Вспомните, в каком направлении происходит эволюция растений и животных.
Макроэволюция, называемая филогенезом (от греч. phyle - род и genesis - происхождение, возникновение), представляет собой процесс исторического развития органического мира как в целом, так и представителей отдельных его систематических групп (таксонов): царств, типов (или отделов), классов, отрядов (или порядков), семейств, родов и видов.
Главные направления макроэволюции - биологический прогресс и биологический регресс.
Биологический прогресс и пути его достижения. Биологический прогресс — эволюционный успех в развитии группы организмов, приводящий к увеличению числа входящих в группу видов, расширению их ареалов, приспособлений к условиям жизни и повышению численности особей. В настоящее время в состоянии биологического прогресса находятся цветковые растения, насекомые, брюхоногие моллюски, костные рыбы, птицы и плацентарные млекопитающие.
Рис. 19. Ароморфоз у животных. Усложнение строения кровеносной системы у позвоночных животных: 1,2,3,4 — артерии; 5,6 - двухкамерное сердце (предсердие и желудочек); 7,8,9 - трехкамерное сердце (два предсердия и желудочек); 10 - малый круг кровообращения; 11 - большой круг кровообращения; 12, 13 — четырехкамерное сердце (два предсердия и два желудочка)
Биологического прогресса организмы могут достигать в эволюции несколькими путями: ароморфозом, идиоадаптацией и общей дегенерацией.
Ароморфоз (от греч. airo - поднимаю, morphe - форма) - крупное, принципиально новое изменение строения организмов, сопровождающееся повышением общего уровня их организации. Этот путь достижения биологического прогресса в эволюции приводит к усилению процессов жизнедеятельности организмов, что существенно расширяет среду их обитания.
Примером ароморфоза у животных может служить эволюция кровеносной системы позвоночных: развитие от двухкамерного сердца и одного круга кровообращения у рыб до четырехкамерного сердца и двух кругов кровообращения у птиц и млекопитающих (рис. 19). У последних можно выделить еще ряд ароморфозов, например, совершенствование органов дыхания, кожных покровов, головного мозга и теплокровность. Все перечисленные прогрессивные преобразования привели к тому, что птицы и млекопитающие широко расселились по земному шару и освоили среды жизни.
Пример ароморфоза у растений - переход от размножения спорами у водорослей, мхов и папоротников к семенному размножению у голосеменных и покрытосеменных растений.
Идиоадаптация (от греч. idios - особенность и лат. adaptatio - приспособление) - изменения строения организмов частного порядка, являющиеся следствием их приспособления к условиям обитания и несопровождающиеся измением уровня их организации.
В результате идиоадаптаций происходит расхождение признаков (дивергенция) внутри одной систематической группы организмов, увеличивается численность, появляются новые отряды, семейства и роды. Так, путем идиоадаптации в классе Птицы появились представители экологических групп, приспособленные к обитанию в разных условиях (рис. 20). В каждой группе развиваются свои приспособления частного порядка, проявляющиеся в форме и размерах клюва, строении ног, способах добывания пищи и др.
Рис. 20. Идиоадаптация у птиц. Приспособление к питанию разной пищей отражает форма клюва: 1 — ястреб (мясо); 2 — колпица (водоросли, рачки); 3 — дятел (личинки насекомых); 4 — каравайка (мелкие животные из ила); 5 — воробей (зерно, семена)
У растений в результате идиоадаптаций появились семейства покрытосеменных, различные типы цветков с приспособлениями к разным способам опыления, разно-
образные типы плодов и семян с приспособлениями к распространению ветром, животными, водой и др. (рис. 21).
Рис. 21. Идиоадаптация у покрытосеменных растений. Приспособление плодов и семян к различным способам распространения: 1, 2 — ветром у одуванчика и березы; 3 — саморазбрасыванием у мака; 4 — водой у кувшинки; 5 — зверями у лопуха; 6 — птицами у калины
Общая дегенерация (от лат. degenero - вырождаюсь) - упрощение организации и образа жизни организмов, сопровождающееся утратой ряда органов и систем. Этот путь достижения биологического прогресса в эволюции вызван переходом организмов к сидячему или паразитическому образу жизни. Вместе с утратой некоторых органов в результате общей дегенерации у организмов получают прогрессивное развитие другие признаки. Например, у многих паразитов возрастает плодовитость и усложняются циклы развития, позволяющие обеспечить преемственность поколений и расширение ареалов обитания.
Биологический регресс и его следствия. Биологический регресс (от лат. regressus - движение назад) - эволюционный упадок в развитии систематической группы, приводящий к уменьшению числа входящих в нее видов, сужению их ареалов и понижению численности особей. Это направление макроэволюции противоположно биологическому прогрессу. Виды, роды, семейства и другие систематические группы организмов, не выдерживавшие конкуренции с более приспособленными формами в результате биологического регресса могут исчезнуть. В настоящее время в состоянии биологического регресса находятся почти все реликтовые группы организмов: древовидные папоротники, плече- ногие моллюски, двоякодышащие и кистеперые рыбы, яйцекладущие млекопитающие (рис. 22).
Рис. 22. Организмы, находящиеся в состоянии биологического регресса: 1 — утконос в отличие от плацентарных млекопитающих имеет клоаку и откладывает яйца; 2 — секвойя сохранилась на западном побережье США; 3 — головоногий моллюск наутилус с раковиной
Причина биологического регресса кроется в отставании темпов эволюции группы от скорости изменения условий среды. Его вероятность определяется уровнем пластичности вида: чем ниже степень его приспособительных возможностей, тем более вероятно вымирание. Узкоспециализированным видам трудно приспособиться к новой среде обитания, что резко уменьшает возможности их выживания. В то время в неизменных условиях узкоспециализированные виды существуют достаточно долго. Примером может служить крот, который приспособлен к обитанию только в почве, или реликтовый вид (из пресмыкающихся) - гаттерия.
Соотношение направлений и путей макроэволюции. В процессе макроэволюции происходит закономерная смена одних направлений и путей другими. После возникновения какого-либо ароморфоза начинается длительный период идиоадаптации, проявляющийся в приспособлении группы к новым условиям жизни. В результате этого в данной группе возникают разнообразные организмы, различающиеся по образу жизни, способу передвижения, питанию, поведению и т.п. Например, ароморфозы, возникшие у предков современных млекопитающих, сменились в эволюции идиоадаптациями внутри этого класса.
Одновременно с процессом идиоадаптации у какой- то группы при переходе к жизни в более стабильные условия эволюция может пойти по пути общей дегенерации. Этот процесс сопровождается упрощением и появлением уже на этом новом, более низком уровне новых идиоадаптаций. Так, смена среды обитания свободноживущих плоских червей привела к возникновению в ходе макроэволюции огромного числа видов паразитических плоских червей.
Чередование главных направлений и путей эволюции получило в науке название закона А.Н. Северцова: в филогенезе какой-либо систематической группы организмов за периодом крупных эволюционных перестроек, приводящих к усложнению (ароморфоз) или упрощению строения (общая дегенерация), всегда наступает период частных приспособлений - идиоадаптаций.
Макроэволюция (филогенез), биологический прогресс, ароморфоз, идиоадаптация, общая дегенерация; биологический регресс, закон А.Н. Северцова.
1. Дайте определение макроэволюции. Каковы ее направления и пути? 2. В чем сущность биологического прогресса? Приведите примеры организмов, находящихся в настоящее время в состоянии биологического прогресса. 3. Какими путями в эволюции достигается биологический прогресс? Охарактеризуйте каждый из них и приведите соответствующие примеры. 4. В чем сущность биологического регресса? Приведите примеры организмов, находящихся в настоящее время в состоянии биологического регресса. 5. Как чередуются в макроэволюции ее направления и пути?
Охарактеризуйте два направления макроэволюции: биологический прогресс и биологический регресс. Заполните таблицу (в тетради).
Биологические прогресс и регресс
|
Характеристики |
Биологический прогресс |
Биологический регресс |
|
Численность особей |
||
|
Число видов, родов, семейств и др. |
||
|
Ареалы видов |
||
|
Приспособленность к среде |
||
|
Внутривидовая специализация |