Биология

Идеи развития органического мира на Земле

Интересно, что даже на Земле могут существовать вполне «инопланетные» экосистемы, где эволюция идет параллельным путем. Это доказала находка пещеры Пестера в Румынии в 1986 году. Содержание кислорода в воздухе пещеры было меньше 5 процентов, а вода – обильно насыщена серой. Более пяти миллионов лет в этой полностью закрытой от внешних влияний пещере жили изолированные представители земной фауны. За это время в пещере возникли более 30 новых видов беспозвоночных, которые не встречаются ни в одном другом месте планеты.

Живой мир земли огромен и многообразен, но даже при всем этом разнообразии все живые организмы состоят из одних и тех же химических элементов и органических веществ, все имеют общий план биосинтеза, размножаются сходным путем, и при половом размножении жизнь всех живых организмов начинается с одной-единственной клетки – зиготы.

Как же тогда объяснить многообразие видов при таком сходстве их свойств? Как возникли сложные организмы? Как у живых организмов возникли приспособительные черты к изменяющимся условиям внешней среды? Ответы на эти вопросы дают эволюционные учения.

Эволюционные учения – это наука о причинах, движущих силах и результатах исторического развития живой природы на Земле.

Рис. 1. Аристотель

Эволюционная биология, как и любая другая наука, прошла длинный и извилистый путь своего развития. Одна за другой возникали гипотезы, которые проверялись фактами, и большинство из них такой проверки не выдерживало. Лишь немногие из них стали теориями, сильно изменившись при этом. Однако важно знать не только победы, но и ошибки любой науки для того, чтобы впоследствии не повторять их вновь.

Первые представления об эволюции были сформированы античными философами Гераклитом, Демокритом и Эмпедоклом (V в. до н.э.). Эти ученые высказывали идеи об изменяемости природы во времени, т.е. ее историческом развитии. Хотя эволюционные представления античного периода носили достаточно умозрительный характер, они основывались на имеющихся к тому времени фактических сведениях. Важную роль в этом отношении сыграли труды Аристотеля (IV в. до н.э.), который отстаивал идею о неизменности и изначальной целесообразности живой природы.

Однако со временем накапливалось все больше сведений о том, что виды живых организмов в природе могут изменяться.

Рис. 2. 

Со временем были найдены ископаемые останки древних животных и растений, которые с одной стороны были очень сходны с современно живущими организмами, но при этом недостаточно сильно от них отличались.

Выдающийся французский ученый Жорж Кювье провел сравнение между черепом мамонта и слона и пришел к выводу, что, по его словам, различий у этих черепов даже больше, чем у черепов собаки, шакала и гиены (см. Рис. 1, 2). Таким образом, впервые было научно доказано вымирание некогда существовавших видов живых организмов.

Рис. 3. Череп мамонта

Рис. 4. Череп слона

Для того чтобы как-то объяснить эти вымирания, Кювье предположил, что на Земле происходили какие-то катастрофические наводнения, которые стирали с лица земли старые фауны. На их место приходили новые. Приходили как в буквальном смысле, то есть, мигрируя с мест обитаний, не затронутых катастрофами, так и были сотворены заново.

Люди всегда пытались привести в систему разнообразие живой природы. И первой научной попыткой была система, разработанная великим шведским ученым Карлом Линнеем (см. Рис. 3).

Карл Линней создал свою систему природы на основе анатомического сходства. Близкие виды он объединил в роды, роды в семейства, семейства в отряды. Таким образом, его система живой природы имела иерархическую структуру.

Рис. 5.

Однако признаки классификации были выбраны Линнеем произвольно и не показывали ни степени родства, ни происхождения одних видов от других. Да и сам Линней изменяемость видов отрицал. В своих работах он писал, что видов столько, сколько их создало бесконечное существо, то есть Бог.

Рис. 6.

Такие идеалистические взгляды получили название креационизма. Креационизм признавал сотворение мира и отрицал возможность изменения видов.

Постепенное накопление сведений об изменяемости органического мира привело к возникновению идей трансформизма – представлению о том, что живой организм может изменяться под влиянием внешней среды, и что одни виды животных или растений могут переходить в другие.

Первым высказал эти идеи французский ученый Жорж-Луи Бюффон (см. Рис. 4) в своей работе «Естественная история». Но, к сожалению, в этом труде Жорж-Луи Бюффон не привел никаких доказательств выдвинутой им теории.

Первую эволюционную теорию развития органического мира, подкрепленную фактами, создал французский натуралист Жан-Батист Ламарк. В своем труде «Философия и зоология» 1809 года Ламарк предложил причины эволюционных изменений и три эволюционных закона, по которым, с его точки зрения, происходят эти изменения (Источник).

Рис. 7.

Согласно этой теории, все живое на нашей планете изменяется от простого к сложному. Главной причиной эволюции по Ламарку является стремление живых организмов к самосовершенствованию, которое заложено в каждом из них. А вот откуда взялось это стремление, Ламарк  не объяснял, считая этот вопрос недостойным внимания.

Стремление к самосовершенствованию постоянно наталкивается на необходимость приспосабливаться к среде. Приспособления могут возникать напрямую – это первый закон Ламарка, закон прямого приспособления. Он действует для живых организмов, у которых нет нервной системы. Так, например, растение стрелолист, которое растет по берегам водоемов, обладает тремя формациями листьев (см. Рис. 5, 6, 7):

1) стреловидными воздушными,

2) округлыми плавающими,

3) лентовидными подводными листьями.

Рис. 8.

Рис. 9.

Рис. 10.

Если же живой организм обладает высокоразвитой нервной системой, то его приспособления возникают в результате упражнений или не упражнений органов – это второй закон Ламарка, закон упражнений и не упражнений. Так, например, шея у жирафа развилась в результате постоянных упражнений при поедании листьев с высоких деревьев (см. Рис. 8). А отсутствие ног у змеи – это результат неупражнения этих органов ее предками (см. Рис. 9).

Рис. 11.

Рис. 12.

Признаки, приобретенные в результате прямого приспособления, а также упражнений и не упражнений органов, обязательно передаются потомству – это третий закон Ламарка, закон наследования благоприятных признаков.

Заслуга Жан-Батиста Ламарка состоит в том, что он первый создал эволюционную теорию, подкрепленную научными фактами, и стал первым, кто предложил расширенную теорию трансформизма. Однако в своих работах он не ответил на главный вопрос: как же возникает огромное количество приспособлений у живых организмов к окружающей среде?

Ответ на этот вопрос лишь спустя 50 лет смог дать другой великий ученый Чарльз Роберт Дарвин.

«Лестница существ» Аристотеля

Рис. 13.

Древнегреческий ученый Аристотель был первым, кто пытался осуществить классификацию живых организмов. Он разделил животный мир на животных с кровью, которых сейчас мы называем позвоночными, и животных без крови, то есть беспозвоночных.

Он также первым ввел термин «вид» для описания групп живых организмов, сходных по внешнему и внутреннему строению. Аристотель предполагал, что первые виды живых организмов возникли самопроизвольно из солнечного света и почвы, а другие уже возникли в результате скрещивания этих первых видов.

Классификация живых организмов Аристотеля немного напоминает современную естественную классификацию. Он распределил все известные живые организмы по ступенькам воображаемой лестницы. В самом низу он поставил неживые тела, то есть минералы. На следующую ступеньку он поместил растения, затем животных, прикрепленных к грунту, таких как губки и кораллы. Еще выше оказались свободно живущие морские животные. А на самом верху Аристотель поместил животных суши.

Однако в этой лестнице существ отсутствовала идея о развитии живых организмов от простых форм к сложным. Аристотель просто констатировал факты их неодинаковости. Более того, он был сторонником идеи о неизменности видов.

Научный авторитет Аристотеля был настолько велик, что на многие века натуралисты поверили в неизменность видов. И лишь в эпоху Возрождения появились первые идеи об эволюции живой природы.

Работы Линнея

Шведского ученого Карла Линнея считают основоположником систематики. В своей книге «Система живой природы» в 1735 году Линней описал более десяти тысяч видов животных и растений и привел принципы их классификации. Тем самым он, наконец, положил конец той неразберихе, которая царила в науке со времен Аристотеля.

Линней предложил считать вид основной систематической единицей. Близкие виды он объединял в роды, роды в отряды и порядки, отряды и порядки в классы. Он создал иерархическую лестницу систематических единиц.

Кроме того Линней предложил использовать бинарную номенклатуру – такую номенклатуру, в которой название любого живого существо состоит из двух слов. Первое слово – это обязательно существительное, обозначающее название рода, а второе слово – прилагательное, обозначающее название вида. Например, для растения фиалка собачья слово «фиалка» стало названием рода, а прилагательное «собачья» – названием вида.

Кроме того Линней предложил всем естествоиспытателям говорить на одном научном языке и предложил в качестве такого научного языка латынь.

С тех пор биологическое название фиалки собачьей звучит на латыни как Viola canina, а двойную номенклатуру ученые всего мира успешно используют и по сей день.

 

Список литературы

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – М.: Дрофа, 2009.
2. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию. Учебник для 9 кл. 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.
3. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 кл. общеобразовательных учреждений / Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005.

 

Домашнее задание

1. Сравните взгляды на развитие живых существ Аристотеля, К. Линнея, Ж. Кювье и Ж.-Б. Ламарка.
2. Какого ученого считают автором первой эволюционной теории?
3. Какую теорию сформулировал Ж. Кювье?
4. Какие теории происхождения современного разнообразия жизни, помимо перечисленных в уроке, вам известны?