Движещите сили на еволюцията са 1 наследствени. Теория З

Дарвин смята изкуствения подбор за основен механизъм за появата и разнообразието на културните растения и домашните животни. В процеса на изучаване на изкуствения подбор ученият стига до извода, че в природата съществува подобно явление. Какви са движещите сили зад еволюцията на видовете? Дарвин вижда отговора на този въпрос в две части.

Първо, той посочи наличието на неопределена (индивидуална) променливост на организмите в естествените условия на тяхното местообитание.

Дарвин идентифицира наличието на индивидуална променливост в природата чрез редица факти. Например, пчелите различават пчелите от своите и съседните кошери. Растенията, отгледани от жълъдите на един дъб, се различават по много малки външни характеристики и т.н.

Второ, Дарвин стига до извода, че годността на дивите видове, както и на култивираните форми, е резултат от селекция. Но този подбор не се прави от човека, а от околната среда. Индивидуалната променливост в природата е материалът за подбор. Точно както породите животни и сортовете растения са целесъобразно адаптирани към нуждите на човека, видовете са адаптирани към живот в определени условия на околната среда.

Както вече споменахме, организмите са склонни да се възпроизвеждат експоненциално. Въпреки това, не всички родени индивиди оцеляват до зряла възраст. Причините за това са различни. Смъртта на организмите може да се наблюдава от липса на хранителни ресурси, неблагоприятни фактори на околната среда, болести, неприятели и др. Въз основа на това Дарвин стига до извода, че между организмите в природата се води постоянна борба за съществуване.

Борбата за съществуване е съвкупност от разнообразни и сложни взаимодействия на организмите помежду си и със заобикалящата ги среда.

Дарвин разграничи три форми на борба за съществуване: вътрешновидова, междувидова и борба с неблагоприятните условия на околната среда.

Вътрешновидова борба- Взаимоотношения между индивиди от един и същи вид. Дарвин смята вътрешноспецифичната борба за най-интензивната. Несъмнено организмите, принадлежащи към един и същи вид, имат сходни изисквания към храната, условията на отглеждане, убежищата и т.н. Такава борба е най-остра със значително увеличаване на броя на индивидите от даден вид и влошаване на условията на живот. Това води до смъртта на някои индивиди или до елиминирането им от размножаване. Например вътрешноспецифичната борба се проявява под формата на конкуренция за места за гнездене при птици или за сексуален партньор при животни от същия вид. Покълналите семена на растения, като брези, често умират, защото почвата вече е гъсто обрасла с разсад от същия вид. В същото време младите разсад изпитват липса на осветление, хранене и т.н. В брашнения бръмбар излишъкът от допустимия брой индивиди на единица хранителен субстрат води до нарушаване на сексуалните цикли и канибализъм.

Борба с неблагоприятните условия на околната среда- оцеляване на най-приспособените индивиди, популации и видове в променените условия на неживата природа. Тази форма на борба е по-остра, когато някой от абиотичните фактори на средата е в дефицит или излишък. Такива ситуации се развиват по време на тежки суши, наводнения, студове, пожари, вулканични изригвания и др. Например в пустините борбата за съществуване между растенията е насочена към икономично използване на влагата. В резултат на това някои растения са развили адаптации под формата на месести листа или стъбла за съхранение на вода. Други имат бодливи листа за намаляване на изпарението, дълбоко проникващи корени за използване на подпочвените води и т.н. Друг пример за борба с неблагоприятните условия на околната среда е миграцията на прелетните птици към топлите страни, когато настъпи студено време.

Естественият резултат от всички форми на борба е намаляването от поколение на поколение на броя на най-слабо адаптираните индивиди. Това се дължи както на незабавната им смърт, така и на по-малък брой произведени потомци. От друга страна, по-адаптираните индивиди увеличават броя си. В същото време във всяко следващо поколение те отнемат от по-малко адаптираните все повече и повече ресурси, необходими за живот. Това постепенно води до пълното изместване на последните от биотопа. Този процес, който се случва постоянно в природата, Дарвин нарича естествен подбор.

Според Дарвин естественият подбор е процесът на оцеляване и размножаване на най-приспособените към условията на живот индивиди и смъртта на по-малко приспособените.

Селекцията протича непрекъснато в няколко поколения и запазва главно онези форми, които са най-адаптирани към дадените условия на околната среда. Естественият подбор и борбата за съществуване са неразривно свързани и са движещите сили зад еволюцията на видовете. Тези движещи сили допринасят за подобряването на организмите, резултатът от което е тяхната адаптивност към околната среда и разнообразието от видове в природата.

Основни резултати от еволюцията

Според Дарвин резултатите от еволюцията са приспособимостта на организмите към околната среда и разнообразието от видове в природата. Фитнес- набор от адаптации (характеристики на външната и вътрешната структура и поведение на организмите), които осигуряват на този вид предимство при оцеляване и оставяне на потомство при определени условия на околната среда.

Разнообразие от видове- вторият важен резултат от еволюцията. Първо, неопределената променливост и протичащият на нейната основа естествен подбор водят до разнообразие от взаимоотношения между организмите. Второ, нашата планета се характеризира с множество биотопи, които се различават по силата на факторите на околната среда. Въз основа на горното се формира видовото разнообразие в природата. Предимство в този случай имат най-добре организираните и адаптирани към условията на средата форми. Дарвин подчертава, че едновременното съществуване на видове живи организми с различни нива на организация се обяснява с факта, че тяхната еволюция е протекла едновременно в няколко посоки.

Борбата за съществуване е съвкупност от разнообразни и сложни взаимодействия на организмите помежду си и със заобикалящата ги среда. Резултатът от борбата за съществуване е естественият подбор. В резултат на действието на естествения подбор се постигат основните резултати от еволюцията: пригодността на организмите и видовото разнообразие в природата.

Въпрос 1

Основните движещи сили (фактори) на еволюционния процес според Чарлз Дарвин са наследствената изменчивост на индивидите, борбата за съществуване и естествения подбор. Изследванията на еволюционната биология вече потвърдиха това твърдение и идентифицираха редица други фактори, които играят важна роля в еволюционния процес.

Идеята за съществуването на естествен подбор е достигната независимо и почти едновременно от няколко английски натуралисти: В.

Уелс (1813), П. Матю (1831), Е. Блайт (1835, 1837), А. Уолъс (1858), К. Дарвин (1858, 1859); но едва Дарвин успява да разкрие значението на това явление като основен фактор в еволюцията и създава теорията за естествения отбор. За разлика от изкуствения подбор, извършван от човека, естественият подбор се определя от влиянието върху организмите на околната среда.

Според Дарвин естественият подбор е "оцеляване на най-приспособените" организми, в резултат на което се осъществява еволюцията на базата на неопределена наследствена изменчивост в редица поколения.

Естественият подбор е основната движеща сила на еволюцията и всеки вид жив организъм, който някога е живял на Земята, е бил оформен по един или друг начин от естествения подбор.

Еволюционната теория твърди, че всеки биологичен вид целенасочено се развива и променя, за да се адаптира най-добре към околната среда.

В процеса на еволюция много видове насекоми и риби придобиха защитно оцветяване, таралежът стана неуязвим благодарение на иглите, а човекът стана собственик на сложна нервна система.

Можем да кажем, че еволюцията е процес на оптимизиране на всички живи организми и основният механизъм на еволюцията е естественият подбор. Същността му се състои в това, че по-адаптираните индивиди имат повече възможности за оцеляване и възпроизвеждане и следователно носят повече потомство от неадаптираните индивиди.

В същото време, поради трансфера на генетична информация ( генетично наследство) потомците наследяват от родителите си основните си качества. По този начин потомците на силни индивиди също ще бъдат относително добре адаптирани и техният дял в общата маса на индивидите ще се увеличи.

След смяна на няколко десетки или стотици поколения средната годност на индивидите от даден вид се увеличава значително.

Естественият подбор става автоматично. Всички живи организми от поколение на поколение са подложени на тежко изпитание на всички най-малки детайли от тяхната структура, функционирането на всичките им системи в различни условия.

Само тези, които преминат този тест, са избрани и дават начало на следващото поколение. Дарвин пише: „Естественият подбор ежедневно и ежечасно изследва най-малките вариации в целия свят, изхвърляйки лошите, запазвайки и добавяйки добрите, работейки нечуто и незабележимо, където и когато има възможност, върху подобряването на всяко органично същество във връзка с условията.животът му, органичен и неорганичен.

Ние не забелязваме нищо в тези бавни промени в развитието, докато ръката на времето не отбележи миналите векове.

Така естественият подбор е единственият фактор, който осигурява адаптирането на всички живи организми към постоянно променящите се условия на околната среда и регулира хармоничните взаимодействия между гените във всеки организъм.

Въпрос 2

Всяка клетка, като всяка жива система, въпреки непрекъснатите процеси на разпад и синтез, приемането и отделянето на различни химични съединения, има способността да поддържа своя състав и всички свои свойства на относително постоянно ниво.

Това постоянство се запазва само в живите клетки и когато те умират, то се нарушава много бързо.

Високата стабилност на живите системи не може да се обясни със свойствата на материалите, от които са изградени, тъй като протеините, мазнините и въглехидратите имат малка стабилност.

Стабилността на клетките (както и на други живи системи) се поддържа активно в резултат на сложни процеси на саморегулация или авторегулация.

Основата за регулиране на клетъчната активност са информационните процеси, т.е. процесите, при които комуникацията между отделните връзки на системата се осъществява чрез сигнали. Сигналът е промяна, която настъпва в част от системата.

В отговор на сигнала се стартира процес, в резултат на който се елиминира настъпилата промяна. Когато нормалното състояние на системата се възстанови, това служи като нов сигнал за спиране на процеса.

Как работи клетъчната сигнална система, как осигурява процесите на авторегулация в нея? Приемането на сигнали вътре в клетката се осъществява от нейните ензими. Ензимите, както повечето протеини, имат нестабилна структура. Под въздействието на редица фактори, включително много химични агенти, структурата на ензима се нарушава и неговата каталитична активност се губи.

Тази промяна, като правило, е обратима, т.е. след отстраняване на активния фактор структурата на ензима се връща към нормалното и неговата каталитична функция се възстановява.

В резултат на това взаимодействие структурата на ензима се деформира и каталитичната му активност се губи.

Въпрос 3

Изкуствената мутагенеза е важен нов източник на изходен материал в селекцията на растенията. Изкуствено предизвиканите мутации са изходен материал за получаване на нови сортове растения, микроорганизми и по-рядко животни.

Мутациите водят до появата на нови наследствени черти, от които животновъдите избират тези свойства, които са полезни за хората.

В природата мутациите са сравнително редки, така че животновъдите широко използват изкуствени мутации. Влиянията, които увеличават честотата на мутациите, се наричат ​​мутагенни. Честотата на мутациите се увеличава от ултравиолетови и рентгенови лъчи, както и от химикали, които действат върху ДНК или механизмите, които осигуряват деленето.

Значението на експерименталната мутагенеза за отглеждане на растения не беше разбрано веднага.

Л. Щадлер, който през 1928 г. пръв получава изкуствени мутации в културни растения под действието на рентгенови лъчи, смята, че те няма да имат значение за практическата селекция.

Той заключи, че вероятността експериментално да се получат промени чрез мутагенеза, които биха били по-добри от формите, открити в природата, е незначителна. Много други учени също бяха отрицателни за мутагенезата.

A. A. Sapegin и L. N. Delaunay са първите изследователи, които показват значението на изкуствените мутации за селекция на растения.

В своите експерименти, проведени през 1928-1932г. в Одеса и Харков бяха получени редица икономически полезни мутантни форми в пшеницата. През 1934 г. А. А. Сапегин публикува статията „Рентгеновите мутации като източник на нови форми на селскостопански растения“, в която се посочват нови начини за създаване на изходен материал в растениевъдството, основани на използването на йонизиращо лъчение.

Но дори и след това използването на експериментална мутагенеза в растениевъдството продължи да се разглежда негативно дълго време.

Едва в края на 50-те години се проявява повишен интерес към проблема с използването на експериментална мутагенеза в развъждането. Това беше свързано, на първо място, с големия напредък в ядрената физика и химия, което направи възможно използването на различни източници на йонизиращо лъчение (ядрени реактори, ускорители на частици, радиоактивни изотопи и др.) и силно реактивни химикали за получаване на мутации, и, второ, с производството на практически ценни наследствени промени чрез тези методи върху голямо разнообразие от култури.

Работите по експерименталната мутагенеза в растениевъдството се развиха особено широко през последните години.

Те се провеждат много интензивно в Швеция, Русия, Япония, САЩ, Индия, Чехословакия, Франция и някои други страни.

От голяма стойност са мутациите, които са устойчиви на гъбични (ръжда, глави, брашнеста мана, склеротиния) и други заболявания. Създаването на имунни сортове е една от основните задачи на селекцията, а методите на радиационна и химическа мутагенеза трябва да играят важна роля за нейното успешно решаване.

С помощта на йонизиращо лъчение и химически мутагени е възможно да се премахнат някои недостатъци на сортовете култури и да се създадат форми с икономически полезни свойства: неполягащи, устойчиви на замръзване, студоустойчиви, ранозреещи, с високо съдържание на протеин и глутен.

Има два основни начина за селективно прилагане на изкуствени мутации: 1) директно използване на мутации, получени от най-добрите районирани сортове; 2) използването на мутации в процеса на хибридизация.

В първия случай задачата е да се подобрят съществуващите сортове според някои икономически и биологични характеристики, да се коригират отделните им недостатъци.

Този метод се счита за обещаващ в развъждането за устойчивост на болести. Предполага се, че резистентни мутации могат бързо да бъдат получени във всеки ценен сорт и неговите други икономически и биологични характеристики могат да бъдат запазени непокътнати.

Методът за директно използване на мутации е предназначен за бързо създаване на изходен материал с желаните характеристики и свойства.

Директното и бързо използване на мутации обаче, предвид високите изисквания, които се поставят към съвременните сортове за развъждане, не винаги дава положителни резултати.

Към днешна дата в света са създадени повече от 300 мутантни сорта селскостопански растения.

Някои от тях имат значителни предимства пред оригиналните сортове. През последните години в научните институции у нас са получени ценни мутантни форми на пшеница, царевица, соя и други полски и зеленчукови култури.

Развитие на еволюционни идеи. Доказателство за еволюцията.

Еволюцияе процесът на историческо развитие на органичния свят.

Същността на този процес се състои в непрекъснатото приспособяване на живите същества към разнообразни и постоянно променящи се условия на околната среда, в нарастващата сложност на организацията на живите същества с течение на времето. В хода на еволюцията един вид се трансформира в друг.

Специалност по еволюционна теория- идеята за историческото развитие от относително прости форми на живот към по-високо организирани.

Основите на научната материалистична теория за еволюцията са положени от великия английски натуралист Чарлз Дарвин. Преди Дарвин биологията до голяма степен беше доминирана от погрешното схващане, че видовете са исторически неизменни, че има толкова много от тях, колкото Бог ги е създал. Още преди Дарвин обаче най-проницателните биолози разбират непоследователността на религиозните възгледи за природата и някои от тях спекулативно стигат до еволюционни идеи.

Най-големият натуралист, предшественикът на гл.

Дарвин е известният френски учен Жан Батист Ламарк. В известната си книга "Философия на зоологията" той доказва изменчивостта на видовете. Ламарк подчертава, че постоянството на видовете е само привидно явление, то се свързва с кратката продължителност на наблюденията на видовете. Висшите форми на живот, според Ламарк, са се развили от низшите в процеса на еволюцията.

Еволюционната доктрина на Ламарк не беше достатъчно демонстративна и не получи широко признание сред съвременниците му. Едва след изключителните трудове на Чарлз Дарвин еволюционната идея става общоприета.

Съвременната наука разполага с много факти, доказващи съществуването на еволюционния процес.

Това са данни от биохимията, генетиката, ембриологията, анатомията, таксономията, биографията, палеонтологията и много други дисциплини.

Ембриологични доказателства- сходството на началните етапи на ембрионалното развитие на животните. Изучавайки ембрионалния период на развитие на различни групи гръбначни животни, К. М. Баер открива сходството на тези процеси в различни групи организми, особено в ранните стадии на развитие. По-късно, въз основа на тези открития, Е.

Хекел предполага, че това сходство има еволюционно значение и на негова основа се формулира "биогенетичният закон" - онтогенезата е кратко отражение на филогенезата. Всеки индивид в своето индивидуално развитие (онтогенеза) преминава през ембрионалните стадии на прародителските форми. Изследването само на ранните етапи на развитие на ембриона на което и да е гръбначно не ни позволява да определим с точност към коя група принадлежат. Разликите се формират на по-късни етапи от развитието.

Колкото по-близки са групите, към които принадлежат изследваните организми, толкова по-дълго общите черти ще останат в ембриогенезата.?

Морфологичен- много форми съчетават характеристиките на няколко големи систематични единици. При изучаването на различни групи организми става очевидно, че те са фундаментално сходни по редица характеристики.

Например структурата на крайника при всички четириноги се основава на крайник с пет пръста. Тази основна структура при различни видове се е трансформирала във връзка с различни условия на съществуване: това е крайникът на еднокопитно животно, който при ходене се опира само на един пръст, и плавниците на морски бозайник, и ровенето крайник на къртица и крило на прилеп.

Органите, изградени по един план и развиващи се от единични примордии, се наричат ​​хомоложни.

Хомоложните органи не могат сами по себе си да служат като доказателство за еволюция, но тяхното присъствие показва произхода на подобни групи организми от общ прародител. Ярък пример за еволюция е наличието на рудиментарни органи и атавизми. Рудиментарните органи са органи, които са загубили първоначалната си функция, но остават в тялото. Примери за рудименти са: човешкият апендикс, който при преживните бозайници изпълнява храносмилателна функция; тазови кости на змии и китове, които не изпълняват никаква функция в тях; кокцигеални прешлени при хората, които се считат за останки от опашката, която са имали нашите далечни предци.

Атавизмите са проявата в организмите на структури и органи, характерни за прародителските форми. Класически примери за атавизми са многозърната и опашката при хората.

палеонтологичен- фосилните останки на много животни могат да се сравняват помежду си и да се откриват прилики. Въз основа на изследване на фосилни останки от организми и сравнение с живи форми. Те имат своите предимства и недостатъци. Предимствата включват възможността да видите от първа ръка как се е променила дадена група организми в различни периоди.

Недостатъците включват, че палеонтологичните данни са много непълни поради различни причини. Те включват бързо възпроизвеждане на мъртви организми от животни, които се хранят с мърша; организмите с меко тяло са изключително зле запазени; и накрая, че са намерени само малка част от вкаменелостите.

С оглед на това има много пропуски в палеонтологичните данни, които са основният обект на критика на противниците на теорията за еволюцията.

Биогеографски- разпространение на животните и растенията по повърхността на нашата планета. Сравнение на животинския и растителния свят на различните континенти, показващо, че разликите между тяхната флора и фауна са толкова по-големи, колкото по-стара и по-силна е тяхната изолация един от друг.

Както знаете, състоянието на земната кора непрекъснато претърпява промени и сегашното положение на континентите се формира в последно време (геоложко).

Преди това всички континенти бяха събрани и обединени в един континент.

Разделянето на континентите става постепенно, някои се разделят по-рано, други по-късно. Всеки нов високоорганизиран вид се стреми да се засели на възможно най-голяма територия. Липсата на по-високо организирани форми на която и да е територия показва, че тази територия се е отделила по-рано, отколкото някои видове са се образували или са имали време да се заселят на нея. Само по себе си това не обяснява механизма на произхода на видовете, но показва, че различни видове са се образували в различни области и по различно време.

Съвременната класификация на организмите е предложена от Линей много преди теорията за еволюцията, предложена от Дарвин.

Разбира се, може да се приеме, че цялото разнообразие от растителни и животински видове е създадено едновременно и всеки от тях е създаден независимо един от друг.

Въпреки това, таксономията, основана на морфологичните прилики на организмите, ги комбинира в групи. Съществуването на такива групи (родове, семейства, разреди) предполага, че всяка таксономична група е резултат от адаптирането на различни видове към специфични условия на околната среда.

Еволюционната доктрина на Ч. Дарвин.

Неговите основни разпоредби и значение.
Тип, критерии за тип. Популации.

Предпоставките за еволюция сами по себе си не могат да доведат до еволюция. За еволюционния процес, водещ до появата на адаптации и образуването на нови видове и други таксони, са необходими движещите сили на еволюцията.

Понастоящем създаденото от Дарвин учение за движещите сили на еволюцията (борбата за съществуване и естествения подбор) се допълва с нови факти благодарение на постиженията на съвременната генетика и екология.

Борбата за съществуване и нейните форми

Според представите на съвременната екология индивидите от един и същи вид са обединени в популации, а в определени екосистеми съществуват популации от различни видове.

Връзките на индивидите в популациите и с индивидите от популациите на други видове, както и с условията на околната среда в екосистемите, се разглеждат като борба за съществуване.

Дарвин смята, че борбата за съществуване е резултат от експоненциално размножаване на видовете и появата на излишен брой индивиди с ограничени хранителни ресурси.

Тоест думата "борба" по същество означава съревнование за храна в условията на пренаселеност.

Според съвременните представи елементите на борбата за съществуване могат да бъдат всякакви отношения - както конкурентни, така и взаимноизгодни (грижа за потомство, взаимопомощ). Пренаселеността не е необходимо условие за борбата за съществуване. Следователно понастоящем борбата за съществуване се разбира в по-широк смисъл, отколкото според Дарвин, и не се свежда до конкурентна борба в буквалния смисъл на думата.

Има две основни форми на борба за съществуване: пряка борба и непряка борба.

Права борба- всяко взаимоотношение, при което между индивиди от един и същи или различни видове в техните популации има физически контакт, изразен в една или друга степен.

Последствията от тази борба могат да бъдат много различни за взаимодействащите страни. Пряката борба може да бъде както вътрешновидова, така и междувидова.

Примери за пряка вътрешновидова борба могат да бъдат: съперничество между семейства топове за места за гнездене, между вълци за плячка, между мъжки за територия.

Това е и храненето на малките с мляко при бозайниците, взаимопомощта при изграждането на гнезда при птиците, защитата от врагове и др.

Непряка борба- всяка връзка между индивиди от различни популации, които използват общи хранителни ресурси, територия, условия на околната среда без пряк контакт помежду си.

Непряката борба може да бъде вътрешновидова, междувидова и с абиотични фактори на средата.

Примери за непряка борба могат да бъдат отношенията между отделни брези в гъста брезова горичка (вътрешновидова борба), между полярни мечки и арктически лисици, лъвове и хиени за плячка, светлолюбиви и сенколюбиви растения (междувидова борба).

Също така непряка борба е различната устойчивост на растенията към осигуряването на почвата с влага и минерали, животните - към температурния режим (борбата срещу абиотичните фактори на околната среда).

Резултатът от борбата за съществуване е успехът или неуспехът на тези индивиди да оцелеят и да оставят потомство, т.е. естествен подбор, както и промяна на територии, промяна на нуждите на околната среда и т.н.

Естествен подбор и неговите форми

Според Дарвин естественият отбор се изразява в преференциалното оцеляване и оставяне на потомство на най-приспособените индивиди и смъртта на по-слабо приспособените.

Съвременната генетика разшири този възглед. Разнообразието на генотипите в популациите, произтичащо от действието на предпоставките на еволюцията, води до появата на фенотипни различия между индивидите. В резултат на борбата за съществуване във всяка популация оцеляват и оставят потомство индивиди с полезни фенотипове и генотипове.

Следователно действието на селекцията се състои в диференциация (селективно запазване) на фенотипове и възпроизвеждане на адаптивни генотипове. Тъй като селекцията се извършва според фенотипове, това определя значението на фенотипната (модификационната) променливост в еволюцията.

Разнообразието от модификации влияе върху степента на разнообразие на фенотипове, анализирани чрез естествен подбор и позволява на вида да оцелее в променящите се условия на околната среда. Модификационната променливост обаче не може да бъде предпоставка за еволюцията, тъй като не засяга генофонда на популацията.

Естественият подбор е насочен исторически процес на диференциация (селективно запазване) на фенотипове и възпроизвеждане на адаптивни генотипове в популациите.

В зависимост от условията на околната среда на популациите в природата могат да се наблюдават две основни форми на естествен подбор: движеща и стабилизираща.

избор на шофиранеработи в условия на среда, постепенно променяща се в определена посока.

Той запазва полезните девиантни фенотипове и премахва старите и безполезни девиантни фенотипове. В този случай има изместване на средната стойност на нормата на реакцията на признаците и изместване на тяхната вариационна крива в определена посока, без да се променят нейните граници.

Ако подборът действа по този начин в поредица от поколения (F1 → F2 → F3), тогава това води до формирането на нова норма за реакция на признаци.

Тя не се припокрива с предишната скорост на реакция. В резултат на това в популацията се формират нови адаптивни генотипове. Това е причината за постепенното преобразуване на популацията в нов вид. Именно тази форма на подбор Дарвин смята за движещата сила зад еволюцията.

В резултат на действието на избора на шофиране някои характеристики могат да изчезнат при нови условия, докато други могат да се развият и подобрят.

Еднопосочното действие на естествения подбор води до удължаване на корените при склерофитите, повишаване на зрителната острота, слуха и обонянието при хищниците и тяхната плячка.

Стабилизираща селекцияработи при постоянни и оптимални условия на околната среда за населението.

Той запазва стария фенотип и премахва всички отклонени фенотипове. В този случай средната стойност на нормата на реакция на признаците не се променя, но границите на тяхната вариационна крива се стесняват. Следователно генотипното и фенотипното разнообразие, което възниква в резултат на действието на предпоставките на еволюцията, се намалява.

Това допринася за консолидирането на старите генотипове и запазването на съществуващите видове. Резултатът от тази форма на селекция е съществуването на древни (реликтни) организми в днешно време.

реликва(от лат. relictum - остатък) видове- живи организми, запазени в съвременната флора и фауна или в определен регион като остатък от прародителска група. В миналите геоложки епохи те са били широко разпространени и са играли важна роля в екосистемите.

Движещите сили на еволюцията са естественият подбор и борбата за съществуване.

Има две форми на борба за съществуване: пряка и непряка борба. В природата съществуват две основни форми на естествен подбор: движеща и стабилизираща.

Насочващ фактор на еволюцията според Дарвин

Цялото ни достойнство е в мисълта. Не пространството или времето, които не можем да запълним, ни извисява, а тя, нашата мисъл.

Нека се научим да мислим добре: това е основният принцип на морала.

Чарлз Дарвин е роден през студената зима на 1809 г. в Англия. Баща му е Робърт Уоринг, син на известния учен и талантлив поет Еразъм Дарвин.

Майката на малкия Чарлз умира, когато той не е бил дори на 8 години.

Скоро Чарлз е изпратен да учи в начално училище и след една година е преместен при д-р Бетлър, ръководител на гимназията. Ч. Дарвин учи много посредствено, въпреки че много рано "събуди" любов към природата, както и "жив" интерес към флората и фауната. Насочващ фактор на еволюцията според Дарвин Обичаше да събира насекоми, различни минерали, цветя и черупки.

След като завършва гимназия през 1825 г., младият Дарвин блестящо влиза в Университета в Единбург. Там той учи само две години. След неуспешен опит да стане лекар, Дарвин решава да опита силите си като свещеник. За това младежът влиза в Кеймбридж. Завършва обучението си, като напълно се отличава от останалите студенти. Той беше привлечен от нещо съвсем различно: общества на естествоизпитатели и ботаници, екскурзии, посветени на природните науки. През тези години от перото на учения излиза първата работа, която съдържа неговите бележки и наблюдения върху естествения свят.

През 1831 г. Дарвин започва околосветско пътешествие, в което в продължение на 5 години се запознава с природата на най-разнообразни точки на планетата. В резултат на наблюденията, направени от него по време на пътуванията му, той написа няколко труда за геоложки наблюдения на вулканични острови и коралови рифове.

Те донесоха слава на Дарвин в научните среди.

През 1839 г. Дарвин се жени, което го кара да остане в Лондон. Влошеното здраве на Чарлз води до преместване в Зората, където Дарвин остава до края на дните си. Там той развива въпроса за произхода на видовете и формулира идеята за естествения подбор. Насочващият фактор на еволюцията според Дарвин Публикувано е есето "Произходът на видовете чрез естествен подбор", в което внимателно е доказана неговата теория и са дадени неоспорими доказателства.

Името му е получило признание и слава по целия свят. Всички последващи творби на Дарвин са по-нататъшни разработки на неговите учения. Например някои обяснения за произхода на човека от маймуните.

След като разпространи своята теория, Ч. Дарвинполучава редица награди за работата си, като става почетен член на множество научни дружества.

Ученият умира през 1882 г., доживявайки до 74-годишна възраст. Учението на Дарвин прослави името му в продължение на векове, бележейки нов подход към учението за появата на човечеството.

За да бъде успешно възпитанието на децата, е необходимо възпитателите непрестанно да се самообразоват.

Елементарни фактори на еволюцията- фактори, които променят честотата на алелите и генотиповете в популацията (генетичната структура на популацията). Има няколко основни елементарни фактора на еволюцията: мутационен процес, комбинирана изменчивост, популационни вълни и генен дрейф, изолация, естествен подбор.

процес на мутацияводи до появата на нови алели (или гени) и техните комбинации в резултат на мутации.

В резултат на мутация генът може да премине от едно алелно състояние в друго (A → a) или да промени гена като цяло (A → C). Процесът на мутация, поради случайността на мутациите, няма посока и без участието на други еволюционни фактори не може да насочи промяната в естествената популация.

Той само доставя елементарния еволюционен материал за естествения подбор. Рецесивните мутации в хетерозиготно състояние представляват скрит резерв от променливост, който може да се използва от естествения подбор, когато условията на съществуване се променят.

Променливост на комбинациятавъзниква в резултат на образуването в потомството на нови комбинации от вече съществуващи гени, наследени от родителите.

Причините за комбинираната изменчивост са: хромозомно кръстосване (рекомбинация); произволна сегрегация на хомоложни хромозоми по време на мейоза; произволна комбинация от гамети по време на оплождането.

Вълни на живота- периодични и непериодични колебания в размера на популацията, както нагоре, така и надолу.

Популационните вълни могат да бъдат причинени от:

• периодични промени в факторите на околната среда (сезонни колебания в температурата, влажността и др.);
• непериодични промени (природни бедствия);
• колонизиране на нови територии от вида (придружено от рязко увеличаване на изобилието).

Популационните вълни действат като еволюционен фактор в малки популации, където е възможно генно отклонение.

Дрейфът на гените- случайна ненасочена промяна в честотите на алелите и генотиповете в популациите. В малки популации действието на случайни процеси води до забележими последствия. Ако популацията е малка по размер, тогава в резултат на случайни събития някои индивиди, независимо от тяхната генетична конституция, могат или не могат да оставят потомство, в резултат на което честотите на някои алели могат да се променят значително за едно или няколко поколения .

По този начин, при рязко намаляване на размера на популацията (например поради сезонни колебания, намаляване на хранителните ресурси, пожар и т.н.), редките генотипове могат да бъдат сред малкото оцелели.

Ако в бъдеще популацията се възстанови благодарение на тези индивиди, това ще доведе до случайна промяна в честотите на алелите в генофонда на популацията. По този начин популационните вълни служат като доставчик на еволюционен материал.

Изолацияпоради появата на различни фактори, които пречат на свободното преминаване.

Между формираните популации обменът на генетична информация престава, в резултат на което първоначалните различия в генофондите на тези популации нарастват и се фиксират. Изолираните популации могат да претърпят различни еволюционни промени, като постепенно се превръщат в различни видове.

Правете разлика между пространствена и биологична изолация. Пространствената (географска) изолация е свързана с географски препятствия (водни бариери, планини, пустини и др.), а за заседналите популации просто с големи разстояния.

Биологичната изолация се дължи на невъзможността за чифтосване и оплождане (поради промени във времето на размножаване, структурата или други фактори, които предотвратяват кръстосването), смъртта на зиготите (поради биохимични различия в гаметите), стерилността на потомството (като резултат от нарушение на хромозомната конюгация по време на гаметогенезата).

Еволюционното значение на изолацията е, че тя поддържа и засилва генетичните различия между популациите.

Промените в честотите на гените и генотипите, причинени от факторите на еволюцията, обсъдени по-горе, са от случаен, ненасочен характер.

Ръководният фактор на еволюцията е естественият подбор.

Естествен подбор- процес, в резултат на който оцеляват и оставят потомство предимно индивиди с полезни за популацията черти. Селекцията действа в популациите; нейните обекти са фенотипите на отделните индивиди. Селекцията по фенотипове обаче е селекция на генотипове, тъй като не черти, а гени се предават на потомството.

В резултат на това в популацията се наблюдава нарастване на относителния брой индивиди с определено свойство или качество. По този начин естественият подбор е процес на диференциално (селективно) възпроизвеждане на генотипове.

На селекция се подлагат не само свойства, които увеличават вероятността от оставяне на потомство, но и черти, които не са пряко свързани с възпроизводството. В редица случаи селекцията може да бъде насочена към създаване на взаимни адаптации на видовете един към друг (цветя на растения и насекоми, които ги посещават).

Може да има и признаци, които са вредни за индивида, но гарантират оцеляването на вида като цяло (ужилваща пчела умира, но атакувайки врага, тя спасява семейството). Като цяло селекцията играе творческа роля в природата, тъй като от ненасочени наследствени промени се фиксират такива, които могат да доведат до образуването на нови групи от индивиди, които са по-съвършени в дадените условия на съществуване.

Има три основни форми на естествен подбор: стабилизиращ, движещ се и разкъсващ (разрушителен).

Стабилизираща селекцияе насочен към запазване на мутации, водещи до по-малка вариабилност в средната стойност на признака.

Работи при относително постоянни условия на околната среда, т.е. докато продължават условията, довели до формирането на един или друг признак (свойство).

Например, запазването на размера и формата на цветето при опрашваните от насекоми растения, тъй като цветята трябва да съответстват на размера на тялото на опрашващото насекомо.

Опазване на реликтни видове.

Движещата селекция е насочена към поддържане на мутации, които променят средната стойност на признака. Възниква при промяна на условията на околната среда. Индивидите от една популация имат някои различия в генотипа и фенотипа и при дългосрочна промяна на външната среда някои индивиди от вида с някои отклонения от нормата могат да получат предимство в живота и възпроизводството.

Вариационната крива се измества в посока на адаптиране към новите условия на съществуване. Например появата на резистентност към пестициди при насекоми и гризачи и резистентност към антибиотици при микроорганизми.

Или индустриален меланизъм, например потъмняването на цвета на брезовия молец в развитите индустриални райони на Англия. В тези райони кората на дърветата става тъмна поради изчезването на лишеите, чувствителни към атмосферното замърсяване, а тъмните пеперуди са по-малко видими по стволовете на дърветата.

Разрушителната (разрушителна) селекция е насочена към запазване на мутации, които водят до най-голямо отклонение от средната стойност на признака.

Разрушителният подбор възниква, когато условията на средата се променят по такъв начин, че индивиди с екстремни отклонения от нормата придобиват предимство. В резултат на разкъсващата селекция се образува популационен полиморфизъм, т.е. наличието на няколко групи, които се различават по някакъв начин. Например, при чести силни ветрове, насекоми с добре развити или рудиментарни крила продължават да съществуват на океанските острови.

ОСНОВНИ РАЗПОРЕДБИ НА ЕВОЛЮЦИОННАТА ДОКТРИНА НА ДАРВИН.

Всички видове живи същества никога не са били създавани от никого.

Възникнали по естествен път, органичните форми бавно и постепенно се трансформират и усъвършенстват.

Еволюционният процес се определя от условията на съществуване и се проявява във формирането на видове, адаптирани към тези условия.

Движещи сили на еволюцията: наследствена изменчивост, борба за съществуване, естествен подбор.

Естественият подбор играе ролята на водещ фактор в еволюцията.

Материалът за естествения подбор се доставя от изменчивостта на организмите.

Естественият подбор е следствие от борбата за съществуване, която се дели на вътрешновидова, междувидова и борба с условията на средата.

Резултатът от естествения подбор е:

― запазване на всякакви адаптации, които осигуряват оцеляването и възпроизводството на потомството;

― дивергенция - процесът на генетична и фенотипна дивергенция на групи от индивиди и образуването на нови видове;

― прогресивна еволюция на органичния свят.

ЗНАЧЕНИЕТО НА ТЕОРИЯТА ЗА ЕВОЛЮЦИЯТА ЗА ПРИРОДНИТЕ НАУКИ.

Теория на еволюциятаразкрива основните механизми на еволюционния процес , е натрупал много факти и доказателства за еволюцията на живите организми,комбинирани данни от много биологични науки . Дарвин бележи началото на нова ера в развитието на естествените науки. Учението за изменчивостта на живите същества предизвикатежък удар върху метафизиката и идеализма предостави материалистични обяснения за еволюцията.

ДВИЖЕЩИ СИЛИ НА ЕВОЛЮЦИЯТА: наследственост, борба за съществуване, изменчивост, естествен подбор.

НАСЛЕДСТВЕНОСТ – способността на организмите да запазват определени черти през поколенията.

ВАРИАБИЛНОСТ – способността на организмите да придобиват нови черти и свойства в редица поколения и да губят старите.

Дарвин изтъкнаТРИ ФОРМИ НА ИЗМЕНЛИВОСТ : определено, неопределено, корелативно.

● ОПРЕДЕЛЕНА ВАРИАБИЛНОСТ (група, модификация, фенотипна, ненаследствена) - възниква под въздействието на някакъв фактор на околната среда, който действа еднакво върху всички индивиди от сорт, порода, вид.

Пример: наддаване на тегло при добро хранене при всички индивиди от породата. Промени в линията на косата под влияние на климата.

Тази вариация не е наследствена. При потомството, поставено в други условия на околната среда, тези признаци не се проявяват.

● НЕСИГУРНА ПРОМЕНЛИВОСТ (индивидуална, наследствена) - проявява се индивидуално при всеки индивид.

Пример: в един сорт растения се появяват екземпляри с различни цветове на цветята.

● КОРЕЛАТИВНА ВАРИАБИЛНОСТ Промените в един орган причиняват промени в други органи.

Пример: дългоклюните гълъби обикновено имат дълги крака.

НАСЛЕДСТВЕНОСТТА И ИЗМЕНЛИВОСТТА са предпоставки за еволюция .

Движещите сили на еволюцията са борбата за съществуване и естествения подбор.

БОРБА ЗА СЪЩЕСТВУВАНЕ - всяка връзка на организма с фактори на живата нежива природа (биотични и абиотични)

Резултатът от борбата за съществуване е смъртта на по-малко адаптирани индивиди.

ВИДОВЕ БОРБА ЗА СЪЩЕСТВУВАНЕ :

Междувидови 2. Вътрешновидови 3. Борба с абиотичните фактори.

● МЕЖДУВИДОВА БОРБА.

- защитно оцветяване (гъбите са боядисани в цвета на падналите листа)

- мимикрия (приликата във форма и цвят с различни предмети и организми). Богомолките приличат на листа, а неотровните змии приличат на отровни.

- агенции за специална защита : бодли в кактус, игли в таралеж.

- заплашително оцветяване (мухоморка, оси).

● ВЪТРЕШНОВИДОВА БОРБА.

Това е конкуренциямежду индивиди от един и същи вид за храна, светлина, въздух, жизнено пространство, възможност за размножаване .

● БОРБА С АБИОТИЧНИТЕ ФАКТОРИ.

товръзката на организма с околната среда . В този случай оцеляват само онези форми, които са по-добре адаптирани към условията.

Пример : Арктическите животни имат гъста козина и дебел слой мазнина.

ВОДЕЩА РОЛЯ НА ЕСТЕСТВЕНИЯ ПОДБОР В ЕВОЛЮЦИЯТА.

Еволюцията е насочен процес . Има самоедин насочен еволюционен фактор е естественият подбор. Той е движещата сила зад еволюцията .

Мутации и полов процес създават генетична хетерогенност в рамките на един вид (например различни цветове на гъсеници). Действието им не е режисирано. Тези индивидуални отклонения могат да бъдат полезни, неутрални или вредни за организма.

ЕСТЕСТВЕН ПОДБОР запазва най-адаптираните към околната среда организми .

Факторите за избор са комплекс от абиотични и биотични условия на околната среда . В зависимост от тези условия подборът действа в различни посоки и води до нееднакви еволюционни резултати.

Разпределете три форми на естествен подбор : движещ се, стабилизиращ, разрушителен - разкъсващ (и сексуален).

ПОЛОВ ПОДБОР е конкуренцията на мъжките за възможността за размножаване. Активните, здрави и силни мъжки оставят потомство, останалите се отстраняват от размножаването и техните генотипове изчезват от генофонда на вида.

СИНТЕТИЧНА ТЕОРИЯ НА ЕВОЛЮЦИЯТА.

Синтетична теория на еволюцията -модерен darvi низъм - възниква в началото на 1940 гXXв. Тя представлявакобиткатаучението за еволюцията на органичния свят, развито на въз основа на данните на съвременната генетика, екология и класическия дарвинизъм . В развитието на синтетична теорияеволюцията е допринесла от Четвериков, Тимофеев-Ресовски, Вавилов, Шмалхаузен, Гаузе, Хъксли, Холдейн и др.

ОСНОВНИ ПОЛОЖЕНИЯ НА СИНТЕТИЧНАТА ТЕОРИЯ НА ЕВОЛЮЦИЯТА

1. Материалът за еволюцията са наследствените изменения. nia - мутации (обикновено генетични) и техните комбинации.

2. Основният двигател на еволюцията е естественият селекция , произтичащи от борбата за съществуване.

3. Най-малката единица на еволюцията е населението .

4. Еволюцията в повечето случаи е различна. , т.е. един таксон може да стане предшественик на няколко дъщернитях таксони.

5. Еволюцията е постепенна и непрекъсната . vidoобразованието като етап от еволюционния процес е последователна смяна на една временна популация от поредица от последващи временни популации.

6. Изгледът се състои от много подчинени , морфологично, физиологично, екологично, биохимично и генетичнострахотно, норепродуктивно неизолирани единици - подвидове и популации.

7. Видът съществува като цялостна и затворена формация . Цеплътността на вида се поддържа от миграции на индивиди от единпопулация към друга, в която има обмен на алелmi ("поток на гени").

8. Макроеволюция на по-високо ниво от вида (род, семейство, чета, класа и др.),преминава през микроеволюция . С други думи, макроеволюцията се характеризира със същите предпоставки и движещи сили катоза микроеволюцията.

9. Всеки истински (не е сглобяем)таксонът е монофилетичен потекло .

10. Еволюцията е ненасочена , т.е. не влиза направилото за някаква крайна цел.

Изглед, неговите критерии. Популацията е структурна единица на вида и елементарна единица на еволюцията. Микроеволюция. Образуване на нови видове. Методи за видообразуване. Опазването на видовото разнообразие като основа за устойчивост на биосферата

Изглед, неговите критерии

Основателят на съвременната таксономия К. Линей разглежда вида като група организми, сходни по морфологични характеристики, които свободно се кръстосват помежду си. С развитието на биологията бяха получени доказателства, че разликите между видовете са много по-дълбоки и засягат химичния състав и концентрацията на веществата в тъканите, посоката и скоростта на химичните реакции, естеството и интензивността на жизнените процеси, броя и формата на хромозомите , т.е. видът е най-малката група от организми, която отразява тяхната тясна връзка. Освен това видовете не съществуват вечно – те възникват, развиват се, пораждат нови видове и изчезват.

Преглед- това е съвкупност от индивиди, които са сходни по структура и характеристики на жизнените процеси, имат общ произход, свободно се кръстосват помежду си в природата и дават плодородно потомство.

Всички индивиди от един и същи вид имат еднакъв кариотип и заемат определен географски район в природата - ■ площ.

Наричат ​​се признаци за сходство на индивиди от един и същи вид критерии за тип. Тъй като нито един от критериите не е абсолютен, е необходимо да се използва набор от критерии, за да се определи правилно вида.

Основните критерии за вида са морфологични, физиологични, биохимични, екологични, географски, етологични (поведенчески) и генетични.

1. Морфологичен- набор от външни и вътрешни характеристики на организми от един и същи вид. Въпреки че някои видове имат уникални характеристики, често е много трудно да се направи разлика между тясно свързани видове, като се използват само морфологични характеристики. Така наскоро бяха открити редица видове близнаци, живеещи на една и съща територия, например домашната и могилната мишка, така че е неприемливо да се използва само морфологичен критерий за определяне на вида.
2. Физиологичен- сходството на жизнените процеси в организмите, преди всичко възпроизводството. Освен това не е универсален, тъй като някои видове се кръстосват в природата и дават плодородно потомство.
3. Биохимичен- сходството на химичния състав и хода на метаболитните процеси. Въпреки факта, че тези показатели могат да варират значително при различни индивиди от един и същи вид, в момента те получават много внимание, тъй като характеристиките на структурата и състава на биополимерите помагат да се идентифицират видовете дори на молекулярно ниво и да се установи степента на тяхната връзка .
4. Екологичен- разликата между видовете според принадлежността им към определени екосистеми и екологичните ниши, които заемат. Въпреки това, много несвързани видове заемат подобни екологични ниши, така че този критерий може да се използва за разграничаване на видове само в комбинация с други знаци.
5. Географски- наличие на популация от всеки вид в определена част от биосферата - ареал, който се различава от ареалите на всички останали видове. Поради факта, че за много видове границите на ареала съвпадат, а също така има редица космополитни видове, чийто ареал обхваща обширни територии, географският критерий също не може да служи като маркер за "видов" признак.
6. Генетичен- постоянството на признаците на хромозомния набор - кариотипа - и нуклеотидния състав на ДНК при индивиди от един и същи вид. Поради факта, че нехомоложните хромозоми не могат да се конюгират по време на мейозата, потомството от кръстосването на индивиди от различни видове с неравен набор от хромозоми или изобщо не се появява, или не е плодородно. Това създава репродуктивната изолация на вида, поддържа неговата цялост и осигурява реалността на съществуване в природата. Това правило може да бъде нарушено в случай на кръстосване на близкородствени видове със същия кариотип или появата на различни мутации, но изключението само потвърждава общото правило и видовете трябва да се разглеждат като стабилни генетични системи. Генетичният критерий е основен в системата от видови критерии, но и не е изчерпателен.

Въпреки цялата сложност на системата от критерии, един вид не може да бъде представен като група от абсолютно идентични във всички отношения организми, т.е. клонинги. Напротив, много видове се характеризират със значително разнообразие дори от външни характеристики, като например някои популации на калинки се характеризират с преобладаване на червения цвят, докато други са черни.

Популация - структурна единица на вида и елементарна единица на еволюцията

Трудно е да си представим, че в действителност индивиди от един и същи вид биха били равномерно разпределени по земната повърхност в рамките на ареала, тъй като например езерната жаба живее главно в доста редки застояли сладки водоеми и е малко вероятно да бъде намира се в полета и гори. Видовете в природата най-често се разделят на отделни групи, в зависимост от комбинацията от условия, подходящи за местообитания - популации.

население- група индивиди от един и същи вид, заемащи част от неговия ареал, свободно кръстосващи се и относително изолирани от други популации от индивиди от същия вид за повече или по-малко дълго време.

Популациите могат да бъдат разделени не само пространствено, те дори могат да живеят на една и съща територия, но да имат различия в хранителните предпочитания, времето на размножаване и т.н.

По този начин видът е набор от популации от индивиди, които имат редица общи морфологични, физиологични, биохимични характеристики и видове взаимоотношения с околната среда, обитават определена територия и също така могат да се кръстосват помежду си, за да образуват плодородно потомство, но почти или изобщо не се кръстосват с други групи индивиди от същия вид.

В рамките на видове с големи ареали, обхващащи територии с различни условия на живот, понякога има подвид- големи популации или групи от съседни популации, които имат устойчиви морфологични различия от други популации.

Популациите са разпръснати по земната повърхност не по случаен начин, те са обвързани с нейните конкретни области. Нарича се съвкупността от всички фактори на неживата природа, необходими за живота на индивидите от даден вид среда на живот. Въпреки това, тези фактори сами по себе си може да не са достатъчни, за да заемат тази област с популация, тъй като тя също трябва да бъде включена в тясно взаимодействие с популациите на други видове, тоест да заеме определено място в общността на живите организми - екологична ниша. И така, австралийската торбеста мечка коала, при равни други условия, не може да съществува без основния си източник на храна - евкалипт.

Образувайки неразривно единство в едни и същи местообитания, популациите на различни видове обикновено осигуряват повече или по-малко затворена циркулация на веществата и са елементарни екологични системи (екосистеми) - биогеоценози.

Въпреки всичките си взискателни условия на околната среда, популациите на един и същи вид са хетерогенни по отношение на площ, брой, плътност и пространствено разпределение на индивидите, като често образуват по-малки групи (семейства, ята, стада и др.), пол, възраст, генофонд, и т.н., следователно се разграничават техните размерни, възрастови, полови, пространствени, генетични, етологични и други структури, както и динамика.

Важни характеристики на популацията са генофонд- набор от гени, характерни за индивидите от дадена популация или вид, както и честотата на определени алели и генотипове. Различните популации от един и същи вид първоначално имат неравномерен генофонд, тъй като индивиди със случайни, а не специално избрани гени овладяват нови територии. Под въздействието на вътрешни и външни фактори генофондът претърпява още по-значителни промени: той се обогатява поради появата на мутации и нова комбинация от признаци и се изчерпва в резултат на загуба на отделни алели по време на смъртта или миграцията на определен брой лица.

Новите черти и техните комбинации могат да бъдат полезни, неутрални или вредни; следователно само индивиди, адаптирани към дадени условия на околната среда, оцеляват и успешно се възпроизвеждат в популация. Но в две различни точки на земната повърхност условията на околната среда никога не са напълно идентични и следователно посоката на промените дори в две съседни популации може да бъде напълно противоположна или те ще протичат с различна скорост. Резултатът от промените в генофонда е дивергенцията на популациите по морфологични, физиологични, биохимични и други характеристики. Ако популациите също са изолирани една от друга, тогава те могат да дадат началото на нови видове.

По този начин появата на всякакви пречки при кръстосването на индивиди от различни популации на един и същи вид, например поради формирането на планински вериги, промени в речните канали, разлики в периодите на размножаване и т.н., води до факта, че популациите постепенно придобиват все повече и повече различия и в крайна сметка стават различни видове. За известно време се извършва кръстосване на индивиди на границите на тези популации и възникват хибриди, но с течение на времето тези контакти също изчезват, т.е. популациите от отворени генетични системи стават затворени.

Въпреки факта, че отделните индивиди са предимно засегнати от факторите на околната среда, промяната в генетичния състав на един организъм е незначителна и ще се прояви в най-добрия случай само в неговите потомци. Подвидовете, видовете и по-големите таксони също не са подходящи за ролята на елементарни единици на еволюцията, тъй като не се различават по морфологично, физиологично, биохимично, екологично, географско и генетично единство, докато популациите, като най-малките структурни единици на вида, натрупват различни случайни промени, най-лошите от които ще бъдат елиминирани, отговарят на това условие и са елементарните единици на еволюцията.

микроеволюция

Промяната на генетичната структура на популациите не винаги води до образуването на нов вид, но може само да подобри адаптацията на популацията към специфични условия на околната среда, но видовете не са вечни и непроменени - те могат да се развиват. Този процес на необратима историческа промяна на живите се нарича еволюция. Първичните еволюционни трансформации се случват в рамките на даден вид на популационно ниво. Те се основават преди всичко на процеса на мутация и естествения подбор, водещи до промяна в генофонда на популациите и видовете като цяло или дори до образуването на нови видове. Съвкупността от тези елементарни еволюционни събития се нарича микроеволюция.

Популациите се характеризират с огромно генетично разнообразие, което често не се проявява фенотипно. Генетичното разнообразие възниква поради спонтанна мутагенеза, която се случва непрекъснато. Повечето мутации са неблагоприятни за организма и намаляват жизнеспособността на популацията като цяло, но ако са рецесивни, те могат да останат в хетерозигота за дълго време. Някои мутации, които нямат адаптивна стойност при дадените условия на съществуване, могат да придобият такава стойност в бъдеще или по време на развитието на нови екологични ниши, като по този начин създават резерв от наследствена променливост.

Колебанията в броя на индивидите в популациите, миграциите и катастрофите, както и изолацията на популациите и видовете оказват значително влияние върху микроеволюционните процеси.

Нов вид е междинен резултат от еволюцията, но в никакъв случай не е резултат, тъй като микроеволюцията не спира дотук - тя продължава. Възникващите нови видове, в случай на успешна комбинация от признаци, обитават нови местообитания и на свой ред пораждат нови видове. Такива групи от тясно свързани видове се обединяват в родове, семейства и т.н. Еволюционните процеси, протичащи в надспецифични групи, вече се наричат ​​макроеволюция. За разлика от макроеволюция,микроеволюцията протича за много по-кратък период, докато първата изисква десетки и стотици хиляди и милиони години, както например еволюцията на човека.

В резултат на микроеволюцията се формира цялото разнообразие от видове живи организми, които някога са съществували и сега живеят на Земята.

В същото време еволюцията е необратима и вече изчезналите видове никога не се появяват отново. Възникващите видове консолидират всичко, постигнато в процеса на еволюцията, но това не гарантира, че в бъдеще няма да се появят нови видове, които ще имат по-съвършени адаптации към условията на околната среда.

Образуване на нови видове

В широк смисъл образуването на нови видове се разбира не само като отделяне на основното стъбло на нов вид или разпадането на родителския вид на няколко дъщерни вида, но и общото развитие на вида като цялостна система , което води до значителни промени в неговата морфоструктурна организация. Въпреки това, по-често, отколкото не видообразуванеразглежда като процес на образуване на нови видове чрез разклоняване на "родословното дърво" на вида.

Основното решение на проблема с видообразуването е предложено от Ч. Дарвин. Според неговата теория разпръскването на индивиди от един и същи вид води до образуването на популации, които поради разликите в условията на околната среда са принудени да се адаптират към тях. Това от своя страна води до изостряне на вътрешновидовата борба за съществуване, ръководена от естествения подбор. Понастоящем се смята, че борбата за съществуване изобщо не е задължителен фактор при видообразуването, напротив, селекционният натиск в редица популации може да намалее. Разликата в условията на съществуване допринася за появата на неравномерни адаптивни промени в популациите на вида, следствие от които е разминаването на характеристиките и свойствата на популациите - разминаване.

Но натрупването на различия, дори и на генетично ниво, в никакъв случай не е достатъчно за появата на нов вид. Докато популациите, които се различават по някакъв начин, не само контактуват, но и са способни да се кръстосват с образуването на плодородно потомство, те принадлежат към един и същи вид. Само невъзможността за преминаване на гени от една група индивиди към друга, дори и в случай на унищожаване на разделящите ги бариери, т.е. кръстосване, означава завършване на най-сложния еволюционен процес на формирането на нов вид.

Видообразуването е продължение на микроеволюционните процеси. Съществува гледна точка, че видообразуването не може да се сведе до микроеволюция, то представлява качествен етап от еволюцията и се осъществява поради други механизми.

Методи за видообразуване

Има два основни начина на видообразуване: алопатричен и симпатричен.

алопатричен, или географски виде следствие от пространственото разделяне на популациите чрез физически бариери (планински вериги, морета и реки) поради появата или заселването им в нови местообитания (географска изолация). Тъй като в този случай генофондът на отделената популация се различава значително от родителската и условията в нейното местообитание няма да съвпадат с първоначалните, с течение на времето това ще доведе до дивергенция и образуване на нов вид. Ярък пример за географско видообразуване е разнообразието от чинки, открито от Ч. Дарвин по време на пътуване на кораба "Бийгъл" на островите Галапагос край бреговете на Еквадор. Очевидно отделни индивиди от единствените чинки, живеещи на южноамериканския континент, по някакъв начин са стигнали до островите и поради разликата в условията (предимно наличието на храна) и географската изолация, те постепенно се развиват, образувайки група от сродни видове.

В основата симпатричен, или биологично видообразуванесъществува някаква форма на репродуктивна изолация, като нови видове се появяват в рамките на обхвата на оригиналния вид. Предпоставка за симпатрично видообразуване е бързото изолиране на образуваните форми. Това е по-бърз процес от алопатричното видообразуване и новите форми са подобни на оригиналните предци.

Симпатичното видообразуване може да бъде причинено от бързи промени в хромозомния набор (полиплоидизация) или хромозомни пренареждания. Понякога възникват нови видове в резултат на хибридизация на два оригинални вида, както например при домашната слива, която е хибрид на трън и череша. В някои случаи симпатричното видообразуване е свързано с разделянето на екологичните ниши в популациите на един и същи вид в рамките на един ареал или сезонна изолация - несъответствия във времето на размножаване в растенията (различни видове бор в калифорнийски прах през февруари и април) и времето на размножаване при животните.

От цялото разнообразие от нововъзникващи видове само няколко, най-адаптираните, могат да съществуват дълго време и да дадат началото на нови видове. Причините за смъртта на повечето видове все още не са известни, най-вероятно това се дължи на резки промени в климата, геоложки процеси и изместването им от по-адаптирани организми. В момента една от причините за смъртта на значителен брой видове е човек, който унищожава най-големите животни и най-красивите растения и ако през 17 век този процес започва едва с унищожаването на последния кръг, то през 21 век повече от 10 вида изчезват на всеки час.

Опазването на видовото разнообразие като основа за устойчивост на биосферата

Въпреки факта, че според различни оценки на планетата има 5-10 милиона вида организми, които все още не са описани, ние никога няма да разберем за съществуването на повечето от тях, тъй като около 50 вида изчезват от лицето на Земята всеки час. Изчезването на живи организми в днешно време не е непременно свързано с физическото им унищожаване, по-често се дължи на унищожаването на естествените им местообитания в резултат на човешката дейност. Смъртта на отделен вид едва ли ще доведе до фатални последици за биосферата, но отдавна е установено, че изчезването на един растителен вид води до смъртта на 10-12 животински вида, а това вече представлява заплаха както за съществуването на отделни биогеоценози и на глобалната екосистема като цяло.

Тъжните факти, натрупани през предходните десетилетия, принудиха Международния съюз за опазване на природата и природните ресурси (IUCN) да започне през 1949 г. събирането на информация за редки и застрашени видове растения и животни. През 1966 г. IUCN публикува първата „Червена книга на фактите“.

Червена книгае официален документ, съдържащ редовно актуализирани данни за състоянието и разпространението на редки и застрашени видове растения, животни и гъби.

Този документ прие петстепенна скала на статута на защитен вид, като първият етап на защита включва видове, чието спасяване е невъзможно без прилагането на специални мерки, а петият - възстановени видове, състоянието на които благодарение на предприетите мерки не предизвиква безпокойство, но те все още не са обект на промишлена употреба. Разработването на такъв мащаб дава възможност да се насочат приоритетни усилия в областта на защитата към най-редките видове, като амурските тигри.

В допълнение към международната версия на Червената книга има също национални и регионални версии. В СССР Червената книга е създадена през 1974 г., а в Руската федерация процедурата за нейното поддържане се регулира от федералните закони "За опазване на околната среда", "За фауната" и Указ на правителството на Руската федерация „За Червената книга на Руската федерация“. Днес 610 вида растения, 247 вида животни, 42 вида лишеи и 24 вида гъби са включени в Червената книга на Руската федерация. Популациите на някои от тях, които някога са били под заплаха от изчезване (европейски бобър, бизон), вече са доста успешно възстановени.

Следните видове животни са взети под закрила в Русия: руска десман, тарбаган (монголски мармот), полярна мечка, кавказка европейска норка, морска видра, манул, амурски тигър, леопард, снежен леопард, морски лъв, морж, тюлени, делфини, китове, кон на Пржевалски, кулан, розов пеликан, обикновено фламинго, черен щъркел, малък лебед, степен орел, царски орел, черен жерав, сибирски жерав, дропла, бухал, бяла чайка, средиземноморска костенурка, японска змия, гюрза, тръстикова жаба, Каспийска минога, всички видове есетрови риби, езерна сьомга, бръмбар елен, необичайна земна пчела, обикновен аполон, скарида богомолка, обикновена перлена мида и др.

Растенията от Червената книга на Руската федерация включват 7 вида кокичета, някои видове пелин, истински женшен, 7 вида камбанки, назъбен дъб, боровинка, 11 вида ирис, руски лешник, лале на Шренк, орех лотос, истински дамски пантоф, дребнолистен божур, перушина, иглика на Джулия, болки (сънна трева) ливадна, беладона беладона, бор Pitsunda, тис, китайски щит, езерна полутрева, мек сфагнум, къдрава филофора, нишковидна хара и т.н.

Редките гъби са представени от летен трюфел или руски черен трюфел, лакирана гъба и др.

Опазването на редките видове в повечето случаи е свързано със забраната за унищожаването им, съхраняването им в изкуствено създадени местообитания (зоопаркове), опазването на техните местообитания и създаването на нискотемпературни генетични банки.

Най-ефективната мярка за защита на редки видове е опазването на техните местообитания, което се постига чрез организиране на мрежа от специално защитени защитени територии, които в съответствие с Федералния закон „За специално защитените природни територии“ (1995 г.) имат международни , федерално, регионално или местно значение. Те включват държавни природни резервати, национални паркове, природни паркове, държавни природни резервати, природни паметници, дендрологични паркове, ботанически градини и др.

Държавен природен резерват- това е специално защитен природен комплекс, напълно изтеглен от стопанска употреба (земя, водни тела, недра, флора и фауна), който има екологично, научно, екологично и образователно значение като пример за природната среда, типични или редки ландшафти, места за опазване на генетичния фонд на растителния и животински свят.

Статут имат резервати, които са част от международната система от биосферни резервати, които извършват глобален мониторинг на околната среда държавни природни биосферни резервати. Резерватът е природозащитна, изследователска и екологична образователна институция, насочена към опазване и изучаване на естествения ход на природните процеси и явления, генетичния фонд на флората и фауната, отделни видове и съобщества от растения и животни, типични и уникални екологични системи.

В момента в Русия има около 100 държавни природни резервата, 19 от които имат статут на биосферен резерват, включително Байкалски, Баргузински, Кавказки, Кедровая пад, Кроноцки, Приокско-Терасни и други.

За разлика от природните резервати, териториите (водните площи) национални парковевключват природни комплекси и обекти с особена екологична, историческа и естетическа стойност и са предназначени за използване за природозащитни, образователни, научни и културни цели и за регулиран туризъм. Този статут имат 39 специално защитени природни територии, включително националните паркове Забайкалски и Сочи, както и националните паркове "Куршска коса", "Руски север", "Шушенски бор" и др.

природни парковеса екологични развлекателни институции под юрисдикцията на съставните образувания на Руската федерация, чиито територии (водни зони) включват природни комплекси и обекти със значителна екологична и естетическа стойност и са предназначени за използване в екологични, образователни и развлекателни цели.

Държавни природни резерватиса територии (водни площи) от особено значение за опазването или възстановяването на природни комплекси или техни компоненти и поддържане на екологичното равновесие.

Развитие на еволюционни идеи. Стойността на еволюционната теория на Ч. Дарвин. Връзката на движещите сили на еволюцията. Форми на естествен подбор, видове борба за съществуване. Синтетична теория на еволюцията. Елементарни фактори на еволюцията. Изследване на С. С. Четвериков. Ролята на еволюционната теория за формирането на съвременната природонаучна картина на света

Развитие на еволюционни идеи

Всички теории за произхода и развитието на органичния свят могат да бъдат сведени до три основни направления: креационизъм, трансформизъм и еволюционизъм. креационизъм- това е концепцията за постоянството на видовете, като се има предвид разнообразието на органичния свят в резултат на неговото създаване от Бога. Тази посока се формира в резултат на установяването на господството на християнската църква в Европа, основана на библейски текстове. Видни представители на креационизма са К. Линей и Ж. Кювие.

"Принцът на ботаниците" К. Линей, който откри и описа стотици нови видове растения и създаде първата си последователна система, въпреки това доказа, че общият брой на видовете организми не се е променил от създаването на Земята, т.е. те не само не се появяват отново, но и не изчезват. Едва към края на живота си той стига до извода, че божието дело е раждането, докато видовете могат да се развиват в резултат на адаптация към местните условия.

Приносът на изключителния френски зоолог Ж. Кювие (1769–1832) към биологията се основава на многобройни данни от палеонтологията, сравнителната анатомия и физиологията. учението за корелациите- взаимовръзки на частите на тялото. Благодарение на това стана възможно да се реконструира външният вид на животното в отделни части. Въпреки това, в процеса на палеонтологични изследвания, Ж. Кювие не може да не обърне внимание както на очевидното изобилие от фосилни форми, така и на резките промени в животинските групи в хода на геоложката история. Тези данни послужиха като отправна точка за формулиране теория на катастрофата, според който всички или почти всички организми на Земята многократно са загивали в резултат на периодични природни бедствия, а след това планетата е била повторно заселена от видове, оцелели след катастрофата. Последователите на Ж. Кювие преброиха до 27 такива катастрофи в историята на Земята. Съображенията за еволюцията изглеждаха на Ж. Кювие отделени от реалността.

Противоречията в първоначалните позиции на креационизма, които стават все по-очевидни с натрупването на научни факти, послужиха като отправна точка за формирането на друга система от възгледи - трансформизъмкойто признава реалното съществуване на видовете и тяхното историческо развитие. Представителите на това направление - Ж. Бюфон, И. Гьоте, Е. Дарвин и Е. Жофроа Сен-Илер, неспособни да разкрият истинските причини за еволюцията, ги свеждат до адаптиране към условията на околната среда и наследяване на придобити черти. Корените на трансформизма могат да бъдат открити в трудовете на древногръцки и средновековни философи, които признават историческите промени в органичния свят. По този начин Аристотел изрази идеята за единството на природата и постепенния преход от телата на неживата природа към растенията и от тях към животните - „стълбата на природата“. Той смята, че основната причина за промените в живите организми е вътрешният им стремеж към съвършенство.

Френският натуралист Дж. Бюфон (1707-1788), чието основно дело на живота е 36-томната "Естествена история", противно на идеите на креационистите, избута границите на историята на Земята до 80-90 хиляди години. В същото време той заяви единството на флората и фауната, както и възможността за промяна на сродни организми под въздействието на фактори на околната среда в резултат на опитомяване и хибридизация.

Английският лекар, философ и поет Е. Дарвин (1731–1802), дядо на Чарлз Дарвин, смята, че историята на органичния свят е на милиони години, а разнообразието на животинския свят е резултат от смесването на няколко „естествени” групи, влиянието на външната среда, натоварващите и ненатоварващите органи и други фактори.

Е. Жофроа Сен-Илер (1772-1844) смята единството на структурния план на животинските групи за едно от основните доказателства за развитието на живия свят. Въпреки това, за разлика от своите предшественици, той беше склонен да вярва, че промяната във видовете се дължи на влиянието на факторите на околната среда не върху възрастните, а върху ембрионите.

Въпреки факта, че в дискусията, избухнала през 1831 г. между J. Cuvier и E. Geoffroy Saint-Hilaire под формата на поредица от доклади в Академията на науките, явно предимство остава на страната на първия, той е трансформизъм, който стана предшественик на еволюционизма. Еволюционизъм(теория на еволюцията, еволюционна доктрина) е система от възгледи, която признава развитието на природата според определени закони. Това е теоретичният връх на биологията, който ни позволява да обясним многообразието и сложността на живите системи, които наблюдаваме. Въпреки това, поради факта, че еволюционното учение описва явления, които са трудни за наблюдение, то среща значителни трудности. Понякога теорията на еволюцията се нарича "дарвинизъм" и се идентифицира с учението на Ч. Дарвин, което е фундаментално погрешно, тъй като въпреки че теорията на Ч. Дарвин направи безценен принос за развитието не само на еволюционната доктрина, но и на биологията като цяло (както и много други науки), основите на еволюционната теория са положени от други учени, тя продължава да се развива и до днес, а "дарвинизмът" в много аспекти има само историческо значение.

Създател на първата еволюционна теория – ламаркизма – е френският натуралист Ж. Б. Ламарк (1744–1829). Той смята вътрешния стремеж на организмите към съвършенство като движеща сила на еволюцията ( градационен закон), но адаптирането към условията на околната среда ги принуждава да се отклоняват от тази основна линия. В същото време органите, които се използват интензивно от животното в процеса на живот, се развиват, докато тези, които са ненужни за него, напротив, отслабват и дори могат да изчезнат ( закон за упражняваните и неупражняващите органи). Придобити в процеса на живот знаци се фиксират и предават на потомците. И така, той обясни наличието на мембрани между пръстите на водолюбивите птици с опитите на техните предци да се движат във водната среда, а дългата шия на жирафите, според Ламарк, е следствие от факта, че техните предци са се опитали да получат листа от върховете на дърветата.

Недостатъците на ламаркизма бяха теоретичният характер на много конструкции, както и предположението за намесата на Създателя в еволюцията. В хода на развитието на биологията стана ясно, че индивидуалните промени, придобити от организмите в хода на живота, в по-голямата си част се вписват в границите на фенотипната изменчивост и тяхното предаване е практически невъзможно. Например немският зоолог и теоретик на еволюцията А. Вайсман (1834–1914) отрязва опашките на мишките в продължение на много поколения и винаги произвежда само опашати гризачи в потомството. Теорията на Ж. Б. Ламарк не е приета от неговите съвременници, но в началото на века заляга в основата на т.нар. неоламаркизъм.

Стойността на еволюционната теория на Чарлз Дарвин

Предпоставките за създаването на най-известната еволюционна теория на Чарлз Дарвин, или дарвинизма, бяха публикуването през 1778 г. на работата на английския икономист Т. Малтус "Трактат за населението", работата на геолога Ч. Лайъл, формулировката на клетъчната теория, успехът на селекцията в Англия и Ч. Дарвин (1809–1882), направени през годините на обучение в Кеймбридж, по време и след експедицията му като натуралист на кораба „Бийгъл“.

И така, Т. Малтус твърди, че населението на Земята нараства експоненциално, което значително надвишава способността на планетата да я осигури с храна и води до смъртта на част от потомството. Паралелите, направени от Ч. Дарвин и неговия съавтор А. Уолъс (1823–1913), показват, че в природата индивидите се размножават с много висока скорост, но размерът на популацията остава относително постоянен. Проучванията на английския геолог К. Лайел позволиха да се установи, че повърхността на Земята далеч не винаги е била същата като сегашната и нейните промени са причинени от влиянието на водата, вятъра, вулканичните изригвания и активността на живите организми. Самият Ч. Дарвин, дори в студентските си години, беше поразен от изключителната степен на променливост на бръмбарите, а по време на пътуването - от сходството на флората и фауната на континентална Южна Америка и Галапагоските острови, разположени близо до нея, и на в същото време значително разнообразие от видове, като чинки и костенурки. Освен това по време на експедицията той можеше да наблюдава скелетите на гигантски изчезнали бозайници, подобни на съвременните броненосци и ленивци, което значително разклати вярата му в създаването на видове.

Основните положения на теорията на еволюцията са изразени от Чарлз Дарвин през 1859 г. на среща на Кралското общество в Лондон и впоследствие развити в книгите Произходът на видовете чрез естествен подбор или запазването на предпочитаните породи в борбата за живота (1859), Промени в домашните животни и култивираните растения "(1868), "Произходът на човека и сексуалният подбор" (1871), "Изразяването на емоциите при човека и животните" (1872) и др.

Същността на разработената от Ч. Дарвин еволюционни концепциимогат да бъдат сведени до редица разпоредби, произтичащи една от друга, имащи съотв доказателство за:

1. Индивидите, които съставляват всяка популация, произвеждат много повече потомство, отколкото е необходимо за поддържане на размера на популацията.
2. Поради факта, че жизнените ресурси за всеки вид живи организми са ограничени, между тях неизбежно възниква борба за съществуване. Ч. Дарвин разграничава вътрешновидовата и междувидовата борба, както и борбата с факторите на околната среда. В същото време той посочи още, че не става дума само за борбата на конкретен индивид за съществуване, но и за оставяне на потомство.
3. Резултатът от борбата за съществуване е естествен подбор- преобладаващото оцеляване и възпроизводство на организми, които случайно са се оказали най-адаптирани към дадените условия на съществуване. Естественият подбор в много отношения е подобен на изкуствения подбор, който човекът използва от древни времена за създаване на нови сортове растения и породи домашни животни. Като избира индивиди, които имат някаква желана черта, човекът запазва тези черти чрез изкуствено размножаване чрез селективно размножаване или опрашване. Специална форма на естествен подбор е половият подбор за черти, които обикновено нямат пряка адаптивна стойност (дълги пера, огромни рога и т.н.), но допринасят за успеха в размножаването, тъй като правят индивида по-привлекателен за противоположния пол или по-страшен за съперници от същия пол.
4. Материалът за еволюцията са различията в организмите, които възникват в резултат на тяхната изменчивост. Ч. Дарвин прави разлика между неопределена и определена променливост. Определено(груповата) изменчивост се проявява при всички индивиди от даден вид по един и същ начин под въздействието на определен фактор и изчезва при потомците, когато действието на този фактор престане. безсрочен(индивидуалната) променливост е промените, които се случват във всеки индивид, независимо от колебанията в стойностите на факторите на околната среда и се предават на потомците. Такава променливост няма адаптивен (адаптивен) характер. Впоследствие се оказва, че определена изменчивост е ненаследствена, а неопределена е наследствена.
5. Естественият подбор в крайна сметка води до разминаване в характеристиките на отделните изолирани сортове - дивергенция и в крайна сметка до образуването на нови видове.

Еволюционната теория на Ч. Дарвин не само постулира процеса на възникване и развитие на видовете, но и разкрива самия механизъм на еволюцията, който се основава на принципа на естествения подбор. Дарвинизмът също така отрича програмирането на еволюцията и постулира нейния непрекъснат характер.

В същото време еволюционната теория на Чарлз Дарвин не може да отговори на редица въпроси, например за природата на генетичния материал и неговите свойства, за същността на наследствената и ненаследствената изменчивост и тяхната еволюционна роля. Това доведе до кризата на дарвинизма и появата на нови теории: неоламаркизъм, салтационизъм, концепцията за номогенезата и др. Неоламаркизъмсе основава на позицията на теорията на Дж. Б. Ламарк за унаследяването на придобитите характеристики. салтационизъм- това е система от възгледи за процеса на еволюцията като спазматични промени, водещи до бързото възникване на нови видове, родове и по-големи систематични групи. Концепция номогенезапостулира програмираната посока на еволюцията и развитието на различни характеристики, базирани на вътрешни закони. Само синтезът на дарвинизма и генетиката през 20-30-те години на ХХ век успя да преодолее противоречията, които неизбежно възникваха при обяснението на редица факти.

Връзката на движещите сили на еволюцията

Еволюцията не може да бъде свързана с действието на нито един отделен фактор, тъй като самите мутации са случайни и ненасочени промени и не могат да осигурят адаптирането на индивидите към факторите на околната среда, докато естественият подбор вече сортира тези промени. По същия начин самата селекция не може да бъде единственият фактор в еволюцията, тъй като селекцията изисква подходящ материал, доставен от мутации.

Въпреки това може да се отбележи, че процесът на мутация и генният поток създават променливост, докато естественият подбор и генният дрейф сортират тази променливост. Това означава, че факторите, които създават променливост, започват процеса на микроеволюция, а тези, които сортират променливостта, го продължават, което води до установяване на нови честоти на варианти. По този начин еволюционната промяна в популацията може да се разглежда като резултат от противоположни сили, които създават и сортират генотипни вариации.

Пример за взаимодействието между процеса на мутация и селекцията е хемофилията при хората. Хемофилията е заболяване, причинено от намалено съсирване на кръвта. Преди това водеше до смърт в предрепродуктивния период, тъй като всяко увреждане на меките тъкани можеше потенциално да доведе до голяма загуба на кръв. Това заболяване се причинява от рецесивна мутация в свързания с пола H (Xh) ген. Жените страдат от хемофилия изключително рядко, по-често са хетерозиготни носители, но техните синове могат да наследят болестта. Теоретично в рамките на няколко поколения такива мъже умират преди пубертета и постепенно този алел трябва да изчезне от популацията, но честотата на поява на това заболяване не намалява поради повтарящи се мутации в този локус, както се случи при кралица Виктория, която предаде болест на три поколения от кралските домове на Европа. Постоянната честота на това заболяване показва баланс между процеса на мутация и натиска на селекция.

Форми на естествен подбор, видове борба за съществуване

естествен подборнаречено селективно оцеляване и изоставяне на потомството от най-пригодните индивиди и смъртта на най-малко пригодените.

Същността на естествения подбор в теорията на еволюцията се състои в диференцираното (неслучайно) запазване на определени генотипове в популацията и избирателното им участие в трансфера на гени към следващото поколение. В същото време не засяга отделна черта (или ген), а целият фенотип, който се формира в резултат на взаимодействието на генотипа с факторите на околната среда. Естественият подбор в различни условия на околната среда ще бъде от различен характер. В момента има няколко форми на естествен подбор: стабилизиране, движение и разкъсване.

Стабилизираща селекциянасочени към консолидиране на тясна норма на реакция, която се оказа най-благоприятна при дадените условия на съществуване. Характерно е за случаите, когато фенотипните характеристики са оптимални за непроменливи условия на околната среда. Ярък пример за действието на стабилизиращата селекция е поддържането на относително постоянна телесна температура при топлокръвни животни. Тази форма на селекция е подробно проучена от изключителния руски зоолог И. И. Шмалгаузен.

избор на шофираневъзниква в отговор на промени в условията на околната среда, в резултат на което мутациите, които се отклоняват от средната стойност на чертата, се запазват, докато предишната доминираща форма се унищожава, тъй като не отговаря адекватно на новите условия на съществуване. Например в Англия в резултат на замърсяване на въздуха от промишлени емисии, невиждани досега на много места пеперуди молци с тъмни крила, които са по-малко видими за птиците на фона на опушени брезови стволове, са широко разпространени. Подборът на шофиране не допринася за пълното унищожаване на формата, срещу която действа, тъй като поради мерките, предприети от правителството и екологичните организации, ситуацията с атмосферното замърсяване се подобри драстично и цветът на крилата на пеперудите се връща към оригиналната версия.

Разкъсване, или разрушителен подборблагоприятства запазването на екстремни варианти на признак и премахва междинните, като например в резултат на използването на пестициди се появяват групи от насекоми, устойчиви на него. По своя механизъм разрушителната селекция е противоположна на стабилизиращата селекция. Чрез тази форма на селекция в популацията възникват няколко строго разграничени фенотипа. Това явление се нарича полиморфизъм. Появата на репродуктивна изолация между различни форми може да доведе до видообразуване.

Понякога се разглежда и отделно дестабилизираща селекция, който запазва мутации, които водят до голямо разнообразие от всяка черта, например цвета и структурата на черупките на някои мекотели, живеещи в разнородни микросреди на скалистия морски прибой. Тази форма на селекция е открита от Д. К. Беляев, докато изучава опитомяването на животните.

В природата никоя от формите на естествен подбор не съществува в чист вид, а напротив, има различни комбинации от тях и при промяна на условията на околната среда една или друга от тях излиза на преден план. И така, след приключване на промените в средата, движещият подбор се заменя със стабилизиращ, който оптимизира групата индивиди в новите условия на съществуване.

Естественият подбор протича на различни нива, във връзка с което има индивидуален, групов и полов подбор. Индивидуаленселекцията елиминира по-малко адаптирани индивиди от участие в размножаването, докато груповата селекция е насочена към запазване на черта, която е полезна не за индивида, а за групата като цяло. Под напрежение групаселекцията може напълно да изчезне цели популации, видове и по-големи групи организми, без да остави потомство. За разлика от индивидуалния подбор, груповият подбор намалява разнообразието от форми в природата.

полов подборизвършвани в рамките на същия етаж. Той допринася за развитието на черти, които гарантират успех при оставянето на най-голямото потомство. Благодарение на тази форма на естествен подбор се е развил полов диморфизъм, изразяващ се в размера и цвета на опашката на пауна, рогата на елена и др.

Резултатът е естественият подбор борба за съществуваневъз основа на генетична вариация. Борбата за съществуване се разбира като съвкупност от взаимоотношения между индивиди от собствения и други видове, както и с абиотичните фактори на околната среда. Тези взаимоотношения определят успеха или неуспеха на даден индивид в оцеляването и оставянето на потомство. Причината за борбата за съществуване е появата на излишен брой индивиди спрямо наличните ресурси. Освен конкуренцията в тези взаимоотношения трябва да се включи и взаимопомощта, която увеличава шансовете на индивидите за оцеляване.

Взаимодействие с факторите на околната средаможе също да доведе до смъртта на по-голямата част от индивидите, например при насекоми, само малка част от които оцеляват през зимата.

Синтетична теория на еволюцията

Успехите на генетиката в началото на 20-ти век, например откриването на мутации, предполагат, че наследствените промени във фенотипа на организмите възникват внезапно и не се формират дълго време, както е постулирано от еволюционната теория на Чарлз Дарвин. По-нататъшните изследвания в областта на популационната генетика обаче доведоха до формулирането през 20-50-те години на ХХ век на нова система от еволюционни възгледи - синтетична теория на еволюцията. Значителен принос за създаването му са направили учени от различни страни: съветски учени С. С. Четвериков, И. И. Шмалгаузен и А. Н. Северцов, английски биохимик и генетик Д. Халдейн, американски генетици С. Райт и Ф. Добжански, еволюционист Д. Хъксли, палеонтолог Д. Симпсън и зоолог Е. Майр.

Основните положения на синтетичната теория на еволюцията:

1. Елементарният материал на еволюцията е наследствената изменчивост (мутационна и комбинативна) на индивидите от популацията.
2. Елементарната единица на еволюцията е популацията, в която се извършват всички еволюционни промени.
3. Елементарно еволюционно явление е промяна в генетичната структура на популацията.
4. Елементарните фактори на еволюцията - дрейфът на гените, вълните на живота, потокът от гени - имат ненасочен, случаен характер.
5. Единственият насочващ фактор в еволюцията е естественият подбор, който е съзидателен. Естественият подбор е стабилизиращ, движещ се и разкъсващ (разрушителен).
6. Еволюцията е различна, тоест един таксон може да породи няколко нови таксона, докато всеки вид има само един предшественик (вид, популация).
7. Еволюцията е постепенна и непрекъсната. Видообразуването като етап от еволюционния процес е последователна промяна на една популация от поредица от други временни популации.
8. Има два вида еволюционен процес: микроеволюция и макроеволюция. Макроеволюцията няма свои специални механизми и се осъществява само благодарение на микроеволюционните механизми.
9. Всяка систематична група може или да процъфтява (биологичен прогрес), или да изчезне (биологична регресия). Биологичният прогрес се постига чрез промени в структурата на организмите: ароморфоза, идиоадаптация или обща дегенерация.
10. Основните закони на еволюцията са нейният необратим характер, прогресивното усложняване на формите на живот и развитието на приспособимостта на видовете към околната среда. В същото време еволюцията няма крайна цел, т.е. процесът е ненасочен.

Въпреки факта, че еволюционната теория през последните десетилетия е обогатена с данни от сродни науки - генетика, развъждане и др., Тя все още не взема предвид редица аспекти, например насочена промяна в наследствения материал, следователно, в бъдеще е възможно да се създаде нова концепция за еволюцията, която да замени синтетичната теория.

Елементарни фактори на еволюцията

Според синтетичната теория на еволюцията елементарно еволюционно явление е промяна в генетичния състав на популацията, а събитията и процесите, които водят до промяна в генофондите, се наричат елементарни фактори на еволюцията. Те включват процес на мутация, популационни вълни, генетичен дрейф, изолация и естествен подбор. Предвид изключителното значение на естествения подбор в еволюцията, той ще бъде разгледан отделно.

процес на мутация,което е непрекъснато като самата еволюция, поддържа генетичната хетерогенност на популацията чрез появата на все повече и повече нови варианти на гени. Мутациите, които възникват под въздействието на външни и вътрешни фактори, се класифицират като генни, хромозомни и геномни.

Генни мутациисе срещат с честота 10–4–10–7 на гамета, но поради факта, че при хората и повечето висши организми общият брой на гените може да достигне няколко десетки хиляди, е невъзможно да си представим, че два организма са абсолютно идентичен. Повечето от получените мутации са рецесивни, особено след като доминантните мутации са непосредствено обект на естествен подбор. Рецесивните мутации създават същия резерв на наследствена променливост, но преди да се появят във фенотипа, те трябва да бъдат фиксирани в много индивиди в хетерозиготно състояние поради свободното кръстосване в популацията.

Хромозомни мутации,свързани със загуба или прехвърляне на част от хромозома (цяла хромозома) на друга, също са често срещани при различни организми, например разликата между някои видове плъхове е в една двойка хромозоми, което затруднява пресечете ги.

Геномни мутациисвързани с полиплоидизация също водят до репродуктивна изолация на новопоявилата се популация поради смущения в митозата на първото делене на зиготата. Въпреки това те са доста широко разпространени в растенията и такива растения могат да растат в Арктика и в алпийските ливади поради по-голямата си устойчивост на фактори на околната среда.

Комбинационната променливост, която осигурява появата на нови възможности за комбиниране на гени в генотипа и съответно увеличава вероятността от появата на нови фенотипове, също допринася за еволюционните процеси, тъй като само при хората броят на вариантите на хромозомните комбинации е 2. 23, тоест появата на организъм, подобен на вече съществуващия, е практически невъзможна.

популационни вълни.Обратният резултат (изчерпване на генния състав) често се причинява от колебания в броя на организмите в естествените популации, които при някои видове (насекоми, риби и др.) могат да се променят десетки и стотици пъти - популационни вълни, или "вълни на живота". Увеличаването или намаляването на броя на индивидите в популациите може да бъде едно от двете периодично издание, и непериодични. Първите са сезонни или многогодишни, като миграции при прелетните птици или размножаване при дафния, които имат само женски през пролетта и лятото, а до есента се появяват мъжки, които са необходими за полово размножаване. Непериодичните колебания в числеността често се дължат на рязко увеличаване на количеството храна в благоприятна година, нарушаване на условията на местообитанията, размножаване на вредители или хищници.

Тъй като възстановяването на размера на популацията се дължи на малък брой индивиди, които нямат целия набор от алели, новите и първоначалните популации ще имат нееднаква генетична структура. Промяната в честотата на гените в популация под влияние на случайни фактори се нарича генетично отклонение, или генетично автоматични процеси. Това се случва и по време на усвояването на нови територии, тъй като те получават изключително ограничен брой индивиди от този вид, които могат да дадат началото на нова популация. Следователно генотипите на тези индивиди са от особено значение тук ( ефект на основателя). В резултат на дрейфа на гените често се отделят нови хомозиготни форми (според мутантни алели), които могат да се окажат адаптивно ценни и впоследствие да бъдат взети от естествения подбор.

Така сред индийското население на американския континент и лапландците има много висок дял на хора с I (0) кръвна група, докато групи III и IV са изключително редки. Вероятно в първия случай основателите на популацията са били индивиди, които не са имали алел I B или той е бил изгубен по време на процеса на селекция.

До определен момент алелите се обменят между съседни популации в резултат на кръстосване между индивиди от различни популации - ген поток, което намалява несъответствието между отделните популации, но с настъпването на изолацията то спира. По същество генният поток е процес на забавена мутация.

Изолация.Всички промени в генетичната структура на популацията трябва да бъдат фиксирани, което се дължи на изолация- появата на всякакви бариери (географски, екологични, поведенчески, репродуктивни и др.), които затрудняват и правят невъзможно кръстосването на индивиди от различни популации. Въпреки че изолацията сама по себе си не създава нови форми, тя все пак запазва генетичните различия между популациите, подложени на естествен подбор. Има две форми на изолация: географска и биологична.

Географска изолациявъзниква в резултат на разделянето на ареала чрез физически бариери (водни препятствия за сухоземни организми, земни площи за видове хидробионти, редуване на повишени области и равнини); това се улеснява от заседнал или прикрепен (в растенията) начин на живот. Понякога географската изолация може да бъде причинена от разширяване на ареала на даден вид, последвано от изчезване на неговите популации в междинни територии.

биологична изолацияе следствие от определени различия на организмите в рамките на един и същи вид, които по някакъв начин възпрепятстват свободното кръстосване. Има няколко вида биологична изолация: екологична, сезонна, етологична, морфологична и генетична. Екологична изолацияпостигнато чрез разделянето на екологични ниши (например предпочитанията към определени местообитания или естеството на храната, както при смърчовата кръстоклюна и боровата кръстоноска). Сезонен(временна) изолация се наблюдава в случай на размножаване на индивиди от един и същи вид в различно време (различни стада херинга). Етологичната изолация зависи от характеристиките на поведението (особености на ритуала на ухажване, оцветяване, "пеене" на женски и мъжки от различни популации). При морфологична изолацияПречка за кръстосването е несъответствието в структурата на репродуктивните органи или дори размера на тялото (пекинез и немски дог). генетична изолацияима най-голямо влияние и се проявява в несъвместимостта на зародишните клетки (смърт на зиготата след оплождане), стерилитет или намалена жизнеспособност на хибридите. Причините за това са особеностите на броя и формата на хромозомите, в резултат на което пълното клетъчно делене (митоза и мейоза) става невъзможно.

Като нарушава свободното кръстосване между популациите, изолацията засилва в тях онези различия, които са възникнали на генотипно ниво поради мутации и колебания на популацията. В този случай всяка от популациите е подложена на действието на естествения отбор отделно от другата и това в крайна сметка води до дивергенция.

Творческата роля на естествения подбор в еволюцията

Естественият подбор изпълнява функцията на вид "сито", което сортира генотипите според степента на годност. Въпреки това, дори Чарлз Дарвин подчерта, че селекцията не е само и не толкова насочена към запазване само на най-доброто, а към премахване на най-лошото, тоест ви позволява да запазите многовариантността. Функцията на естествения подбор не се ограничава до това, тъй като той осигурява възпроизвеждането на адаптирани генотипове и по този начин определя посоката на еволюцията чрез последователно добавяне на случайни и многобройни отклонения. Естественият подбор няма конкретна цел: въз основа на един и същи материал (наследствена изменчивост) могат да се получат различни резултати при различни условия.

В това отношение разглежданият еволюционен фактор не може да се сравни с работата на скулптор, който реже мраморен блок, а по-скоро действа като далечен прародител на човека, който прави инструмент от каменен фрагмент, без да си представя крайния резултат, който не зависи само от естеството на камъка и неговата форма, но и от силата, посоката на удара и т.н. Въпреки това, в случай на неуспех, селекцията, подобно на хуманоидно същество, отхвърля „грешната“ форма.

Цената на избора е събитието генетичен товар, тоест натрупването на мутации в популацията, които с течение на времето могат да станат преобладаващи поради внезапната смърт на повечето индивиди или миграцията на малък брой от тях.

Под натиска на естествения подбор се формира не само разнообразието на видовете, но и се повишава нивото им на организация, включително тяхното усложняване или специализация. Въпреки това, за разлика от изкуствения подбор, извършван от човека само за икономически ценни признаци, често в ущърб на адаптивните свойства, естественият подбор не може да допринесе за това, тъй като нито една адаптация в природата не може да компенсира вредата от намаляването на жизнеспособността на население.

Изследване на С. С. Четвериков

Една от важните стъпки към помирението на дарвинизма и генетиката е направена от московския зоолог С. С. Четвериков (1880–1959). Въз основа на резултатите от изследване на генетичния състав на естествените популации на плодовата муха Drosophila, той доказа, че те носят много рецесивни мутации в хетерозиготна форма, които не нарушават фенотипната еднородност. Повечето от тези мутации са неблагоприятни за организма и създават т.нар генетичен товар, което намалява адаптивността на населението като цяло към околната среда. Някои мутации, които нямат адаптивна стойност в даден момент от развитието на даден вид, могат да придобият определена стойност по-късно и по този начин са резерв на наследствена изменчивост.Разпространението на такива мутации сред индивидите от популацията поради последователни свободни кръстосвания може в крайна сметка да доведе до прехода им към хомозиготно състояние и проява във фенотипа. Ако даденото състояние на характеристиката е сешоар- е адаптивен, след няколко поколения той напълно ще измести от популацията доминиращия фен, който е по-малко подходящ за тези условия, заедно с неговите носители. По този начин, поради такива еволюционни промени, остава само рецесивният мутантен алел и неговият доминантен алел изчезва.

Нека се опитаме да докажем това с конкретен пример. При изследването на всяка конкретна популация може да се установи, че не само фенотипните, но и генотипните й структури могат да останат непроменени за дълго време, което се дължи на свободно кръстосване, или панмиксиядиплоидни организми.

Това явление е описано от закона Харди - Вайнберг, според който в идеална популация с неограничен размер, при липса на мутации, миграции, популационни вълни, генетичен дрейф, естествен подбор и при условие на свободно кръстосване, честотите на алелите и генотипите на диплоидните организми няма да се променят през няколко поколения.

Например в една популация определен признак е кодиран от два алела на един и същ ген - доминантен ( НО) и рецесивен ( а). Честотата на доминантния алел се означава като Ри рецесивен - р. Сумата от честотите на тези алели е 1: стр + р= 1. Следователно, ако знаем честотата на доминантния алел, тогава можем да определим честотата на рецесивния алел: р = 1 – стр. Всъщност честотите на алелите са равни на вероятностите за образуване на съответните гамети. Тогава, след образуването на зиготите, честотите на генотипите в първото поколение ще бъдат:

(pA + qa) 2 = стр 2 АА + 2pqAa + р 2 аа = 1,

където стр 2 АА- честота на доминантните хомозиготи;

2pqAa- честота на хетерозиготите;

р 2 аа- честотата на рецесивните хомозиготи.

Лесно е да се изчисли, че в следващите поколения честотите на генотипа ще останат същите, запазвайки генетичното разнообразие на популацията. Но идеални популации не съществуват в природата и следователно мутантните алели в тях могат не само да се запазят, но и да се разпространят и дори да заменят преди това по-често срещаните алели.

С. С. Четвериков ясно е наясно, че естественият подбор не само елиминира отделни по-малко успешни черти и, съответно, алелите, които ги кодират, но също така действа върху целия комплекс от гени, които влияят върху проявата на определен ген във фенотипа, или генотипна среда. Като генотипна среда, целият генотип в момента се разглежда като набор от гени, които могат да подобрят или отслабят проявлението на специфични алели.

Не по-малко важни в развитието на еволюционното учение са изследванията на С. С. Четвериков в областта на популационната динамика, по-специално "вълните на живота", или популационните вълни. Докато е още студент, през 1905 г. той публикува статия за възможността от епидемии от насекоми и също толкова бързо намаляване на техния брой.

Ролята на еволюционната теория за формирането на съвременната природонаучна картина на света

Значението на еволюционната теория за развитието на биологията и другите естествени науки трудно може да бъде надценено, тъй като тя е първата, която обяснява условията, причините, механизмите и резултатите от историческото развитие на живота на нашата планета, т.е. материалистично обяснение за развитието на органичния свят. В допълнение, теорията за естествения подбор беше първата наистина научна теория за биологичната еволюция, тъй като при създаването й Чарлз Дарвин не разчиташе на спекулативни конструкции, а изхождаше от собствените си наблюдения и разчиташе на реалните свойства на живите организми. В същото време тя обогати биологичния инструментариум с историческия метод.

Формулирането на еволюционната теория не само предизвика разгорещена научна дискусия, но и даде тласък на развитието на такива науки като обща биология, генетика, селекция, антропология и редица други. В това отношение не можем да не се съгласим с твърдението, че еволюционната теория увенчава следващия етап в развитието на биологията и се превръща в отправна точка за нейния прогрес през 20 век.

Доказателство за еволюцията на дивата природа. Резултати от еволюцията: адаптивност на организмите към околната среда, видово разнообразие

Доказателство за еволюцията на дивата природа

В различни области на биологията, още преди Чарлз Дарвин и след публикуването на неговата теория за еволюцията, бяха получени редица доказателства в нейна подкрепа. Тези показания се наричат доказателство за еволюция. Най-често се цитират палеонтологични, биогеографски, сравнително-ембриологични, сравнително-анатомични и сравнително-биохимични доказателства за еволюцията, въпреки че данните от таксономията, както и отглеждането на растения и животни не могат да бъдат отхвърлени.

палеонтологични доказателствавъз основа на изследването на фосилни останки от организми. Те включват не само добре запазени организми, замразени в лед или обвити в кехлибар, но и „мумии“, открити в кисели торфени блата, както и останки от организми и вкаменелости, запазени в седиментни скали. Наличието на по-прости организми в древните скали, отколкото в по-късните слоеве, и фактът, че видовете, открити на едно ниво, изчезват на друго, се смята за едно от най-значимите доказателства за еволюцията и се обяснява с появата и изчезването на видове в съответните епохи, дължащи се на към промени в условията на околната среда.

Въпреки факта, че малко фосилни останки са открити досега и много фрагменти липсват във вкаменелостите поради ниската вероятност за запазване на органични останки, все пак са открити форми на организми, които имат признаци както на еволюционно по-стари, така и на по-млади групи организми . Тези видове организми се наричат преходни форми. Ярки представители на преходни форми, илюстриращи прехода от риби към сухоземни гръбначни, са рибите с перки и стегоцефалите, а археоптериксът заема определено място между влечугите и птиците.

Редици от изкопаеми форми, последователно свързани помежду си в процеса на еволюцията не само чрез общи, но и чрез специфични особености на структурата, се наричат филогенетична серия. Те могат да бъдат представени от вкаменелости от различни континенти и да претендират, че са повече или по-малко пълни, но тяхното изследване е невъзможно без сравнение с живи форми, за да се демонстрира напредъкът на еволюционния процес. Класически пример за филогенетична серия е еволюцията на предците на коня, изучавана от основателя на еволюционната палеонтология В. О. Ковалевски.

биогеографски доказателства. биогеографиякак науката изучава моделите на разпространение и разпространение по повърхността на нашата планета на видове, родове и други групи живи организми, както и техните съобщества.

Липсата във всяка част на земната повърхност на видове организми, които са адаптирани към такова местообитание и се вкореняват добре с изкуствен внос, като зайци в Австралия, както и наличието на подобни форми на организми в части от земята, разделени на значителни разстояния един от друг свидетелстват, на първо място, че външният вид на Земята не винаги е бил такъв, а геоложките трансформации, по-специално дрейфът на континентите, образуването на планини, издигането и падането на нивото на Световен океан, влияят върху еволюцията на организмите. Например, в тропическите райони на Южна Америка, в Южна Африка и Австралия живеят четири подобни вида белодробни риби, докато ареалите на камилите и ламите, принадлежащи към същия разред, се намират в Северна Африка, по-голямата част от Азия и Южна Америка. Палеонтологичните изследвания показват, че камилите и ламите произлизат от общ прародител, който някога е живял в Северна Америка и след това се е разпространил в Азия през съществуващия преди това провлак на мястото на Беринговия проток, а също и през Панамския провлак в Южна Америка . Впоследствие всички представители на това семейство в междинните райони изчезнаха, а в маргиналните райони в процеса на еволюция се образуваха нови видове. По-ранното отделяне на Австралия от останалите земни маси позволи формирането на много специална флора и фауна там, в която са запазени такива форми на бозайници като монотреми, птицечовка и ехидна.

От гледна точка на биогеографията може да се обясни и разнообразието от дарвинови чинки на Галапагоските острови, които са на 1200 км от бреговете на Южна Америка и имат вулканичен произход. Очевидно представители на единствения вид чинки в Еквадор някога са летели или са били доведени до тях, а след това, докато се размножават, някои от индивидите се заселват на останалите острови. На централните големи острови борбата за съществуване (храна, места за гнездене и т.н.) беше най-остра и затова се образуваха видове, малко по-различни един от друг по външен вид, консумиращи различни храни (семена, плодове, нектар, насекоми и др. .)..).

Те са повлияли на разпространението на различни групи организми и промените в климатичните условия на Земята, което е допринесло за просперитета на едни групи и изчезването на други. Отделни видове или групи организми, които са оцелели от широко разпространените преди това флори и фауни, се наричат реликви. Те включват гинко, секвоя, лале дърво, латимер, латимер и др. ендемичен, или ендемичен. Например, всички представители на местната флора и фауна на Австралия са ендемични, а във флората и фауната на езерото Байкал те са до 75%.

Сравнителни анатомични доказателства.Изследването на анатомията на сродни групи животни и растения дава убедителни доказателства за сходството в структурата на техните органи. Въпреки факта, че факторите на околната среда, разбира се, оставят своя отпечатък върху структурата на органите, при покритосеменните, с цялото им невероятно разнообразие, цветята имат чашелистчета, венчелистчета, тичинки и плодници, а при сухоземните гръбначни крайниците са изградени според план с пет пръста. Органи, които имат подобна структура, заемат еднакво място в тялото и се развиват от едни и същи зачатъци в сродни организми, но изпълняват различни функции, се наричат хомоложни. И така, слуховите костици (чук, наковалня и стреме) са хомоложни на хрилните дъги на рибите, отровните жлези на змиите са хомоложни на слюнчените жлези на други гръбначни животни, млечните жлези на бозайниците са потни жлези, плавниците на тюлените и китоподобните са хомоложни на крилата на птиците, крайниците на конете и къртиците.

Нефункциониращите органи за дълго време най-вероятно в процеса на еволюция се превръщат в рудиментарен (рудименти)- структури, които са недоразвити в сравнение с предшествениците, които са загубили основното си значение. Те включват фибулата при птиците, очите на къртиците и къртиците, линията на косата, опашната кост и апендикса при хората и др.

Индивидите обаче могат да показват признаци, които липсват при този вид, но са присъствали при далечни предци - атавизми, например трипръстието при съвременните коне, развитието на допълнителни двойки млечни жлези, опашка и линия на косата в цялото човешко тяло.

Ако хомоложните органи са доказателство за родството на организмите и различията в процеса на еволюцията, тогава подобни тела- подобни структури в организми от различни групи, които изпълняват едни и същи функции, напротив, се позовават на примери конвергенция(конвергенция обикновено се нарича независимо развитие на подобни черти в различни групи организми, които съществуват при едни и същи условия) и потвърждават факта, че околната среда оставя значителен отпечатък върху организма. Аналози са крилата на насекомите и птиците, очите на гръбначните и главоногите (калмари, октоподи), съчленените крайници на членестоногите и сухоземните гръбначни.

Сравнителни ембриологични доказателства.Изучавайки ембрионалното развитие на представители на различни групи гръбначни животни, К. Баер открива тяхното поразително структурно единство, особено в ранните етапи на развитие ( закон на зародишната прилика). По-късно Е. Хекел формулира биогенетичен закон, според който онтогенезата е кратко повторение на филогенезата, т.е. етапите, през които преминава един организъм в процеса на своето индивидуално развитие, повтарят историческото развитие на групата, към която принадлежи.

Така в първите етапи на развитие ембрионът на гръбначното придобива структурни особености, характерни за рибите, а след това за земноводните и в крайна сметка за групата, към която принадлежи. Тази трансформация се обяснява с факта, че всеки от горните класове има общи предци със съвременните влечуги, птици и бозайници.

Биогенетичният закон обаче има редица ограничения и поради това руският учен А. Н. Северцов значително ограничи обхвата на неговото приложение до повторението в онтогенезата изключително на характеристиките на ембрионалните етапи на развитие на предшествениците.

Сравнителни биохимични доказателства.Развитието на по-точни методи за биохимичен анализ предостави на учените еволюционисти нови доказателства в полза на историческото развитие на органичния свят, тъй като наличието на едни и същи вещества във всички организми показва възможна биохимична хомология, подобна на тази при ниво на органи и тъкани. Сравнителни биохимични изследвания на първичната структура на такива широко разпространени протеини като цитохром си хемоглобина, както и нуклеиновите киселини, особено рРНК, показаха, че много от тях имат почти същата структура и изпълняват същите функции при представители на различни видове, докато колкото по-тясна е връзката, толкова по-голямо е сходството в структурата на изследваните вещества .

По този начин теорията за еволюцията се потвърждава от значително количество данни от различни източници, което още веднъж показва нейната надеждност, но тепърва ще се променя и усъвършенства, тъй като много аспекти от живота на организмите остават извън зрителното поле на изследователи.

Резултати от еволюцията: адаптивност на организмите към околната среда, видово разнообразие

В допълнение към общите характеристики, характерни за представителите на дадено царство, видовете живи организми се характеризират с невероятно разнообразие от характеристики на външната и вътрешната структура, жизнената активност и дори поведението, които са се появили и са избрани в процеса на еволюция и осигуряване на адаптация към условията на живот. Не бива обаче да се приема, че тъй като птиците и насекомите имат крила, това се дължи на прякото действие на въздушната среда, тъй като има много безкрили насекоми и птици. Гореспоменатите адаптации са избрани чрез процес на естествен подбор от пълния набор от налични мутации.

Епифитните растения, които не живеят на почвата, а на дърветата, са се приспособили към абсорбирането на атмосферна влага с помощта на корени без коренови косми, но със специална хигроскопична тъкан - веламен. Някои бромелии могат да абсорбират водни пари във влажната атмосфера на тропиците, като използват косми по листата си.

Насекомоядните растения (роси, Венерини мухоловки), живеещи на почви, където по една или друга причина няма азот, са изработили механизъм за привличане и усвояване на дребни животни, най-често насекоми, които са източник на желания за тях елемент.

За да се предпазят от изяждане от тревопасни животни, много растения, водещи прикрепен начин на живот, са развили пасивни защити, като шипове (глог), тръни (роза), изгарящи косми (коприва), натрупване на кристали от калциев оксалат (киселец), биологично активни вещества в тъканите (кафе, глог) и др. При някои от тях дори семената в неузрелите плодове са заобиколени от каменисти клетки, които не позволяват на вредителите да достигнат до тях и едва през есента настъпва процесът на вдървесиняване, което позволява на семената да се в почвата и покълват (круша).

Околната среда също има оформящ ефект върху животните. И така, много риби и водни бозайници имат опростена форма на тялото, което улеснява движението им в дебелината му. Не бива обаче да се предполага, че водата влияе пряко върху формата на тялото, просто в процеса на еволюцията тези животни, които притежават тази черта, се оказаха най-адаптирани към нея.

В същото време тялото на китовете и делфините не е покрито с косми, докато родствената група перконоги има в една или друга степен намалена козина, тъй като, за разлика от първите, те прекарват част от времето си на сушата, където без вълна кожата им веднага би замръзнала.

Тялото на повечето риби е покрито с люспи, които са по-светло оцветени отдолу, отколкото отгоре, поради което тези животни са трудно забележими отгоре за естествени врагове на фона на дъното, а отдолу - на фона на дъното. небе. Оцветяването, което прави животните невидими за техните врагове или плячка, се нарича покровителствен. Той е широко разпространен в природата. Ярък пример за такова оцветяване е оцветяването на долната страна на крилата на пеперудата калима, която, седейки на клонка и сгъвайки крилата си заедно, се оказва като сух лист. Други насекоми, като пръчици, се маскират като клони на растения.

Оцветяването на петна или ивици също има адаптивна стойност, тъй като птици като пъдпъдъци или гаги не се виждат на фона на почвата дори от близко разстояние. Незабележими и петнисти яйца на птици, гнездящи на земята.

Оцветяването на животните не винаги е толкова постоянно, колкото това на зебрата, например камбала и хамелеон могат да го променят в зависимост от естеството на мястото, където се намират. Кукувиците, снасяйки яйцата си в гнездата на различни птици, могат да променят цвета на черупките си по такъв начин, че "собствениците" на гнездото да не забелязват разликите между него и техните собствени яйца.

Оцветяването на животните не винаги може да ги направи невидими - много от тях са просто поразителни, което трябва да предупреждава за опасност. Повечето от тези насекоми и влечуги са отровни до известна степен, като например калинка или оса, така че хищникът, след като е изпитал дискомфорт няколко пъти след изяждане на такъв предмет, го избягва. въпреки това, предупредително оцветяванене е универсален, тъй като някои птици са се приспособили да ги ядат (мишелов).

Повишеният шанс за оцеляване на индивиди с предупредителна окраска е допринесъл за появата му при представители на други видове без основателна причина. Това явление се нарича мимикрия. И така, неотровните гъсеници на някои видове пеперуди имитират отровни, а калинките - един от видовете хлебарки. Птиците обаче могат бързо да се научат да различават отровни от неотровни организми и да консумират последните, като избягват индивиди, които са служили като модел за подражание.

В някои случаи може да се наблюдава и обратното явление - хищните животни имитират безобидни по цвят, което им позволява да се доближат до жертвата на близко разстояние и след това да атакуват (саблезъби мекици).

Защитата за много видове се осигурява и от адаптивно поведение, което е свързано със съхраняване на храна за зимата, грижа за потомство, замръзване на място или обратно, приемане на заплашителна поза. И така, речните бобри подготвят няколко кубически метра клони, части от стволове и друга растителна храна за зимата, наводнявайки я във водата близо до "колибите".

Грижата за потомството е присъща предимно на бозайници и птици, но се среща и при представители на други класове хордови. Известно е например агресивното поведение на мъжките стърчиопашка, които прогонват всички врагове от гнездото, в което се намират яйцата. Мъжките жаби с нокти увиват яйца около лапите си и ги носят, докато от тях се излюпят попови лъжички.

Дори някои насекоми са в състояние да осигурят на потомството си по-благоприятно местообитание. Например, пчелите хранят ларвите си, а младите пчели отначало "работят" само в кошера. Мравките носят какавидите си нагоре-надолу в мравуняка, в зависимост от температурата и влажността, а ако има заплаха от наводнение, обикновено ги вземат със себе си. Бръмбарите скарабей приготвят специални топки за своите ларви от животински отпадъци.

Много насекоми, когато са заплашени от нападение, замръзват на място и приемат формата на сухи пръчици, клонки и листа. Усойницата, от друга страна, се надига и издува качулката си, докато гърмящата змия издава специален звук с дрънкане в края на опашката си.

Поведенческите адаптации се допълват от физиологични адаптации, свързани с характеристиките на околната среда. Така че човек може да остане под вода без водолазно оборудване само за няколко минути, след което може да загуби съзнание и да умре поради липса на кислород, а китовете не излизат достатъчно дълго време. Техният обем на белите дробове не е твърде голям, но има и други физиологични адаптации, например в мускулите има висока концентрация на дихателния пигмент - миоглобин, който като че ли съхранява кислород и го отдава по време на гмуркане. Освен това китовете имат специално образувание - "прекрасна мрежа", което позволява използването на кислород дори във венозната кръв.

Животните в горещи местообитания, като пустини, са постоянно изложени на риск от прегряване и загуба на излишна влага. Следователно лисицата фенек има изключително големи ушни раковини, които й позволяват да излъчва топлина. Земноводните от пустинни райони, за да избегнат загубата на влага през кожата, са принудени да преминат към нощен начин на живот, когато влажността се повишава и се появява роса.

Птиците, които са усвоили въздушната среда, освен анатомични и морфологични адаптации за полет, имат и важни физиологични особености. Например, поради факта, че движението във въздуха изисква изключително голям разход на енергия, тази група гръбначни животни се характеризира с висока скорост на метаболизма, а отделените метаболитни продукти се отделят веднага, което допринася за намаляване на специфичната плътност на тяло.

Адаптациите към околната среда, въпреки цялото им съвършенство, са относителни. И така, някои видове млечни водорасли произвеждат алкалоиди, които са отровни за повечето животни, но гъсениците на един от видовете пеперуди - данаидите - не само се хранят с тъкани на млечни водорасли, но и натрупват тези алкалоиди, ставайки негодни за консумация от птиците.

Освен това адаптациите са полезни само в определена среда и са безполезни в друга среда. Например усурийският тигър, рядък и голям хищник, като всички котки, има меки подложки на лапите си и прибиращи се остри нокти, остри зъби, отлично зрение дори на тъмно, остър слух и силни мускули, което му позволява да открива плячка , промъкнете се до него незабелязано и устройте засада. Раираната му окраска обаче го маскира само през пролетта, лятото и есента, докато на снега става ясно видима и тигърът може да разчита само на светкавична атака.

Съцветията на смокините, които дават ценни разсад, имат толкова специфична структура, че се опрашват само от оси бластофаги и следователно, въведени в културата, дълго време не дават плод. Само отглеждането на партенокарпични сортове смокини (формиращи плодове без оплождане) може да спаси ситуацията.

Въпреки факта, че са описани примери за видообразуване за много кратки периоди от време, както в случая с гърмячката в кавказките ливади, която поради редовното косене първо се разделя на две популации - ранноцъфтяща и плододаваща и късна. - разцветът, всъщност, микроеволюцията най-вероятно изисква много по-дълги периоди - много векове, тъй като човечеството, чиито различни групи са били откъснати една от друга в продължение на хиляди години, въпреки това не е било разделено на различни видове. Въпреки това, тъй като еволюцията има практически неограничено време, в продължение на стотици милиони и милиарди години, няколко милиарда вида вече са живели на Земята, повечето от които са изчезнали, а тези, които са достигнали до нас, са качествени етапи от този незабавен процес .

Според съвременните данни на Земята има над 2 милиона вида живи организми, повечето от които (приблизително 1,5 милиона вида) принадлежат към царството на животните, около 400 хиляди към царството на растенията, над 100 хиляди към царството на гъбите и почивка - на бактерии. Такова поразително разнообразие е резултат от дивергенция (дивергенция) на видовете според различни морфологични, физиологични, биохимични, екологични, генетични и репродуктивни характеристики. Например, един от най-големите родове растения от семейство Орхидеи - дендробиум - включва над 1400 вида, а родът калоедни бръмбари - над 1600 вида.

Класификацията на организмите е задача на систематиката, която през последните 2 хиляди години се опитва да изгради не просто последователна йерархия, а „естествена“ система, която отразява степента на родство на организмите. Всички опити за това обаче все още не са успешни, тъй като в редица случаи в процеса на еволюция се наблюдава не само разминаване на характерите, но и конвергенция (конвергенция), в резултат на което в много отдалечени групи, органите придобиват сходства, като окото на главоногите и очите на бозайниците.

Макроеволюция. Посоки и пътища на еволюцията (А. Н. Северцов, И. И. Шмалгаузен). Биологичен прогрес и регресия, ароморфоза, идиоадаптация, дегенерация. Причини за биологичен прогрес и регрес. Хипотези за произхода на живота на Земята. Основните ароморфози в еволюцията на растенията и животните. Усложняване на живите организми в процеса на еволюцията

макроеволюция

Образуването на вид бележи нов кръг в еволюционния процес, тъй като индивидите от този вид, които са по-адаптирани към условията на околната среда от индивидите на родителския вид, постепенно се заселват на нови територии и вече в популациите му мутагенеза, популационни вълни, изолация и естественият подбор играят своята творческа роля. С течение на времето тези популации пораждат нови видове, които поради генетична изолация имат много повече признаци на сходство помежду си, отколкото с видовете от рода, от който се е появил родителският вид, и по този начин възниква нов род, след това ново семейство, разред (ред) , клас и т.н. Наборът от еволюционни процеси, които водят до появата на надспецифични таксони (родове, семейства, разреди, класове и т.н.), се нарича макроеволюция. Макроеволюционните процеси, така да се каже, обобщават микроеволюционните промени, които се случват за дълго време, като същевременно разкриват основните тенденции, посоки и модели на еволюция на органичния свят, които не могат да бъдат наблюдавани на по-ниско ниво. Досега не са идентифицирани специфични механизми на макроеволюцията, поради което се смята, че тя се осъществява само чрез микроеволюционни процеси, но тази позиция е постоянно подложена на добре обоснована критика.

Възникването на сложна йерархична система на органичния свят до голяма степен е резултат от нееднаквата скорост на еволюция на различните групи организми. И така, вече споменатото Гинко билоба, така да се каже, е било „замразено“ в продължение на хиляди години, докато боровете достатъчно близо до него са се променили значително през това време.

Посоки и пътища на еволюцията (А. Н. Северцов, И. И. Шмалгаузен). Биологичен прогрес и регресия, ароморфоза, идиоадаптация, дегенерация

Анализирайки историята на органичния свят, може да се забележи, че на определени интервали доминират определени групи организми, които след това са склонни да намаляват или изчезват напълно. По този начин е възможно да се разграничат три основни посоки на еволюция: биологичен прогрес, биологична регресия и биологична стабилизация. Значителен принос в развитието на учението за посоките и пътищата на еволюцията имат руските еволюционисти А. Н. Северцов и И. И. Шмалгаузен.

биологичен прогрессе свързва с биологичния просперитет на групата като цяло и характеризира нейния еволюционен успех. Тя отразява естественото развитие на живата природа от просто към сложно, от по-ниска степен на организация към по-висока. Според А. Н. Северцов критериите за биологичен прогрес са увеличаването на броя на индивидите от дадена група, разширяването на нейния ареал, както и появата и развитието на групи от по-нисък ранг в нейния състав (трансформация на вид в род, род в семейство и т.н.). Понастоящем се наблюдава биологичен прогрес при покритосеменни растения, насекоми, костни риби и бозайници.

Според А. Н. Северцов биологичният прогрес може да бъде постигнат в резултат на определени морфофизиологични трансформации на организмите, като той идентифицира три основни начина за постигане: арогенеза, алогенеза и катагенеза.

Арогенеза, или морфофизиологичният прогрес, е свързан със значително разширяване на обхвата на тази група организми поради придобиването на големи структурни промени - ароморфози.

Ароморфозанаречена еволюционна трансформация на структурата и функциите на тялото, която повишава нивото му на организация и отваря нови възможности за адаптиране към различни условия на съществуване.

Примери за ароморфози са появата на еукариотна клетка, многоклетъчността, появата на сърце при рибите и отделянето му от пълна преграда при птици и бозайници, образуването на цвете при покритосеменните и др.

алогенеза, за разлика от арогенезата, не е придружено от разширяване на обхвата, но в рамките на старите възниква значително разнообразие от форми, които имат специални адаптации към местообитанието - идиоадаптация.

Идиоадаптация- това е малка морфофизиологична адаптация към специални условия на околната среда, полезна в борбата за съществуване, но не променяща нивото на организация. Тези промени се илюстрират от защитното оцветяване при животните, разнообразието от устни части при насекомите, бодлите на растенията и т.н. Също толкова успешен пример са чинките на Дарвин, специализирани в различни видове храна, при които трансформациите първо засегнаха клюна и след това други части на тялото - оперение, опашка и др.

Парадоксално, но опростяването на организацията може да доведе и до биологичен прогрес. Този път се нарича катагенеза.

Дегенерация- това е опростяването на организмите в процеса на еволюция, което е придружено от загуба на определени функции или органи.

Фазата на биологичния прогрес се заменя с фазата биологична стабилизация, чиято същност е да се запазят характеристиките на даден вид като най-благоприятни в дадена микросреда. Според I. I. Schmalhausen това изобщо не означава „прекратяване на еволюцията, а напротив, това означава максимална последователност на организма с промените в околната среда“. Във фаза на биологична стабилизация са "живи вкаменелости" целакант, гинко и др.

Обратното на биологичния прогрес е биологична регресия- еволюционният упадък на тази група поради невъзможността да се адаптират към промените в околната среда. Проявява се в намаляване на броя на популациите, стесняване на ареалите и намаляване на броя на групите от по-нисък ранг в състава на по-висок таксон. Група организми, които са в състояние на биологична регресия, са застрашени от изчезване. В историята на органичния свят могат да се видят много примери за това явление, а в момента регресията е характерна за някои папрати, земноводни и влечуги. С появата на човека биологичната регресия често се дължи на икономическата му дейност.

Посоките и пътищата на еволюция на органичния свят не се изключват взаимно, тоест появата на ароморфоза не означава, че вече не може да се случи идиоадаптация или дегенерация. Напротив, според разработеното от А. Н. Северцов и И. И. Шмалгаузен правило за промяна на фазата, различни посоки на еволюционния процес и начини за постигане на биологичен прогрес естествено се заменят. В хода на еволюцията тези пътища се комбинират: доста редки ароморфози прехвърлят група организми на качествено ново ниво на организация, а по-нататъшното историческо развитие следва пътя на идиоадаптация или дегенерация, осигурявайки адаптация към специфични условия на околната среда.

Причини за биологичен прогрес и регрес

В процеса на еволюцията се преодолява летвата на естествения подбор и съответно напредват само онези групи организми, при които наследствената променливост създава достатъчен брой комбинации, които могат да осигурят оцеляването на групата като цяло.

Същите групи, които по някаква причина не разполагат с такъв резерв, в повечето случаи са обречени на изчезване. Често това се дължи на нисък селективен натиск на предишни етапи от еволюционния процес, което доведе до тясна специализация на групата или дори до дегенеративни явления. Последицата от това е невъзможността за адаптиране към новите условия на околната среда с нейните внезапни промени. Ярък пример за това е внезапната смърт на динозаврите поради падането на гигантско небесно тяло на Земята преди 65 милиона години, което предизвика земетресение, вдигайки милиони тонове прах във въздуха, рязко застудяване и смърт на повечето растения и тревопасни животни. В същото време предците на съвременните бозайници, които нямат тесни предпочитания за източници на храна и са топлокръвни, са успели да оцелеят в тези условия и да заемат доминираща позиция на планетата.

Хипотези за произхода на живота на Земята

От целия спектър от хипотези за образуването на Земята най-много факти свидетелстват в полза на теорията за Големия взрив. С оглед на факта, че това научно предположение се основава главно на теоретични изчисления, Големият адронен колайдер, построен в Европейския център за ядрени изследвания близо до Женева (Швейцария), е призван да го потвърди експериментално. Според теорията за Големия взрив Земята се е образувала преди повече от 4,5 милиарда години заедно със Слънцето и други планети от Слънчевата система в резултат на кондензацията на облак газ и прах. Намаляването на температурата на планетата и миграцията на химически елементи върху нея допринесоха за нейното разслояване в ядрото, мантията и кората, а последвалите геоложки процеси (движение на тектонични плочи, вулканична активност и др.) доведоха до образуването на атмосфера и хидросфера.

Животът също съществува на Земята от много дълго време, както се вижда от фосилните останки на различни организми в скалите, но физическите теории не могат да отговорят на въпроса за времето и причините за възникването му. Съществуват две противоположни гледни точки за произхода на живота на Земята: теорията за абиогенезата и биогенезата. Теории за абиогенезататвърдят възможността за произхода на живото от неживото. Те включват креационизма, хипотезата за спонтанното зараждане и теорията за биохимичната еволюция на А. И. Опарин.

фундаментална позиция креационизъме създаването на света от някакво свръхестествено същество (Създател), което е отразено в митовете на народите по света и религиозните култове, но възрастта на планетата и живота на нея далеч надхвърля датите, посочени в тези източници, и в тях има много несъответствия.

Основател теории за спонтанното заражданеживотът се счита за древногръцкия учен Аристотел, който твърди, че е възможна многократната поява на нови същества, например земни червеи от локви и червеи и мухи от гнило месо. Тези възгледи обаче са опровергани през 17-19 век от смелите експерименти на Ф. Реди и Л. Пастьор.

Италианският лекар Франческо Реди през 1688 г. поставя парчета месо в тенджери и ги затваря плътно, но в тях не започват червеи, докато се появяват в отворени тенджери. За да опровергае господстващото тогава схващане, че жизненият принцип се съдържа във въздуха, той повторил опитите си, но не запечатал съдовете, а ги покрил с няколко слоя муселин и отново живот не се появил. Въпреки убедителните данни, получени от Ф. Реди, изследванията на А. ван Льовенхук дават нова храна за дискусии за „началото на живота“, които продължават през следващия век.

Друг италиански изследовател - Lazzaro Spallanzani - през 1765 г. модифицира експериментите на F. Redi, варейки месни и зеленчукови бульони за няколко часа и ги затваряйки. След няколко дни той също не намери никакви признаци на живот там и заключи, че живите могат да възникнат само от живите.

Последният удар на теорията за спонтанното зараждане нанася великият френски микробиолог Луи Пастьор през 1860 г., когато поставя сварен бульон в колба с S-образно гърло и не получава никакви микроби. Изглежда, че това свидетелства в полза на теориите за биогенезата, но остава открит въпросът как е възникнал най-първият организъм.

На него се опитва да отговори съветският биохимик А. И. Опарин, който стига до извода, че съставът на земната атмосфера в ранните етапи от нейното съществуване съвсем не е бил същият като в наше време. Най-вероятно се състои от амоняк, метан, въглероден диоксид и водна пара, но не съдържа свободен кислород. Под въздействието на електрически разряди с висока мощност и при висока температура в него могат да се синтезират най-простите органични съединения, което се потвърждава от експериментите на С. Милър и Г. Юри през 1953 г., които получават няколко аминокиселини, прости въглехидрати, аденин, урея, както и най-простите мастни, мравчена и оцетна киселина.

Въпреки това, синтезът на органични вещества все още не означава появата на живот, затова А. И. Опарин предложи хипотеза за биохимичната еволюция, според който различни органични вещества са възникнали и са се комбинирали в по-големи молекули в плитките води на моретата и океаните, където условията за химичен синтез и полимеризация са най-благоприятни. В момента РНК молекулите се считат за първите носители на живот.

Някои от тези вещества постепенно образуват стабилни комплекси във вода - коацервати, или коацерватни капки, наподобяващи капки мазнина в бульона. Тези коацервати получиха различни вещества от околния разтвор, които бяха подложени на химически трансформации, протичащи в капки. Подобно на органичните вещества, самите коацервати не са били живи същества, а са били следващата стъпка в тяхното възникване.

Тези от коацерватите, които имат добро съотношение на вещества в състава си, особено протеини и нуклеинови киселини, поради каталитичните свойства на протеиновите ензими, с течение на времето придобиват способността да възпроизвеждат собствения си вид и да извършват метаболитни реакции, докато структурата на протеините са кодирани от нуклеинови киселини.

Въпреки това, в допълнение към възпроизводството, живите системи се характеризират с зависимост от енергия отвън. Първоначално този проблем беше решен чрез безкислородно разделяне на органични вещества от околната среда (по това време в атмосферата нямаше кислород), т.е.

хетеротрофно хранене. Някои от погълнатите органични вещества се оказаха способни да акумулират енергията на слънчевата светлина, като хлорофил, което позволи на редица организми да преминат към автотрофно хранене. Освобождаването на кислород в атмосферата по време на фотосинтезата доведе до появата на по-ефективно дишане на кислород, появата на озоновия слой и в крайна сметка до освобождаването на организми на сушата.

Така резултатът от химическата еволюция беше появата протобионти- първични живи организми, от които в резултат на биологичната еволюция са произлезли всички съществуващи видове.

Теорията за биохимичната еволюция в наше време е най-потвърдена, но идеята за специфичните механизми на произхода на живота се е променила. Например, оказа се, че образуването на органични вещества започва още в космоса, а органичните вещества играят важна роля дори в самото формиране на планетите, осигурявайки сцеплението на малки части. Образуването на органична материя също се случва в недрата на планетата: с едно изригване вулканът изхвърля до 15 тона органична материя. Има и други хипотези относно механизмите на концентрация на органични вещества: замръзване на разтвора, абсорбция (свързване) на повърхността на определени минерални съединения, действие на естествени катализатори и др. Появата на живот на Земята в момента е невъзможна, тъй като всяка органичните вещества, спонтанно образувани във всяка точка на планетата, незабавно биха били окислени от свободния кислород на атмосферата или използвани от хетеротрофни организми. Чарлз Дарвин разбира това още през 1871 г.

Теории за биогенезатаотричат ​​спонтанното зараждане на живот. Основните са хипотезата за стационарно състояние и хипотезата за панспермията. Първият от тях се основава на факта, че животът съществува вечно, но на нашата планета има много древни скали, в които няма следи от дейността на органичния свят.

Хипотеза за панспермиятвърди, че зародишите на живота са донесени на Земята от космоса от някакви извънземни или божественото провидение. Два факта свидетелстват в полза на тази хипотеза: необходимостта от всички живи същества, което е доста рядко на планетата, но често се среща в метеорити, молибден, както и откриването на организми, подобни на бактериите върху метеорити от Марс. Как обаче животът е възникнал на други планети, остава неясно.

Основните ароморфози в еволюцията на растенията и животните

Растителните и животинските организми, представляващи различни клонове на еволюцията на органичния свят, в процеса на историческо развитие независимо придобиват определени структурни характеристики, които ще бъдат описани по-долу.

При растенията най-важните от тях са преходът от хаплоидност към диплоидност, независимост от водата по време на оплождането, преходът от външно към вътрешно оплождане и появата на двойно оплождане, разделянето на тялото на органи, развитието на проводящата система , усложняването и подобряването на тъканите и специализацията на опрашването с помощта на насекоми и разпръскването на семена и плодове.

Преходът от хаплоид към диплоид прави растенията по-устойчиви на факторите на околната среда поради намален риск от рецесивни мутации. Очевидно тази трансформация е засегнала предците на съдовите растения, които не включват бриофити, които се характеризират с преобладаването на гаметофита в жизнения цикъл.

Основните ароморфози в еволюцията на животните са свързани с появата на многоклетъчност и нарастващото разчленяване на всички системи на органи, появата на силен скелет, развитието на централната нервна система, както и социалното поведение в различни групи от високо организирани животни, които дават тласък на човешкия прогрес.

Усложняване на живите организми в процеса на еволюцията

Историята на органичния свят на Земята се изучава по запазените останки, отпечатъци и други следи от жизнената дейност на живите организми. Тя е обект на науката палеонтология. Въз основа на факта, че останките на различни организми се намират в различни скални слоеве, е създадена геохронологична скала, според която историята на Земята е разделена на определени периоди от време: еони, ери, периоди и векове.

еоннарича голям период от време в геоложката история, обединяващ няколко епохи. Понастоящем се разграничават само два еона: криптозоичен (скрит живот) и фанероза (явен живот). ера- това е период от време в геоложката история, който е подразделение на еон, обединяващ от своя страна периоди. В криптозоя се разграничават две ери (архей и протерозой), докато във фанерозоя има три (палеозой, мезозой и кайнозой).

Важна роля в създаването на геохронологичната скала изигра насочващи вкаменелости- останките от организми, които са били многобройни на определени интервали и са добре запазени.

Развитие на живота в криптозоя.Архей и протерозой съставляват по-голямата част от историята на живота (период от 4,6 милиарда години - преди 0,6 милиарда години), но няма достатъчно информация за живота в този период. Първите останки от органични вещества от биогенен произход са на около 3,8 милиарда години, а прокариотните организми са съществували още преди 3,5 милиарда години. Първите прокариоти са били част от специфични екосистеми - цианобактериални рогозки, благодарение на дейността на които са се образували специфични седиментни скали строматолити ("каменни килими").

Откриването на техните съвременни аналози - строматолити в Shark Bay в Австралия и специфични филми върху повърхността на почвата в Sivash Bay в Украйна - помогна да се разбере животът на древните прокариотни екосистеми. Фотосинтезиращите цианобактерии са разположени на повърхността на цианобактериалните рогозки, а под техния слой са разположени изключително разнообразни бактерии от други групи и археи. Минералите, които се утаяват на повърхността на подложката и се образуват поради неговата жизнена дейност, се отлагат на слоеве (приблизително 0,3 mm на година). Такива примитивни екосистеми могат да съществуват само на места, неподходящи за живота на други организми, и наистина и двете горепосочени местообитания се характеризират с изключително висока соленост.

Многобройни данни показват, че първоначално Земята е имала възобновяема атмосфера, която включва: въглероден диоксид, водна пара, серен оксид, както и въглероден оксид, водород, сероводород, амоняк, метан и др. Първите организми на Земята са анаероби Въпреки това, поради фотосинтезата на цианобактериите, в средата се отделя свободен кислород, който отначало бързо се свързва с редуциращите агенти в средата и едва след свързването на всички редуциращи агенти средата започва да придобива окислителни свойства. Този преход се доказва от отлагането на окислени форми на желязото - хематит и магнетит.

Преди около 2 милиарда години в резултат на геофизични процеси почти цялото несвързано в седиментните скали желязо се премества в ядрото на планетата и в атмосферата започва да се натрупва кислород поради отсъствието на този елемент - настъпва "кислородна революция". Това беше повратна точка в историята на Земята, която доведе не само до промяна в състава на атмосферата и образуването на озонов екран в атмосферата - основната предпоставка за заселването на сушата, но и състава на скалите образувани на повърхността на Земята.

През протерозоя се случи друго важно събитие - появата на еукариотите. През последните години бяха събрани убедителни доказателства за теорията за ендосимбиогенетичния произход на еукариотната клетка – чрез симбиозата на няколко прокариотни клетки. Вероятно "основният" предшественик на еукариотите е археята, която е преминала към усвояването на хранителни частици чрез фагоцитоза. Наследственият апарат се премести дълбоко в клетката, запазвайки обаче връзката си с мембраната поради прехода на външната мембрана на получената ядрена обвивка към мембраните на ендоплазмения ретикулум.

Геохронологична история на Земята Еон ера месечен цикъл Начало, преди милиони години Продължителност, милиони години развитие на животаФанерозойски кайнозойски антропогенен 1,5 1,5 Четири ледникови периоди, последвани от наводнения, доведоха до формирането на студоустойчива флора и фауна (мамути, мускусни говеда, северни елени, леминги). Обменът на животни и растения между континентите се дължи на появата на сухоземни мостове. Доминиране на плацентарни бозайници. Изчезване на много големи бозайници. Формирането на човека като биологичен вид и неговото разселване. Одомашняване на животни и култивиране на растения. Изчезване на много видове живи организми поради човешка дейност Неоген 25 23.5 Разпространение на зърнените култури. Образуване на всички съвременни разреди бозайници. Поява на човекоподобните маймуни Палеоген 65 40 Доминиране на цъфтящи растения, бозайници и птици. Появата на копитни животни, хищници, перконоги, примати и др. Мезозой Креда 135 70 Появата на покритосеменни растения, бозайници и птици стават многобройни Юра 195 60 Ерата на влечугите и главоногите. Появата на торбести и плацентарни бозайници. Доминиране на голосеменните Триас 225 30 Първите бозайници и птици. Влечугите са многобройни. Разпространение на тревни спори Палеозой Перм 280 55 Поява на съвременни насекоми. Развитието на влечугите. Изчезване на редица групи безгръбначни. Разпространение на иглолистните дървета Карбон 345 65 Първите влечуги. Появата на крилати насекоми. Папратите и хвощовете преобладават Devon 395 50 Рибите са многобройни. Първите земноводни Появата на основните групи спори, първите голосеменни растения и гъби Silur 430 35 Обилни водорасли. Първите сухоземни растения и животни (паяци). Ордовик 500 70 Ордовик 500 70 Изобилие от корали и трилобити. Цъфтежът на зелени, кафяви и червени водорасли. Поява на първите хордови Cambrians 570 70 Многобройни вкаменелости от риби. Морските таралежи и трилобитите са често срещани. Поява на многоклетъчни водорасли чрез криптоза Протерозой 2600 2000 Поява на еукариоти. Разпространени са предимно едноклетъчни зелени водорасли. Появата на многоклетъчност. Избухване на разнообразието от многоклетъчни животни (появата на всички видове безгръбначни) Археи 3500 1500 Първите следи от живот на Земята са бактерии и цианобактерии. Появата на фотосинтеза

Погълнатите от клетката бактерии не могат да бъдат усвоени, но остават живи и продължават да функционират. Смята се, че митохондриите произхождат от лилави бактерии, които са загубили способността си да фотосинтезират и са преминали към окисляване на органични вещества. Симбиозата с други фотосинтетични клетки доведе до появата на пластиди в растителните клетки. Вероятно камшичетата на еукариотните клетки са възникнали в резултат на симбиоза с бактерии, които, подобно на съвременните спирохети, са способни на извиващи се движения. Първоначално наследственият апарат на еукариотните клетки е подреден приблизително по същия начин, както при прокариотите, и едва по-късно, поради необходимостта да се контролира голяма и сложна клетка, се образуват хромозоми. Геномите на вътреклетъчните симбионти (митохондрии, пластиди и флагели) като цяло запазват своята прокариотна организация, но повечето от техните функции са прехвърлени към ядрения геном.

Еукариотните клетки възникват многократно и независимо една от друга. Например, червените водорасли са възникнали в резултат на симбиогенеза с цианобактерии, а зелените водорасли - с прохлорофитни бактерии.

Останалите едномембранни органели и ядрото на еукариотната клетка, според ендомембранната теория, са възникнали от инвагинации на мембраната на прокариотната клетка.

Точното време на появата на еукариотите е неизвестно, тъй като вече в отлагания на около 3 милиарда години има отпечатъци от клетки с подобни размери. Точно еукариотите са регистрирани в скали на възраст около 1,5–2 милиарда години, но едва след кислородната революция (преди около 1 милиард години) се развиват благоприятни условия за тях.

В края на протерозойската ера (преди поне 1,5 милиарда години) вече са съществували многоклетъчни еукариотни организми. Многоклетъчността, подобно на еукариотната клетка, многократно е възниквала в различни групи организми.

Съществуват различни възгледи за произхода на многоклетъчните животни. Според някои данни техните предци са били многоядрени, подобни на реснички, клетки, които след това се разпадат на отделни едноядрени клетки.

Други хипотези свързват произхода на многоклетъчните животни с диференциацията на колониалните едноклетъчни клетки. Несъответствията между тях се отнасят до произхода на клетъчните слоеве в първоначалното многоклетъчно животно. Според хипотезата на Е. Хекел за гастрията, това се случва чрез инвагинация на една от стените на еднослоен многоклетъчен организъм, както в чревните кухини. За разлика от това, И. И. Мечников формулира хипотезата за фагоцитите, като счита, че предците на многоклетъчните организми са еднослойни сферични колонии като Volvox, които абсорбират хранителни частици чрез фагоцитоза. Клетката, която улови частицата, загуби флагела си и се премести дълбоко в тялото, където извърши храносмилането и в края на процеса се върна на повърхността. С течение на времето е имало разделяне на клетките на два слоя с определени функции - външният е осигурявал движение, а вътрешният - фагоцитоза. И. И. Мечников нарича такъв организъм фагоцитела.

Дълго време многоклетъчните еукариоти губеха в конкуренцията с прокариотните организми, но в края на протерозоя (преди 800-600 милиона години) поради рязка промяна в условията на Земята - намаляване на морското равнище, увеличаване на кислорода концентрация, намаляване на концентрацията на карбонати в морската вода, редовни цикли на охлаждане - многоклетъчните еукариоти придобиват предимства пред прокариотите. Ако до този момент са открити само отделни многоклетъчни растения и, вероятно, гъби, то от този момент животните също са известни в историята на Земята. От фауните, възникнали в края на протерозоя, едиакарската и вендската са най-добре проучени. Животните от вендския период обикновено се включват в специална група организми или се приписват на такива типове като коелентерати, плоски червеи, членестоноги и др. Въпреки това, нито една от тези групи няма скелети, което може да означава липса на хищници.

Развитието на живота през палеозойската ера.Палеозойската ера, продължила повече от 300 милиона години, е разделена на шест периода: камбрий, ордовик, силур, девон, карбон (карбон) и перм.

AT Камбрийски периодземята се състои от няколко континента, разположени главно в южното полукълбо. Най-многобройните фотосинтезиращи организми през този период са цианобактериите и червените водорасли. Във водния стълб са живели фораминифери и радиоларии. В камбрия се появяват огромен брой скелетни животински организми, както се вижда от множество фосилни останки. Тези организми принадлежат към около 100 вида многоклетъчни животни, както съвременни (гъби, червеи, червеи, членестоноги, мекотели), така и изчезнали, например: огромен хищник anomalocaris и колониални граптолити, които плуват във водния стълб или са прикрепени към дъното. Земята през камбрия остава почти необитаема, но бактериите, гъбичките и вероятно лишеите вече са започнали процеса на образуване на почвата, а в края на периода олигохетните червеи и стоножки излязоха на сушата.

AT Ордовикски периодНивото на водите на Световния океан се повиши, което доведе до наводняване на континенталните низини. Основните производители през този период са зелени, кафяви и червени водорасли. За разлика от камбрия, в който рифовете са изградени от гъби, през ордовика те са заменени от коралови полипи. Разцветът е преживян от коремоноги и главоноги, както и от трилобити (сега изчезнали роднини на паякообразни). В този период за първи път са регистрирани и хордови, по-специално безчелюстни. В края на ордовика настъпи грандиозно изчезване, което унищожи около 35% от семействата и повече от 50% от родовете морски животни.

силурсе характеризира с повишено планинско изграждане, което доведе до изсушаване на континенталните платформи. Водеща роля в безгръбначната фауна на Силур играят главоноги, бодлокожи и гигантски ракообразни скорпиони, докато сред гръбначните животни остава голямо разнообразие от безчелюстни животни и се появяват риби. В края на периода на сушата излизат първите съдови растения, ринофити и ликоподи, които започват колонизацията на плитките води и приливната зона на бреговете. На сушата дойдоха и първите представители на класа паякообразни.

AT девонскив резултат на повдигането на сушата се образували големи плитки води, които пресъхвали и дори замръзвали, тъй като климатът станал още по-континентален, отколкото в силура. Моретата са доминирани от корали и бодлокожи, докато главоногите са представени от спирално усукани амонити. Сред девонските гръбначни животни рибите достигат своя връх, а хрущялните и костните, както и белодробните риби и лобоперките заменят бронираните. В края на периода се появяват първите земноводни, които първо са живели във водата.

В средния девон на сушата се появяват първите гори от папрати, мъхове и хвощове, които са обитавани от червеи и многобройни членестоноги (стоножки, паяци, скорпиони, безкрили насекоми). В края на девон се появяват първите голосеменни растения. Развитието на земята от растения е довело до намаляване на изветрянето и увеличаване на образуването на почвата. Фиксирането на почвата доведе до появата на речни легла.

AT въглищен периодземята беше представена от два континента, разделени от океан, а климатът стана значително по-топъл и по-влажен. До края на периода имаше леко повдигане на земята и климатът се промени на по-континентален. Моретата са доминирани от фораминифери, корали, бодлокожи, хрущялни и костни риби, а сладководните тела са обитавани от двучерупчести, ракообразни и различни земноводни. В средата на карбона се появиха малки насекомоядни влечуги, а сред насекомите се появиха крилати влечуги (хлебарки, водни кончета).

Тропиците се характеризират с блатисти гори, доминирани от гигантски хвощ, мъхове и папрати, чиито мъртви останки впоследствие образуват находища на въглища. В средата на периода в умерения пояс, поради тяхната независимост от водата в процеса на оплождане и наличието на семе, започва разпространението на голосеменните.

пермски периодсе отличава със сливането на всички континенти в един суперконтинент Пангея, отдръпването на моретата и укрепването на континенталния климат до такава степен, че във вътрешността на Пангея се образуват пустини. До края на периода дървесните папрати, хвощовете и клубните мъхове почти изчезнаха на сушата, а устойчивите на суша голосеменни растения заеха доминираща позиция. Въпреки факта, че големите земноводни продължават да съществуват, възникват различни групи влечуги, включително големи тревопасни животни и хищници. В края на Перм се случи най-голямото изчезване в историята на живота, тъй като много групи от корали, трилобити, повечето главоноги, риби (предимно хрущялни и кръстокрили) и земноводни изчезнаха. В същото време морската фауна загуби 40–50% от семействата и около 70% от родовете.

Развитието на живота в мезозоя.Мезозойската ера е продължила около 165 милиона години и се характеризира с издигане на земята, интензивно изграждане на планини и намаляване на влажността на климата. Разделен е на три периода: триас, юра и креда.

В началото Триаски периодклиматът беше сух, но по-късно, поради покачването на морското равнище, стана по-влажен. Сред растенията преобладават голосеменни, папрати и хвощове, но дървесните форми на спори почти напълно изчезват. Някои корали, амонити, нови групи фораминифери, двучерупчести и бодлокожи са достигнали високо развитие, докато разнообразието на хрущялните риби е намаляло, а групите на костните риби също са се променили. Влечугите, които доминираха на сушата, започнаха да овладяват водната среда, като ихтиозаврите и плезиозаврите. От влечугите от триаса до наше време са оцелели крокодили, туатара и костенурки. В края на триаса се появяват динозаври, бозайници и птици.

AT юрскиСуперконтинентът Пангея се е разделил на няколко по-малки. По-голямата част от Юра беше много влажна, а към края на Юра климатът стана по-сух. Доминиращата група растения бяха голосеменни, от които секвоите са оцелели от това време. В моретата процъфтяват мекотели (амонити и белемнити, двучерупчести и коремоноги), гъби, морски таралежи, хрущялни и костни риби. Големите земноводни почти напълно изчезнаха през юра, но се появиха съвременни групи земноводни (опашати и анурани) и люспести (гущери и змии), а разнообразието от бозайници се увеличи. До края на периода възникнали и възможните предшественици на първите птици, археоптерикса. Въпреки това, всички екосистеми са доминирани от влечуги - ихтиозаври и плезиозаври, динозаври и летящи панголини - птерозаври.

Период кредаполучи името си във връзка с образуването на креда в седиментните скали от онова време. На цялата Земя, с изключение на полярните региони, имаше постоянен топъл и влажен климат. В този период възникват и се разпространяват покритосеменните растения, които заменят голосеменните растения, което води до рязко увеличаване на разнообразието от насекоми. В моретата, в допълнение към мекотели, костни риби, плезиозаври, се появиха огромен брой фораминифери, чиито черупки образуваха тебеширени отлагания, а динозаврите преобладаваха на сушата. По-добре адаптирани към въздуха, птиците започнаха постепенно да заменят летящите гущери.

В края на периода настъпи глобално изчезване, в резултат на което изчезнаха амонити, белемнити, динозаври, птерозаври и морски гущери, древни групи птици, както и някои голосеменни. Около 16% от семействата и 50% от животинските родове изчезнаха от лицето на Земята като цяло. Кризата в края на Креда се свързва с падането на голям метеорит в Мексиканския залив, но най-вероятно не е единствената причина за глобалните промени. По време на последвалото охлаждане са оцелели само дребни влечуги и топлокръвни бозайници.

Развитието на живота в кайнозоя.Кайнозойската ера започва преди около 66 милиона години и продължава до днес. Характеризира се с доминирането на насекоми, птици, бозайници и покритосеменни растения. Кайнозойът е разделен на три периода - палеоген, неоген и антропоген - последният от които е най-краткият в историята на Земята.

В ранния и средния палеоген климатът остава топъл и влажен, но към края на периода става по-хладен и сух. Покритосеменните стават доминираща група растения, но ако в началото на периода преобладават вечнозелени гори, в края се появяват много широколистни, а в сухите зони се образуват степи.

Сред рибите костните риби заемат доминиращо място, а броят на хрущялните видове, въпреки значителната им роля в солените водоеми, е незначителен. На сушата от влечугите са оцелели само люспести, крокодили и костенурки, докато бозайниците са заели повечето от техните екологични ниши. В средата на периода се появяват основните разреди бозайници, включително насекомоядни, хищни, перконоги, китоподобни, копитни и примати. Изолацията на континентите направи фауната и флората географски по-разнообразни: Южна Америка и Австралия станаха центрове за развитие на торбести животни, а други континенти - за плацентарни бозайници.

Неогенски период.Земната повърхност в неогена придобива съвременен вид. Климатът стана по-хладен и сух. В неогена вече са се формирали всички разреди на съвременните бозайници, а в африканските савани възникват семейството на хоминидите и родът човек. До края на периода иглолистните гори се разпространяват в полярните райони на континентите, появяват се тундри, а тревите заемат степите на умерения пояс.

Четвъртичен период(антропоген) се характеризира с периодични промени на заледяване и затопляне. По време на заледяванията високите географски ширини са покрити с ледници, нивото на океана рязко спада, а тропическите и субтропичните пояси се стесняват. В териториите, съседни на ледниците, се установи студен и сух климат, което допринесе за формирането на студоустойчиви групи животни - мамути, гигантски елени, пещерни лъвове и др. Намаляването на нивото на Световния океан, което придружава процесът на заледяване доведе до образуването на сухоземни мостове между Азия и Северна Америка, Европа и Британските острови и т.н. Миграциите на животните, от една страна, доведоха до взаимно обогатяване на флората и фауната, а от друга страна, до разселването на реликви от новодошли, например торбести и копитни животни в Южна Америка. Тези процеси обаче не засегнаха Австралия, която остана изолирана.

Като цяло периодичните промени в климата доведоха до формирането на изключително изобилно видово разнообразие, което е характерно за съвременния етап от еволюцията на биосферата, а също така повлияха и на еволюцията на човека. По време на антропогена няколко вида от рода Man се разпространяват от Африка в Евразия. Преди около 200 хиляди години в Африка възниква видът Homo sapiens, който след дълъг период на съществуване в Африка, преди около 70 хиляди години, навлиза в Евразия и преди около 35–40 хиляди години - в Америка. След период на съжителство с тясно свързани видове, той ги изтласка и се разпространи по цялото земно кълбо. Преди около 10 хиляди години човешката икономическа дейност в умерено топлите райони на земното кълбо започва да влияе както върху външния вид на планетата (разораване на земя, изгаряне на гори, прекомерна паша, опустиняване и др.), така и върху флората и фауната поради намаляването на местообитанията тяхното местообитание и унищожаване, и антропогенният фактор влезе в действие.

човешки произход. Човекът като вид, неговото място в системата на органичния свят. Хипотези за произхода на човека. Движещи сили и етапи на човешката еволюция. Човешки раси, тяхната генетична връзка. биосоциална природа на човека. Социална и природна среда, адаптация на човека към нея

човешки произход

Дори преди 100 години по-голямата част от хората на планетата дори не са мислили, че човек може да произлезе от такива „неуважителни“ животни като маймуните. В дискусия с един от защитниците на Дарвиновата теория за еволюцията, професор Томас Хъксли, неговият яростен опонент, епископ Самуел Уилбърфорс от Оксфорд, който се позовава на религиозната догма, дори го попита дали смята, че е свързан с предците на маймуните чрез дядо или баба.

Въпреки това древните философи изразиха мисли за еволюционния произход, а великият шведски таксономист К. Линей през 18 век, въз основа на съвкупността от признаци, даде на човек име на вид Хомо сапиенс L.(разумен човек) и го отнесе, заедно с маймуните, към същия отряд - Примати. Дж. Б. Ламарк подкрепяше К. Линей и вярваше, че човек дори има общи предци със съвременните маймуни, но в някакъв момент от своята история той е произлязъл от дърво, което е една от причините за формирането на човека като вид.

Ч. Дарвин също не пренебрегва този въпрос и през 70-те години на XIX век публикува трудовете „Произходът на човека и половият подбор“ и „За изразяването на емоциите при животните и хората“, в които предоставя не по-малко убедителни доказателства на общия произход на човека и маймуните, отколкото немският изследовател Е. Хекел („Естествена история на сътворението“, 1868; „Антропогенезата или историята на произхода на човека“, 1874), който дори състави генеалогията на животното царство. Тези изследвания обаче засягат само биологичната страна на формирането на човека като вид, докато социалните аспекти са разкрити от класика на историческия материализъм - немския философ Ф. Енгелс.

Понастоящем произходът и развитието на човека като биологичен вид, както и разнообразието от популации на съвременния човек и моделите на тяхното взаимодействие се изучават от науката. антропология.

Човекът като вид, неговото място в системата на органичния свят

разумен човек ( Хомо сапиенс) като биологичен вид се отнася до животинското царство, подцарството на многоклетъчните. Наличието на нотохорда, хрилни процепи във фаринкса, невралната тръба и двустранната симетрия в процеса на ембрионално развитие ни позволява да го припишем на хордовия тип, докато развитието на гръбначния стълб, наличието на два чифта крайници и местоположението на сърцето от вентралната страна на тялото показват връзката му с други представители на подтипа гръбначни.

Хранене на малките с мляко, отделяно от млечните жлези, топлокръвност, четирикамерно сърце, наличие на окосмяване по повърхността на тялото, седем прешлена в шийните прешлени, преддверието на устата, алвеоларни зъби и промяна на млечните зъби към постоянните са признаци на класа на бозайниците, а вътрематочното развитие на ембриона и връзката му с тялото на майката чрез плацентата - подклас на плацентата.

По-специфични характеристики, като хващане на крайниците с противоположни палци и нокти, развитие на ключиците, обърнати напред очи, увеличаване на размера на черепа и мозъка и наличието на всички групи зъби (резци, кучешки зъби и кътници) не оставяйте съмнение, че мястото му е в реда на приматите.

Значителното развитие на мозъка и лицевите мускули, както и структурните особености на зъбите, позволяват да се класифицира човек като подразред на по-висши примати или маймуни.

Липсата на опашка, наличието на извивки на гръбначния стълб, развитието на мозъчните полукълба, покрити с кора с множество бразди и извивки, наличието на горната устна и рядката линия на косата дават основание да го поставим сред представителите от семейството на висшите тесноноси или антропоидни маймуни.

Но дори и най-високо организираните човешки маймуни се отличават с рязко увеличаване на обема на мозъка, изправена поза, широк таз, изпъкнала брадичка, членоразделна реч и наличие на 46 хромозоми в кариотипа и определят принадлежността му към род Човек.

Използването на горните крайници за трудова дейност, производството на инструменти, абстрактното мислене, колективната дейност и развитието, основано на социални, а не на биологични закони, са видовите характеристики на Хомо сапиенс.

Всички съвременни хора принадлежат към един и същи вид - Хомо сапиенс ( Хомо сапиенс) и подвидове H. sapiens sapiens. Този вид е колекция от популации, които произвеждат плодородно потомство при кръстосване. Въпреки доста значителното разнообразие от морфофизиологични особености, те не са доказателство за по-висока или по-ниска степен на организация на определени групи хора - всички те са на едно и също ниво на развитие.

В наше време вече са събрани достатъчен брой научни факти в интерес на формирането на човека като вид в процеса на еволюцията - антропогенеза. Конкретният ход на антропогенезата все още не е напълно изяснен, но благодарение на новите палеонтологични открития и съвременните методи на изследване можем да се надяваме, че скоро ще се появи ясна картина.

Хипотези за произхода на човека

Ако не вземем предвид небиологичните хипотези за божественото създаване на човека и неговото проникване от други планети, тогава всички повече или по-малко последователни хипотези за произхода на човека го проследяват до общи предци със съвременните примати.

Така, хипотеза за произхода на човека от древния тропически примат дългопят, или тарзиална хипотеза, формулиран от английския биолог Ф. Ууд Джоунс през 1929 г., се основава на сходството на пропорциите на телата на хората и тарсиерите, характеристиките на линията на косата, скъсяването на лицевата част на черепа на последния и др. Въпреки това, разликите в структурата и жизнената дейност на тези организми са толкова големи, че не са получили всеобщо признание.

С човекоподобните маймуни хората дори имат твърде много прилики. Така че, в допълнение към вече споменатите по-горе анатомични и морфологични особености, вниманието трябва да се съсредоточи върху тяхното постембрионално развитие. Например, линията на косата на малките шимпанзета е много рядка, съотношението на обема на мозъка към обема на тялото е много по-голямо, а възможностите за движение на задните крайници са малко по-широки, отколкото при възрастните. Дори пубертетът при висшите примати настъпва много по-късно, отколкото при представители на други разреди бозайници с подобни размери на тялото.

В хода на цитогенетични изследвания беше разкрито, че една от човешките хромозоми се е образувала в резултат на сливането на хромозоми от две различни двойки, присъстващи в кариотипа на човекоподобните маймуни, и това обяснява разликата в броя на техните хромозоми ( при хората 2n = 46, а при големите човекоподобни маймуни 2n = 48 ), и е още едно доказателство за родството на тези организми.

Сходството между хората и човекоподобните маймуни също е много голямо по отношение на молекулярно-биохимичните данни, тъй като хората и шимпанзетата имат едни и същи ABO и Rhesus кръвногрупови протеини, много ензими и аминокиселинните последователности на хемоглобиновите вериги имат само 1,6% разлики, докато това несъответствие с други маймуни още няколко. А на генетично ниво разликите в нуклеотидните последователности на ДНК между тези два организма са по-малко от 1%. Ако вземем предвид средната скорост на еволюция на такива протеини в сродни групи организми, може да се определи, че човешките предци са се отделили от други групи примати преди около 6-8 милиона години.

Поведението на маймуните в много отношения наподобява това на хората, тъй като те живеят в групи, в които социалните роли са ясно разпределени. Съвместната защита, взаимопомощта и ловът не са единствените цели за създаване на група, тъй като вътре в нея маймуните изпитват привързаност една към друга, изразяват я по всякакъв възможен начин и емоционално реагират на различни стимули. Освен това в групите има обмяна на опит между индивидите.

По този начин сходството на човека с други примати, особено с висшите тесноноси маймуни, се открива на различни нива на биологична организация, а разликите между човека като вид до голяма степен се определят от характеристиките на тази група бозайници.

Към групата хипотези, които не поставят под въпрос произхода на човека от общи предци със съвременните човекоподобни маймуни, спадат хипотезите за полицентризма и моноцентризма.

начална позиция хипотези на полицентризмае появата и паралелната еволюция на съвременния тип човек в няколко региона на земното кълбо едновременно от различни форми на древен или дори древен човек, но това противоречи на основните положения на синтетичната теория на еволюцията.

Хипотезите за единствения произход на съвременния човек, напротив, постулират появата на човека на едно място, но се различават по това къде се е случило това. Така, хипотеза за извънтропичен произход на човекасе основава на факта, че само суровите климатични условия на високите географски ширини на Евразия биха могли да допринесат за "хуманизирането" на маймуните. В негова полза беше откриването на територията на Якутия на обекти от времето на най-древния палеолит - културата Диринга, но по-късно беше установено, че възрастта на тези находки не е 1,8-3,2 милиона години, а 260-370 хиляди години. Така и тази хипотеза е недостатъчно потвърдена.

Повечето от доказателствата до момента са в полза на Хипотези за африкански произход, но не е без недостатъци, който е проектиран да вземе предвид интегрирания широка хипотеза за моноцентризъм, който обединява аргументите на хипотезите за полицентризъм и моноцентризъм.

Движещи сили и етапи в човешката еволюция

За разлика от други представители на животинския свят, човекът в хода на своята еволюция е бил изложен на действието не само на биологични еволюционни фактори, но и на социални, което е допринесло за появата на вид качествено нови същества с биосоциални свойства. Социалните фактори доведоха до пробив в фундаментално нова адаптивна среда, която даде огромни предимства за оцеляването на човешките популации и драматично ускори темповете на нейната еволюция.

Биологичните фактори на еволюцията, които и до днес играят определена роля в антропогенезата, са наследствената изменчивост, както и потокът от гени, които доставят първичния материал за естествения подбор. В същото време изолацията, популационните вълни и генетичният дрейф почти напълно са загубили своето значение в резултат на научно-техническия прогрес. Това дава основание на някои учени да смятат, че в бъдеще дори минималните различия между представители на различни раси ще изчезнат поради смесването им.

Тъй като промяната в условията на околната среда е принудила предците на човека да слязат от дърветата на открито и да преминат към движение на два крайника, освободените горни крайници са били използвани от тях за носене на храна и деца, както и за изработване и използване на инструменти . Въпреки това е възможно да се направи такъв инструмент само ако има ясна представа за крайния резултат - образа на обекта, следователно, абстрактното мислене също се развива. Добре известно е, че сложните движения и мисловни процеси са необходими за развитието на определени области на мозъчната кора, което се е случило в процеса на еволюцията. Въпреки това е невъзможно да се наследят такива знания и умения, те могат само да се прехвърлят от един индивид на друг през целия живот на последния, което доведе до създаването на специална форма на комуникация - артикулирана реч.

По този начин човешката трудова дейност, абстрактното мислене и артикулираната реч трябва да бъдат отнесени към социалните фактори на еволюцията. Не бива да отхвърляме проявите на алтруизъм на първобитния човек, който се грижи за децата, жените и старците.

Трудовата дейност на човек не само повлия на външния му вид, но и направи възможно първоначално частично облекчаване на условията на съществуване чрез използване на огън, производство на дрехи, изграждане на жилища, а по-късно активно да ги промени чрез обезлесяване, разораване и т.н. В наше време неконтролираната икономическа дейност е поставила човечеството пред глобална катастрофа в резултат на ерозия на почвата, пресъхване на сладководни резервоари, разрушаване на озоновия екран, което от своя страна може да увеличи налягането на биологичните фактори на еволюцията.

дриопитек, който е живял преди около 24 милиона години, най-вероятно е бил общ прародител на хората и човекоподобните маймуни. Въпреки факта, че се катереше по дърветата и тичаше на четирите си крайника, той можеше да се движи на два крака и да носи храна в ръцете си. Пълното отделяне на висшите маймуни и линията, водеща до човека, е станало преди около 5–8 милиона години.

австралопитек. От дриопитека, очевидно, род ардипитек, който се е образувал преди повече от 4 милиона години в саваните на Африка в резултат на охлаждане и оттегляне на горите, което е принудило тези маймуни да преминат към движение на задните си крайници. Това малко животно, очевидно, е довело до доста многоброен род австралопитеци("южна маймуна").

Австралопитеците се появяват преди около 4 милиона години и са живели в африканските савани и сухи гори, където предимствата на двукракото движение са били напълно засегнати. Два клона тръгнаха от Australopithecus - големи тревопасни животни с мощни челюсти парантропии по-малки и по-малко специализирани хората. За известно време тези два рода се развиват паралелно, което по-специално се проявява в увеличаване на обема на мозъка и усложняване на използваните инструменти. Особеностите на нашия род са производството на каменни инструменти (парантропите са използвали само кост) и сравнително голям мозък.

Първите представители на род Човек се появяват преди около 2,4 милиона години. Те принадлежаха към вида на сръчните хора (Хомо хабилис)и са били ниски същества (около 1,5 m) с обем на мозъка приблизително 670 cm 3 . Използваха груби инструменти от камъчета. Очевидно представителите на този вид са имали добре развити изражения на лицето и са имали елементарна реч. Един умел човек напусна историческата сцена преди около 1,5 милиона години, давайки началото на следните видове - прав човек.

Прав човек (H. erectus) като биологичен вид се формира в Африка преди около 1,6 милиона години и съществува в продължение на 1,5 милиона години, като бързо се разпространява в обширни територии в Азия и Европа. Представител на този вид от остров Ява някога е описан като Питекантроп("човек-маймуна"), открит в Китай, се нарича Синантроп, докато европейският им "колега" е човек от Хайделберг.

Всички тези форми се наричат ​​още архантропи(най-ранните хора). Правият човек се отличаваше с ниско чело, големи суперцилиарни арки и наклонена назад брадичка, обемът на мозъка му беше 900-1200 cm 3. Торсът и крайниците на изправен човек приличаха на тези на съвременния човек. Без съмнение представителите на този род са използвали огън и са правили двуостри брадви. Както показват последните находки, този вид дори е усвоил навигацията, тъй като неговите потомци са открити на отдалечени острови.

Палеоантроп.Преди около 200 хиляди години човекът от Хайделберг идва Неандерталец (H. neandertalensis), което се приписва на палеоантрописти(древни хора), които са живели в Европа и Западна Азия преди 200-28 хиляди години, включително по време на епохата на заледяването. Те бяха силни, физически доста силни и издръжливи хора с голям обем на мозъка (дори по-голям от този на съвременния човек). Те са имали артикулирана реч, правели са сложни инструменти и дрехи, погребвали са мъртвите си и може дори да са имали някои рудименти на изкуството. Неандерталците не са били предците на Хомо сапиенс, тази група се е развивала паралелно. Тяхното изчезване е свързано с изчезването на мамутската фауна след последното заледяване и може също да е резултат от конкурентно изместване от нашия вид.

Най-старата находка на представител Хомо сапиенс (homo sapiens)е на 195 хиляди години и идва от Африка. Най-вероятно предците на съвременния човек не са неандерталци, а някаква форма на архантропи, като хайделбергския човек.

неоантроп.Преди около 60 хиляди години, в резултат на неизвестни събития, нашият вид почти изчезна, така че всички следващи хора са потомци на малка група, която наброява само няколко десетки индивида. Преодолявайки тази криза, нашият вид започна да се разпространява в Африка и Евразия. Различава се от другите видове с по-стройната си физика, по-високата степен на размножаване, агресивността и, разбира се, най-сложното и най-гъвкаво поведение. Наричат ​​се хора от съвременен тип, населявали Европа преди 40 хиляди години кроманьонции се отнасят до неоантропи(съвременни хора). Те не се различават биологично от съвременните хора: височина 170–180 см, обем на мозъка около 1600 см3. Кроманьонците развиват изкуство и религия, опитомяват много видове диви животни и култивират много видове растения. Кроманьонците са потомци на съвременните хора.

Човешки раси, тяхната генетична връзка

По време на заселването на човечеството на планетата възникнаха някои несъответствия между различните групи хора по отношение на цвета на кожата, чертите на лицето, естеството на косата, както и честотата на поява на определени биохимични характеристики. Съвкупността от такива наследствени черти характеризира група индивиди от един и същи вид, разликите между които са по-малко значими от подвидовете - раса.

Изследването и класифицирането на расите се усложнява от липсата на ясни граници между тях. Цялото съвременно човечество принадлежи към един вид, в рамките на който има три големи раси: австрало-негроидна (черна), европеоидна (бяла) и монголоидна (жълта). Всеки от тях е разделен на малки раси. Разликите между расите се свеждат до характеристиките на цвета на кожата, косата, формата на носа, устните и т.н.

Австрало-негроид, или екваториална расахарактеризиращ се с тъмен цвят на кожата, вълнообразна или къдрава коса, широк и леко изпъкнал нос, напречни ноздри, дебели устни и редица черти на черепа. кавказоид, или Евразийска расахарактеризиращ се със светла или тъмна кожа, права или вълнообразна мека коса, добро развитие на косата по лицето на мъжете (брада и мустаци), тесен изпъкнал нос, тънки устни и редица черепни черти. монголоиден(азиатски американец) расахарактеризиращ се с мургава или светла кожа, често груба коса, средна ширина на носа и устните, сплескване на лицето, силна изпъкналост на скулите, сравнително голям размер на лицето, забележимо развитие на "третия клепач".

Тези три раси също се различават по заселване. Преди ерата на европейската колонизация австрало-негроидната раса е била разпространена в Стария свят на юг от Тропика на рака; кавказка раса - в Европа, Северна Африка, Западна Азия и Северна Индия; Монголоидна раса - в Югоизточна, Северна, Централна и Източна Азия, Индонезия, Северна и Южна Америка.

Въпреки това, разликите между расите се отнасят само до незначителни характеристики, които имат адаптивно значение. Така кожата на негроидите се изгаря при десетократно по-висока доза ултравиолетова радиация, отколкото кожата на кавказците, но кавказците страдат по-малко от рахит във високи географски ширини, където може да има недостиг на ултравиолетова радиация, необходима за образуването на витамин D.

Преди това някои хора се стремяха да докажат съвършенството на една от расите, за да спечелят морално предимство пред другите. Вече е ясно, че расовите характеристики отразяват само различни исторически пътища на групи от хора, но нямат нищо общо с предимството или биологичната изостаналост на една или друга група. Човешките раси са по-малко ясно дефинирани от подвидовете и расите на другите животни и не могат да се сравняват по никакъв начин, например с породите домашни животни (които са резултат от целенасочена селекция). Както показват биомедицинските изследвания, последствията от междурасовия брак зависят от индивидуалните характеристики на мъжа и жената, а не от тяхната раса. Следователно всякакви забрани срещу междурасови бракове или определени суеверия са ненаучни и нехуманни.

Групите хора са по-специфични от расите националности- исторически формирани езикови, териториални, икономически и културни общности от хора. Населението на определена държава формира нейния народ. При взаимодействието на много националности може да възникне нация като част от един народ. Сега на Земята няма "чисти" раси и всяка достатъчно голяма нация е представена от хора, принадлежащи към различни раси.

Биосоциална природа на човека

Несъмнено човекът като биологичен вид трябва да бъде под натиска на еволюционни фактори като мутагенеза, популационни вълни и изолация. С развитието на човешкото общество обаче някои от тях отслабват, а други, напротив, се увеличават, тъй като на планетата, обхваната от процесите на глобализация, почти няма изолирани човешки популации, в които да се извършват тясно свързани кръстосвания, и броят на самите популации не е обект на резки колебания. Съответно, движещият фактор на еволюцията - естественият подбор - благодарение на успехите на медицината, вече не играе ролята в човешките популации, която е характерна за популациите на други организми.

За съжаление, отслабването на селекционния натиск води до увеличаване на честотата на наследствените заболявания в популациите. Например в индустриализираните страни до 5% от населението страда от цветна слепота (цветна слепота), докато в по-слабо развитите страни тази цифра е до 2%. Негативните последици от това явление могат да бъдат преодолени чрез превантивни мерки и напредък в такива области на науката като генната терапия.

Това обаче не означава, че човешката еволюция е приключила, тъй като естественият подбор продължава да действа, елиминирайки например гамети и индивиди с неблагоприятни комбинации от гени дори в предембрионалните и ембрионалните периоди на онтогенезата, както и резистентност към патогени на различни заболявания. Освен това материалът за естествения подбор се осигурява не само от процеса на мутация, но и от натрупването на знания, способността за учене, възприемането на културата и други черти, които могат да се предават от човек на човек. За разлика от генетичната информация, опитът, натрупан в процеса на индивидуалното развитие, се предава както от родителите на потомците, така и обратно. И вече възниква конкуренция между общности, които се различават културно. Тази форма на еволюция, присъща изключително на човека, се нарича културни, или социална еволюция.

Културната еволюция обаче не изключва биологичната еволюция, тъй като тя стана възможна само благодарение на формирането на човешкия мозък, а самата човешка биология в момента се определя от културната еволюция, тъй като при липсата на общество и разнообразие от движения определени зони са не се образува в мозъка.

По този начин човек има биосоциална природа, която оставя отпечатък върху проявата на биологични, включително генетични модели, на които е подчинено неговото индивидуално и еволюционно развитие.

Социална и природна среда, адаптация на човека към нея

Под социална средаразбират на първо място социалните материални и духовни условия, заобикалящи човека за неговото съществуване и дейност. Освен икономическата система, социалните отношения, общественото съзнание и културата, тя включва и най-близкото обкръжение на човека - семейството, работните и студентските колективи, както и други групи. Средата, от една страна, има решаващо влияние върху формирането и развитието на личността, а от друга страна, самата тя се променя под влиянието на човек, което води до нови промени в хората и т.

Адаптирането на индивидите или техните групи към социалната среда за реализиране на собствените им потребности, интереси, житейски цели и включва адаптиране към условията и естеството на учене, работа, междуличностни отношения, екологична и културна среда, условия на отдих и живот, като както и активното им изменение за задоволяване на потребностите им. Голяма роля за това играе промяната в себе си, в мотивите, ценностите, потребностите, поведението и т.н.

Информационните натоварвания и емоционалните преживявания в съвременното общество често са основната причина за стреса, който може да бъде преодолян с помощта на ясна самоорганизация, физическа подготовка и автотренинг. В някои, особено тежки случаи, е необходимо обжалване на психотерапевт. Опитът да се забравят тези проблеми в преяждане, пушене, пиене на алкохол и други лоши навици не води до желания резултат, а само влошава състоянието на тялото.

Естествената среда оказва не по-малко влияние върху човек, въпреки факта, че човек се опитва да създаде удобна изкуствена среда за себе си от около 10 хиляди години. По този начин изкачването на значителна височина поради намаляване на концентрацията на кислород във въздуха води до увеличаване на броя на червените кръвни клетки в кръвта, учестено дишане и сърдечна честота, а продължителното излагане на открито слънце допринася за повишено пигментация на кожата - слънчево изгаряне. Тези промени обаче са в рамките на нормата на реакцията и не се предават по наследство. Въпреки това, хората, живеещи в такива условия за дълго време, могат да имат някои адаптации. Така че сред северните народи носните синуси имат много по-голям обем за затопляне на въздуха, а размерът на изпъкналите части на тялото намалява, за да се намалят загубите на топлина. Африканците се отличават с по-тъмен цвят на кожата и къдрава коса, тъй като пигментът меланин предпазва органите на тялото от проникването на вредни ултравиолетови лъчи, а шапката на косата има топлоизолационни свойства. Светлите очи на европейците са адаптация към по-остро възприемане на визуална информация при здрач и в мъгла, а монголоидната форма на очите е резултат от естествения подбор за действието на ветровете и прашните бури.

Тези промени изискват векове и хилядолетия, но животът в едно цивилизовано общество води до някои промени. По този начин намаляването на физическата активност води до опростяване на скелета и намаляване на неговата сила, намаляване на мускулната маса. Ниската подвижност, излишъкът от висококалорични храни, стресът водят до увеличаване на броя на хората с наднормено тегло, а пълноценната протеинова диета и продължаването на светлата част на деня с помощта на изкуствено осветление допринасят за ускорението - ускоряват растежа и пубертета, увеличават размер на тяло.

1. Наследствеността е свойството на организмите да предават структурни характеристики и

живот от поколение на поколение.

2. Материалната основа на наследствеността са хромозомите и гените, които съхраняват информация за характеристиките на организма. Трансфер на гени и хромозоми от поколение на поколение

благодарение на възпроизвеждането. Развитие на дъщерен организъм от една клетка - зигота

или групи от клетки на майчиния организъм в процеса на размножаване. Локализация в

ядра на клетки, участващи в репродукцията, гени и хромозоми, които определят

сходството на дъщерния организъм с родителя.

3. Наследствеността е фактор в еволюцията, в основата на сходството на родители и потомство, индивиди от един и същи вид.

4. Изменчивостта е общо свойство на всички организми да придобиват нови характеристики в процеса на индивидуалното развитие.

5. Видове изменчивост: ненаследствена (модификация) и наследствена (комбинативна, мутационна).

6. Ненаследените промени не са свързани с промени

гени и хромозоми, не се наследяват, възникват под влияние на фактори

външна среда, изчезват с времето. Проявата на подобна модификация

промени във всички индивиди от вида (например при студ при конете вълната става

по дебел). Изчезването на модификацията се променя при прекратяване на фактора,

което е причинило тази промяна (слънчевото изгаряне изчезва през зимата, когато условията се влошат

модификационна променливост: поява на тен през лятото, увеличаване на телесното тегло

животни с добро хранене и поддръжка, развитието на определени мускулни групи

когато спортувате.

7. Наследствените промени се дължат на промени

гени и хромозоми, се наследяват, се различават при отделните индивиди

от един и същи вид, продължават през целия живот на индивида.

8. Променливост на комбинацията. Проява

комбинирана променливост по време на кръстосването, нейната обусловеност от появата на нови

комбинации (комбинации) от гени в потомството. Източници на комбинативност

променливост: обмен на места между хомоложни хромозоми, случаен

комбинацията от зародишни клетки по време на оплождането и образуването на зигота. Разнообразен

комбинации от гени – причината за рекомбинацията (новата комбинация) на родителските

черти в потомството.

9. Мутациите са внезапни, постоянни промени.

гени или хромозоми. Резултатът от мутациите е появата на нови черти в детето

организми, които са отсъствали от родителите му, като къси крака в

овце, липса на оперение при пилета, албинизъм (липса на пигмент). полезен,

вредни и неутрални мутации. Вредата от повечето мутации за тялото

поради проявата на нови признаци, които не съответстват на местообитанието му.

10. Наследствената изменчивост е фактор в еволюцията.

Появата на нови характеристики в организмите и тяхното разнообразие е материалът за

действия на естествен подбор, запазване на индивиди с промени,

съответстващи на околната среда, формирането на адаптивността на организмите към

променящите се условия на околната среда.

2. Естествени и изкуствени екосистеми, техните характеристики.

1. Екосистема - съвкупност от живи организми от различни видове, свързани помежду си

и с компонентите на неживата природа чрез метаболизма и преобразуването на енергия в

определена област от биосферата.

2. Структура на екосистемата:

Видове - броят на видовете, живеещи в екосистемата и

съотношението на техния брой. Пример: около 30 вида растат в иглолистна гора

растения, в дъбова гора - 40-50 вида, в ливада - 30-50 вида, във влажно

тропическа гора - над 100 вида;

Пространствено - разположението на организмите в

вертикални (диференцирани) и хоризонтални (мозаечни) направления. Примери:

наличието в широколистната гора на 5-6 нива; разлики в растителния състав

край и в гъсталака на гората, в сухи и влажни места.

3. Компоненти на общността: абиотични и биотични.

Абиотични компоненти на неживата природа - светлина, налягане, влажност, вятър,

релеф, състав на почвата и др. Биотични компоненти: организми – продуценти,

консуматори и разрушители.

4. Производители - растения и някои бактерии,

създаване на органични вещества от неорганични с помощта на енергия

слънчева светлина.

5. Консуматори - животни, някои растения и

бактерии, които се хранят с готови органични вещества и използват

6. Разрушители - гъбички и някои бактерии,

унищожаване на органична материя до неорганична, хранене с трупове,

растителни остатъци.

7. Цикълът на материята и трансформацията на енергията -

необходимо условие за съществуването на всяка екосистема. Преносът на материя и енергия в

хранителни вериги в една екосистема.

8. Устойчивост на екосистемата. Зависимост от устойчивост

екосистеми върху броя на видовете, живеещи в тях и дължината на хранителните вериги: толкова повече

видове, хранителни вериги, толкова по-стабилна е екосистемата от кръговрата на веществата.

9. Изкуствена екосистема – създадена в резултат

човешка дейност. Примери за изкуствени екосистеми: парк, поле, градина,

10. Разлики между изкуствена екосистема и естествена:

Малък брой видове (напр. пшеница и някои

плевелни видове в житно поле и сродни животни)

Преобладаване на организми от един или повече видове

(жито в полето);

Къси хранителни вериги поради малкия брой видове;

Незатворена циркулация на вещества поради

значително отстраняване на органични вещества и отстраняването им от циркулацията под формата на

Ниска стабилност и невъзможност за

независимо съществуване без човешка подкрепа.

БИЛЕТ №12

Живите организми са способни на "компенсаторни фенотипни модификации", т.е. такива промени през целия живот, които компенсират ефектите от различни наранявания (регенерацията е типичен пример). Тази способност, която възниква в хода на еволюцията, може сама да повлияе на по-нататъшната еволюция, тъй като компенсаторните модификации възникват не само в отговор на наранявания, но и в отговор на мутации, които нарушават нормалния ход на развитие на организма. Компенсаторните модификации могат да насърчат запазването на такива мутации, водещи до бързи еволюционни промени.

Два вида променливост.Биологичната еволюция се основава на известната "дарвинистка триада": наследственост, променливост и селекция. Днес зад всяка от тези три концепции стоят добре развити, сложни и много подробни теории, подкрепени от безброй факти, експерименти и наблюдения. Тези теории изобщо не са статични: те продължават да се развиват бързо с появата на нови данни (както и по-стари прозрения).

По отношение на изменчивостта основното внимание в еволюционната биология традиционно се отделя на така наречената наследствена (т.е. генетично обусловена) изменчивост. Наследствената променливост се определя от различията в генотипа на индивидите, предава се от родители на потомство и естественият подбор директно „работи“ с него. Съществува обаче и така наречената модификационна изменчивост, която не е наследствена в тесния смисъл на думата. Променливостта на модификация е промяна в структурата (фенотип), която настъпва в отговор на промени в условията, в които протича развитието на организма (за един от поразителните примери вижте бележката „Гъсеница, която променя цвета си при нагряване“ има "Елементи", 9.02.06).

Модификационната променливост е едно от онези природни явления, които изглежда съществуват нарочно, за да объркат теоретиците. Погрешното разбиране на природата на модификационната променливост и нейните причинно-следствени връзки с еволюционния процес в миналото често е водило до различни недоразумения и неадекватни заключения. Понастоящем следните ключови разпоредби са общопризнати:

• Генотипът определя не фенотипа като такъв, а нормата на реакцията: определен диапазон от възможности за развитие. Коя от тези възможности ще се реализира зависи вече не от гените, а от условията, в които ще протича развитието на организма. Вариации във фенотипа в рамките на нормата на реакцията - това е модификационната вариабилност.
• Модификациите обаче не се наследяват (те не са "записани" в гените). способностпри тях, разбира се, се предава по наследство, т.е. е генетично обусловено.
• Променливостта на модификация често е целесъобразна (адаптивна). Например тенът, причинен от слънчевите лъчи, ни предпазва от вредното въздействие на ултравиолетовото лъчение. Възможността за адаптивни модификации обаче не ни падна от небето. В него няма нищо мистично, не е проява на някаква непонятна „вътрешна целесъобразност на природата” или резултат от намесата на свръхестествени сили. Способността за адаптивни модификации се развива под влияние на подбора, на базата на фиксиране на определени наследственапромени (мутации), както и всички други адаптивни свойства на организма.
• Способността за модифициране на променливостта, от една страна, е резултат от еволюцията, от друга страна, самата тя може да окаже значително влияние върху еволюцията. В обсъжданата статия на Н. Н. Йордански се разглежда именно един от аспектите на това влияние.

Еволюционната роля на модификационната променливост.Още в края на 19 век някои биолози започват да мислят за факта, че способността за промяна на променливостта, която възниква в хода на еволюцията (в широк смисъл, включително способността за промяна на поведението, ученето и т.н. в живота) може да има обратен ефект върху хода на еволюционния процес, освен това природата на това влияние може да бъде различна.

От една страна, способността за адаптивни модификации може да забави еволюцията. Ако един организъм, без да променя своя генотип, може да се адаптира към различни условия на съществуване по време на живота си, това може да доведе до отслабване на ефекта на селекцията, когато последните се променят.

От друга страна, тази способност може частично да предопредели по-нататъшните пътища на еволюционни трансформации. Ако условията са се променили „сериозно и за дълго време“, така че организмите от поколение на поколение трябва да претърпят едни и същи модификационни трансформации в хода на своето развитие, това може да доведе до факта, че мутациите, водещи до твърда генетична „фиксация“ от тези трансформации ще се поддържа селекция и след това модификацията ще се превърне в наследствена промяна. В този случай може да възникне илюзията за „унаследяване на придобита черта“ от Ламарк. Това явление е известно като "ефекта на Болдуин" (вижте за него в бележката "Гените контролират поведението, а поведението - гените". "Елементи", 12.11.08). По този начин, например, някакво умение, придобито от животно през живота му в резултат на обучение, може в крайна сметка да се превърне в наследствен инстинкт. В допълнение, едно ново поведение - без значение дали е инстинктивно или "съзнателно", основното е, че това поведение се възпроизвежда в продължение на много поколения - създава нови вектори за подбор и може да доведе до фиксиране на мутации, които "улесняват живота" именно с това поведение. Например, развитието на животновъдството е довело до разпространението на специфична мутация в човешките популации на „животните“, която позволява на възрастните да усвояват млечната захар лактоза (първоначално хората са имали тази способност само в ранна детска възраст). Отново виждаме илюзията за ламаркисткото наследство: нашите предци са се „обучавали“ дълго време да пият мляко като възрастни и в крайна сметка „резултатите от обучението“ са станали наследствени. Всъщност, разбира се, механизмът на тази еволюционна промяна е напълно различен: промененото поведение (пиене на мляко от домашни любимци) е довело до факта, че периодично възникващи мутации, които дезактивират механизма за изключване (с цел запазване) на синтеза на ензимът лактаза при възрастни е престанал да бъде вреден и, напротив, е станал полезен. Хората с тази мутация се хранеха по-добре и оставяха повече потомство. Следователно тези мутации започнаха да се разпространяват в популацията в строго съответствие със законите на популационната генетика.

Още в началото на 20-ти век беше установено, че за почти всяка модификация може да се намери мутация, която ще доведе до подобни фенотипни последствия, само сега строго определени, независещи от външни условия. Това се нарича "генокопиращи модификации". Както отбелязва Н. Н. Йордански, това по същество не е изненадващо. Генотипът определя "скоростта на реакцията", т.е. набор от възможни пътища за индивидуално развитие. Ако има такива варианти на външни условия, които водят до избора на един от тези пътища, тогава може да има такива мутации, които ще направят този път единственият възможен (или най-вероятен) независимо от външните условия. В крайна сметка, модификациите се дължат на промяна в активността (експресията) на определени гени в определени клетки на тялото. Добре известно е, че промените в генната експресия могат да бъдат причинени както от колебания в условията на околната среда, така и от мутации. Еволюционното значение на "модификациите на генно копиране" се обсъжда надълго и нашироко в работата на Уодингтън, Кирпичников, Шишкин и други еволюционисти; тези идеи се използват в теорията на Шмалхаузен за стабилизиращия подбор; дори е направен опит да се формулира на тази основа специална "епигенетична теория на еволюцията".

компенсаторни модификации.Н. Н. Йордански обръща внимание на специална група адаптивни модификации, а именно компенсаторни реакции на организмите към различни нарушения в процесите на онтогенезата и травматични увреждания на възрастни организми. Например, описани са много случаи, при които земноводни, влечуги, птици или бозайници са загубили един от крайниците си, но са компенсирали последствията от нараняването чрез промени в поведението и са създавали потомство безопасно от година на година. Много пъти са наблюдавани риби, които са загубили напълно опашната си перка (понякога заедно с част от гръбнака), но в същото време са в добра физическа форма. При такива риби гръбните и аналните перки често растат обратно, което образува един вид гръбни и коремни дялове на опашната перка около увредената зона.

Това предполага, че в естествените биоценози борбата за съществуване и селекцията не винаги са толкова жестоки. Във всеки случай селективното „оцеляване на най-силните“ е статистически процес и наранените индивиди често имат шанс да оцелеят и дори да се възпроизвеждат.

Основната идея на статията на Н. Н. Йордански е, че способността за компенсаторни модификации може да доведе до бързи еволюционни трансформации поради факта, че ефектът от много вредни мутации може да бъде изгладен поради компенсаторни модификации. В резултат на това такива мутации понякога могат да персистират и дори да се разпространят в популацията. Факт е, че компенсаторните модификации могат да компенсират не само нараняванията, но и последствията от вредни мутации.

Представете си, че една риба има мутация, която й пречи да развие опашна перка. Напълно възможно е по време на онтогенезата на такава риба да се задейства същият механизъм на компенсаторна модификация, който се задейства при загуба на опашката в резултат на нараняване. С други думи, гръбната и аналната перка ще започнат да растат отново и ще образуват нещо като изгубена опашна перка. Разбира се, това ще доведе до сериозна промяна в структурата на рибата. Но тази промяна не трябва да е напълно несъвместима с живота, защото се основава на "желана" компенсаторна модификация, способността за която е усъвършенствана чрез селекция в милиони предишни поколения риби.

Може би по този начин са възникнали лунната риба и нейните роднини, при които структурата на перките е много подобна на тази, получена при други риби в резултат на травматична загуба на опашната перка.

По този начин способността да се правят компенсаторни модификации увеличава вероятността от фиксиране на големи мутации, чието еволюционно значение обикновено се счита за изключително незначително (защото вероятността голяма мутация да бъде полезна или дори не много вредна) е изключително малка. Въпреки това, вземането под внимание на компенсаторните модификации ни принуждава да преразгледаме тази оценка на вероятностите.

Н. Н. Йордански подчертава, че идеята, която предлага, не е аргумент в полза на т.нар. салтационистки модел на еволюция. Солтационистите виждат солтациите (скокообразни промени в структурата) като основен механизъм на еволюцията, който осигурява появата на еволюционни иновации без участието на подбор. За разлика от това Н. Н. Йордански предполага, че големите промени в тялото, възникнали чрез мутации, „заедно с по-често срещаните малки вариации могат да служат като елементарен еволюционен материал, от който под влияние на селекцията се формират нови адаптации и нови типове организация“ .

Трябва да се отбележи, че еволюционната роля на компенсаторните механизми (включително различни отрицателни обратни връзки) се проявява ясно и на молекулярно-генетично ниво. Това е отразено в концепцията за "еволюционна люлка", разработена от N.A. Kolchanov и колегите му от Новосибирския институт по цитология и генетика (вижте: N.A. Kolchanov, V.V. Suslov, K.V. Gunbin. Моделиране на биологичната еволюция: Регулаторни генетични системи и кодиране за сложността на биологичната организация). Според изследователите, в мрежите от междугенни взаимодействия, в резултат на действието на стабилизиращата селекция, при относително постоянни условия възниква развитие на компенсиращи механизми, базирани на принципа на отрицателната обратна връзка. По същество тези механизми осигуряват възможност за компенсаторни модификации на молекулярно ниво. Те правят системата по-стабилна, способна по-добре да компенсира колебанията във външните условия. Но развитието на компенсаторните механизми също води до факта, че много мутации, които биха могли да се окажат вредни и да дисбалансират системата, всъщност не причиняват никаква вреда, тъй като техните ефекти се компенсират по същия начин като външни влияния. В резултат на това такива мутации не се елиминират чрез селекция и могат да се натрупват. Това продължава, докато някои много големи промени (например преход към ново местообитание) деактивират компенсаторните механизми - и тогава внезапно могат да се появят "скрити" мутации, което ще доведе до експлозивно увеличаване на променливостта на организмите.

По този начин способността за компенсаторни модификации, която възниква в хода на еволюцията, е важен фактор, насочващ (ограничаващ, „насочващ”) възможните пътища за по-нататъшна еволюция.