что такое ароморфоз и идиоадаптация и дегенерация
Чем отличаются ароморфоз, идиоадаптация и общая дегенерация?
Ароморфоз представляет собой прогрессивное эволюционное преобразование, повышающее уровень организации организмов. В результате ароморфоза становится возможным освоение новых, ранее недоступных для жизни, территорий. К примеру, теплокровность птиц позволила им заселить места с холодным климатом.
Идиоадаптация подразумевает незначительные, частные изменения в строении и функциях организма, которые помогают приспособиться к условиям среды обитания. Идиоадаптации существенно не повышают уровень организации.
Общей дегенерацией называют упрощение организации, которое заключается в утрате отдельных органов и систем органов. У многих этот пункт вызывает внутреннее противоречие: как общая дегенерация может относиться к биологическому прогрессу?
У многих паразитов отсутствуют различные органы, к примеру, у ленточных червей нет пищеварительной системы. А зачем она им, когда пища в кишке, где они обитают, уже переварена и расщеплена организмом хозяина?
P.S.S. Для вас готов следующий случайный вопрос. Мы сами не знаем, но вас ждет что-то интересное!
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Текст и опубликованные материалы являются интеллектуальной собственностью Беллевича Юрия Сергеевича. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов вопроса и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Макроэволюция. Доказательства эволюции. Направления и пути эволюции. Происхождение человека.
Макроэволюция
Макроэволюция — эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы. В её основе лежат те же эволюционные факторы, что и в основе микроэволюции. Важными процессами макроэволюции являются дивергенция и конвергенция.
Дивергенция и конвергенция
| Процесс | Характеристика | Примеры |
| Дивергенция | Расхождение признаков в ходе эволюции у родственных групп, развивающихся в разнородных условиях. Она приводит к разделению вида на популяции, рода на виды, семейства на роды и т. д. Дивергенция увеличивает разнообразие форм жизни. | Разные породы собак, расы человека, разные классы типа Хордовые. |
| Конвергенция | Схождение признаков в ходе эволюции у неродственных групп, развивающихся в схожих условиях. | Акулы, ихтиозавры и дельфины имеют внешнее сходство, но принадлежат к разным систематическим группам — рыбам, пресмыкающимся и млекопитающим соответственно. |
В результате дивергенции формируются гомологичные органы, в процессе конвергенции — аналогичные. Гомологичные и аналогичные органы
Главные направления эволюции
Отечественные учёные А. Н. Северцов и И. И. Шмальгаузен установили главные направления эволюции (биологический прогресс и биологический регресс) и главные пути эволюции (ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации). Ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации относят к биологическому прогрессу.
Деятельность человека является мощным фактором биологического прогресса одних видов (одомашненных животных, культурных растений, сорняков, вредителей и паразитов, болезнетворных микробов) и биологического регресса других видов (сокращается численность и сужается ареал соболя, на грани вымирания находится уссурийский тигр). Причина их вымирания заключается в том, что под влиянием хозяйственной деятельности человека среда обитания живых существ изменяется значительно быстрее, чем формируются приспособления.
Главные пути эволюции
Существуют три основных пути биологического прогресса: ароморфоз, идиоадаптация и общая дегенерация.
Происхожение и эволюция человека
К. Линней, основатель первой классификации живых организмов, поместил человека в отряд приматов вместе с обезьянами и полуобезьянами.
Ж. Б. Ламарк, автор первой теории эволюции, предположил, что человек произошел от древних обезьян, перешедших к прямохождению.
Ч. Дарвин в книге «Происхождение человека и половой отбор» (1871) проанализировал обширные данные сравнительной анатомии, эмбриологии и систематики и распространил на человека основные положения эволюционной теории. В результате он обосновал идею родства человека и человекообразных обезьян, имевших общего предка, т. е. идею происхождения человека от «нижестоящей животной формы».
Человек занимает следующее положение в современной систематике живых организмов: тип Хордовые, подтип Позвоночные, класс Млекопитающие, подкласс Плацентарные, отряд Приматы, семейство Люди, род Человек, вид Человек разумный.
Систематика вида Человек разумный
| Систематические категории | Доказательства |
| Тип Хордовые | На ранних этапах эмбрионального развития внутренний скелет представлен хордой, глотка имеет жаберные щели, нервная трубка развивается над хордой, кишечная трубка формируется под хордой, тело имеет двустороннюю симметрию |
| Подтип Позвоночные | По мере развития хорда заменяется позвоночным столбом, формируется череп и челюстной аппарат, имеется пять отделов головного мозга, сердце располагается на брюшной стороне тела |
| Класс Млекопитающие | Имеются молочные, потовые и сальные железы, волосяной покров, диафрагма, четырёхкамерное сердце, позвоночник разделён на пять отделов, хорошо развита кора головного мозга, внутриутробное развитие зародыша, теплокровность |
| Подкласс Плацентарные | Имеется матка, питание плода осуществляется через плаценту, зубы дифференцированы на резцы, клыки и коренные |
| Отряд Приматы Человекообразные обезьяны | Передние конечности хватательного типа (первый палец противопоставлен остальным), имеются ногти, одна пара сосков молочных желёз, глаза расположены в одной плоскости, что обеспечивает объёмное зрение, происходит замена молочных зубов Сходное строение мозгового и лицевого отделов черепа, хорошо развитые лобные доли головного мозга, слабо развитая обонятельная зона, большое число извилин коры больших полушарий, наличие аппендикса, исчезновение хвостового отдела позвоночника, развитие мимической мускулатуры, сходные резус-факторы и группы крови (АВ0), наличие менструального цикла у самок; продолжительность беременности около девяти месяцев; сходство кариотипов; общие болезни и др. |
| Вид Человек разумный | Высокая степень развития головного мозга. Масса головного мозга человека в 2–2,5 раза больше массы мозга человекообразных обезьян. В результате у человека мозговой отдел черепа значительно преобладает над лицевым. Особенное развитие получила кора переднего мозга с большим количеством борозд и извилин. Значительно развиты теменные, лобные и височные доли, где расположены важнейшие центры психики и речи. Развитие мозга привело к появлению абстрактного мышления, сознания и речи. Прямохождение. Оно привело к ряду изменений в строении скелета (изгибы позвоночника, уплощенная грудная клетка, широкий таз, сводчатая стопа) и мускулатуры (сильное развитие мышц пояса нижних конечностей и самих нижних конечностей: ягодичных, икроножных и др.). Значительное противопоставление первого пальца руки остальным. Это делает человеческую кисть прекрасным органом труда. |
Родство человека и животных подтверждается наличием у него рудиментов и атавизмов.
Рудименты и атавизмы человека
Появление атавизмов свидетельствуют о том, что гены, ответственные за данный признак, сохраняются в процессе эволюции в генофонде, но их действие при нормальном онтогенезе блокировано.
Рудименты встречаются практически у всех особей данного вида, а атавизмы являются отклонением от нормы.
Доказательствами происхождения человека от «ниже стоящей животной формы» являются пять групп фактов:
Основные пути и направления эволюции органического мира. Биологический прогресс и регресс
Биологический прогресс. Вообще эволюция — это процесс развития от низших форм к высшим, от простого к сложному. Академик А. Н. Северцов особо выделял существование биологического прогресса и биологического регресса в истории развития органического мира.
Биологический прогресс — это успех конкретного вида или систематических групп в борьбе за существование. Основные признаки биологического прогресса: а) увеличение числа особей систематических групп; б) расширение ареала; в) образование новой популяции, разновидности, вида.
Направления биологической эволюции. Академики А. Н. Северцов и И. И. Шмальгаузен определили три направления биологической эволюции, приводящие к биологическому прогрессу:
1. Ароморфоз (арогенез).
2. Идиоадаптация (аллогенез).
3. Дегенерация (катагенез).
1. Ароморфоз (греч. air о— «поднимать», morpha — «форма»), или морфофизиологический прогресс, усложнение строения особей, развитие приспособлений к жизни. Представим результат ароморфоза
2) Эукариотные клетки.
Накопление кислорода в атмосфере. Образование ядра и органоидов в клетке. Обмен генетическим аппаратом между клетками.
Выход многоклеточных организмов.
5) Двусторонняя симметрия.
8) Конечный отдел кишечника и анальное отверстие.
9) Двигательная, дыхательная, кровеносная системы.
10) Опорные органы хорды.
Появление плоских (трехслойных) круглых, кольчатых червей. Появление бесчерепных хордовых.
11) Классификация растений на ткани.
12) Образование тела животных из отделов.
13) Образование челюстей животных.
14) Развитие нижних конечностей у позвоночных.
16) Появление органов у растений. 16 Изменение жабер в конечность.
17) Развитие органов дыхания.
Выход растений, скорпионов на сушу; активное питание, движение.
Выход папоротникообразных и кисте- перых рыб на сушу.
19) Твердая оболочка яйца, ороговение кожи, появление семени.
20) Образование семян и пыльцевой трубки.
Появление пресмыкающихся и голосеменных.
Появление покрытосеменных (цветковых) растений.
21) Четырехполостное (камерное) сердце.
22) Деление кровеносных сосудов на артерии и вены.
23) Образование молочных желез.
24) Развитие цветка, плода и матки.
25) Активное развитие головного мозга.
Появление первых теплокровных (примитивных млекопитающих и птиц-археоптериксов).
Примечание. Материалы, приведенные в таблице, даны в соответствии с эпохами развития.
в виде таблицы (табл. 2). В результате ароморфоза образуются новые систематические группы: типы и классы.
Ароморфоз формируется на основе наследственной изменчивости и естественного отбора. Подъем общей активности животных способствовал появлению сложных изменений органов дыхания: жабер, легких. Усложнились сердца у рыб, птиц и млекопитающих. Все это способствовало активной жизнедеятельности животных, уменьшило их зависимость от условий внешней среды. Крупные систематические группы — тип, класс, отряд — образовались в процессе длительной эволюции путем ароморфоза. Ароморфоз — основной путь к биологическому прогрессу.
Эволюция кровеносной системы — это усложнение от трубчатых кровеносных сосудов ланцетника до двух-, трех-, четырехкамерного сердца. В эволюции млекопитающих можно выделить несколько крупных ароморфозов: живорождение, теплокровность, прогрессивное развитие кровеносной системы (формирование большого и малого кругов кровообращения) и головного мозга (рис. 32). Высокий общий уровень организации млекопитающих, достигнутый благодаря перечисленным ароморфозным изменениям, позволил им освоить все возможные среды обитания (Арктика, Антарктида) и привел в итоге к появлению высших приматов и человека.
Рис. 32. Ароморфоз позвоночных животных
1) переход от размножения спорами к размножению семенами; 2) развитие цветка; 3) образование плода из цветков; 4) размножение в воде и на суше; 5) усложнение строения растений.
Ароморфоз — это основной путь эволюции, идущий в направлении:
а) от одноклеточных к многоклеточным;
б) от двухслойного к трехслойному организму;
в) от низших уровней до хордовых.
2. Идиоадаптация — аллогенез (греч. idios — «особенность», лат. adaptatio —»приспособление»), т. е. приспособление к специальным условиям среды, полезное в борьбе за существование, но без принципиальной перестройки их биологической организации. Поскольку каждый вид организмов находится в определенных местах обитания, у него вырабатывается приспособление к этим условиям. К примерам идиоадаптации относятся покровительственная окраска животных, железистые волоски, колючки растений, плоская форма тела скатов и камбалы (рис. 33).
Рис. 33. Примеры идиоадаптации: 1— камбала; 2 — скат
В зависимости от образа жизни изменяются конечности птиц: у совы пальцы приспособлены к захвату пищи (одинаковые четыре пальца), у дятла — для свободного передвижения по стволу дерева, у аиста длинные конечности приспособлены для передвижения в болоте. К типичным примерам идиоадаптации относятся: особенности в строении конечностей (крот, копытные, плавающие), различия в клюве у птиц (у хищных — загнутый, болотных — очень длинный, у кедровки — перекрещивающийся, для раскалывания семян). Покровительственная окраска различных насекомых, рыб, у растений приспособление цветка к опылению, плодов и семян — к распространению. Ланцетник и позвоночные животные имели общего предка, вероятно, бесчерепных животных. Ланцетник дожил до настоящего времени только благодаря приспособлению к песчаному дну моря. Многие виды, имея сходный уровень организации, смогли приобрести свойства, позволившие им занять совершенно разные места в природе. Например, одни виды рыб обитают в пресной воде, другие — в соленой, третьи — в глубоких слоях водоема.
Скат — хрящевая рыба, обитающая в глубоких водах, перешла к жизни на дне. В процессе эволюции, с увеличением давления воды, скат приобрел плоскую форму тела. Из-за медленного движения скат утратил хвост и стал доступен для врагов. Поэтому возникли покровительственная окраска под цвет песчаного дна (песок, ракушки) и хвостовые шипы. Темное дно способствовало образованию электрического органа. Однако основные черты строения, характерные для рыб, не изменились.
3. Дегенерация (катагенез) (греч. kata — «упрощение, обратное движение») — упрощение организации, связанное с исчезновением целых систем органов и функций. Очень часто дегенерация наблюдается при переходе видов к паразитическому образу существования. Например, вследствие обитания плоских червей в организме животных у них исчезли органы пищеварения и обоняния. Однако это упрощение не оказывает влияния на червей, а наоборот — помогает им сохраниться в организме хозяина. Хотя предки плоских червей свободно плавали в воде, переход их к паразитизму явился причиной упрощения их строения. Бесполезные для жизнедеятельности организмов органы редуцируются, а взамен них развиваются различные новые приспособления. Несмотря на то, что дегенерация приводит к значительному упрощению организации, виды, идущие по этому пути, могут увеличивать свою численность и ареал.
Биологический прогресс. Ароморфоз. Идиоадаптация. Дегенерация.
1. Биологический прогресс — это возрастание приспособленности организмов, ведущее к высокой численности особей в систематической группе, расширению ареала и разделению на подчиненные систематические группы, приспособление популяции и вида к среде обитания.
2. Направления биологической эволюции: ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация.
1. Как вы понимаете биологический прогресс?
2. Назовите главные направления эволюции организмов.
1. Какой вид биологической эволюции повышает уровень организации групп организмов?
2. Приведите примеры ароморфоза.
1. Что такое идиоадаптация?
2. Разберите отдельно строение рыбы, лягушки, ящерицы, птицы, обезьяны (рис. 32).
Лабораторная работа № 5
Анализ примеров ароморфоза, идиоадаптации растений и животных
Оборудование: гербарии споровых растений (мох, подорожник, хвойные), покрытосеменных растений (любое цветковое растение); растения с колючками, ворсом (верблюжья колючка, шиповник), рисунки клюва и ног птиц, животных с покровительственной (маскирующей) окраской, рыбы-скат.
Выполняемые задания.
1. Анализируя основные особенности споровых и покрытосеменных растений, понять ароморфозы растений.
2. Определить идиоадаптацию по колючке растений и железистым волокнам.
3. Разобрать примеры идиоадаптации: строение клюва и ног птиц, обитающих в различных условиях среды.
4. Выявить причины идиоадаптации в строении рыбы-ската.
Относится ли к ароморфозу появление слоя мезодермы в червях? Если относится, то у каких червей?
1. Проанализируйте явление ароморфоза в строении сердца позвоночных животных.
2. Каковы пути достижения биологического прогресса?
3. Какие усложнения произошли в строении млекопитающих при прогрессивном пути развития?
4. Какой самый крупный ароморфоз у растений?
5. Изменяется ли биологический уровень строения организмов при идиоадаптации?
6. Приведите примеры идиоадаптации у растений.
Макроэволюция. Направления и пути эволюции (А.Н. Северцов, И.И. Шмальгаузен). Биологический прогресс и регресс, ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация. Причины биологического прогресса и регресса
Содержание:
Возникновение новых видов сопровождается формированием более крупных таксонов. Образование новых родов, семейств и классов подчиняется общим биологическим закономерностям, а также имеет специфические черты.
Макроэволюция
Природные механизмы, лежащие в основе микро- и макроэволюционных процессов, похожи. Появляются новые признаки, действует естественный отбор. Возникает репродуктивная изоляция — невозможность скрещивания особей нового вида с представителями исходного. Приспособительные изменения к внешним условиям закрепляются в поколениях благодаря механизмам естественного отбора (рис. 1).
Особи нового вида, приспособленные к изменившимся условиям существования, расселяются на новой территории. В возникшей популяции начинают действовать мутагенез, популяционные волны, репродуктивная изоляция и естественный отбор.
Происходящие изменения означают новый виток эволюционного процесса:
Макроэволюция — явления и процессы, приводящие к появлению надвидовых таксонов. Возникновение родов, семейств, отрядов, порядков, классов происходит как закономерный итог микроэволюционных изменений, происходивших в течение длительного периода. Большие временные отрезки позволяют проявиться основным направлениям и закономерностям, не заметным на низшем уровне эволюции.
Возможно, специфических механизмов макроэволюции не существует. Возникновение более высоких, по сравнению с видом, таксонов может происходить исключительно посредством микроэволюции. Отражение в биологической науке сложной иерархии органического мира носит условный характер, постоянно подвергается редактированию. Открытия проливают свет на степень родства между группами организмов, темпы эволюции.
В 1712 году было открыто растение, имеющее жилки с дихотомическим ветвлением. Такая морфологическая особенность была характерна для семенных папоротников, распространенных еще в палеозойскую и мезозойскую эры, и давно вымерших. Для гинкго двулопастного время как бы остановилось. Реликтовое растение «законсервировалось» на десятки миллионов лет и до сих пор встречается на Земле (рис. 2).
За тот же период времени другие группы растений, например, родственные гинкговым голосеменные, значительно изменились. Исчезли с лица Земли динозавры, гигантские семенные папоротники, распространенные в лесах мезозоя.
Направления и пути эволюции (А. Н. Северцов, И. И. Шмальгаузен)
Анализ истории органического мира доказывает, что на одних отрезках времени наблюдается расцвет отдельных групп организмов на Земле (преобладание над другими). Это состояние не длится вечно. Наблюдается упадок, а затем исчезновение некогда господствовавших организмов.
Российский ученый А.Н. Северцов изучал отражение закономерностей эволюции в морфологии живых организмов. Исследователь охарактеризовал эволюционные пути развития по их направлению. Северцов предложил различать биологический прогресс и его противоположность — морфофизиологический регресс, объяснил их причины и проявления.
Биологический прогресс — состояние, при котором та или иная группа организмов, преобладает по численности, достигает большого видового разнообразия, распространена на обширной территории. Процесс характеризуется появлением более сложных, качественно новых форм жизни одновременно с уже устоявшимися группами. Многоклеточные возникли в мире, населенном одноклеточными. Млекопитающие и птицы появились в то время, когда на Земле были распространены пресмыкающиеся.
По мнению А.Н. Северцева, прогрессивные изменения осуществляются как ароморфозы, идиоадаптации и дегенерация. Ароморфозы выводят группу организмов на качественно новый уровень, способствуют появлению родов, семейств и более крупных таксономических групп (рис. 3).
Идиоадаптации носят не принципиальный, а частный характер. Такие признаки позволяют организмам преуспеть, лучше освоиться в среде обитания. Дегенерация или упрощение строения возникает при переходе к более простому образу жизни.
Биологический регресс противоположен морфофизиологическому прогрессу. Крайним случаем этого процесса считается вымирание — исчезновение группы организмов с лица Земли. Стабилизирующий отбор — сохранение благоприятных в данных условиях признаков.
По Шмальгаузену, появление таких «пауз» не означает прекращение эволюции. Наоборот, происходит согласование изменений организма и среды обитания. Признано, что фаза биологической стабилизации наступила в эволюции гинкго двулопастного и другого реликтового организма — кистеперой рыбы латимерии.
Северцов и Шмальгаузен ввели правило смены фаз. Исследователи выявили следующую закономерность: ароморфозы происходят редко, но они поднимают группу организмов на новый уровень организации. Дальнейшее историческое развитие происходит как идиоадаптация либо дегенерация. Такие изменения позволяют организмам приспособиться к конкретным условиям жизни.
Биологический прогресс и регресс, ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация
Весь ход макроэволюции — это протекание двух взаимно противоположных процессов. Биологический прогресс сопровождается возникновением новых видов, увеличением численности популяций. Обычно, такие изменения происходят при наличии достаточной кормовой базы, отсутствии стихийных бедствий, значительного истребления хищников.
Биологический прогресс означает эволюционный успех группы организмов, ее процветание, что согласуется с закономерным развитием природы от простого к сложному. К признакам биологического прогресса относятся рост численности особей конкретной группы и расширение ареала.
Группы низшего ранга преобразуются в более высокие. Внутри вида появляются подвиды, новые виды → Происходит преобразование в род → Несколько новых родов образуют новое семейство и т. д.
В настоящее время этот путь проходят насекомые и покрытосеменные растения.
Пути осуществления процесса по Северцову — арогенез, аллогенез и катагенез. Арогенез или значительное расширение ареала группы организмов происходит путем ароморфоза. Возникает значительное эволюционное преобразование, такое изменение строения и функций, которое повышает уровень организации живых организмов. Появляются возможности завоевания новой среды обитания, лучшего приспособления к ней.
Аллогенез не сопровождается расширением ареала. Внутри старого наблюдается появление различных частных приспособлений к среде обитания — идиоадаптаций. Значительные преимущества организмам могут дать сравнительно мелкие внешние или внутренние изменения, которые нужны для лучшего приспособления.
Идиоадаптации расширяют возможности освоения живыми организмами разных климатических и природных зон. Покровительственная окраска и мимикрия помогают избежать нападения хищников (рис. 5). При этом, возникшие изменения не означают более высокую ступень эволюции, как при ароморфозе.
Дегенерация — упрощение организмов, потеря каких-либо органов, функций в ходе эволюции. Парадоксальность явления заключается в том, что оно может вести к биологическому прогрессу. Такой путь получил собственное название «катагенез». Северцов рассматривал дегенерацию как упрощение организации, которое позволяет сэкономить ресурсы для приобретения других качеств, полезных изменений уже имеющихся свойств.
Дегенерация более характерна для паразитических организмов, животных, ведущих прикрепленный образ жизни. Например, асцидии утратили не только органы чувств, но и хорду (рис. 6).
Биологический регресс — «антипод» прогресса. Происходит эволюционный упадок группы организмов по разным причинам: из-за хозяйственной деятельности, вмешательства человека в природную среду, стихийных бедствий, изменения климатических условий. Снижается численность популяции, сужается ареал, виды исчезают, их количество в составе семейств уменьшается.
Биологический регресс в истории Земли нередко приводил к вымиранию групп организмов. На этом пути в настоящее время находятся некоторые папоротники, плауны, хвощи, ряд видов земноводных и пресмыкающихся.
Причины биологического прогресса и регресса
Одни группы организмов прогрессируют благодаря широкому диапазону наследственной изменчивости. Появляется достаточное количество комбинаций, служащих материалом для естественного отбора. Такая группа организмов получает преимущества.
Резерв наследственной изменчивости по каким-либо причинам может отсутствовать. В этом случае группа организмов обречена на вымирание. Нередко, так происходит у узкоспециализированных растений и животных. Они не имеют возможности приспособиться к новым условиям среды при ее резком изменении, к новому виду пищи, при исчезновении привычного корма.
Яркий пример этого процесса — внезапное вымирание динозавров (рис. 7). Причиной ученые называют падение на Землю гигантского небесного тела около 65 млн лет назад. Наступившие после изменения сравнивают с ядерной зимой. Снизилась прозрачность атмосферы из-за туч пепла и дыма, температура резко снизилась. Растения на больших территориях погибли, а динозавры лишились пищи.
Небольшие по размерам предки современных млекопитающих были теплокровными, возможно, всеядными. Они смогли пережить изменение условий и со временем заняли господствующее положение на планете.