Общие закономерности биологической эволюции

Дивергенция. Появление новых форм всегда связано с приспособлением к местным географическим и экологическим условиям существования. Так, класс млекопитающих состоит из многочисленных отрядов, представители которых отличаются родом пищи, особенностями мест обитания, то есть условиями существования. Каждый из этих отрядов включает подотряды и семейства, которые, в свою очередь характеризуются не только специфическими морфологическими признаками, но и экологическими особенностями. Внутри любого семейства виды и роды различаются образом жизни, объектами питания. Как указывал Дарвин, в основе всего эволюционного процесса лежит дивергенция. Дивергенция любого масштаба есть результат действия естественного отбора в форме группового отбора. Групповой отбор так же основан на индивидуальном отборе внутри популяции. Вымирание вида происходит за счёт гибели отдельных особей. Своеобразие морфологических особенностей организмов, приобретаемых в процессе дивергенции, имеет некоторую единую основу в виде генофонда родственных форм. Конечности всех млекопитающих сильно отличаются, но имеют единый план строения и представляют собой пятипалую конечность. Поэтому органы, соответствующие друг другу по строению и имеющие общее происхождение, независимо от выполняемой функции, называют гомологичными. Примером гомологичных органов у растений являются усы гороха, колючки кактуса – всё это видоизменённые листья.

Конвергенция. 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. Внешне очень похожи хамелеоны и агамы, лазающие по ветвям деревьев, хотя относятся к разным подотрядам. У позвоночных животных конвергентное сходство обнаруживают конечности морских рептилий и млекопитающих: акула, ихтиозавр, дельфины. Схождение признаков затрагивает в основном лишь те органы, которые непосредственно связаны со сходными условиями среды. Конвергенция наблюдается и у групп животных, далеко отстоящих друг от друга в систематическом отношении. Организмы, обитающие в воздухе, имеют крылья. Но крылья птицы и летучей мыши – это изменённые конечности, а крылья бабочки – выросты стенки тела.

Органы, выполняющие сходные функции, но имеющие различное в принципе строение и происхождение, называют аналогичными.

Примеры возникновения конвергентного сходства строения органов в одинаковых условиях среды даёт приспособление неродственных групп животных – членистоногих и позвоночных к жизни на суше. При освоении суши у членистоногих и позвоночных развивается приспособление к сохранению воды в теле – плотные наружные покровы.

К общим правилам эволюции групп организмов относится правило необратимости. Так, если на каком-то этапе от примитивных амфибий возникли рептилии, то рептилии не могут дать вновь начало амфибиям. Вернувшиеся в воду наземные позвоночные (киты) не стали рыбами. Предыдущая история развития для любой группы организмов не проходит бесследно, и приспособление к среде, в которой когда-то обитали предки, осуществляется уже на иной генетической основе.

Контрольные вопросы

1. В каких направлениях условия жизни влияют на преобразование органов у животных и растений?

2. Раскройте содержание понятий «дивергенция» и «конвергенция».

3. Какие органы называются гомологичными. А какие аналогичными?

4. Приведите примеры сходства строения органов у неродственных групп животных, обитающих в одинаковых условиях.

5. В чём сущность правила необратимости эволюции?

Тема 5.5 Развитие органического мира

Развитие жизни на Земле

Историю Земли принято делить на промежутки времени, границами которых являются крупные геологические события: горообразовательные процессы, поднятия и опуская суши, изменения очертаний материков, уровня океана. Движения и разломы земной коры сопровождались усиленной вулканической деятельностью, выбросом в атмосферу громадного количества газов и пепла. Понижение прозрачности атмосферы уменьшало количество солнечной радиации, попадающей на Землю, и было одной из причин развития оледенения. Аналогичные последствия могут быть в результате массированных ядерных взрывов на поверхности Земли (ядерная зима). Не случайно горообразовательные процессы сопровождались оледенениями. Грандиозные ледниковые щиты, покрывавшие поверхность Земли, значительно изменяли климатические условия и тем самым оказывали глубокое влияние на растительный и животный мир. Одни группы организмов вымирали, другие сохранялись и в межледниковые эпохи достигали расцвета.

Согласно представлениям учёных история Земли делится на крупные промежутки – эры, их 5. Эры подразделяются на периоды. Эры и периоды имеют собственные названия. Их продолжительность исчисляется миллионами лет.

В таблице 2 приведена геохронологическая шкала с указанием групп животных и растений, существовавших в разные геологические эпохи.

Таблица 2

Геохпонологическая шала

Эры	Периоды и их длительность млн/лет	Животный и растительный мир
Название, длительность млн/лет	Возраст млн/лет
Архейская (самая древняя) Протерозойская (ранней жизни)	2600 ± 100	Кембрийский Ордовикский	Следы жизни незначительны. Обнаружены остатки бактерий и одноклеточных водорослей. Представлены все типы беспозвоночных. Появление первых хордовых – подтипа бесчерепных. Широкое распространение водорослей.

Продолжение таблицы 2

Палеозойская (древней жизни)		Силурийский Девонский 50-70 Каменноугольный (карбон) 55-75 Пермский	Появление бесчелюстных позвоночных – щитковых. Широкое распространение водорослей. В конце периода – выход растений на сушу (псилофиты) Расцвет щитковых. Появление кистепёрых рыб и стегоцефалов. Возникновение грибов. Развитие, а затем вымирание псилофитов. Распространение на суше высших споровых. Расцвет земноводных, возникновение первых пресмыкающихся. Появление пауков, скорпионов, летающих форм насекомых. Сокращение численности трилобитов. Развитие высших споровых и семенных папоротников. Преобладание древних плаунов и хвощей. Развитие грибов Быстрое развитие пресмыкающихся. Развитие звероподоб-

Продолжение таблицы 2

Кайнозойская (новой жизни) 60-70	240 ± 10 60-70	Триасовый Юрский Меловой	ных пресмыкающихся. Вымирание трилобитов. Исчезновение лесов каменноугольного периода. Появление и развитие голосеменных. Начало расцвета пресмыкающихся. Появление первых млекопитающих, настоящих костных рыб. Исчезновение семенных папоротников. Господство пресмыкающихся. Появление археоптерикса. Расцвет головоногих моллюсков. Господство голосеменных Появление высших млекопитающих и настоящих птиц, хотя ещё распространены зубастые птицы. Преобладают костистые рыбы. Резко сокращается численность папоротников и голосеменных. Появление и развитие покрытосеменных.

Продолжение таблицы 2

		Верхнетретичный (неоген) Нижнетретичный (палеоген) Антропоген 1,5-2	Господство млекопитающих, птиц. Появление лемуров и долгопятов – низкоорганизованных приматов, позднее – парапитеков, дриопитеков. Расцвет насекомых. Продолжается вымирание крупных пресмыкающихся. Исчезают многие группы головоногих моллюсков. Господство покрытосеменных растений. Сокращение флоры голосеменных растений. Появление и развитие человека. Животный и растительный мир принял современный облик.

В архейскую эру возникли первые живые организмы. Они были гетеротрофами и в качестве пищи использовали органические соединения «первичного бульона». Важнейший этап эволюции жизни на Земле связан с возникновением фотосинтеза, что обусловило разделение органического мира на растительный и животный. Первыми фотосинтезирующими организмами были прокариотические сине-зелёные водоросли – цианеи. Цианеи и появившиеся эукариотические зелёные водоросли выделяли в атмосферу из океана свободный кислород, что способствовало возникновению бактерий, способных жить в аэробной среде. Повидимому, в это же время – на границе архейской и протерозойской эр – произошло ещё два крупных эволюционных события: появились половой процесс и многоклеточность. Гаплоидные организмы (микробы, сине-зелёные водоросли) имеют один набор хромосом. Каждая новая мутация сразу же проявляется в фенотипе. Если мутация полезна, она сохраняется отбором, если вредна, устраняется отбором. Гаплоидные организмы непрерывно приспосабливаются к среде, но принципиально новых признаков и свойств у них не возникает. Половой процесс резко повышает возможность приспособления к условиям среды, вследствие создания бесчисленных комбинаций в хромосомах. Диплоидность возникла одновременно с оформленным ядром, она позволяет сохранить мутации в гетерозисном состоянии и использовать их как резерв наследственной изменчивости для дальнейших эволюционных преобразований. Кроме того, в гетерозисном состоянии многие мутации часто повышают жизнеспособность особей и, следовательно, увеличивают их шансы в борьбе за существование. Возникновение диплоидности и генетического разнообразия одноклеточных эукариот, с одной стороны, обусловило неоднородность строения клеток и их объединение в колонии, с другой – возможность «разделения труда» между клетками колонии, то есть образование многоклеточных организмов.

Разделение функций клеток у первых колониальных многоклеточных организмов привело к образованию первичных тканей – эктодермы и энтодермы, дифференцированных по структуре в зависимости от выполняемых функций. Дальнейшая дифференцировка тканей создала разнообразие, необходимое для расширения структурных и функциональных возможностей организма в целом, в результате чего создавались всё более сложные организмы. Совершенствование взаимодействия между клетками – сначала контактного, а затем опосредованного с помощью нервной эндокринной систем – обеспечило существование многоклеточного организма, как единого целого со сложным и тонким взаимодействием его частей и соответствующим реагированием на окружающую среду.

Пути эволюционных преобразований первых многоклеточных были различны. Некоторые перешли к сидячему образу жизни превратились в организмы типа губок. Другие стали ползать, перемещаться по субстрату с помощью ресничек. От них произошли плоские черви. Третьи сохранили плавающий образ жизни, приобрели рот и дали начало кишечнополостным.

В протерозойскую эру в морях уже обитало много разнообразных водорослей, в том числе прикреплённых ко дну форм. Суша была безжизненной, но по берегам водоёмов начались почвообразовательные процессы в результате деятельности бактерий и микроскопических водорослей. Начальные звенья эволюции животных не сохранились. В протерозойских отложениях находят представителей вполне сформировавшихся типов животных: губок, кишечнополостных, членистоногих.

Контрольные вопросы

1. По какому принципу историю Земли делят на эры и периоды?

2. Когда возникли первые живые организмы?

3. Какими живыми организмами был представлен живой мир в протерозойскую эру?

4. Когда появились первые наземные растения?

5. Какие эволюционные преимущества даёт переход растений к семенному размножению?

https://refdb.ru/look/2257615-p10.html