Биологический регресс - это эволюционное движение, при котором происходит сокращение ареала обитания; уменьшение численности особей из-за неприспособленности к среде обитания; снижение числа видов групп из-за давления других видов, исчезновение вида. Наука палеонтология доказала, что многие виды в прошлом полностью исчезли. Если при биологическом прогрессе некоторые виды развиваются и широко распространяются по всему земному шару, то при биологическом регрессе виды исчезают, не сумев приспособиться к условиям окружающей среды.
Причины биологического регресса: исчезновение способности организмов приспосабливаться к изменениям условий окружающей среды.
Биологическому регрессу подвержены:
2. Животные, ведущие неподвижный образ жизни.
3. Животные, живущие под землей или в пещерах.
2. Примеры дегенерации у организмов, ведущих неподвижный образ жизни.
У животных, ведущих неподвижный образ жизни, орган движения действует только в период личиночной стадии, хорда редуцирована. Например, единственный представитель отдельного типа брахиата - погонофора - обитает на дне моря, ведет неподвижный образ жизни. В 1949 г. ученый-зоолог А. В. Иванов впервые нашел ее в Охотском море на глубине 4 км, она попала в сети вместе с рыбами. Удлиненное червеобразное тело животного покрывает трубка цилиндрической формы. В передней части тела имеются щупальца, которые периодически выходят из трубки наружу для дыхания. Тело состоит из трех отделов, в переднем отделе имеются щупальца (у некоторых видов их до 200-250), мозг, сердце, органы выделения. Второй отдел более крупный, третий - очень длинный. Во внутренней части отделов находятся органы дыхания, во внешней части - выросты, прикрепленные к трубке (рис. 34).
Рис. 34. Погонофора: 1-шупальца; 2- голова; 3-первый отдел тела; 4-второй отдел тела; 5-третий отдел тела; 6-чувствительные волоски; 7-задняя часть тела
У погонофоры имеются мозг и сердце, но рот и желудок редуцированы, органами дыхания являются щупальца. Из-за неподвижного образа жизни они не похожи на животных. Во внутренней части щупалец имеются длинные тонкие волоски, которые снабжены кровеносными сосудами. В воде волоски выходят из трубки, и к ним прикрепляются микроорганизмы. Когда их становится много, погонофоры затягивают волоски внутрь. Под влиянием ферментов мелкие организмы перевариваются и впитываются внутренними выростами.
Зачаточный кишечник у зародыша погонофоры доказывает наличие органов пищеварения у предков. Из-за прохождения процесса пищеварения вне организма органы пищеварения погонофор редуцировались.
Строение асцидии также упрощено в процессе эволюции из-за неподвижного образа жизни. Асцидия относится к одной из ветвей типа хордовых - оболочникам, обитающим в море (рис. 35).
Рис. 35. Асцидии
Мешковидное тело асцидии покрыто оболочкой, подошвой она прикреплена ко дну моря и ведет неподвижный образ жизни. В верхней части тела имеютсю два отверстия, через первое отверстие вода проходит в желудок, a из второго - выходит наружу. Органы дыхания - жаберные щели. Размножается откладыванием яиц. Из яйца развиваются подвижные похожие на головастиков, личинки с признаками хорды. Во взрослом состоянии асцидия прикрепляется ко дну моря, тело упрощается. Считается, что асцидия - сильно деградированное хордовое животное.
3. Примеры дегенерации животных, живущих под землей или в пещерах.
В пещерах бывшей Югославии и Южной Австрии обитает протей из класса
земноводных, похожий на тритона (рис. 36).
Рис. 36. Протей
Кроме легких по обе стороны головы у него имеются внешние жабры. В воде протеи дышат жабрами, на суше - легкими. Обитатели вод и глубоких пещер, они имеют змеевидную форму, прозрачны, бесцветны, без пигментов. У взрослых особей глаза прикрывает кожа, а у личинок имеются зачаточные глаза. Таким образом, у предков асцидии были глаза, и они вели наземный образ жизни. У пещерных организмов исчезли органы зрения, пигменты, снизилась активность.
У цветковых растений, перешедших в водную среду, листовые пластинки стали узкими, нитевидными, проводящие ткани перестали развиваться. Исчезли устьица, не изменились только цветы (лютик водяной, ряска, роголистник).
Генетической основой эволюционных изменений, ведущих к упрощению уровня организации, является мутация. Например, если сохранившиеся недоразвитые органы - рудименты, альбинизм (отсутствие пигментов) и другие мутации - не исчезают в процессе эволюции, то встречаются они у всех членов данной популяции.
Таким образом, выделяют три направления в эволюции органического мира. Ароморфоз - повышение уровня организации живых организмов; идиоадаптация - приспособление живых организмов к условиям окружающей среды без принципиальной перестройки их биологической организации; дегенерация - упрощение уровня организации живых организмов, ведущее к биологическому регрессу.
Взаимосвязь между направлениями биологической эволюции. Связь между ароморфозом, идиоадаптацией и дегенерацией в эволюции органического мира неодинакова. Ароморфоз по сравнению с идиоадаптацией происходит реже, но именно он знаменует новый этап в развитии органического мира. Ароморфоз приводит к возникновению новых высокоорганизованных систематических групп, которые занимают другую среду обитания и приспосабливаются к условиям существования. Даже эволюция идет по пути идиоадаптации, иногда и дегенерации, которые обеспечивают организмам обживание новой для них среды обитания.
Биологический регресс
Биологический регресс - уменьшение численности вида, сужение ареала, снижение уровня приспособленности к условиям среды.
1.Чем отличается биологический регресс от биологического прогресса?
2. Сколько путей имеет дегенерация?
3. Приведите примеры дегенерации у животных.
4. Каковы примеры дегенерации у растений?
Как вы объясните причины исчезновения корня и листьев у повилики?
Чем и как питается повилика? Образует ли она органическое вещество?
1. Объясните причины превращения листьев заразихи в чешую.
2. Разберите примеры дегенерации погонофор, ведущих неподвижной образ жизни.
3. Как переваривается пища у погонофор, если у них нет органа пищеварения?
4. Какие вы знаете организмы, ведущие неподвижный образ жизни? Опишите их.
Где обитает протей? Объясните на примерах дегенерации. Приведите примеры дегенерации у растений, живущих в водной среде. Напишите краткий реферат об ароморфозе, идиоадаптации, дегенерации.
План изучения темы:
1. Биологический прогресс.
2.Биологический регресс.
Краткое изложение темы
Крупный отечественный биолог-эволюционист А. Н.Северцов (1866-1936) разработал теорию морфофизиологического и биологического прогресса и регресса.
Биологический прогресс - это победа вида (или иной систематической единицы) в борьбе за существование. Основные признаки биологического прогресса - стабильное увеличение численности и расширение занимаемого ареала. Расширение ареала вида приводит, как правило, к образованию новых популяций. По определению, примерами биологического прогресса служат представители типов простейших, моллюсков, членистоногих (различные виды и даже целые отряды насекомых - двукрылые, жесткокрылые и др.), хордовых (отдельные группы рыб, птиц - например, воробьинообразные, млекопитающих - например, грызуны и др) . Включает в себя: ароморфозы и идиоадаптации.
Биологический регресс характеризуется альтернативными признаками:
снижением численности, сокращением ареала, снижением внутривидовой дифференциации (например, снижением популяционного разнообразия). В конечном счете биологический регресс может привести к вымиранию вида. В типе хордовых примерами естественного биологического регресса служат:
двоякодышащие и кистеперые рыбы (кл. Костные рыбы); гаттерия, крокодилы, слоновые черепахи (кл. Рептилии); яйцекладущие, неполнозубые, хоботные (кл. Млекопитающие). Основной причиной биологического регресса является отставание в эволюции группы от скорости изменений окружающей среды. Лабораторные работы/ Практические занятия « не предусмотрено»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Что такое биологический прогресс?
2. Что такое биологический регресс?
3. В чем отличие ароморфозов от идиоадаптаций.
4. Назовите признаки биологического прогресса.
5. Какое направление биологической эволюции поднимает группу организмов на более высокую ступень организации?
Раздел 5. История развития жизни на Земле.
Тема 5.1. Развитие органического мира.
Основные понятия и термины по теме: кайнозойская эра, протерозойская эра, четвертичный период, оледенения, каменноугольный период, псилофиты .
План изучения темы
1. Характеристика каждой эры (по таблице)
Краткое содержание:
История нашей планеты условно разделена на различные промежутки
времени. Из них наиболее продолжительны эры, затем следуют периоды,
эпохи. Границы между эрами установлены не случайно, так как именно в эти
промежутки времени на Земле происходили глобальные геологические процессы, сопровождающиеся изменениями лика планеты, ее органического мира.
Вопросы для самоконтроля
История органического мира показывает, что различие группы организмов когда-то появляются, затем, как правило, испытывают расцвет, преобразуются в процессе отно- , асто-, филогенезе в другие группы организмов или вымирают полностью палеонтолог А.
Северцов (1912-1939) предложил различать в истории развития организмов два состояния, которые он назвал биологическим прогрессом и биологическим регрессом.
Биологический прогресс характеризуется следующими признаками:
1) Увеличение численности особей;
2) Расширение ареала распространения;
3) Усилением дифференциации прежней группы на новые (виды, подвиды);
Биологический регресс противоположен прогрессу и характеризуется:
1) Уменьшением численности особей;
2) Сокращением ареала распространения;
3) Уменьшением числа систематических группировок;
Преобразование одной группы организмов в другую происходит в состоянии биологического прогресса, когда начинается дифференциация исходной группы на новые систематические группы.
Биологический регресс приводит в конце концов к вымиранию. Примером может служить история развития аммоноидей. Они появились в девоне, а в конце мела вымерли.
Биологический прогресс у них продолжался 100 млн. лет. В сердине мела начинается биологический регресс, продолжительность регресса всегда короче прогресса.
Биотические события – значительные преобразования, зафиксированные в истории развития жизни. К ним относятся а) возникновение жизни; б) массовые появления; в) массовые вымирания организмов крупного ранга.
1) Возникновение жизни. Проблема возникновения жизни изучает многие дисциплины: биохимия, молекулярная биология, микробиология, геохимия и т.д.
в палеонтологической летописи сведения о первой жизни представлены химическими молекулами (хемофоссилии) и микроскопическими тельцами (эцфоссилии).
Самые древние из них носят дискуссионный характер. Так, утверждение о находке микроскопических оранжевидных образований в Гренландии на рубеже 3.8 млрд. подвергается сомнению находки микроскопических телец на рубеже 3.7 млрд л возможно относятся к биологическим объектам. Из пород этого возраста выделены углеводы, имеющие смешанное абиогенное и биогенное происхождение.
Находки фассилий на рубеже 3.5-3.2 считают биогенными.
Таким образом в настоящее время палеонтологические данные указывают, что жизнь возникла не ранее чем 3.8-3.7 млрд. лет и не позже 3.5 млрд. лет. Предполагают, что на стадии химической эволюции органические соединения обладали зеркальной симметрией, которая в дальнейшем нарушилась благодаря переходу хемомолекул в биомолекулы. Причина нарушения симметрии неясна.
По-видимому здесь участвовали как внутренние (неустойчивость зеркальной системы), так и внешние (метеоритная бомбардировка, катастрофический срыв с Земли первичной атмосферы и т.д.) причины. Первыми созданиями химико-биологической эволюции были анаэробные бактерии, способные жить в бескислородной среде.
В качестве окислителей служили неорганические вещества, такие как углекислый газ, соединения серы, нитраты и др., неорганические вещества хемогенного, а затем биогенного происхождения.
2) Массовые появления.
Это следующие даты;
1) 3.8-3.5 млрд. лет (AR1). Возникновение жизни, появление бактерий. Атмосфера начинает обогащаться породами биогенного происхождения.
2) 3.2 млрд.
лет (AR2). Появление достоверных цианобионтов. Атмосфера приобретает биогенные карбонатные толщи – строматолиты. Атмосфера начинает обогащаться молекулярным кислородом, выделяемым цианобионтами при фотосинтезе.
3) 1.8 – 1.7 млрд. лет (PR1-PR2). Появление аэробных бактерий, одноклеточных водорослей.
4) 1.0-1,7 млрд. лет (R3V). Появление достоверных многоклеточных водорослей и морских бесклеточных беспозвоночных, представленных книдариями, червями, членистоногими.
5) 600-570 млн.
лет (E1). Первое массовое появление минеральных скелетов в царстве животных почти у всех известных типов.
6) 415 млн. лет. (S2-D1). Массовое появление наземной растительности.
7) 360 млн.лет (D). Массовое появление первых наземных беспозвоночных (насекомые, паукообразные) и позвоночные (земноводные, рептилии).
лет (Mz — Kz). Массовое появление покрытосеменных растений и млекопитающих.
9) 2,8 млн. лет (N2) появление человека.
Массовое появление новых форм, как и вымирание шло ступенчато с различной скоростью. По меркам геологического времени большинство биотических событий происходило довольно быстро.
3) Вымирание организмов.
Палеонтологическая летопись свидетельствует, что развитие одних форм организмов сопровождается вымиранием других. Вымирание происходит не только, когда изменяется условия обитания, но и при довольно стабильном режиме Земли.
В истории органического мира выделяют несколько рубежей, где наблюдается массовое вымирание: на границы между ордовиком и силуром, силуром и девоном, девоном и карбоном, пермью и триасом, мелом и палеогеном.
В течение фомерозоя вымерли многочисленные группы: археоциаты, ругозы, табуляты, строматопораты, трилобиты, аммониты и т.д. вымирание и естественный отбор по Дарвину, идут рука об руку, но увеличение численности вида постоянно задерживается различными причинами. Так, если какой-либо вид захватывает место, ранее занимавшееся видом другой группы, и от него разовьются новые формы, то эти новые могут вытеснить формы старого вида.
Внедрение новых форм на новую территорию, обладающих некоторыми преимуществами перед местными, приведёт к вытеснению этих местных форм, но благодаря каким-либо особенностям одна из местных форм может сохраниться и существовать ещё длительное время (реликтовые формы).
Такими реликтами являются p.Nautilus, p.Trigonia, Lingula, существующие длительное время (Nautilus с ордовика и до сих пор живёт). Рано или поздно каждая филогенетическая ветвь исчезает. Иногда это исчезновение совпадает с изменениями среды обитания. Чаще всего оно происходит на фоне довольно спокойного режима Земли.
Исчезновение группы проходит по трём основным путям. Один путь связан с эволюционными преобразованиями, приводящими к появлению новых групп за счёт изменения старых.
Другой путь связан собственно с вымиранием (слепая ветвь эволюции). Третий путь является комбинацией первых двух: какое-то время идёт преобразование, а затем часть группы вымирает. Учёные предполагают, что существуют внутренние и внешние причины вымирания.
Внутренними причинами могут являться – исчерпание жизненного запаса сил, т.е.
старение, понижение изменчивости, а отсюда невозможность приспособления к новым условиям. Внешними причинами вымирания являются: тектогенез, вызывающий периодические изменения соотношения море-суша, вулканическая деятельность, землетрясения, изменения состава атмосферы, климата, колебания уровня океана, повышение радиактивности и др. причины.
Описанные выше направления эволюции характеризуют явление биологического прогресса .
Повышение организации (ароморфозы) и дивергенция интересов (идиоадаптации), как главные пути эволюции, выключают организмы из чрезмерной конкуренции, снижают ее и вместе с тем повышают их сопротивляемость элиминирующим факторам.
Как правило, эти направления эволюции сопровождаются отбором на широкую модификационную приспособляемость, т. е. на выработку широкого «адаптивного фонда». Поэтому ароморфозы и алломорфозы (а также и другие пути эволюции) влекут за собою биологический прогресс.
Основными признаками биологического прогресса являются:
- Возрастание численности.
- Насыщение популяции вида многообразными миксобиотипами (контролируемыми отбором).
- Расширение площади (ареала) распространения.
- Диференцировка на местные расы (экологические и географические).
- Дальнейшая дивергенция, возникновение новых видов, родов, семейств и т.
Конечно, если идиоадаптации носят более специальный характер, оставаясь приспособлениями очень узкого теломорфного значения, то возможности расширения ареала ограничены.
Однако и в этом случае не закрывается путь экологической диференцировки, а если стация обширна (например, большой массив леса), то и дальнейшего расширения ареала до пределов стации.
Разберем два примера биологического прогресса.
На ряду с этим - огромная эвриадаптивность в отношении используемых растений. Нематода найдена на 855 видах растений (Штейнер, 1938), принадлежащих более чем к пятидесяти семействам, с самыми различными биохимическими свойствами, условиями произрастания и т.
п. Это свидетельствует о широкой модификационной приспособляемости галловой нематоды и биологическом прогрессе вида.
2. Пасюк (Rattus norvegicus) в XVIII веке проникает в Европейскую Россию. В Германии (Пруссия) он появился около 1750 г., в Англии - с 1730 г., в Париже после 1753 г., в Швейцарии после 1780 года, в Ирландии с 1837 г.
В середине XIX века пасюка еще не было в Западной Сибири. В 1887 г. пасюк изредка встречался около Тюмени. В 1897 г. встречался в южной части Тобольской губернии и был обыкновенен в Оренбурге и по всему протяжению Урала, от Уральска до Орска. По Кашенко, в Оренбургском крае пасюк появился после проведения железной дороги. В 1889 году пасюка еще не было до восточных границ Томской губ.
Однако, в Восточной Сибири уже давно существовала его разновидность - забайкальский пасюк. Следовательно, в конце XIX века, около времени открытия Сибирской ж. д., Западная Сибирь была свободна от пасюка. Движение по названной ж. д. открылось в 1896-97 гг., а 29 мая 1907 г. (после Японской войны) в Омске был пойман первый экземпляр пасюка.
В 1908 г. Кащенко получал большое количество западносибирских пасюков, а в 1910 г.
пасюки «стали уже играть роль настоящего бедствия». Двигаясь на восток, европейские пасюки, в конце концов, заняли всю Западную Сибирь (кроме крайнего севера) и встретились с забайкальской разновидностью.
«По середине наибольшего из континентов… произошло, наконец, замыкание образуемого пасюком вокруг земного шара железного кольца и мне, пишет Кащенко (1912), пришлось присутствовать при этом последнем акте его победного шествия».
Высоко активный, изменчивый и приспособляющийся в своем поведении к различным климатическим зонам, пасюк всюду, где есть вода, пища и человек, энергично расширяет свой ареал.
Примером биотически прогрессирующего растительного вида может служить канадская чума (Elodea canadensis), быстро захватывающая новые местообитания.
Таковы основные черты видов, находящихся в состоянии биологического прогресса.
Расширение ареала, захват новых местообитаний - важнейший их признак, дающий выходы к внутривидовой диференцировке и к образованию за ее счет новых форм.
Превосходной иллюстрацией сказанного может служить биологически прогрессивное развитие зайца-русака (Фолитарек, 1939).
Русак приспособлен к открытым местам, с менее глубоким или более плотным снеговым покровом. Поэтому он не мог распространяться на север, в лесную зону с более рыхлым, а потому и более глубоким снегом. Однако, по мере вырубки леса, условия снегового покрова изменились (он стал мельче и плотнее), и русак стал быстро распространяться на север.
Интересно, что в годы численного подъема возрастали и темпы продвижения на север. Проникнув на север, русак образовал здесь новую экологическую форму - несколько более крупную, с зимней шерстью, значительно побелевшей по сравнению с зимней окраской ее на юге. Произошел отбор (а возможно и адаптивная модификация) на крупность (чем больше масса тела, тем выше продукция тепла при меньшей отдаче вследствие относительно меньшей поверхности) и отбор на побеление, в условиях которого заяц менее заметен для хищника (лисица).
Таким образом новые условия среды, вызвавшие увеличение численности, открыли возможность к расширению ареала, а расширение ареала вызвало образование новой формы.
Биологический регресс характеризуется обратными признаками:
- снижением численности,
- сужением и раскалыванием ареала на отдельные пятна,
- слабой или даже отсутствующей внутривидовой диференцировкой,
- угасанием форм, видов, целых групп последних, родов, семейств, отрядов и т.
Как правило, «адаптивный фонд» видов, претерпевающих биологический регресс, уже, чем у форм, испытывающих биологический прогресс.
В результате этих особенностей биологически регрессирующие виды могут превратиться в эндемиков, с весьма ограниченным или даже точечным ареалом, примеры чего нами уже приводились.
К таким биологически регрессирующим видам принадлежит (отчасти под влиянием человека) европейский бобр, выхухоль, европейский зубр, новозеландская гаттерия и множество других форм.
Среди растений можно указать на упомянутого уже Ginkgo biloba, сохранившегося лишь в некоторых пунктах Восточной Азии, тогда как в мезозое (особенно в юре) гинкговые были широко распространены.
Сокращение численности и сужение ареала приводит вид к состоянию биологической трагедии, так как при этих условиях воздействие неизбирательных форм элиминации ставит вид под угрозу полного истребления.
Если сокращение численности и сужение ареала достигает таких размеров, что последний сосредоточивается на небольшой площади, то однократная или повторная катастрофическая элиминация оборвет его существование.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Вконтакте
Одноклассники
Прогресс и регресс в эволюции
Если проанализировать историю развития органического мира, то можно заметить, что многие таксономические группы организмов с ходом времени становились более совершенными и многочисленными.
Однако отдельные группы постепенно сокращали свою численность и исчезали с арены жизни. Следовательно, эволюция протекала в двух направлениях. Учение об основных направлениях эволюции - биологическом прогрессе и биологическом регрессе было разработано А. Н. Северцовым и дополнено его учеником И. И. Шмальгаузеном.
Биологический прогресс (от лат. progressus - движение вперед) - направление эволюции, характеризующееся повышением приспособленности организмов определенной систематической группы к окружающей среде.
Появление новых приспособлений обеспечивает организмам успех в борьбе за существование, сохранение и размножение в результате естественного отбора. Это приводит к вспышке численности и, как следствие, к освоению новых мест обитания и формированию многочисленных популяций. Популяции, оказавшиеся в разных условиях среды, подвергаются действию разнонаправленного естественного отбора.
В результате они постепенно превращаются в новые виды, виды - в роды и т. д. В результате систематическая группа (вид, род, семейство и др.) находится в состоянии процветания, так как включает много подчиненных форм.
Таким образом, биологический прогресс является результатом успеха систематической группы в борьбе за существование, благодаря повышению приспособленности ее особей.
Биологический регресс (от лат.
regressus - возвращение, движение назад) - направление эволюции, характеризующееся снижением приспособленности организмов определенной систематической группы к условиям обитания. Если у организмов темпы эволюции (формирование приспособлений) отстают от изменений внешней среды и родственных форм, то они не могут конкурировать с другими группами организмов. Это значит, что они будут удаляться естественным отбором. Произойдет снижение численности особей.
В результате уменьшится площадь заселенной ими территории и, как следствие, сократится число таксонов. В результате может произойти вымирание данной группы.
Таким образом, биологический регресс - постепенное вымирание систематической группы (вида, рода, семейства и др.) вследствие снижения приспособленности ее особей.
Деятельность человека также может приводить к биологическому регрессу некоторых видов. Причиной может быть прямое истребление (зубр, соболь, стеллерова корова и др.).
Но это может произойти и в результате сокращения ареалов при освоении новых территорий (дрофа, журавль белый, жаба камышовая и др.). Виды, находящиеся в состоянии биологического регресса, заносятся в Красную книгу и подлежат охране.
В четвертое издание Красной книги Республики Беларусь включено 202 вида животных, 189 - растений, 34 - мхов, 21 - водорослей, 25 - лишайников и 34 вида грибов.
Очень важным природоохранным мероприятием является создание так называемых красных тетрадей - списков редких видов данной местности, составляемых юными экологами в школах.
Признаки, характерные для биологического прогресса и биологического регресса, представлены в таблице:
Пути достижения биологического прогресса
Биологический прогресс может достигаться тремя основными путями - посредством арогенеза, аллогенеза и катагенеза.
Каждый из путей характеризуется возникновением у организмов определенных приспособлений (адаптаций).
Арогенез (от греч. airо - поднимаю, genesis - развитие) - путь развития адаптаций, повышающих уровень организации особей и их приспособленность к различным средам обитания до такой степени, что это позволяет им перейти в новую среду жизни (например, из водной среды в наземно-воздушную).
Эти адаптации называются ароморфозами (от греч. airо - поднимаю, mоrphоsis - образец, форма). Они представляют собой глубокие изменения в строении и функциях организмов. В результате появления данных адаптаций значительно повышается уровень организации и интенсивность процессов жизнедеятельности организмов.
Поэтому Северцов называл ароморфозы морфофизиологическим прогрессом . Примеры основных ароморфозов представлены в таблице:
| Двусторонняя (билатеральная) симметрия тела | Хлорофилл и хлоропласты (фотосинтез) |
| Два типа половых систем | Ткани (покровная, механическая, проводящая) |
| Подвижные конечности | Органы (корень, стебель, лист) |
| Трахейное дыхание у беспозвоночных животных | Чередование поколений (спорофит и гаметофит) |
| Легочное дыхание у позвоночных животных | Цветок и плод |
| Центральная нервная система, развитые отделы головного мозга | Двойное оплодотворение (без воды) |
| Четырехкамерное сердце | |
| Два круга кровообращения (теплокровность) | |
| Альвеолярные легкие |
Арогенез приводит к появлению крупных систематических групп (классов, отделов, типов, царств).
Примерами арогенеза является возникновение отделов голо- и покрытосеменных растений, классов наземных позвоночных животных и др.
Аллогенез (от греч. allos - другой, иной, genesis - происхождение, возникновение) - путь развития частных адаптаций, не изменяющих уровень организации особей. Но они позволяют особям более полно заселить прежнюю среду обитания.
Эти адаптации называются алломорфозами. Алломорфозы возникают на основе ароморфозов и представляют собой разнообразие форм органов без изменения их внутреннего строения. Примерами алломорфозов могут быть разные формы конечностей у позвоночных, клювов и ног у птиц, разные типы листьев, стеблей, цветков у растений и др.
За счет алломорфозов аллогенез приводит к увеличению видового разнообразия в пределах крупных систематических групп. Например, увеличение видового разнообразия класса двудольных растений произошло за счет появления разной формы цветков.
Катагенез (от греч. kata - приставка, означающая движение сверху вниз, genesis - происхождение, возникновение) - особый путь эволюции в более простой среде, сопровождающийся редукцией отдельных систем органов с одновременным повышением эффективности репродуктивной системы.
А. Н. Северцов также отмечал, что в ходе эволюции наблюдается закономерная смена путей эволюции (закон Северцова).
Любая крупная систематическая группа начинает свое развитие по пути арогенеза благодаря появлению ароморфозов. Это позволяет ей перейти в новую среду обитания. Далее организмы расселяются в различные местообитания.
На основе ароморфозов возникают алломорфозы, и эволюция протекает по пути аллогенеза. В результате происходит полное заселение новой среды и т. д. Северцов рассматривал катагенез как частный случай при арогенезе и аллогенезе.
Основными направлениями эволюции являются биологический прогресс (процветание таксономической группы) и биологический регресс (вымирание таксономической группы).
Биологический прогресс может достигаться разными путями: посредством арогенеза, аллогенеза и катагенеза.
В чем проявляется биологический прогресс у современных костистых рыб?
Признаки биологического прогресса:
- увеличение количества особей,
- расширение ареала (области распространения) данного вида,
- увеличение количества подчиненных систематических единиц (например, внутри класса увеличивается количество отрядов).
Большинство современных костистых рыб находятся в состоянии биологического прогресса.
Приведите не менее трёх доказательств, подтверждающих это положение.
1) У костистых рыб очень большой ареал и он не уменьшается.
2) Количество костистых рыб очень велико и продолжает возрастать.
3) Внутри класса костистых рыб продолжается возникновение новых таксонов (отрядов, семейств, родов).
Каковы причины биологического прогресса?
Причина биологического прогресса – хорошая приспособленность вида к условиям окружающей среды.
Приспособленность является следствием взаимодействия движущих сил эволюции (в первую очередь – естественного отбора).
Почему разнообразие адаптации способствует биологическому прогрессу группы?
Разнообразие адаптации позволяет жить в разных условиях окружающей среды.
Следовательно, увеличивается ареал вида и численность его особей.
Почему высокая численность вида служит показателем биологического прогресса?
Высокая численность вида говорит о том, что он хорошо приспособлен к условиям окружающей среды.
Почему расширение ареала вида считают признаком биологического прогресса?
Приведите 3 доказательства.
1) увеличивается разнообразие условий среды, обеспечивающих размножение и развитие особей вида;
2) расширяются возможности питания, улучшения кормовой базы;
3) ослабевает внутривидовая конкуренция.
Почему высокая плодовитость особей может привести к биологическому прогрессу вида?
Укажите не менее трёх причин.
1) высокая плодовитость ведет к большой численности особей;
2) из-за большой численности расширяется ареал;
3) увеличивается количество мутаций и комбинаций, т.е.
материала для естественного отбора; отбор становится более эффективным.
Почему к биологическому прогрессу может привести не только ароморфоз, но и идиоадаптация и дегенерация?
Приведите не менее трёх доказательств.
Признаками биологического прогресса являются увеличение численности вида, расширение ареала, видообразование.
1) Хорошо приспособившись к конкретным условиям среды (идиоадаптация), вид увеличит свою численность. Упростив свою организацию (дегенерация) вид сможет потратить сэкономленные ресурсы на дополнительную защиту или размножение, тем самым также увеличив свою численность.
2) Увеличив свою численность, вид сможет шире распространиться, т.е.
расширить свой ареал.
3) Расширив свой ареал, вид будет попадать в новые экологические ниши, в которых будут образовываться новые виды.
Чем характеризуется в природе биологический регресс?
Уменьшением числа особей, сужением ареала, уменьшением количества подчиненных систематических единиц.
Современные кистеперые рыбы находятся в состоянии биологического регресса.
Приведите не менее трех доказательств, подтверждающих это явление.
Признаками биологического регресса являются уменьшение численности вида, сужение ареала, сокращение количества систематических единиц.
1) Количество современных кистеперых рыб невелико.
2) Их ареал небольшой.
3) На земле остался только один вид кистеперых рыб (латимерия).
Почему уменьшение ареала вида приводит к биологическому регрессу?
1) Уменьшение ареала приводит к уменьшению численности вида.
2) Уменьшается генетическое разнообразие, начинаются близкородственные скрещивания.
3) Уменьшается разнообразие экологических условий, в которых существует вид – уменьшается количество подвидов и рас.
В настоящее время известно около 20 подвидов зайца-русака, которые встречаются на территории Европы и Азии.
Приведите не менее четырёх доказательств биологического прогресса вида зайца-русака.
1) Заяц-русак имеет большую численность.
2) Заяц-русак имеет большой ареал.
3) Заяц-русак имеет большое количество подчиненных систематических единиц (подвидов).
4) Заяц-русак занимает разные экологические ниши.
5) Все это говорит о том, что заяц-русак хорошо приспособлен к среде обитания.
Задания части А по этой теме
А. Н. Северцов показал, что исторические преобразования и выработка новых приспособлений (адаптаииогенез) осуществлялись разными путями. Он выделил понятия биологического прогресса и регресса.
Билогический прогресс означает победу вида или другой таксономической группы в борьбе за существование. Признаками биологического прогресса являются:
1.повышение численности особей;
2. расширение ареала;
3. увеличение количества дочерних таксономических групп.
Все три признака биологического прогресса связаны друг с другом.
Увеличение численности особей способствует расширению границ ареала вида, заселению новых мест обитания, что приводит к образованию новых популяций, подвидов, видов. В настоящее время в состоянии биологического прогресса находятся насекомые, птицы, млекопитающие.
Понятие биологического регресса противоположно биологическому прогрессу. Биологический регресс характеризуется:
снижением численности вследствие превышения смертности над размножением;
снижением внутривидового многообразия;
сужением и расширением целостности ареала, который распа-дается на отдельные пятна;
4. подверженностью вследствие малой численности массовой ка-тастрофической элиминации, которая может внезапно оборвать су-ществование такой группы.
Се-верцов показал, что биологический прогресс не единственный, а только один из возможных путей эволюционных преобразований.
Важнейшие пути биологического прогресса по А. Н. Северцову: аро-морфоз, идиоадаптация, дегенерация.
В дальнейшем проблема путей биологической эволюции была разработана И.И.
Шмальгаузеном. Он выделил следующие направления биоло-гического прогресса: ароморфоз, алломорфоз, теломорфоз, гиперморфоз, катаморфоз, гипоморфоз.
Ароморфоз (орогенез) – морфофизио-кий, морфофунк-ный прогресс - путь эволюции, сопровождающийся повышением организа-ции жизнедеятельности и расширением средыобитания.
Арогенезы ха-рактеризуются:
1 усилением жизнедеятельности организма;
2.большей дифференциацией его частей;
3.большей целостностью организма, т.
е. его интегрированностью;
4. развитием более активных способов борьбы за существование;
5.усовершенствованием нервной системы и органов чувств.
Ароморфоз ведет к изменениям, дающим общий подъем организации, всегда ведет к биологическому прогрессу.
Даёт возможность перехода к новым условиям существования. Примером арогенеза-четырехкамерное сердце, два круга кровообращения, усложнение нервной системы, возникновение живорождения, вскармливание детенышей молоком, постоянная температура тела. Ароморфозы амфибий — легкие, трехкамерное сердце, два круга кровообращения, конечности, совершенствование головного мозга и органов чувств.
Примерами ароморфозов архейской эры являются возникновение полового процесса, фотосинтеза, многоклеточности. В результате ароморфозов произошли типы и классы, т. е. крупные таксоны.
А. Н. Северцов подчеркивал, что ароморфоз — это, прежде всего, ус-ложнение организации, т. е. обращал внимание на морфологическую ха-рактеристику этого явления. А. Н. Северцов и затем И. И. Шмальгаузен показали более широкое значение ароморфозов, т. е. дали ему экологоморфологическое толкование.
Аллогенез (алломорфоз, идиоадаптаиия) — путь возникновения част-ных приспособлений при смене условий обитания.
В отличие от ароморфо-зов при аллогенезе прогрессивное развитие организма происходит без усложнения организации, общего подъема энергии жизнедеятельности организма. Аллогенезы ведут к увеличению видового многообразия, бы-строму повышению численности. Например, распространение млекопи-тающих не только в различных географических зонах от тропиков до арк-тических пустынь, но и освоение ими различных условий среды (суша, во-да, почва) снизило конкуренцию между видами за пищу, места обитания, при этом уровень организации остался прежним.
В результате идиоадаптации возникают виды, роды, семейства, отряды, т.е. таксоны более низкого ранга. Дивергенция, конвергенция, параллелизм осуществ-ляются путем идиоадаптации.
Телогенез (теломорфоз) - узкая специализация к ограниченным условиям существования без изменения уровня организации. Это особая форма аллогенезов. Например, хамелеоны, ленивцы, двоякодышащие рыбы, черепахи, дятлы имеют приспособление к частным условиям обитания.
Из-менение среды при телогенезе делает организмы нежизнеспособными и ведет к их элиминации.
Гиперморфоз (гипергенез) — переразвитие организмов в каком-либо направлении с нарушением отношений со средой. Гипергенная эволюция протекает в две фазы. Первая фаза характеризуется возникновением круп-ных форм в пределах данной группы. Это способствует повышению сопротивляемости животного против хищников, т.
е. способствует выживае-мости в борьбе за существование. Во второй фазе преимущества гигантиз-ма переходят в свою противоположность. Увеличение размеров тела — это частный случай специализации телогенеза, а значит, даже незначитель-ные изменения среды ведут к вымиранию этих форм. Например, гигантизм у динозавров, мамонтов или развитие отдельных органов у саблезубых тигров, гигантских оленей.
Из современных представителей гигантов мож-но назвать китов, жирафов, слонов, носорогов.
Гипогенез (гипоморфоз) — частная форма катагенеза.
При гипогенезе наблюдается недоразвитие организма или его органов, редукция отдельных частей, сохранение личиночных особенностей.
Например, живущие воде аксолотль, протей, сирена достигают половозрелости на уровне орга-низации личинки. Они никогда не приобретают облика взрослых наземных амфибий. Так, сирены имеют постоянные жабры, недоразвитые глаза, редуцированное число пальцев. Главные направления или пути эволюции характеризуются рядом особенностей. В настоящее время в науке нет единого мнения в вопросах о закономерностях соотношений между путями биологического прогресса.
По теории А. Н.
Северцова, после арогенеза, повышающего организацию организмов, всегда наступает период частных приспособлений — идиоадаптации, иногда сопровождающиеся упрощением — дегенерацией.
На основе одних и тех же арогенезов могут возникать различные «надстройки», т.е.приспособления к частным условиям (аллогенезы, телогенезы).
Новый ароморфоз, по Северцову, может возникнуть от малоспециализированных форм, образовавшихся на первоначальных фазах идиоадаптивного развития;
Смена направлений в адаптивной эволюции происходит по схеме ароморфоз — идиоадаптация (ранняя) — ароморфоз. Закономерность смены фаз эволюционного процесса, характерную для всех групп организмов, называют законом А.
Н. Северцова.
По Шмальгаузену, телогенез, гипергенез, катаморфоз, гипоморфоз представляют тупиковые ветви филогенеза, ведущие к вымиранию.
Смена направлений эволюции по Шмальгаузену протекает по схеме: оро-генез — аллогенез — орогенез.
Согласно этому закону, новый тип или класс возникают путём арогенеза, а затем происходит его адаптивная радиация — аллогенез с последующими тупиковыми направлениями. Новый подъем организации может возникнуть от малоспециализированных форм, развивавшихся по пути аллогенеза.
А.К.Северцов ввел существенные поправки к этому закону по схеме: орогенез - аллогенез — телогенез — орогенез.
Например, происхождение наземных позвоночных от кистеперых рыб из мелководных пересыхающих водоемов, птиц — от летающих рептилий.
Биологический прогресс, изучался и изучается учёными – биологами.
Учёные едины во мнении, что успешными результатами в борьбе за существование является прогрессирование организмов.
У развития три направления. Кроме того считается, что это единственный эволюционный путь появления человека.
Биологический прогресс - это
То, что рождаемость в популяции выше смертности, а число организмов увеличивается с расселением в новых местах, говорит об экологическом процветании вида. Создал и охарактеризовал теорию биологического прогресса А. Северцов:
- Организмы приспосабливаются к факторам среды обитания.
- Количество представителей вида увеличивается.
- Появляются дочерние группы.
- Расширяется площадь обитания.
- Пройдя жестокую борьбу за существование, побеждает одна систематическая единица.
Сегодня прогрессируют насекомые, птицы, млекопитающие, нематоды.
Пути биологического прогресса
Организмы прогрессируют, идя по трём путям или направлениям, приобретая нужные приспособления.Арогенез - приобретение крупных морфофизиологических изменений – ароморфозов, которые увеличивают жизнеспособность.
При аллогенезе организмы не переходят на новый уровень, а приспосабливаются жить в специальных условиях. Появляются новые виды, роды, семейства.
Катагенезом называют общую деградацию особей, упрощение, помогающее выживать и размножаться.
Биологические прогресс и регресс
При возникновении регресса происходит наоборот: число особей сокращается, границы территории обитания уменьшаются так же, как число популяционных групп. Регресс грозит исчезновением вида, не имеющего возможности конкурировать и уничтожаемого в процессе естественного отбора. Ещё одна причина – прямое уничтожение человеком. Оставшиеся редкие представители живой природы охраняются и заносятся в Красную книгу.
Достижение биологического прогресса
Биологический прогресс - виды
Приспособления видов помогают не только выживать. Расселяясь в новых местах обитания, организмы вынуждены перейти на другую пищу. При этом резко ослабляется конкурирование с родственниками. Представители быстро размножаются и расселяются, давая начало образованию новых видов. Образовавшиеся группы отличает неодинаковое действие отбора и разные условия жизнедеятельности.
Признаки биологического прогресса
Биологический прогресс определяется по трём признакам:
- Увеличение числа организмов вида.
- Расселение в новые места, расширяя границы ареала.
- Образование новых популяций, подвидов, видов.
Признаки составляют единую связь между собой.
Примеры биологического прогресса
Царство Животных:
- приобрели двустороннюю симметрию;
- половая система двух типов;
- подвижные конечности;
- появление трахейного дыхания беспозвоночными животными и альвеолярного - позвоночными животными;
- ЦНС и развитые отделы головного мозга;
- 4-х камерное сердце, большой и малый круги кровообращения, теплокровные животные.
Преобразования у растений:
- хлорофилл использование энергии солнца;
- покровная, механическая и проводящая ткани;
- определились корни, стебли, листья, позволившие выйти растениям на сушу;
- оплодотворение не зависит от воды;
- семя защищено плодом.
Биологический прогресс характеризуется
Главное эволюционное направление, связанное с биологическим прогрессом совершенствует внешнее и внутренне строение организмов. В другом случае изменяет второстепенные органы, не усложняя строения. Таким образом, происходит приспосабливание индивидов к изменившимся условиям. В третьей характеристике индивиды прогрессируют, приобретая усложнённую организацию жизни.
Биологический прогресс: ароморфоз
Ароморфоз относится к морфофизиологическому прогрессу, повышающему уровень жизни:
Биологический прогресс: идиоадаптация
При телогенезе появляются роды, виды, отряды, семейства. Приспособления носят узкую специализацию для конкретных условий без изменения уровня организации. Например, хамелеона, ленивца, черепахи дополнительные приспособления. У млекопитающих схожее внутреннее строение. Покрытосеменные растения представлены тысячами видами и формами. Благодаря ароморфозу птицы обзавелись клювом, но размер с формой зависит от питания.
Биологический прогресс животных
С приручением животного, люди выбирали продуктивных питомцев, создавали приемлемые условия существования, заботились о здоровье. Ставшие домашними, животные увеличили продуктивность, приносят здоровое потомство, увеличивая численность. Налицо биологический прогресс.
Какой путь достижения биологического прогресса
Проблема биологического прогресса
Тема прогресса органического мира остаётся трудной для понимания и часто вызывает дискуссии в кругу биологов. Считается ключом для решения проблемы. Учёные Ламарк, Дарвин, Хаскли выдвигали научные гипотезы наличия биологического прогресса в природе. А так же Ренш, Северцов, Симпсон, Шмальгаузен и другие Некоторые доказательства ошибочные. Модели Северцова и Хаскли, являющиеся центром в научных дискуссиях биологов, считаются образцами.
Доказательства биологического прогресса
Главными направлениями развития живой природы названы биологический прогресс и биологический регресс. В результате формируются крупные систематические единицы, а процесс длится тысячи лет. К доказательствам биологического прогресса относятся:
- Сравнительная анатомия: схожее строение позвоночных животных, гомологичные органы, атавизмы и рудименты.
- Сходство эмбрионов, доказанное Карлом Бэром.
- Находки палеонтологов.
- У муравья самый огромный мозг в отношении с телом.
- Человеческий мозг выполняет 100 тысяч химических реакций.
- Самая высокая трава, 30 м, - это бамбук.
- Человеческий организм отмечен 90 рудиментами.
- Сегодня на планете 10 тысяч ядовитых растений.
- Крысы без воды обходятся дольше, чем верблюды.
- Змеи обладают двумя половыми органами, а спят без пищи по 3 года.
- Морская Солнечная рыба способна отложить 5 млн. икринок сразу.
Выводы
Биологические прогресс и регресс - основные способы, направления эволюции, при которых конкретные отряды и роды выживают, развиваются и совершенствуются или исчезают.
Идея о направленном характере эволюции, идущей по пути прогресса, т.е. по пути совершенствования организмов от простого к сложному, от низших форм жизни к высшим, общепринята. Однако не следует думать, что прогресс - единственный путь эволюционных изменений, в действительности это лишь одно из возможных направлений эволюции.
Современные представления о направлениях эволюции основываются на работах отечественных биологов А.Н. Северцова и И.И. Шмальгаузена и американского палеонтолога Дж.Г. Симпсона. А.Н. Северцов выделил понятия биологического прогресса и регресса.
Биологический прогресс означает победу вида или другой систематической группы в борьбе за существование. Признаками биологического прогресса являются увеличение численности особей данной систематической группы, расширение ее ареала и распадение на подчиненные систематические группы. Все три признака биологического прогресса связаны друг с другом. Увеличение численности особей заставляет вид (или любую другую систематическую группу) расширять границы ареала, заселять новые места обитания, что приводит к образованию новых популяций, подвидов, видов.
Биологическому прогрессу противостоит биологический регресс . Он характеризуется обратными признаками: снижением численности особей, сужением ареала, постепенным или быстрым уменьшением популяционного и видового многообразия группы. Биологический регресс может привести вид к вымиранию. Общая причина биологического регресса - отставание в темпах эволюции группы от скорости изменений внешней среды. Быстрое изменение окружающей среды, вызванное деятельностью человека, ведет к увеличению числа видов переходящих в состояние биологического регресса и обреченных на вымирание (если не сохранится приемлемая для них среда).
Движущие силы эволюции действуют непрерывно, в результате чего совершенствуются приспособления. Однако под влиянием хозяйственной деятельности человека среда обитания живых существ изменяется значительно быстрее, чем формируются приспособления. Это приводит к сокращению численности, сужению ареалов и угрозе вымирания ряда видов. Небывалое по скорости наступление человека на природу ведет к столь быстрым изменениям среды, что виды, еще несколько десятков лет назад находившиеся в состоянии биологического прогресса, не поспевая за изменениями, претерпевают биологический регресс. Так, распашка степей ведет к резкому снижению численности целинных видов: сусликов, сурков, степных пищух, журавлей, степных орлов. Минимальные шансы на выживание имеют крупные млекопитающие (особенно хищники), представленные небольшим числом особей, которые живут на небольшой территории, медленно размножаются и не мирятся с соседством человека. Таковы, например, тигр, гепард, леопард, барс, белый медведь. Напротив, биологического прогресса достигают мелкие плодовитые животные, широко распространенные и легко уживающиеся с человеком. К ним из млекопитающих в первую очередь относится типично городское животное - крыса пасюк, из птиц - ворона, из насекомых - рыжий таракан.
