морфологические).

3. Палеонтологические доказательства эволюции.

4. Биогеографические доказательства эволюции.

5. Молекулярно-биологические доказательства эволюции.

Эмбриологические доказательства эволюции.

На поразительное сходство эмбрионов позвоночных животных было обращено внимание многих исследователей задолго до Ч. Дарвина. Отечественные и зарубежные ученые глубоко изучили сходства начальных стадий эмбрионального развития животных.

Карл Бэр в 1828 году открыл закон зародышевого сходства, согласно которому на начальных этапах эмбрионального развития зародыши животных разных видов сходны по своему строению. Особенное сходство стадий эмбрионального развития наблюдается в пределах отдельных типов или классов.

В процессе онтогенеза повторяются многие черты строения предковых форм: на ранних стадиях – более отдалённых предков, на поздних стадиях – близких предков. У всех позвоночных на определённой стадии развития существует хорда, у многих насекомых — личиночная стадия (гусеница – личинка).

Подобное сходство эмбриональных стадий объясняется единством происхождения всех живых организмов.

В 60-е годы XIX века Э. Геккель и Ф. Мюллер независимо друг от друга сформулировали биогенетический закон, который описывает онтогенез (индивидуальное развитие) как краткое и сжатое повторение филогенеза (исторического развития вида).

В начале XX века биогенетический закон был развит и уточнён российским учёным А.Н. Северцовым, который установил, что в эмбриогенезе повторяются признаки зародышей, а не взрослых особей.

Морфологические доказательства эволюции основываются на присутствии у многих живых организмов гомологичных, рудиментарных и атавистических органов.

Гомологичные органы – это органы, имеющие сходный план строения, выполняющие как сходные, так и различные функции и развивающиеся из сходных зачатков. Изучение анатомии конечностей млекопитающих позволило установить их сходный план строения и формирования.

Рудиментарные органы (лат. rudimentum – зачаток, первооснова) – это органы, утратившие в филогенезе своё значение и функцию и остающиеся у организмов в виде недоразвитых образований. Рудиментарные косточки на месте тазового пояса у китообразных, рудиментарные задние конечности питона указывают на происхождение от типичных четвероногих. Рудиментами человека являются: копчиковые позвонки, мигательная перепонка (остаток третьего века), остатки волосяного покрова по всему телу, аппендикс – отросток слепой кишки, сильно развитые ушные мышцы, позволяющие двигать ими.

Атавистические органы (лат. atavus – предок) – это органы (или структуры), показывающие «возврат к предкам», в норме не встречающиеся у современных форм.

Атавизмами человека являются: многососковость, гипертрихоз (обильное оволосение тела и лица), случаи рождения детей с небольшим мягким хвостиком, полидактилией (многопальцевость) кистей и стоп.

Отличия рудиментов от атавизмов:

1) рудименты встречаются у всех особей популяции, атавизмы – у отдельных индивидов;

2) рудимент всегда имеет определённую функцию, атавизм не имеет специальных функций, важных для вида.

Палеонтологические доказательства эволюции.

Палеонтология указывает на причины эволюционных преобразований. Богатейший палеонтологический материал — одно из наиболее убедительных доказательств эволюционного процесса, длящегося на нашей планете уже более 3 миллиардов лет. Нахождение и изучение ископаемых переходных форм позволяет составить палеонтологические эволюционные ряды организмов.

Ископаемые переходные формы – формы организмов, сочетающие признаки более древних и молодых групп. Находки и описание таких форм позволяют восстанавливать филогенез отдельных групп животных (например, ихтиостега – ископаемая форма, связывающая рыб с наземными позвоночными; археоптерикс – переходная форма от рептилий к птицам юрского периода).

Палеонтологические ряды – это ряды ископаемых форм, связанные друг с другом в процессе эволюции и отражающие ход филогенеза.

В.О. Ковалевский (известный русский зоолог середины XIX века, основоположник эволюционной палеонтологии) определил задачи эволюционной палеонтологии:

— отыскать связи между ископаемыми формами для установления их родства;

— изучать эволюцию ископаемых организмов как процесс, в котором морфологические изменения связаны с функциональными изменениями, с изменениями в условиях жизни и с геологическими преобразованиями.

Биогеографические доказательства эволюции.

Распространение животных и растений по поверхности нашей планеты, сравнение флоры и фауны различных материков, островов, выявление реликтовых растений и животных разных природных зон указывает на то, что особенности распределения живых существ на планете тесно связаны с преобразованием земной коры и с эволюционными изменениями видов. Примером является Австралия, где на протяжении более 120 млн. лет после отделения от остальных материков происходило формирование сумчатых и клоачных млекопитающих.

Для понимания эволюционного процесса интерес представляют флора и фауна островов, оказавшихся полностью зависящими от истории происхождения этих островов.

Реликтовые формы – это ныне живущие виды с комплексом признаков, характерных для давно вымерших групп организмов прошлых эпох Земли (например, гаттерия, латимерия (целкант), гинкго двулопастный).

Молекулярно-биологические доказательства эволюции.

Реконструкция истории жизни на основе молекулярных данных показывает, что вся земная жизнь представляет собой единое филогенетическое древо и все современные виды связаны неразрывными нитями родства. Используя ДНК, мы можем проанализировать сходство и различия между генами, давно вымерших видов в ископаемых останках и современных организмов.

Исходя из данных такого анализа, все живые организмы имеют одинаковые механизмы записи, передачи и считывания наследственной информации:

1) записывание в последовательности нуклеотидов ДНК (РНК у некоторых вирусов);

2) передача из поколения в поколение благодаря механизму репликации;

3) транскрипция в последовательность нуклеотидов и-РНК;

4) трансляция в последовательность аминокислот в белках с использованием одного и того же генетического кода.

Это свидетельствует о том, что все ныне живущие на Земле организмы происходят от одного общего предка.

В геноме каждого вида записана генетическая история, летопись его эволюции. Сравнение генов разных видов дает ключ к построению единой родословной всего живого на Земле.

В большинстве случае гены передавались без изменений, но изредка возникали случайные изменения – мутации. Многие мутации представляют собой замены одних нуклеотидов на другие. Мутации возникают во время репликации ДНК, следовательно, чем больше поколений прошло со времени дивергенции двух видов от общего предка, тем больше случайных замен нуклеотидов может накопиться в геномах следующих поколений. Соответственно, тем больше аминокислот отличают один и тот же белок у этих видов. Общий предок человека и мартышки существовал более 30 млн. лет назад, а общий предок человека и кошки — более 80 млн. лет назад.

Основные свидетельства эволюции

Доказательства эволюции

Автор статьи — Л.В. Окольнова.

Гипотеза становится теорией, когда есть доказательства. И у эволюционной теории таких доказательств много.

Интерпретация этих фактов — совсем другое дело, здесь ученым предстоит еще очень много поработать….

Самые первые доказательства, с которыми столкнулись ученые — палеонтологические.

Палеонтология занимается останками — костями, отпечатками и т.д.

Откуда мы знаем, что раньше млекопитающих не было и миллионы лет назад по планете бродили динозавры? По найденным костям, реже — по целым скелетам.

А как человечество узнало о древних беспозвоночных или о растениях того периода? По отпечаткам, фрагментам тканей, окаменелостям и т.д.

Дальше ученые столкнулись с тем, что довольно много признаков, присущих как близким, так и отдаленным предкам, проявляются и у современных организмов.

Морфологические доказательства эволюции

Во-первых, это гомологичные и аналогичные органы.

Гомологичные органы — имеют общее происхождение.
Аналогичные — различное, но внешне похожи.

Прежде, чем мы разберем критерии этих органов и примеры, давайте рассмотрим два пути, по которым шла эволюция.

Путь №1 — дивергенция.

В переводе это слово означает “расхождение”, “отклонение”.

Представим, что когда-то существовал один вид какого-то животного. Затем какая-то группа особей этого вида решила освоить новую территорию. На этой территории были новые условия и под их воздействием вид менялся, эволюционировал, приобретал новые признаки. В результате, его органы немного видоизменились.

Так появились гомологичные органы.

Путь №2 — конвергенция

В переводе — “сближение”,” объединение”.

Представим, что существуют два разных типа животных. Но условия обитания у них одинаковые (например, водная или воздушная среда). Соответственно, они развиваются, эволюционируют, вырабатывают
приспособления к данной среде обитания. Эти приспособления (органы) будут очень схожи, но происхождение у них все же будет разное.

Мы получаем аналогичные органы.

Признак	Гомологи	Аналоги
Происхождение	Общее	Различное
Функции	Могут быть различными	Общие
Эволюционный путь	Дивергенция	Конвергенция
Примеры:	Конечности оленя, кита, летучей мыши Видоизменения листьев у растений	крылья птиц и крылья членистоногих, у растений — колючки на стебле и колючки — листья

Во-вторых, это атавизмы и рудименты.

Информации об этом есть очень много, здесь мы разберем суть их отличий:

Характеристики	Атавизмы	Рудименты
Функции	нет, являются лишними, не считаются нормой для большинства ныне живущих	некоторые могут выполнять какие-то функции, другие не используются, есть у всех представителей вида.
Эволюционно	были развиты и функционировали у очень дальних предков, сохранились в ДНК и изредка проявляются в настоящее время	были развиты и функционировали как у предков, так и у ближайших сородичей
Примеры	у человека: хвост, у животных: дополнительные пальцы на ноге лошади	у человека: ушные мышцы, зубы мудрости у животных: тазовые кости кита

Эмбриологические доказательства

Если посмотреть на развитие зародышей некоторых млекопитающих, то на ранних стадиях видны сходства, которые просто удивляют. Изучение этих сходств позволило ученым сделать определенные выводы.

Одним из таких ученых был немецкий ученый Карл Бэр.

Ирония ситуации в том, что сам ученый отвергал теорию Дарвина, однако теперь его труды используются для доказательства эволюционной теории

“ на ранних этапах развития обнаруживается поразительное сходство в строении зародышей животных, относящихся к разным классам (при этом эмбрион высшей формы похож не на взрослую животную форму, а на её эмбрион…” К.Бэр

Позже этот вывод был переформулирован Эрнстом Геккелем:

Онтогенез (индивидуальное развитие) живого организма повторяет его филогенетическое (историческое) развитие.

Биогеографические доказательства

Географическое распространение животных и растений соответствует их эволюционной истории.

Например, видовой состав многих островов определялся географической изоляцией.
В Австралии, например, можно встретить животных, которых нет на континенте — эндемики.
Есть даже палеоэндемики — “живые ископаемые” — в других местах они вымерли, но изолированных местах остались.

Биохимические доказательства эволюции

• молекула ДНК хранит в себе информацию о филогенезе организма; в ней зафиксирована как наследственность, так и изменчивость.
• общий химический (органический и неорганический) состав,
• генетический код является общим для всего живого: и для прокариотов — бактерий, и для эукариотических организмов.
• процесс гликолиза — одинаковый для всех эукариотических систем и молекула АТФ — общий “поставщик энергии” для всего живого

УРОК БИОЛОГИИ В 11 КЛАССЕ

 (Учебник:  П.М Бородин, Л.В. Высоцкая, Г.М.
Дымшиц и др. Биология (общая биология), учебник для 10 – 11 классов   
общеобразовательных учреждений, профильный уровень; часть 2; Москва;
Просвещение; 2010год. )

Раздел III. ЭВОЛЮЦИЯ

Глава X. Возникновение и развитие эволюционной
биологии.

Свидетельства
эволюции – 10 часов

Тема урока.
Доказательства эволюции органического мира (1 часть).

Тип урока:
изучение нового материала

Цели урока

Личностные:
воспитание у учащихся культуры общения в ходе беседы; воспитание критической и
объективной самооценки знаний.

Метапредметные:
развитие умений сравнивать, сопоставлять, находить взаимосвязи, анализировать
полученную информацию; работать с рисунками и с текстом; развитие
коммуникативных умений (умение понятно, кратко, точно излагать свои мысли,
задавать вопросы и отвечать на них, слушать и концентрировать внимание);
развитие навыков самостоятельной работы при решении задач.

Предметные: определение
ключевых понятий темы, осознание сущности и правдоподобности  доказательств
эволюции и эволюционных изменений.

Оборудование:
мультимедийный проектор, раздаточный материал в виде рисунков, фотографий, ископаемых
остатков.

Формы работы:
фронтальная, индивидуальная, групповая

Ход урока

I.Мотивационная деятельность

На протяжении многих веков в западной
цивилизации общепринятым объяснением многообразия живых организмов оставалась
библейская история сотворения мира. Однако в конце XVIII —
начале XIX в. ученые накопили достаточно материала для
понимания того, что формы животных и растений на Земле менялись на протяжении
ее истории и выдвигали различные гипотезы. Но гипотезы становятся теорией,
когда есть доказательства. У эволюционной теории таких подтверждающих фактов
много. Вы сегодня выступите в роли ученых, которые имея те или иные научные
факты, проанализируете их и представитель от каждой группы докажет нам, что
эволюционные изменения протекают во времени и пространстве. Вы будете работать
в группах, у вас будут соавторы, с которыми вы представите свою группу
доказательств эволюции. Вы получите кейс с различной информацией, изучите её и
через 20 минут сформулируете своё доказательство эволюции в виде тезисов,
которые другие группы записывают в тетрадь, а я на доске ( по ходу ответов
детей учитель корректирует информацию и добавляет термины).

II. Учебно – познавательная деятельность.

1.       Групповая работа.

Каждая группа получает пакет с заданиями,
дополнительной информацией по каждому из четырех доказательств эволюции, при
чем, названия этих доказательств отсутствуют. Отсутствуют и термины, которые
будут вводиться по ходу урока (см. приложение).

2.       Подведение результатов работы.

 На доске появляется запись:

Доказательства эволюции:

Палеонтологические (переходные формы, филогенетические
ряды)

Эмбриологические (закон К. Бэра, закон Э.
Геккеля и Ф. Мюллера)

Морфологические или сравнительно –
анатомические (гомологичные органы, аналогичные органы, атавизмы, рудименты,
переходные формы)

Биогеографические.

III. Интеллектуально – преобразовательная
деятельность.

Работа в парах. Выполнить задания.

1.   
Установите соответствие между примерами и доказательства эволюции:
к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из
второго столбца.

ПРИМЕР

1. филогенетический
   ряд лошади
2. наличие
   гомологичных органов у рептилий и птиц
3. наличие
   рудиментарного третьего века у человека
4. появление
   атавизмов у человека
5. обнаружение
   окаменелостей трилобитов
6. обнаружение
   отпечатков листьев папоротников

ДОКАЗАТЕЛЬСТВО
ЭВОЛЮЦИИ

1. палеонтологическое
2. сравнительно-анатомическое

2.   
 Установите соответствие между примерами и методами изучения
эволюции: к каждой позиции, данной в первом списке, подберите соответствующую
позицию из второго списка.

ПРИМЕРЫ

1. закладка
   жаберных дуг в онтогенезе человека
2. останки
   зверозубых ящеров
3. филогенетический
   ряд лошади
4. сходство
   зародышей классов позвоночных
5. сравнение
   флоры пермского и триасового периодов

МЕТОДЫ
ИЗУЧЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ

1. палеонтологический
2. эмбриологический

IV. Оценочно – рефлексивная
деятельность

Подчеркните
верные утверждения и  прокомментируйте.

1.
Палеонтология – это наука о современных организмах.

2.
Археоптерикс имеет черты, характерные для птиц: тяжелый скелет, мощные зубы,
длинный хвост.

3.
Ископаемыми останками являются окаменевшие раковины моллюсков, зубы и чешуя
рыб, скелеты и т.д.

4.
Зародыши различных классов и видов позвоночных животных в пределах типа на
ранних стадиях развития очень сходны между собой.

5.
Гомологичные органы – это органы, различные по общему плану строения, но
имеющие сходную форму, величину и приспособленность к функциональному
выполнению.

6.
Атавизмы – появление у отдельных организмов данного вида признаков, которые
существовали у отдалённых предков, но были утрачены в процессе эволюции.

Ответ:
3. Ископаемыми останками являются окаменевшие раковины моллюсков, зубы и чешуя
рыб, скелеты и т.д.;

4.
Зародыши различных классов и видов позвоночных животных в пределах типа на
ранних стадиях развития очень сходны между собой;

6.
Атавизмы – появление у отдельных организмов данного вида признаков, которые
существовали у отдалённых предков, но были утрачены в процессе эволюции.

Пояснение:
Палеонтология – это наука об организмах, существовавших в прошлые геологические
периоды и сохранившихся в виде ископаемых останков; Археоптерикс имеет черты,
характерные для рептилий: тяжелый скелет, мощные зубы, длинный хвост.
Гомологичные органы – это органы, сходные по общему плану строения, но имеющие
как сходные, так и различные форму, величину и приспособленность к
функциональному выполнению.

V. Домашнее задание.
Изучите материал 54, 55 параграфа.

Приложение.

1 – я группа. Палеонтологические доказательства.

Русский ученый В. О. Ковалевский, исследуя
историю развития лошади, показал, что современные однопалые животные происходят
от мелких пятипалых всеядных предков, живших 60–70 млн лет назад в лесах.
Изменение климата Земли, повлекшее за собой сокращение площадей лесов и
увеличение площадей степей, привело к тому, что предки современных лошадей
начали расселяться по степям. Необходимость защиты от хищников и передвижения
на большие расстояния в поисках пищи привела к преобразованию конечностей —
уменьшению числа пальцев от пяти до одного. Параллельно изменению конечностей
происходило преобразование всего организма; увеличение размеров тела, изменение
формы черепа, усложнение строения зубов и др.

Ископаемая форма юрского периода —
археоптерикс — долгое время считалась связующим звеном между рептилиями и
птицами. Археоптерикс — животное с длинным, как у рептилий, хвостом, свободными
позвонками, развитыми зубами (признаки рептилий). Тело археоптерикса покрыто
перьями, передние конечности в виде крыльев; частично пневматические кости
(признаки птиц). На данный момент известно, что археоптерикс не являлся предком
птиц, а был слепой ветвью эволюции рептилий.

2 –я группа. Эмбриологические
доказательства.

С особой отчетливостью выступает сходство
эмбриональных стадий в пределах отдельных типов или классов. Например, у всех
позвоночных обнаруживается закладка жаберных дуг, сходство в форме тела,
наличие хвоста, зачатков конечностей. Во многом аналогична на этих стадиях
внутренняя организация зародышей. У всех представителей этого подтипа сначала
закладывается хорда, кровеносная система с одним кругом кровообращения (как у
рыб), одинаковое строение почек т. д. По мере развития сходство между
зародышами уменьшается, и начинают все более четко проявляться черты
организации тех классов, к которым животные принадлежат. У наземных животных
зарастают жаберные карманы, формируются пятипалые конечности и др. По ходу
эмбрионального развития последовательно идет расхождение признаков зародышей,
приобретающих черты, характеризующие класс, отряд, род и, наконец, вид, к
которому они принадлежат. Эта закономерность в развитии зародышей указывает на
их родство, происхождение от одного ствола, который в ходе эволюции распался на
множество ветвей.

3 —  я группа. Сравнительно – анатомические
доказательства

Сравнивая представителей какой-либо крупной
группы, можно обнаружить, что они обладают сходным общим планом структурной
организации, но различаются по некоторым частям тела. В качестве примеров можно
привести разные формы, которые принимают передние конечности у представителей
разных классов позвоночных; задние конечности у представителей разных отрядов
млекопитающих. Например, передние конечности представителей разных отрядов
млекопитающих изменяются, приспосабливаясь к выполнению новых функций: крылья
летучей мыши, роющие конечности крота, хватательные конечности обезьяны,
плавательные конечности дельфина.

4 – я группа. Биогеографические
доказательства.

Многие роды, семейства и другие таксоны
ограничены какой-то одной географической областью, в которой находится центр
распространения данной группы. Например, гавайские цветочницы — эндемики
Гавайских островов, а шиншилла в диком виде встречается только в высокогорных
районах Анд. Географическая изоляция обычно ведет к образованию новых видов.
Следствием этого является наличие большого числа эндемиков в фауне и флоре
островов.

Чем длиннее история острова и чем надежнее он
изолирован, тем более своеобразная на нем фауна и флора. Биогеография знает
великое множество примеров неповторимости живого мира островов. Рассмотрим,
например, Мадагаскар. Здесь отсутствует большинство типично африканских
животных — нет антилоп, жирафов, носорогов, слонов. Характерной особенностью
фауны змей является полное отсутствие наземных ядовитых змей: гадюковых и
аспидовых, а также питонов.  Из 47 родов мадагаскарских млекопитающих 33 —
эндемики острова. Лемуры встречаются ныне только на Мадагаскаре. Остров
отделился от Африки около 170 млн лет назад. Тогда существовали только примитивные
ранние млекопитающие. Возможно, лемуры и мелкие хищники — виверы — попали на
остров около 30 миллионов лет назад на огромных плавучих островах, которые
иногда отрываются от берегов тропических рек и плывут вниз по течению.

Материал для всех групп.

Вопрос: данные
какой науки вы рассматривали?

Эмбриология (от
греч. ibryon – «зародыш», logos – «учение») — наука о закономерностях развития
зародышей.

Морфология изучает
как внешнее строение (форму, структуру, цвет, образцы) организма, таксона или
его составных частей, так и внутреннее строение живого организма.

Палеонтология —
наука об организмах, существовавших в прошлые геологические периоды и
сохранившихся в виде ископаемых останков, а также следов их жизнедеятельности.

Биогеография изучает
закономерности географического распространения и распределения животных,
растений и микроорганизмов