Теория эволюции

Слайд 33 1) алломорфоз, или смена среды, при котором одни

равноценными; 2) теломорфоз, или сужение среды, при котором связи организма

со средой становятся более ограниченными, а организм более специализированным; 3) гиперморфоз — нарушение координации со средой вследствие быстрого изменения среды и переразвития самого организма; 4) катаморфоз — переход к более простым соотношениям со средой, связанным с дегенерацией или недоразвитием; 5) гипоморфоз или недоразвитие — частная форма общей дегенерации, или катаморфоза;6) ароморфоз — расширение среды, связанное с повышением организации и жизнедеятельности;7) эпиморфоз — овладение средой, ее подчинение потребностям организма, достигаемое им лишь на высших ступенях развития (у человека).

Понятие регресса

Основная характеристика биологического регресса заключается в том, что данный процесс является противоположным прогрессу. У него также есть определенные отличительные характеристики, о которых следует упомянуть отдельно:

• снижение количества особей в результате превышения показателя смертности над рождаемостью;
• снижение многообразия внутри вида;
• уменьшение границ и целостности ареала, происходит распад его на несколько отдельных пятен;
• из-за незначительной численности особи подвергаются катастрофической элиминации, что может спровоцировать уничтожение всей группы.

Биологическая эволюция

Длительное время проблемой эволюционных процессов в биологии занимался И. И. Шмальгаузен. Именно им были определены основные варианты биологического прогресса:

• гиперморфоз;
• алломорфоз;
• ароморфоз;
• гипоморфоз;
• катаморфоз;
• теломорфоз.

Биологический регресс не имеет подобных направлений. Ароморфоз является таким путем эволюции, который сопровождается увеличением уровня жизнедеятельности, предполагает расширение среды обитания рода. Для арогенезов характерны:

• усиление деятельности;
• увеличение дифференциации;
• интегрированность организма;
• проявление активных вариантов борьбы за существование;
• усовершенствование органов чувств и нервной системы.

В результате ароморфоза происходят изменения, которые способствуют подъему организации, то есть наблюдается не биологический регресс, а развитие (прогресс). У вида появляется шанс на переход к новым условиям существования. В качестве примера арогенеза можно привести четырехкамерное сердце, появление живорождения, постоянную температуру тела, два круга кровообращения, грудное вскармливание молоком новорожденных детенышей. Биологический регресс такими возможностями не обладает. Именно путем ароморфозов появились классы и типы, развились крупные таксоны. А. Н. Северцов говорил о том, что именно ароморфоз предполагает усложнение вида, возможность его к последующему самосовершенствованию. К чему приводит биологический регресс? Примеры в истории свидетельствуют о том, что его результатом становится полное вымирание вида, рода.

Аллогенез предполагает формирование специфических приспособлений во время изменения условий обитания. В этом случае прогрессия организма не предполагает усложнения всего вида, не требуется и общий подъем энергии. Аллогенезы приводят к видовому разнообразию, существенному росту численности. К примеру, млекопитающие сумели освоить различные условия обитания, их можно встретить и в арктических пустынях, и в тропиках. Кроме того, их представители освоили разные среды (почву, воду, сушу), что привело к снижению конкуренции между представителями разных видов за места обитания, пищу. Но при этом не произошел биологический регресс. Примеры, приведенные выше, напротив, свидетельствуют о стабильном уровне организации живых организмов. Благодаря идиоадаптации появляются новые роды, виды, отряды, семейства, возникают таксоны низкого ранга.

Телогенез признан узкой специализацией, приспособлением к конкретным условиям существования, не предполагающим серьезного изменения уровня организации. К примеру, хамелеоны, черепахи, ленивцы наделены дополнительными приспособлениями к условиям обитания.

Биологический прогресс и регресс

В начале $XX$ века появилась гипотеза о биологическом прогрессе и регрессе. Ее автором был известный ученый А. М. Северцов. Он сделал такой вывод на основе анализа происхождения и развития (филогении) отдельных групп животных.

Определение 2

Биологический прогресс – это явление увеличения численности популяций, расширения ареала и образования новых подвидов и видов в пределах определенной группы.

В настоящее время в стадии биологического прогресса пребывают покрытосеменные растения, насекомые, птицы, млекопитающие.
Биологический прогресс является следствием эволюционного успеха определенной группы организмов.

Противоположным процессом является биологический регресс. Он является следствием неспособности некоей группы организмов приспособиться к изменениям среды.

Определение 3

Биологический регресс – это явление уменьшения численности популяций, сокращения ареалов и может привести к вымиранию определенной группы.

За прошедшую историю развития нашей планеты вымерли многие виды животных и растений. Папоротники и хвощи, имевшие когда-то древовидные формы и заселявшие огромные просторы, сейчас находятся на грани вымирания. Останки хоботных находят во многих местах земного шара. Но на сегодняшний день мы знаем только лишь два вида — африканского и индийского слона, находящихся тоже на грани вымирания.

Некоторые группы животных периодически переживали расцвет и упадок несколько раз. Самый яркий пример – динозавры.

Видоизменения типов метаморфоза

Далеко не у всех насекомых развитие проходит только по одному из перечисленных типов; в результате воздействия многих факторов жизненный цикл этих организмов может протекать с определенными видоизменениями.

В частности, встречается неполное упрощенное превращение (гипоморфоз), неполное усложненное превращение (гиперморфоз) и усложненное полное превращение (гиперметаморфоз).

Гипоморфоз

Характерен высшим насекомым, развивающимся путем неполного превращения и утратившим в процессе эволюции крылья (вши, ряд прямокрылых, пухоеды, некоторые равнокрылые). Из-за того, что у них нет крыльев, личинки лишь в минимальной степени разнятся по виду со взрослыми особями.

Слайд 47 Простые мутации, замены пар нуклеотидов не являются движущей

них из пистолета» (Тимофеев-Ресовский).В популяции могут сохраняться только те мутации,

которые не портят белки, то есть, только нейтральные мутации (М.Кимура).Нейтральная «эволюция» ведет к увеличению полиморфизма уже существующих генов и белков (Инге-Вечтомов, 2004).Коварионы (домены) участки фиксации нейтральных замен.Эволюция происходит за счет тиражирования, размножения доменов или целых генов с использованием мигрирующих генетических элементов и последующей их дивергенции (О.Сусумо — Susumu Ohno).Дупликатные копии превращаются в псевдогены.Использование псевдогенов в эволюции: 1 — куски, кодирующие разные домены, используются для возникновения новых генов; 2 — активация псевдогенов, запертых сдвигами считывания или нонсенсами, для предъявления их естественному отбору.

Статья составлена с использованием следующих материалов:

Бондаренко Н.В., Поспелов С.М., Персов М.П. — Общая и сельскохозяйственная энтомология. — М.: Колос, 1983.-416 с.

2.

Росс Г., Росс Ч., Росс Д. Энтомология. — М., Мир, 1985. -572 с.

3.

Физиология человека. Под ред. Покровского В.М., Коротько Г.Ф. изд. 2-е, переработанное и дополненное. — М.: Медицина, 2003 – 656 с.

4.

Шванвич Б.Н. Курс общей энтомологии. — М.Л. Советская наука. 1949.—900 с., ил.

Изображения (переработаны):
5.

Шванвич Б.Н. Курс общей энтомологии. — М.Л. Советская наука. 1949.—900 с., ил. Иллюстрации из книги.

6.

, by Tamaki Sono, по лицензии CC BY

7.

Dark Bush Cricket, by David Evans, по лицензии CC BY

8.

Dark bush-cricket, male larva, by Gbohne, по лицензии CC BY-SA

9.

Gustavogutierrez3, by Obra Social Caja Cantabria, по лицензии CC BY

10.

Larva of hirata-kun, by Takato marui, по лицензии CC BY-SA

Свернуть
Список всех источников

Внутренние изменения насекомых при превращениях

По мере прохождения насекомыми определенных стадий метаморфоза они иногда более, иногда менее заметно меняют свой облик. Тем не менее, происходящие с ними изменения являются не только внешними, но и внутренними.

Процессы метаморфоза протекают, главным образом, под контролем органов эндокринной системы. Как можно было бы предположить, наиболее явные изменения происходят у насекомых с полным превращением, переживающих более заметные преобразования, так как при неполном метаморфозе органы взрослеющей личинки перестраиваются не очень сильно.

В отличие от частичного метаморфоза, полный протекает со значительными изменениями строения тела; это наблюдается по мере всего развития, но особенно масштабно происходит на конечных этапах превращений. При переходе в стадию имаго имеет место глубокая, практически полная перестройка организма под воздействием двух происходящих параллельно процессов – гистолиза и гистогенеза.

Доказательства биологического прогресса

Главными направлениями развития живой природы названы биологический прогресс и биологический регресс. В результате формируются
крупные систематические единицы, а процесс длится тысячи лет.
К доказательствам биологического прогресса относятся:

1. Сравнительная анатомия: схожее строение позвоночных животных, гомологичные органы, атавизмы и рудименты.
2. Сходство эмбрионов, доказанное Карлом Бэром.
3. Находки палеонтологов.

• У муравья самый огромный мозг в отношении с телом.
• Человеческий мозг выполняет 100 тысяч химических реакций.
• Самая высокая трава, 30 м, — это бамбук.
• Человеческий организм отмечен 90 рудиментами.
• Сегодня на планете 10 тысяч ядовитых растений.
• Крысы без воды обходятся дольше, чем верблюды.
• Змеи обладают двумя половыми органами, а спят без пищи по 3 года.
• Морская Солнечная рыба способна отложить 5 млн. икринок сразу.

Ароморфоз

Централизация нервной системы – пример ароморфоза

Примеры ароморфозов окружают нас, и мы видим их каждый день – это животные, растения и другие организмы. Этот направление эволюции приводит к образованию крупных таксонов, например, таких, как, птицы, земноводные или позвоночные в целом. Если кратко, то ароморфоз представляет собой путь эволюции, при котором организация живых организмов усложняется. Простейшие примеры ароморфоза: развитие центральной нервной системы, формирование четырёхкамерного сердца у млекопитающих, общее преобразование кровеносной системы. Однако, у животных и у растений эти процессы по понятным причинам протекали по-разному.

Ароморфозы животных

• Многоклеточность.
• Симметрия тела. У позвоночных она двусторонняя (левая и правая стороны тела симметричны), у некоторых моллюсков – лучевая (морские звёзды).
• Само появление нервной системы и её концентрация в нервные ганглии уже может послужить ярким примером ароморфоза животных.
• Развитие дыхательной системы, такой, как лёгкие или жабры.
• Появление наружного хитинового скелета (экзоскелета) у насекомых, который выполняет защитную функцию и одновременно помогает им поддерживать форму тела.
• Преобразование плавников в конечности, пригодные для передвижения по суше.
• Преобразование конечностей в крылья, способные к полёту.
• Появление наружного уха, желез в коже, коры головного мозга.
• Появление шерсти у млекопитающих и перьев у птиц.

Ароморфозы растений

• Развитие способности к опылению насекомыми
• Появление способности к фотосинтезу
• Появление листьев (для большей эффективности фотосинтеза)
• Появление покровных тканей, защищающих от внешней среды
• Ещё один хороший пример ароморфоза растений – развитие проводящих тканей, которые помогают доставлять влагу туда, куда нужно
• Появление механических тканей, достаточно плотных для того, чтобы растение могло поддерживать форму вне водной среды
• Появление корневой системы (закрепление в почве плюс получение полезных веществ из почвы)
• Появление цветков у покрытосеменных растений, что способствует выживанию потомства

Биологический прогресс и биологический регресс в эволюции

Если проанализировать историю развития органического мира, то можно заметить, что многие таксономические группы организмов с ходом времени становились более совершенными и многочисленными.

Однако отдельные группы постепенно сокращали свою численность и исчезали с арены жизни. Следовательно, эволюция протекала в двух направлениях. Учение об основных направлениях эволюции — биологическом прогрессе и биологическом регрессе было разработано А. Н. Северцовым и дополнено его учеником И. И. Шмальгаузеном.

Биологический прогресс (от лат. progressus — движение вперед) — направление эволюции, характеризующееся повышением приспособленности организмов определенной систематической группы к окружающей среде.

Появление новых приспособлений обеспечивает организмам успех в борьбе за существование, сохранение и размножение в результате естественного отбора. Это приводит к вспышке численности и, как следствие, к освоению новых мест обитания и формированию многочисленных популяций. Популяции, оказавшиеся в разных условиях среды, подвергаются действию разнонаправленного естественного отбора.

В результате они постепенно превращаются в новые виды, виды — в роды и т. д. В результате систематическая группа (вид, род, семейство и др.) находится в состоянии процветания, так как включает много подчиненных форм.

Таким образом, биологический прогресс является результатом успеха систематической группы в борьбе за существование, благодаря повышению приспособленности ее особей.

Биологический регресс (от лат. regressus — возвращение, движение назад) — направление эволюции, характеризующееся снижением приспособленности организмов определенной систематической группы к условиям обитания. Если у организмов темпы эволюции (формирование приспособлений) отстают от изменений внешней среды и родственных форм, то они не могут конкурировать с другими группами организмов. Это значит, что они будут удаляться естественным отбором. Произойдет снижение численности особей.

В результате уменьшится площадь заселенной ими территории и, как следствие, сократится число таксонов. В результате может произойти вымирание данной группы.

Таким образом, биологический регресс — постепенное вымирание систематической группы (вида, рода, семейства и др.) вследствие снижения приспособленности ее особей.

Деятельность человека также может приводить к биологическому регрессу некоторых видов. Причиной может быть прямое истребление (зубр, соболь, стеллерова корова и др.).

Но это может произойти и в результате сокращения ареалов при освоении новых территорий (дрофа, журавль белый, жаба камышовая и др.). Виды, находящиеся в состоянии биологического регресса, заносятся в Красную книгу и подлежат охране.

В четвертое издание Красной книги Республики Беларусь включено 202 вида животных, 189 — растений, 34 — мхов, 21 — водорослей, 25 — лишайников и 34 вида грибов.

Очень важным природоохранным мероприятием является создание так называемых красных тетрадей — списков редких видов данной местности, составляемых юными экологами в школах.

Признаки, характерные для биологического прогресса и биологического регресса, представлены в таблице:

Биологический прогресс и биологический регресс таблица

Увеличение численности особей	Уменьшение численности особей
Расширение ареала	Сокращение ареала
Увеличение числа популяций, подвидов, видов и т. д. (прогрессивная дифференциация)	Уменьшение числа систематических групп более низкого ранга (снижение разнообразия особей)

Характеристика биологического прогресса

Он предполагает победу иной таксономической группы либо определенного вида в жестокой борьбе за существование. У биологического прогресса существуют определенные признаки:

• увеличение численности особей;
• расширение ареала;
• повышение числа дочерних таксономических форм.

Перечисленные признаки взаимосвязаны. При увеличении количества особей происходит расширение границ ареала данного вида, его представителями заселяются новые территории, в результате чего образуются новые виды, подвиды, популяции. В наше время птицы, многие млекопитающие, насекомые находятся именно в состоянии биологического прогресса.

Слайд 19 Соответствующие термины — микро- и макроэволюция — были

предложены в 1927 Ю.А.Филипченко
Б. Ренш (1959) — эволюция может

идти и по горизонтали и по вертикали. Адаптивная радиация (возникновение

разнообразия на данном уровне организации) — кладогенез, а выход на новый уровень адаптивной радиации — анагенез.
Задача: объяснить с единых позиций одновременное существование дивергентной (адаптивной) и филетической (прогрессивной) эволюции.

«Опыт показывает…, что единственный путь к пониманию механизмов макроэволюционных изменений, для которых необходимы геологические масштабы времени, — это доскональное изучение микроэволюционных процессов, наблюдаемых на протяжении одной человеческой жизни и нередко контролируемых волей человека» (Dobzhansky, 1937)

Идиоадаптация

Маскирующая окраска, белая зимой и обычная летом – пример идиоадаптации

Идиоадаптация, одно из основных направлений эволюции, представляет собой примерно то же самое, что и ароморфоз, но в меньшей степени. Если ароморфозы создают новые таксоны путём глобальных изменений, то идиоадаптация формирует виды и подвиды путём менее значительных изменений. Таким образом, этот путь эволюции во многом ответственен за видовое многообразие на Земле.

Примеры идиоадаптации животных

• Изменение челюстного аппарата у различных насекомых (грызущий, лижущий, сосущий и т.п.) в зависимости от особенности их питания.
• Появление обтекаемой формы тела у рыб и водных млекопитающих.
• Формирование полого скелета у птиц, чтобы улучшить способности к полёту.
• Появление противостоящего большого пальца у высших приматов. Именно этот пример идиоадаптации животных оказал огромное влияние на развитие человека.
• Зимняя и летняя окраска у разных животных вроде зайцев и песцов. Она помогает им маскироваться.
• Выработка дурно пахнущей жидкости многими видами клопов, спасающая их от многих насекомоядных животных.
• Подкожный жир у представителей полярной фауны, помогающий им сохранять тепло.

Примеры идиоадаптации растений

• Карликовость деревьев и кустарников в тундре. Там постоянно дует ветер, так что эти растения уменьшились в размерах до нескольких сантиметров, чтобы противостоять ему.
• В условиях Крайнего Севера вегетационный период у растений сократился почти вдвое.
• Во влажных джунглях Южной Америки многие растительные виды обзавелись широкими и гладкими листьями, чтобы впитывать меньшее количество влаги.
• Кактусы научились запасать необходимую им воду в тканях внутри ствола, а также защищаться с помощью колючек от поедающих их животных. К тому же колючки испаряют меньше ценной в пустынной местности влаги, чем листья.
• Изменение формы цветков таким образом, чтобы насекомым-опылителям было удобнее собирать нектар и пыльцу – отличный пример идиоадаптации растений.
• Глубоководные водоросли имеют более красный цвет, чем их сородичи, растущие в верхних слоях воды. Это помогает им лучше улавливать скудный свет, проникающий на глубину. Благодаря этому направлению эволюции красные водоросли хорошо приспособились к подобным условиям существования.
• Выработка некоторыми растениями специфических запахов, привлекающих насекомых. Одни растения ими питаются, а другие нуждаются в опылении.

Слайд 4 7. Обмен аллелями, «поток генов» возможен лишь внутри

территории ареала вида, то она может распространиться за счет «потока

генов» по всем его популяциям и подвидам. Отсюда следует краткое и достаточно емкое определение биологического вида: вид есть генетически целостная и замкнутая система.
8. Поскольку критерием так называемого биологического вида является его репродуктивная обособленность, то эти критерии вида не применимы к формам без полового процесса, агамным, амфимиктичным, партеногенетическим формам (следствие из п.7).
9. Таким образом, за рамками концепции биологического вида СТЭ оказалось огромное множество видов без полового процесса. Все ископаемые формы остаются за пределами биологической концепции вида.

Заключение

Согласно теории, предложенной А. Н. Северцовым, основным фактором для повышения организации живых организмов выступают частные приспособления, которые могут сопровождаться упрощением, то есть дегенерацией. Благодаря одним и тем же арогенезам возможно появление различных «надстроек», которые дают виду возможность выживать и развиваться в частных условиях. Биологический регресс и прогресс являются теми основными способами биологического развития, которые позволяют конкретному отряду, роду выживать, развиваться, совершенствоваться либо приводят к его полной гибели и исчезновению.

1. Биологический прогресс.

2.Биологический регресс.

Краткое изложение темы

Крупный отечественный биолог-эволюционист А. Н.Северцов (1866-1936) разработал теорию морфофизиологического и биологического прогресса и регресса.

Биологический прогресс
— это победа вида (или иной систематической единицы) в борьбе за существование. Основные признаки биологического прогресса — стабильное увеличение численности и расширение занимаемого ареала. Расширение ареала вида приводит, как правило, к образованию новых популяций. По определению, примерами биологического прогресса служат представители типов простейших, моллюсков, членистоногих (различные виды и даже целые отряды насекомых — двукрылые, жесткокрылые и др.), хордовых (отдельные группы рыб, птиц — например, воробьинообразные, млекопитающих — например, грызуны и др) . Включает в себя: ароморфозы и идиоадаптации.

Биологический регресс
характеризуется альтернативными признаками:

снижением численности, сокращением ареала, снижением внутривидовой дифференциации (например, снижением популяционного разнообразия). В конечном счете биологический регресс может привести к вымиранию вида. В типе хордовых примерами естественного биологического регресса служат:

двоякодышащие и кистеперые рыбы (кл. Костные рыбы); гаттерия, крокодилы, слоновые черепахи (кл. Рептилии); яйцекладущие, неполнозубые, хоботные (кл. Млекопитающие). Основной причиной биологического регресса является отставание в эволюции группы от скорости изменений окружающей среды. Лабораторные работы/ Практические занятия
не предусмотрено»

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Что такое биологический прогресс?

2. Что такое биологический регресс?

3. В чем отличие ароморфозов от идиоадаптаций.

4. Назовите признаки биологического прогресса.

5. Какое направление биологической эволюции поднимает группу организмов на более высокую ступень организации?

Раздел 5. История развития жизни на Земле.

Тема 5.1. Развитие органического мира.

Основные понятия и термины по теме:
кайнозойская эра, протерозойская эра, четвертичный период, оледенения, каменноугольный период, псилофиты
.

План изучения темы

1. Характеристика каждой эры (по таблице)

История нашей планеты условно разделена на различные промежутки

времени. Из них наиболее продолжительны эры, затем следуют периоды,

эпохи. Границы между эрами установлены не случайно, так как именно в эти

промежутки времени на Земле происходили глобальные геологические процессы, сопровождающиеся изменениями лика планеты, ее органического мира.

Вопросы для самоконтроля

Понятие макроэволюции

Определение 1

Макроэволюция – это эволюционные процессы, приводящие к образованию надвидовых таксономических групп (родов, семейств классов и т.д.).

Еще Ч. Дарвин указывал, что реально в природе существуют лишь виды. Все остальные надвидовые категории искусственно придуманы человеком. Принадлежность вида к тому или иному роду, семейству, классу ученые-исследователи определяют на основании степени их исторического родства.

Отдельных механизмов макроэволюция не имеет. Ее «закономерности» являются следствием обобщений исследователями сведений о накопленных в ходе исторического развития определенной систематической группой различий между родственными видами. Эти изменения и различия возникли в результате длительных микроэволюционных изменений и последовательного ряда видообразований.

Основу современной классификации составляет принцип монофилии. Это означает, что виды одного рода, одного семейства имеют единого общего предка. Разнообразие видов возникает в результате приспособления предыдущих поколений к разным условиям среды обитания. Это явление носит название адаптивной радиации. Ярким примером адаптивной радиации может служить возникновение среди млекопитающих животных таких форм, как рукокрылые, ластоногие, китообразные, копытные. Они приспособлены к различным условиям воздушной, водной и наземной среды.