Эволюция органического мира. Биологический вид, его популяционная структура. История и соотношение различных теорий эволюции органического мира Проект на тему понятие эволюции органического мира

Эволюция ‒ процесс длительных, постепенных, медленных изменений, которые в конечном итоге приводят к изменениям коренным, качественным, завершающимся образованием новых систем, структур и видов.

Исторические предпосылки возникновения эволюционного учения

Одна из первых попыток систематического изучения живой природы принадлежит Аристотелю (384 – 322 до н. э.), который описал около 500 видов организмов и расположил их в определенном порядке на «лестнице природы». На первой ступени он расположил неорганические тела, на второй – простейшие организмы, затем, на более высоких уровнях – остальные организмы по мере их усложнения. Однако при этом он не допускал мысли о развитии низших организмов к высшим, поэтому на основе его идей возникли представления о постоянстве и неизменности существующих форм жизни, которые могли варьировать свою численность и даже вымирать, но были не способны видоизменяться.

В эпоху Средневековья эти взгляды нашли отражение в христианских религиозных догматах и получили название креационизма. Считалось, что все виды живых организмов создал Бог, и с тех пор они пребывают в неизменном виде. При этом после животных и человека на «лестнице природы» помещались Бог и Ангелы.

Первая попытка систематизации

Систематизация подразумевает объединение организмов по сходным признакам в отдельные группы. Первую такую попытку предпринял английский естествоиспытатель Джон Рей (1627 – 1705), который классифицировал растения, объединив их по ряду особенностей в роды и виды.

Вид – совокупность особей, обладающих сходными морфофизиологическими признаками, населяющих определенный ареал обитания, способных скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство.

Род – совокупность близких по происхождению видов.

Классификация к. Линнея

Затем шведский ученый Карл Линней (1707 – 1778) расширил эту классификацию, включив в нее все известные в то время растения и животные, и предложил единую терминологию для описания организмов, используемую и в наши дни. Его система построения живого мира имела большое значение для дальнейшего развития биологии, хотя и содержала много неточностей, обусловленных тем, что в основе классификации лежало сходство только по одному признаку.

Карл Линней понимал, что эта система, по его собственным словам, была искусственной, приемлемой лишь до тех пор, пока не будет найдена естественная система классификации. В своих взглядах Линней не выходил за рамки официальной религии, полагая, что «видов столько, сколько различных форм создал в начале мира Всемогущий», поэтому искусственность его системы была обусловлена тем, что в ней не нашло отражения единое происхождение организмов и их эволюционная взаимосвязь. Вместе с тем, отмечая сходные черты строения многих организмов, он допускал возможность изменения видов под влиянием условий обитания и в результате скрещивания особей разных видов.

Ход развития органического мира на земле восстанавливается исследователями по данным палеонтологии, а также по данным накопленных морфологических и эмбриологических материалов. По установленным данным наша планета образовалась менее 7 млрд. лет назад.

Промежуток времени существования нашей планеты подразделяют на эры. Эры дополнительно подразделяют на периоды. На каждом этапе своего развития в органической жизни на Земле происходили определенные изменения.

1. Догеологическая эра

В этот период происходило формирование нашей планеты. Началось формирование около 7 млрд. лет назад, продолжалось менее 3 млрд. лет. В период зарождения и формирования планеты жизнь на Земле отсутствовала.

2. Архейская эра

В этот период на нашей планете в водной толще первых морей зародилась жизнь. К концу этой эры жизнь на Земле существовала в виде достаточно примитивных форм: одноклеточных бактерий и водорослей и лишь небольшим числом многоклеточных.

Эволюция органического мира на этом этапе претерпела сравнительно незначительные изменения. В эту эру произошло разделение на ветви развития животного и растительного мира, которые имели до этого общего прародителя - одноклеточных жгутиковых организмов.

Разделение произошло на почве питания. Первичные животные остались гетеротрофными организмами, а водоросли в своем развитии приобрели способности к фотосинтезу и стали автотрофными организмами.

3. Протерозойская эра

По своей продолжительности считается одной из самых длительных. В эту эру появились новые виды водорослей, которые постепенно стали исходными для всех групп растений.

Массовое размножение этих видов водорослей в эту эру способствовало накоплению кислорода на планете, что сыграло решающую роль в ходе эволюции животного мира.

Эволюция органического мира на планете получила мощный толчок к своему развитию. Животный мир в ту эру прошел в своем развитии большой путь. На этом пути возникли новые типы червей и моллюсков. В конце протерозойской эры появились простейшие членистоногие и бесчерепные хордовые. Основные формы жизни в этот период существовали только в воде.

4. Палеозойская эра

В эту эру происходили крупные события в развитии органического мира. Главным из них является выход растений и животных на сушу. Первыми на суше оказались бактерии, водоросли и низшие формы грибов.

С их появлением на суше начались почвообразовательные процессы на планете. Достигнув своего зенита в каменноугольный период, земноводные вынуждены были уступить место на суше пресмыкающимся.

Наиболее интенсивное развитие пресмыкающихся наблюдалось в пермском периоде палеозойской эры. Эволюция органического мира в период этой эры

заключалась в том, что растения прошли путь от водорослей до голосеменных, а позвоночные животные от простейших хордовых до пресмыкающихся, находящихся как на суше.

Получила свое развитие и одна из ветвей беспозвоночных животных. В своем развитии она прошла путь от простейших морских членистоногих до летающих насекомых.

5. Мезозойская эра

По своему временному периоду была наполовину короче палеозойской. Развитие органического мира в эту эру происходило более быстрыми темпами.

Эволюция органического мира не остановилась только на развитии растений. В триасовый период среди позвоночных животных появились первые млекопитающие животные, а в юрский период первые птицы.

6. Кайнозойская эра

Эта эра в историческом развитии планеты является более кроткой. Именно в эту эпоху появился на Земле человек. С появлением человека произошло изменение характера и направление эволюции органического мира на планете.

В кайнозойскую эру произошла окончательная победа среди позвоночных млекопитающих, птиц и костистых рыб. В эту эру происходило развитие высших представителей растительного и животного мира в тесном взаимодействии.

За время палеогена и неогена сформировалось современное очертание материков океанов и морей на земле. Последний период кайнозойской эры - антропоген назван в честь человека, являющегося высшей формой развития живой материи и оказывающего на эволюцию и развитие органического мира наибольшее влияние.

Начальные этапы биологической эволюции

Появление примитивной клетки означало окончание предбиологической эволюции живого и начало биологической эволюции жизни.

Первыми возникшими на нашей планете одноклеточными организмами были примитивные бактерии, не обладавшие ядром, то есть прокариоты. Как уже указывалось, это были одноклеточные безъядерные организмы. Они были анаэробами, поскольку жили в бескислородной среде, и гетеротрофами, поскольку питались готовыми органическими соединениями «органического бульона», то есть веществами, синтезированными в ходе химической эволюции. Энергетический обмен у большинства прокариот происходил по типу брожения. Но постепенно «органический бульон» в результате активного потребления убывал. По мере его исчерпания некоторые организмы стали вырабатывать способы формирования макромолекул биохимическим путем, внутри самих клеток при помощи ферментов. В таких условиях конкурентоспособными оказались клетки, которые смогли получать большую часть необходимой энергии непосредственно от излучения Солнца. По этому пути и шел процесс формирования хлорофилла и фотосинтеза.

Переход живого к фотосинтезу и автотрофному типу питания явился поворотом в эволюции живого. Атмосфера Земли стала «наполняться» кислородом, который для анаэробов явился ядом. Поэтому многие одноклеточные анаэробы погибли, другие укрылись в бескислородных средах – болотах и, питаясь, выделяли не кислород, а метан. Третьи приспособились к кислороду. У них центральным механизмом обмена стало кислородное дыхание, которое позволило увеличить выходполезной энергии в 10–15 раз по сравнению с анаэробным типом обмена – брожением. Переход к фотосинтезу был длительным процессом и завершился около 1,8 млрд лет назад. С возникновением фотосинтеза в органическом веществе Земли накапливалось все больше энергии солнечного света, что ускоряло биологический круговорот веществ и эволюцию живого в целом.

В кислородной среде сформировались эукариоты, то есть одноклеточные, имеющие ядро организмы. Это были уже более совершенные организмы с фотосинтетической способностью. Их ДНК уже были сконцентрированы в хромосомы, тогда как у прокариотных клеток наследственное вещество было распределено по всей клетке. Хромосомы эукариотов были сконцентрированы в ядре клетки, а сама клетка уже воспроизводилась без существенных изменений. Таким образом, дочерняя клетка эукариот была почти точной копией материнской и имела столько же шансов на выживание, сколько и материнская.

Образование растений и животных

Последующая эволюция эукариотов была связана с разделением на растительные и животные клетки. Такое разделение произошло в протерозое, когда Земля была заселена одноклеточными организмами (табл. 8.2).

Таблица 8.2

Возникновение и распространение организмов в истории Земли (по З. Брему и И. Мейнке, 1999 г.)

С начала эволюции эукариоты развивались двойственно, то есть в них параллельно были группы с автотрофным и гетеротрофным питанием, что обеспечивало целостность и значительную автономность живого мира.

Растительные клетки эволюционировали в сторону уменьшения способности передвижения из-за развития жесткой целлюлозной оболочки, но в направлении использования фотосинтеза.

Животные клетки эволюционировали в сторону увеличения способности к передвижению, а также совершенствования способов поглощать и выделять продукты переработки пищи.

Следующим этапом развития живого стало половое размножение. Оно возникло примерно 900 млн лет назад.

Дальнейший шаг в эволюции живого произошел около 700–800 млн лет назад, когда появились многоклеточные организмы с дифференцированными телом, тканями и органами, выполняющими определенные функции. Это были губки, кишечнополостные, членистоногие и т. д., относящиеся к многоклеточным животным.

На протяжении всего протерозоя и в начале палеозоя растения населяют в основном моря и океаны. Это зеленые и бурые, золотистые и красные водоросли.

Впоследствии в морях кембрия уже существовали многие типы животных. В дальнейшем они специализировались и совершенствовались. Среди морских животных той поры ракообразные, губки, кораллы, моллюски, трилобиты и т. д.

В конце ордовикского периода стали появляться крупные плотоядные, а также позвоночные животные.

Дальнейшая эволюция позвоночных шла в направлении челюстных рыбообразных. В девоне стали появляться уже двоякодышащие рыбы – амфибии, а затем насекомые. Постепенно развивалась нервная система как следствие совершенствования форм отражения.

Особо важным этапом в эволюции форм живого являлись выход растительных и животных организмов из воды на сушу и дальнейшее увеличение количества видов наземных растений и животных. В дальнейшем именно из них и происходят высокоорганизованные формы жизни. Выход растений на сушу начался в конце силура, а активное завоевание суши позвоночными началось в карбоне.

Переход к жизни в воздушной среде требовал от живых организмов очень многих изменений и предполагал выработку соответствующих приспособлений. Он резко увеличил темпы эволюции живого на Земле. Вершиной эволюции живого стал человек.

Жизнь в воздушной среде «увеличила» массу тела организмов, в воздухе не содержатся питательные вещества, воздух иначе, чем вода, пропускает свет, звук, тепло, количество кислорода в нем выше. Ко всему этому необходимо было приспособиться. Первыми приспособившимися к условиям жизни на суше позвоночными были рептилии. Их яйца были снабжены пищей и кислородом для эмбриона, покрыты твердой скорлупой, не боялись высыхания.

Примерно 67 млн лет назад преимущество в естественном отборе получили птицы и млекопитающие. Благодаря теплокровности млекопитающих они быстро завоевали господствующее положение на Земле, что связано с условиями похолодания на нашей планете. В это время именно теплокровность стала решающим фактором выживания. Она обеспечивала постоянную высокую температуру тела и стабильность функционирования внутренних органов млекопитающих. Живорождение млекопитающих и вскармливание детенышей молоком явилось мощным фактором их эволюции, позволяющим размножаться в разнообразных условиях среды. Развитая нервная система способствовала разнообразию форм приспособления и защиты организмов.

Произошло разделение хищно-копытных животных на копытных и хищников, а первые насекомоядные млекопитающие положили начало эволюции плацентарных и сумчатых организмов.

Решающим этапом эволюции жизни на нашей планете явилось появление отряда приматов. В кайнозое примерно 67–27 млн лет назад приматы разделились на низших и человекообразных обезьян, являющихся древнейшими предками современного человека. Предпосылки появления современного человека в процессе эволюции формировались постепенно. Сначала был стадный образ жизни. Он позволил сформировать фундамент будущего социального общения. Причем если у насекомых (пчелы, муравьи, термиты) биосоциальность вела к потере индивидуальности, то у древних предков человека, напротив, она развивала индивидуальные черты особи. Это явилось мощной движущей силой развития коллектива.

Свой следующий шаг эволюция жизни сделала в образе появления человека разумного (Homo sapiens). Именно человек разумный обладает способностью целенаправленно изменять окружающий его мир, создавать искусственные условия своего обитания и преобразовывать облик нашей планеты.

Эволюционная теория Ч. Дарвина

Под эволюцией (от лат. evolutio – развитие, развертывание) следует понимать процесс длительных, постепенных, медленных изменений, приводящих к коренным качественно новым изменениям (образованию других структур, форм, организмов и их видов).

Идея длительного и постепенного изменения всех видов животных и растений высказывалась учеными задолго до Ч. Дарвина. В таком духе высказывались в разное время Аристотель, шведский натуралист К. Линней, французский биолог Ж. Ламарк, современник Ч. Дарвина английский натуралист А. Уоллес и другие ученые.

Несомненной заслугой Ч. Дарвина является не сама идея эволюции, а то, что именно он впервые обнаружил в природе принцип естественного отбора и обобщил отдельные эволюционные идеи в одну стройную теорию эволюции. В становлении своей теории Ч. Дарвин опирался на большой фактический материал, на эксперименты и практику селекционной работы по выведению новых сортов растений и различных пород животных.

При этом Ч. Дарвин пришел к выводу, что из множества разнообразных явлений живой природы явно выделяются три принципиальных фактора в эволюции живого, объединяемых краткой формулой: изменчивость, наследственность, естественный отбор.

Эти фундаментальные принципы основываются на следующих выводах и наблюдениях над миром живого – это:

1. Изменчивость. Она свойственна любой группе животных и растений, организмы отличаются друг от друга во многих различных отношениях. В природе невозможно обнаружить два тождественных организма. Изменчивость является неотъемлемым свойством живых организмов, она проявляется постоянно и повсеместно.

По Ч. Дарвину, в природе имеется два вида изменчивости – определенная и неопределенная.

1) Определенная изменчивость (адаптивная модификация) – это способность всех особей одного и того же вида в каких-то определенных условиях внешней среды одинаковым образом реагировать на эти условия (пищу, климат и т. д.). По современным представлениям, адаптивные модификации не передаются по наследству, а поэтому в своем большинстве не могут поставлять материал для органической эволюции.

2) Неопределенная изменчивость (мутации) вызывает существенные изменения в организме в самых различных направлениях. Эта изменчивость в отличие от определенной носит наследственный характер, при этом незначительные отклонения в первом поколении усиливаются в последующих. Неопределенная изменчивость тоже связана с изменениями окружающей среды, но не непосредственно, как в адаптивных модификациях, а опосредованно. Поэтому, по Ч. Дарвину, решающую роль в эволюции играют именно неопределенные изменения.

2. Постоянная численность вида. Число организмов каждого вида, появляющихся на свет, больше того числа, которое может найти пропитание и выжить; тем не менее численность каждого вида в естественных условиях остается относительно постоянной.

3. Конкурентные отношения особей. Поскольку рождается больше особей, чем может выжить, в природе постоянно происходит борьба за существование, конкуренция за пищу и места обитания.

4. Адаптивность, приспособляемость организмов. Изменения, облегчающие организму выживание в какой-либо определенной среде, дают своим обладателям преимущества перед другими организмами, которые менее приспособились к внешним условиям и в результате погибли. Идея «выживаемости наиболее приспособленных» является главной в теории естественного отбора. 5. Воспроизведение «удачных» благоприобретенных характеристик в потомстве. Выживающие особи дают потомство, и таким образом «удачные», позволившие выжить положительные изменения передаются последующим поколениям.

Сущность эволюционного процесса состоит в непрерывном приспособлении живых организмов к разнообразным условиям окружающей природной среды и в появлении все более сложно устроенных организмов. Поэтому биологическая эволюция направлена от простых биологических форм к более сложным формам.

Таким образом, естественный отбор, являющийся результатом борьбы за существование, есть основной фактор эволюции, направляющий и определяющий эволюционные изменения. Эти изменения становятся заметными, проходя через смену многих поколений. Именно в естественном отборе отражается одна из фундаментальных черт живого – диалектика взаимодействия органической системы и среды.

Несомненные достоинства эволюционной теории Ч. Дарвина имели и некоторые недостатки. Так, она не могла объяснить причин появления у некоторых организмов определенных структур, кажущихся бесполезными; у многих видов отсутствовали переходные формы между современными животными и ископаемыми; слабым местом были также представления о наследственности. В дальнейшем обнаружились недостатки, касающиеся основных причин и факторов органической эволюции. Уже в XX в. стало ясно, что теория Ч. Дарвина нуждается в дальнейшей доработке и совершенствовании с учетом последних достижений биологической науки. Это стало предпосылкой для создания синтетической теории эволюции (СТЭ).

Синтетическая теория эволюции

Достижения генетики в раскрытии генетического кода, успехи молекулярной биологии, эмбриологии, эволюционной морфологии, популярной генетики, экологии и некоторых других наук указывают на необходимость соединения современной генетики с теорией эволюции Ч. Дарвина. Такое объединение породило во второй половине XX в. новую биологическую парадигму – синтетическую теорию эволюции. Поскольку она основана на теории Ч. Дарвина, ее называют неодарвинистской. Эту теорию рассматривают как неклассическую биологию. Синтетическая теория эволюции позволила преодолеть противоречия между эволюционной теорией и генетикой. СТЭ пока еще не имеет физической модели эволюции, но представляет собой многостороннее комплексное учение, которое лежит в основе современной эволюционной биологии. Этот синтез генетики и эволюционного учения явился качественным скачком как в развитии самой генетики, так и современной эволюционной теории. Этот скачок ознаменовал собой создание нового центра системы биологического познания и переходбиологии на современный неклассический уровень ее развития. СТЭ часто называют общей теорией эволюции, представляющей собой совокупность эволюционных идей Ч. Дарвина, главным образом, естественного отбора с современными результатами исследований в области наследственности и изменчивости.

Основные идеи СТЭ были заложены русским генетиком С. Четвериковым еще в 1926 г. в трудах по популярной генетике. Эти идеи были поддержаны и развиты американскими генетиками Р. Фишером, С. Райтом, английским биологом и генетиком Д. Холдейном и современным русским генетиком Н. Дубининым (1906–1998).

Основной предпосылкой для синтеза генетики с теорией эволюции стали биометрические и физико-математические подходы к анализу эволюции, хромосомная теория наследственности, эмпирические исследования изменчивости природных популяций и др.

Опорная точка СТЭ – представление о том, что элементарной составляющей эволюции является не вид(по Дарвину) и не особь (по Ламарку), а популяция. Именно она есть целостная система взаимосвязи организмов, обладающая всеми данными для саморазвития. Отбору подвергаются не какие-нибудь отдельные признаки или особи, а вся популяция, ее генотип. Однако этот отбор осуществляется посредством изменения фенотипических признаков отдельных особей, что приводит к появлению новых признаков при смене биологических поколений.

Элементарной единицей наследственности служит ген. Он представляет собой участок молекулы ДНК (или хромосомы), определяющий развитие определенных признаков организма. Советский генетик Н. В. Тимофеев-Ресовский (1900–1981) сформулировал положение о явлениях и факторах эволюции. Оно заключается в следующем:

Главный определяющий фактор синтетической теории эволюции – естественный отбор, направляющий эволюционный процесс. Чисто биологическое значение особи как организма, давшего потомство, оценивается ее вкладом в генофонд популяции. Объектами отбора в популяции являются фенотипы отдельных особей. Фенотип отдельного организма определяется и формируется на основе реализующейся информации генотипа в изменяющихся условиях среды. Вследствие этого из поколения в поколение отбор по фенотипам приводит к отбору генотипов.

Эволюция является единым процессом. В СТЭ различают два уровня эволюции: микроэволюцию, проходящую на популяционно-видовом уровне за относительно короткое время на ограниченных территориях, и макроэволюцию, проходящую на подвидовом уровне, где проявляются общие закономерности и направления в историческом развитии живого.

Микроэволюция – это совокупность эволюционных процессов, протекающих в популяциях вида, приводящих к изменениям генофондов этих популяций и к образованию новых видов. Она происходит на основе мутационной изменчивости под строгим контролем естественного отбора. Единственным источником появления качественно новых признаков являются мутации. Отбор – это творческий избирательный фактор, направляющий элементарные эволюционные изменения по пути адаптации организмов к изменяющимся условиям среды. На характер процессов микроэволюции оказывают влияние изменения численности популяций (волны жизни), обмен генетической информации между ними, а также изоляция. Микроэволюция приводит либо к изменению всего генофонда вида как целого (филогенетическая эволюция), либо к обособлению их от родительского исходного вида в качестве уже новых форм (видообразование).

Макроэволюция – это эволюционные преобразования, приводящие к изменению более высокого уровня таксонов, чем вид(семейства, отряды, классы). Она не имеет характерных ей механизмов и осуществляется посредством процессов микроэволюции. Постепенно накапливаясь, микроэволюционные процессы получают свое внешнее выражение в явлениях макроэволюции. Макроэволюция есть обобщенная картина эволюционных изменений, наблюдаемая в широкой исторической перспективе. Поэтому только на уровне макроэволюции проявляются общие тенденции, закономерности и направления эволюции живой природы, не поддающиеся наблюдению на микроэволюционном уровне.

Современные представления СТЭ указывают на то, что эволюционные изменения носят случайный и ненаправленный характер, поскольку случайные мутации являются для них исходным материалом. Эволюция идет постепенно и дивергентно через отбор небольших случайных мутаций. При этом новые жизненные формы образуются через крупные наследственные изменения, право на жизнь которых определяется естественным отбором. Медленный и постепенно идущий эволюционный процесс может иметь и скачкообразный характер, связанный с изменениями условий окружающей среды в результате бифуркационных процессов развития нашей планеты.

Синтетическая теория эволюции не является каким-то каноном, застывшей системой теоретических положений. В ее возможном диапазоне формируются новые направления исследований, появляются и будут появляться фундаментальные открытия, способствующие дальнейшему познанию эволюционных процессов живого.

По современным представлениям, важной практической задачей СТЭ является выработка оптимальных способов управления эволюционным процессом в условиях постоянно нарастающего антропогенного давления на окружающую природную среду. Эта теория используется при решении проблем взаимоотношения человека и природы, природы и человеческого общества.

Однако у синтетической теории эволюции есть некоторые спорные моменты и трудности, которые дают почву для возникновения недарвинистских концепций эволюции. К ним относятся, например, теория номогенеза, концепция пунктуализма и некоторые другие.

Теория номогенеза предложена в 1922 г. русским биологом Л. Бергом. Она основана на представлениях о том, что эволюция – это уже запрограммированный процесс реализации внутренних неотъемлемых от живого определенных закономерностей. Живому организму присуща некая внутренняя сила природы, которая всегда действует независимо от внешних условий целенаправленно в сторону усложнения живых структур. В подтверждение этому Л. Берг указывал на некоторые данные по конвергентной и параллельной эволюции некоторых групп растений и животных.

Одной из недавно возникших недарвинистских концепций является пунктуализм. Сторонники этого направления считают, что процесс эволюции идет скачкообразно – путем редких и быстрых скачков, на которые приходится всего 1 % эволюционного времени. Остальные 99 % времени своего существования видпребывает в состоянии стабильности. В крайних случаях скачок к новому виду может совершиться в небольших популяциях, состоящих всего их десяти особей, в течение одного или нескольких поколений. Эта концепция опирается на генетическую базу, заложенную молекулярной генетикой и современной биохимией. Пунктуализм отвергает генетико-популяционную модель видообразования, идею Ч. Дарвина о разновидностях и подвидах как зарождающихся видах. Пунктуализм сосредоточил свое внимание на молекулярной генетике особи как носителя свойств вида. Идея разобщенности макро– и микроэволюции и независимости управляемых ими факторов придает этой концепции определенную ценность.

Вполне вероятно, что в будущем может возникнуть единая теория жизни, объединяющая синтетическую теорию эволюции с недарвинистскими концепциями развития живой природы.

Эволюционная картина мира. Глобальный эволюционизм

Идея развития мира является важнейшей идеей мировой цивилизации. В своих далеких от совершенства формах она начала проникать в естествознание еще в XVIII в. Но уже XIX в. можно смело назвать веком идей эволюции. В это время концепции развития стали проникать в геологию, биологию, социологию и гуманитарные науки. В первой половине XX в. наука признавала эволюцию природы, общества, человека, но философский общий принцип развития еще отсутствовал.

И только к концу XX столетия естествознание приобрело теоретическую и методологическую основу для создания единой модели универсальной эволюции, выявления универсальных законов направленности и движущих сил эволюции природы. Такой основой является теория самоорганизации материи, представляющая синергетику. (Как уже указывалось выше, синергетика – это наука об организации материи.) Концепция универсального эволюционизма, которая вышла на глобальный уровень, связала в единое целое происхождение Вселенной (космогенез), возникновение Солнечной системы и планеты Земля (геогенез), возникновение жизни (биогенез), человека и человеческого общества (антропосоциогенез). Такую модель развития природы называют также глобальным эволюционизмом, поскольку именно она охватывает все существующие и мысленно представляемые проявления материи в едином процессе самоорганизации природы.

Под глобальным эволюционизмом следует понимать концепцию развития Вселенной как развивающегося во времени природного целого. При этом вся история Вселенной, начиная от Большого взрыва и заканчивая возникновением человечества, рассматривается как единый процесс, где космический, химический, биологический и социальный типы эволюции преемственно и генетически тесно взаимосвязаны. Космическая, геологическая и биологическая химия в едином процессе эволюции молекулярных систем отражает их фундаментальные переходы и неизбежность превращения в живую материю. Следовательно, важнейшей закономерностью глобального эволюционизма является направленность развития мирового целого (универсума) на повышение своей структурной организации.

В концепции универсального эволюционизма важную роль играет идея естественного отбора. Здесь новое всегда возникает как результат отбора наиболее эффективных формообразований. Неэффективные новообразования отбраковываются историческим процессом. Качественно новый уровень организации материи «утверждается» историей лишь тогда, когда он оказывается способным вобрать в себя предшествующий опыт исторического развития материи. Эта закономерность особенно ярко проявляется для биологической формы движения, но она свойственна вообще всей эволюции материи.

Принцип глобального эволюционизма основан на понимании внутренней логики развития космического порядка вещей, логики развития Вселенной как единого целого. Для такого понимания важную роль играет антропный принцип. Сущность его в том, что рассмотрение и познание законов Вселенной и ее строения ведется человеком разумным. Природа такова, какова она есть, только потому, что в ней есть человек. Иначе говоря, законы построения Вселенной должны быть таковы, чтобы она непременно когда-нибудь породила наблюдателя; если бы они были иными, Вселенную просто некому было бы познавать. Антропный принцип указывает на внутреннее единство закономерностей исторической эволюции Вселенной и предпосылок возникновения и эволюции живой материи вплоть до антропосоциогенеза.

Парадигма универсального эволюционизма является дальнейшим развитием и продолжением различных мировоззренческих картин мира. Вследствие этого сама идея глобального эволюционизма имеет мировоззренческий характер. Ведущей его целью является установление направленности процессов самоорганизации и развития процессов в масштабе Вселенной. В наше время идея глобального эволюционизма выполняет двоякую роль. С одной стороны он представляет мир как целостность, позволяет осмыслить общие законы бытия в их единстве; с другой стороны – ориентирует современное естествознание на выявление определенных закономерностей эволюции материи на всех структурных уровнях ее организации и на всех этапах ее саморазвития.

Основные понятия и ключевые термины: БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ. Доказательства эволюции.

Вспомните! Что такое развитие?

Подумайте!

Чем отличаются революционное и эволюционное развитие? Эти понятия рассматривают как противоположные. Революцию связывают с резкими изменениями в жизни общества, которые осуществляются иногда достаточно радикальными средствами. А что же такое эволюция и каковы её признаки?

Каковы основные признаки биологической эволюции?

Понятие эволюция (от греч. эволюция - развёртывание) впервые ввёл в науку швейцарский натуралист и философ Шарль Бонне ещё в 1762 г.

Этим понятием в современной биологии обозначают не только количественные, но и качественные изменения живого в течение длительных периодов. Биологической эволюции присущи такие общие признаки.

Необратимость эволюции. Это положение на уровне видов впервые сформулировано

Ч. Дарвином: «Вид, который исчез, никогда не может появиться снова, даже если бы снова повторились абсолютно тождественные условия жизни - органические и неорганические». Сейчас эта закономерность доказана и на других уровнях. Так, с помощью моделирования эволюции белков на молекулярном уровне было показано, что новые мутации зависят от предыдущих, и вернуться назад и удалить накопившиеся мутации без ущерба для белков становится всё сложнее.

Направленность эволюции на приспособление организмов к изменениям действия тех или иных факторов. Результатом биоло-

гической эволюции всегда является соответствие живой системы условиям её существования.

Уровневость эволюции, которая прослеживается на каждом из уровней организации жизни: молекулярном, клеточном, организ-менном, популяционно-видовом, биогеоценозном и биосферном. Биологическая эволюция тесно взаимосвязана с геологической историей Земли, с действием космических и геологических сил и факторов окружающей среды.

Итак, БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ - это необратимое, направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменениями на всех уровнях организации жизни.

Как происходило развитие эволюционных взглядов?

Идеи эволюции органического мира уходят в давность. Ещё античные философы (Гераклит, Демокрит) высказывали идею единства природы, согласно которой все тела и явления природы происходят от каких-то материальных начал. Такие представления объединяются в систему взглядов под названием стихийный материализм (от лат. materialis - вещественный).

В эпоху Средневековья царила метафизика (от греч. цель - над, физис - природа) - учение о сверхъестественной первооснове бытия, сверхчувствительных, недоступных опыту принципах существования мира. Взгляды о том, что мир и разные формы жизни на Земле созданы высшей, сверхъестественной силой в процессе актов творения (концепция «молодой Земли», концепция «Разумного замысла»), являются основой креационизма (от лат. creatio - творение).

В эпоху Возрождения активизировались научные исследования, чему способствовали географические открытия и накопление описательного материала. Формируются идеи видоизменяемости живого, становясь основой трансформизма (от лат. transformatio - превращение), а впоследствии и эволюционизма (от лат. evolutio - развёртывание).

В первой половине XIX в. формируется эволюционный взгляд на природу и развивается эволюционная биология - наука о причинах, движущих силах, механизмах и закономерностях исторического развития органического мира. Эта наука сформировалась на основе палеонтологии, сравнительной анатомии, эмбриологии, систематики, а несколько позже - генетики, экологии, молекулярной биологии. В связи с особенностями эволюционных преобразований на разных уровнях в современной науке возникли три основных направления исследований эволюционных процессов:

1) молекулярно-биологический (анализ молекулярной эволюции биомолекул, в частности белков и нуклеиновых кислот);

2) генетико-экологический (исследование микроэволюционных процессов на уровне популяций, видов, экосистем и биосферы с помощью методов популяционной генетики и экологии);

3) эволюционно-морфологический (исследование эволюции методами палеонтологии, сравнительной анатомии, эмбриологии).

Итак, представления об эволюции зародились ещё в древних цивилизациях и формировались в соответствии с накоплением знаний о живой природе.

Какова роль палеонтологии, молекулярной генетики в обосновании теории эволюции?

Доказательства эволюции - научные данные, подтверждающие историческое развитие всех живых существ на Земле. Способность к развитию во времени характерна для всех проявлений жизни, и поэтому доказательства биологической эволюции могут быть представлены всеми биологическими науками. Сравнительно-анатомические, эмбриологические, биогеографические, биохимические, этологические, физиологические и много других исследований исторического развития организмов подтверждают факт эволюции, выясняя признаки сходства строения, зародышевого развития, распространения, химического состава, поведения, жизненных функций и т. д., что свидетельствует о родстве и единстве органического мира.

Палеонтологические доказательства имеют наиболее надёжный и наглядный характер. Палеонтологи изучают вымершие организмы, их вид и биологические особенности, на основе чего восстанавливают ход эволюции. На сегодня установлено значительное количество последовательностей ископаемых форм (филогенетических рядов) организмов, в частности моллюсков, парнокопытных, слонов и др.

Найдены и описаны вымершие организмы, сочетающие в себе признаки двух больших систематических групп (ископаемые переходные формы). Примером таких вымерших форм является археоптерикс (ил. 117), териодонты, риниофиты, семенные папоротники.

Молекулярно-генетические доказательства позволяют сравнивать даже очень отдалённые группы организмов - бактерии, эукариоты и археи - и делать вывод об их эволюционном родстве. Универсальность генетического кода, химического состава мембран, строение белков, состоящих из 20 «волшебных» аминокислот - эти и многие другие признаки служат доказательствами общности происхождения жизни на Земле. Важным для оценки эволюционных изменений геномов является метод гибридизации ДНК. Молекулы ДНК двух разных организмов разделяют на одноцепочечные молекулы, а затем создают условия для их соединения с образованием гибридной двухцепочечной ДНК. Таким образом было обнаружено, что между геномами разных организмов много общего. Например, геном человека примерно на 90 % совпадает с геномом мыши и лишь на 1 % отличается от генома шимпанзе.

Изучение генетического родства различных групп организмов на основе молекулярно-генетических исследований РНК, ДНК, белков -суть молекулярной филогенетики. Одним из крупнейших открытий с помощью этого направления исследований стало открытие архей (К. Вёзе, 1977).

Итак, эволюция является неоспоримым научным фактом, подтверждаемым исследованиями различных наук.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Задание на применение знаний

Научной основой формирования эволюционного учения были открытия различных биологических наук. Установив правильное соответствие между науками и их открытиями, получите название явления, с помощью которого французский зоолог Ж. Кювье мог по одной кости воссоздать облик вымершего животного.

1 Цитология	Л Идея единства организмов и условий существования
2 Эмбриология	Ц Изоляция способствует сходству флоры и фауны разных континентов
3 Палеонтология	К Все живые организмы имеют клеточное строение
4 Биохимия	О Открытие сходства этапов развития зародышей животных
5 Экология	Е Доказано химическое единство неживой и живой природы
6 Молекулярная биология	Р Установлена изменчивость флоры и фауны в прошлом Земли
7 Биогеография	И Материальными носителями наследственности являются гены и хромосомы
8 Генетика	Я 2 Единство плана строения больших групп животных и растений
9 Сравнительная анатомия	Я, Сходство белков и ДНК указывает на генетическое родство

Биология + Поэзия

В стихотворении Эразма Дарвина (деда Ч. Дарвина) «Храм природы» есть строки: «Итак, смирись же в гордыне спесивой и вечно помни, дух себялюбивый, что червь - твой родич, брат твой - муравей!» (перевод Н. Холодковского). О чём идёт речь? Сделайте вывод о единстве органического мира, которое проявляется через его разнообразие.

	Задания для самоконтроля
	1.Что такое биологическая эволюция? 2. Назовите основные признаки биологической эволюции. 3. Что такое эволюционная биология? 4. Назовите основные направления эволюционной биологии. 5. Что такое доказательства эволюции? 6. Что такое палеонтологические и молекулярно-генетические доказательства эволюции?
	7. Каковы основные признаки биологической эволюции? 8. Как происходило развитие эволюционных взглядов? 9. Назовите основные группы доказательств эволюции?
	10. Какова роль палеонтологии и молекулярной генетики в обосновании эволюции?

1.6.3.Эволюция органического мира

Эволюция это постепенное длительное развитие органического мира, сопровождающееся его изменением и появлением новых форм организма, при этом развитие идет от простого к сложному . И в далекие геологические эпохи и в настоящее время, органический мир Земли находится в состоянии эволюции. Термин «эволюция» (от лат. развертываю) был предложен в 1762 году швейцарским натуралистом Ш. Боннэ. В биологии вопросы эволюции рассматривает эволюционная теория, которая раньше ограничивалась рамками дарвинизма, а в настоящее время рассматривает как классическое дарвиновское учение, так и современную (синтетическую) теорию эволюции (СТЭ).

Великий английский ученый Чарльз Роберт Дарвин (1809 - 1882), стал творцом первой подлинно научной теории эволюции и внес огромный вклад в создание эволюционного учения, а, следовательно, и развития биологии. Главные работы Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора…» (1859), «Изменение домашних животных и культурных растений» (1869), «Происхождение человека и половой отбор» (1871).

Рассматривая эволюцию в целом можно увидеть, что результатом ее является все многообразие организмов, живущих на Земле. Поэтому, основываясь на результатах эволюционного процесса можно выделить два вида эволюции - микроэволюцию (эволюция внутри вида) и макроэволюцию (эволюция крупных систематических групп, надвидового ранга).

Микроэволюция - совокупность процессов видообразования, при которых из одного вида возникают новые виды (один или несколько) видов организмов. Примером микроэволюционных процессов является возникновение двух рас ночной бабочки березовая пяденица, разных видов вьюрков на Галапогосских островах, прибрежных видов чаек на побережье Ледовитого океана (от Норвегии до Аляски) и т.д. Выведение породы белой украинской свиньи может служить примером микроэволюции, реализуемой человеком . Образование новых видов из исходного осуществляется за счет дивергенции (см. ниже).

Макроэволюция - совокупность всех эволюционных процессов, результате которых возникло все многообразие органического мира; эти процессы идут не только на уровне вида, но и на уровне рода, семейства, класса и т.д. Результатом макроэволюции является все многообразие современного органического мира, которое возникло как за счет дивергенции, так и за счет конвергенции (схождения признаков). Следовательно, при протекании макроэволюции возможны и дивергенция, и конвергенция (см. ниже).

1.6.3.1. Основные положения эволюционного учения

Эволюционное учение состоит из трех разделов:

доказательства эволюции
учение о движущих силах эволюции
представление о путях эволюционных преобразований

Доказательства эволюции. Выделяют четыре группы доказательств эволюционной теории: цитологические, палеонтологические, сравнительно-анатомические и эмбриологические.

Суть цитологических доказательств состоит в том, что практически все организмы (кроме вирусов) имеют клеточное строение. Клетки и животных, и растений имеют общий план строения и общие по форме и функциям органоиды (цитоплазма, эндоплазматическая сеть, клеточный центр и т.д.). Клетки растений имеют ряд отличий, связанных с различным способом питания и разной приспособленностью к среде обитания по сравнению с животными, однако, существование в природе промежуточного типа одноклеточных организмов - жгутиковых, сочетающих в себе признаки растительных и животных организмов (они как растения способны к фотосинтезу, а как животные - к гетеротрофному способу питания), свидетельствует о единстве происхождения животных и растений. Клетка имеет одинаковый химический и элементарный состав независимо от принадлежности к какому-либо организму, обладая и специфичностью, связанной с особенностью организма.

Эмбриологические доказательства. Первым эмбриологическим доказательством является то, что развитие всех (и животных и растительных) организмов начинается с одной клетки зиготы. Вторым важнейшим доказательством является биогенетический закон (см. тему онтогенез ), согласно которому, онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза . Так, отдельные особи вида, независимо от уровня его организации, проходят стадию зиготы, морулы, бластулы, гаструлы, трех зародышевых листков, органогенеза ; более того, и у рыб, и у человека есть личиночная рыбообразная стадия и зародыш человека имеет жабры и жаберные щели (это относится к животным).

Сравнительно-анатомические доказательства эволюции относятся к эволюции животных и основаны на сведениях, полученных сравнительной анатомией. Сравнительная анатомия - наука, изучающая внутреннее строение различных организмов в их сравнении друг с другом (наибольшее значение эта наука имеет для животных и человека). В результате изучения особенностей строения хордовых было обнаружено, что эти организмы имеют двустороннюю (билатеральную) симметрию. Они имеют опорно-двигательную систему, обладающую единым, общим для всех, планом строения (сравните скелет человека и скелет ящерицы или лягушки). Это свидетельствует об общности происхождения человека, пресмыкающихся и земноводных.

Согласно сравнительной анатомии, у различных организмов имеются гомологичные, аналогичные органы, рудименты и атавизмы.

Гомологичными называют органы, имеющие общий план строения, единство происхождения, но они могут иметь различное строение из-за выполнения различных функций. Конечности всех млекопитающих хотя и отличаются друг от друга, но имеют единый план строения и представляют собой пятипалую конечность, примерами являются грудной плавник рыбы, передняя конечность лягушки, крыло птицы и рука человека. Примерами гомологичных органов у растений являются усики гороха, иглы барбариса, колючки кактуса все это видоизмененные листья; корневище ландыша, клубни картофеля, донце репчатого лука подземные побеги, также гомологичны.

Аналогичными называют те органы, которые имеют примерно одинаковое строение (внешняя форма) из-за выполнения близких функций, но обладающих различным планом строения и различным происхождением. К аналогичным органам относится роющая конечность крота и медведки (насекомого, ведущего подземный образ жизни). У организмов, обитающих в воздухе, имеются крылья и другие приспособления для полета, но крылья птицы и летучей мыши измененные конечности, а крылья бабочки выросты стенки тела.

Рудиментами являются остатки тех органов, которые когда-то имели значение, а на данном этапе филогенеза потеряли свое значение. Примерами рудиментов являются аппендикс (слепой отросток кишки), копчиковые позвонки и т.д.

Атавизмы - признаки, ранее присущие и характерные для данного организма, на данном этапе эволюции утратившие свое значение для большинства особей, но проявившиеся у данной конкретной особи в ее онтогенезе. К атавизмам относится хвостатость некоторых людей, полимастия человека (многососковость), чрезмерное развитие волосяного покрова. В отличие от рудиментов, которые присущи всем особям данного вида (например, аппендикс у человека), атавизмы встречаются редко и воспринимаются как уродства, т.е. отклонения в строении.

Палеонтологические исследования позволяют установить историю развития разных форм организмов на Земле, установить родственные (генетические) связи между отдельными организмами, основывается на изучении ископаемых останков.

Учение о движущих силах эволюции. Движущие силы эволюции это те факторы, которые вызывают эволюционный процесс. Эволюционному процессу подвержены э лементарные единицы эволюции.

Элементарными единицами эволюции в теории Ч. Дарвина были виды. Но согласно современным воззрениям, вид не представляет собой наименьшую дискретную, самодостаточную единицу, а является очень сложным образованием, состоящим из отдельных популяций. Поэтому в современной синтетической теории (СТЭ) элементарными единицами эволюции считаются популяции .

Элементарными факторами эволюции , т.е. факторами, приводящими к устойчивому, необратимому, направленному изменению генотипа являются мутации, популяционные волны, изоляция.

Мутации (см. выше) поставляют материал для естественного отбора, приводят к возникновению новых признаков, если признаки благоприятны для организма, они закрепляются в потомстве, накапливаются, что в конечном итоге приводит к появлению новых видов.

Популяционные волны это колебания численности особей в популяции, которые «подставляют» под действие отбора редкие мутации или устраняют обычные варианты.

Изоляция это возникновение различного рода препятствий, делающих невозможным свободное скрещивание, изоляция приводит к закреплению новых свойств и развитию различий.

Также к факторам эволюции относят наследственность, изменчивость, и естественный отбор, который является д вижущей силой эволюции.

Наследственность и изменчивость (см. раздел Генетика) являются важнейшими факторами эволюции. Роль наследственности в эволюции состоит в передаче признаков, в том числе и возникших в онтогенезе, от родителей к потомкам. Изменчивость организмов приводит к появлению особей, имеющих разный уровень отличий друг от друга. Модификационные изменения , не затрагивающие генома, не наследуются. Их роль в эволюции состоит в том, что такие изменения позволяют организму выжить в сложных, порой экстремальных условиях среды. Так, мелкие листья способствуют снижению транспирации (испарения воды), что позволяет растению выжить в условиях недостатка влажности.

Большую роль в процессах эволюции играет мутационная изменчивость , затрагивающая геном гамет. В этом случае возникшие изменения передаются от родителей к потомкам, и новый признак либо закрепляется в потомстве (если он полезен организму), либо организм гибнет, если этот признак ухудшает его приспособленность к среде обитания.

Таким образом, наследственная изменчивость «создает» материал для естественного отбора, а наследственность закрепляет возникшие изменения и приводит к их накапливанию.

Естественный отбор это выживание особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования и их возможности оставить полноценное, приспособленное к этим условиям существования потомство.

Творческая роль естественного отбора состоит в том, что у организмов возникают признаки, позволяющие наиболее полно приспособиться к данным условиям среды. Например, северный олень, обитающий в полярной тундре выживает только при наличии очень сильных ног, снабженных широкими копытами, что необходимо для добывания корма (ягеля) из под снега. Т.е. в процессе эволюции выживают только те особи, которые обладают двумя описанными выше признаками (сильные ноги и широкие копыта).

Возникшие полезные признаки закрепляются у организмов за счет выживания тех особей, у которых имеются эти признаки и вымирания тех особей, у которых такие признаки отсутствуют.

В естественном отборе выделяют половой отбор , который представляет собой конкуренцию самцов за возможность размножения. Этой цели служит пение, ухаживание, брачный наряд, демонстративное поведение.

Помимо естественного, есть искусственный отбор , который осуществляется целенаправленно человеком. Результатом искусственного отбора являются новые породы животных, сорта растений и штаммы микроорганизмов с полезными для хозяйственной деятельности человека признаками.

Естественный отбор является важнейшей движущей силой эволюции и реализуется через борьбу за существование .

Борьба за существование выживание организмов, наилучшим образом приспособленных к данным конкретным условиям среды своего обитания называется борьбой за существование, является средством осуществления естественного отбора.

Ч. Дарвин выделил три формы борьбы за существование: внутривидовая, межвидовая и борьба с неблагоприятными условиями существования. Внутри- и межвидовая борьба основаны на конкуренции живых организмов за ресурсы (вода, пища, самки, места обитания и т.д.) и возможность оставить полноценное, плодовитое потомство.

Внутривидовая борьба является самым жестоким видом борьбы, т.к. организмы внутри вида имеют сходные предпочтения, а значит и более жесткую конкуренцию. Особенно ярко внутривидовая борьба проявляется среди животных. Так, среди хищных животных более сильные особи получают более полноценную пищу и в большем количестве. Это позволяет им выдержать конкурентную борьбу за самку и дать полноценное потомство, которому будут переданы признаки родителей. У павлинов большую вероятность оставить потомство будут иметь те особи, которые обладают наибольшим размером и красотой хвоста.

Межвидовая борьба за существование возникает между особями разных видов, занимающих одну экологическую нишу (живут на одной территории, питаются одними и теми же животными, для растений это борьба за свет, территорию и влагу). Сосна (светолюбивое растение) и ель (тенелюбивое) часто вступают в конкурентные взаимоотношения: семена ели легко прорастают под пологом соснового леса, но когда ель перерастает сосну, то сосна испытывает угнетение из-за затенения. Львы и волки (хищники), живущие в саванне на одной территории, питаются копытными и конкурируют из-за пищи.

В результате межвидовой борьбы у организмов разных видов возникают приспособления, позволяющие им занять разные экологические ниши и за счет этого существовать в более комфортных условиях . Так, жираф и зебра питаются одинаковой растительной пищей древесная растительность. Но они не конкурируют между собой, так как жирафы питаются листвой кроны деревьев, а зебры поверхностной растительностью.

Борьба с неблагоприятными условиями это выживание организмов в жестких неблагоприятных условиях существования (см. тему Гомеостаз и адаптации). Причиной возникновения приспособлений к условиям среды обитания является мутационная изменчивость , возникающая под влиянием условий окружающей среды. Возникшие мутации в случае их полезности закрепляются в потомстве за счет лучшего выживания особей, обладающих этими признаками и реализуются в форме приспособлений (адаптаций) .

Адаптации всегда носят относительный характер . Организмы, имеющие приспособления, полезные в одних условиях, оказываются совершенно неадаптированными в других, изменившихся условиях среды. Если, например, зеленого кузнечика перенести из зеленой травы в выгоревшую желтую, то покровительственная окраска больше не скрывает его, а наоборот, делает заметным для врагов.

Существует несколько разновидностей приспособленности организмов:

1) покровительственная окраска окрас, позволяющий организму быть незаметным на фоне окружающей среды. Примеры: зеленая окраска тли на фоне зеленых листьев капусты; темная окраска спины рыбы на темном фоне при взгляде сверху и светлая окраска брюха на светлом фоне при взгляде снизу; рыбы, живущие в зарослях водной растительности имеют полосатую окраску (щука) и т.д.

2) мимикрия и маскировка. Мимикрия состоит в том, что организм по форме похож на другой организм. Примером мимикрии является муха осовидка, форма ее тела напоминает осу и этим предостерегает от опасности, которой нет, так как эта муха не имеет жала. Маскировка состоит в том, что организм приобретает форму какого-то предмета окружающей среды и становится незаметным. Примером могут служить палочники - насекомые, по форме напоминающие обломки стеблей растений; есть насекомые, имеющие листообразную форму и т.д.

Рис. 86. Гусеницы пядениц в движении (вверху) и защитной позе (внизу слева)

Рис. 87. Кузнечик, крылья которого напоминают лист

3) предупреждающая окраска - организмы имеют яркую окраску, предупреждающую об опасности. Примеры: окраска ядовитых божьих коровок, пчел, ос, шмелей и т.д.

4) особые приспособления растений для реализации процессов опыления. Ветроопыляемые растения имеют длинные, свисающие тычинки, удлиненные, торчащие в разные стороны рыльца пестиков с приспособлениями для улавливания пыльцы и другие формы. Насекомоопыляемые растения имеют соцветия, яркую краску и экзотические формы цветка для привлечения определенного вида насекомого, с помощью которого реализуется опыление.

5) Особые формы поведения животных угрожающие позы и звуки, демонстративное поведение, зарывание страусом головы в песок и т.д.

Подводя итог, можно отметить, что результатом действия естественного отбора является развитие адаптаций и видообразование.

Видообразование это процесс разделения во времени и пространстве единого прежде вида на два или несколько самостоятельных новых видов. Возникает под влиянием приведенных выше эволюционных факторов в результате устойчивых изменений генотипической структуры популяций.

Представление о путях эволюционных преобразований это представления о путях достижения биологического прогресса или о главных направлениях эволюции. В современном виде сформулированы А.Н. Северцовым (1866-1936). Выделяют три главных направления в эволюции , каждое из которых ведет к биологическому прогрессу: ароморфоз (морфофизиологический прогресс), идиоадаптацию, общую дегенерацию.

Ароморфоз (от греч. «айро» поднимают, «морфа» форма) означает усложнение организации, поднятие ее на более высокий уровень. Изменения в строении животных в результате ароморфоза не являются приспособлениями к каким-либо специальным условиям среды, они носят общий характер и дают возможность расширить использование условий внешней среды (новые источники пищи, новые места обитания).

Ароморфозы животных обеспечивают переход от пассивного питания к активному (появление челюстей у позвоночных), повышают подвижность животных (появление скелета как места прикрепления мышц и замена пластов гладкой мускулатуры у червей на пучки поперечнополосатой у членистоногих), дыхательную функцию (возникновение жабр и легких), снабжение тканей кислородом (появление сердца у рыб и разделение артериального и венозного кровотока у птиц и млекопитающих).

К ароморфозам растений относится возникновение фотосинтезирующих организмов из гетеротрофов; возникновение псилофитов из водорослей; возникновение покрытосеменных с наличием двойного оплодотворения и новых оболочек у семени из голосеменных.

Общая черта ароморфозов заключается в том, что они сохраняются при дальнейшей эволюции и приводят к возникновению новых крупных систематических групп классов, типов, некоторых отрядов (у млекопитающих). После возникновения ароморфозов и особенно при выходе группы животных в новую среду обитания начинается приспособление отдельных популяций к условиям существования путем приобретения идиоадаптаций.

Идиоадаптация (от греч. «идиос» особенность, «адаптация» приспособление) приспособление к специальным условиям среды, полезное в борьбе за существование, но не изменяющее уровня организации. К идиоадаптациям относятся покровительственная окраска животных, колючки растений, плоская форма тела скатов и камбалы. К идиоадаптации можно отнести появление разных видов вьюрков на Галапогосских островах, различных грызунов, живущих в разных условиях (зайцы, белки, суслики, мышевидные грызуны) и другие примеры. В зависимости от условий обитания и образа жизни многочисленным преобразованиям подвергается пятипалая конечность млекопитающих.

Рис. 88. Разнообразие форм клюва у птиц обусловлено приспособлением к различной пище, т. е. является идиодаптацией: 1 зеленоклювый тукан, 2 колпица, 3 большеклювый попугай, 4 тупик, 5 фламинго, 6 водорез, 7 большой пестрый дятел, 8 большой кроншнеп, 9 утка, 10 шилоклювка, 11 ибис

Рис. 89. Общий вид бычьего цепня

Кроме основных направлений эволюции выделяют морфологические закономерности биологической эволюции : дивергенцию и конвергенцию.

Дивергенция это процесс расхождения признаков, в результате которого появляются новые виды, или возникшие в процессе эволюции виды отличаются друг от друга различными признаками, за счет приспособления к разным условиям существования. В результате дивергенции происходит появление новых видов из исходного вида.

Как указывал Дарвин, дивергенция лежит в основе всего эволюционного процесса. Дивергировать могут не только виды, но и роды, семейства, отряды. Дивергенция любого масштаба есть результат действия естественного отбора, т.к. сохраняются или устраняются виды (роды, семейства и т.д.) наиболее приспособленные к данным условиям. В результате дивергенции возникают гомологичные органы (см. выше).

Конвергенция (схождение признаков) выражается во внешнем сходстве организмов, обитающих в сходных условиях жизни. Так в одинаковых условиях существования животные, относящиеся к разным систематическим группам, могут приобретать сходное строение. Такое сходство строения возникает при сходстве функций и ограничивается лишь органами, непосредственно связанными с одними и теми же факторами среды (рис. 90).

Органы, образующиеся в результате конвергенции называются аналогичными (см. выше). Например, внешне очень похожи хамелеоны и лазающие агамы, обитающие на ветвях деревьев, хотя относятся к разным подотрядам. У позвоночных животных конвергентное сходство обнаруживают конечности морских рептилий и млекопитающих, жабры рака и рыбы, роющие конечности крота и медведки

Рис. 90. Конвергенция: развитие приспособлений для парения в воздухе

у позвоночных